Definición:
La Energía es la
capacidad de todo sistema para producir trabajo. Esta capacidad de realizar
trabajo puede ser debida a diversos factores, lo que permite hablar de
diferentes formas de energía: la mecánica, la eléctrica, la luminosa, la
calorífica, la nuclear, etc.
El Principio de la
Conservación de la Energía expresa, que en un sistema donde no hay variación de
masa, la energía ni se genera ni se destruye, simplemente cambia su forma.
Este principio es
el primer fundamento de las máquinas: Para poder conseguir una forma energética
apropiada para los fines industriales será necesario transformar la energía
primaria que se encuentra en la naturaleza a una forma que nos sea útil para
nuestros fines.
Las fuentes
primarias de energía que se encuentran en la naturaleza son varias:
·
La energía de las
aguas (Energía Hidráulica).
·
La energía de los
vientos (Energía Eólica).
·
La energía del Sol
(Energía Solar).
·
La energía de la
materia en su estado natural (carbón, fuelóleo, gas, etc. → Energía Térmica).
·
La energía de la
materia en su estado atómico (Energía Nuclear).
Los
diferentes tipos de Energía Primaria.
La
Generación de Energía
Las fuentes de
energía primaria habitualmente utilizadas son las siguientes:
Agua → Centrales hidráulicas
Átomo, Fisión
nuclear → Centrales nucleares
Viento → Centrales
eólicas
Sol → Centrales fotovoltaicas
Las fuentes básicas
de energía y las que proporcionan el porcentaje más elevado de la misma son el
agua, el carbón, el fuelóleo el gas y la energía nuclear.
Transferencia
de energía entre sistemas:
1.-
Acopladores energéticos
La energía en la
naturaleza se encuentra en forma de ENERGÍA PRIMARIA. La utilización directa de
este tipo de energía no suele ser posible y previamente se realiza una
conversión de las mismas a una energía que pueda ser utilizable. Por lo general
la Energía Primaria se transforma en Energía Eléctrica en las Centrales
Eléctricas.
Una máquina, en su concepción más general, es el conjunto de aparatos
combinados para recibir cierta forma de energía, transformarla y restituirla en
otra más adecuada para producir un efecto
determinado. Las Centrales de Energía eléctrica utilizan básicamente dos tipos
de máquinas:
- Turbinas (para transformar la energía primaria, agua, viento, gases, etc, en energía mecánica de rotación) y motores.
- Alternadores (transforman la energía mecánica de rotación en energía eléctrica).
2.-
Transductores de energía
Dispositivo que
puede ser estimulado por cualquier tipo de energía de uno o varios sistemas de
transmisión y suministrarla en uno o varios medios o sistemas distintos.
Estos dispositivos
de conversión se basan, todos ellos, en principios físicos similares (acciones
y reacciones entre campos eléctricos y magnéticos, fuerzas electrodinámicas),
pero su forma y estructura dependen de la función a que se destine cada uno de
ellos.
Ejemplos de
Transductores de energía:
- · Micrófono
- · Altavoz
- · aparato para producir ondas ultrasonoras
- · aparato de medida
- · relé
- · motor eléctrico
Clasificación de
los Transductores de energía
Se clasifican en 3
categorías:
- Primera categoría: Los equipos de medida y control que operan generalmente con señales muy pequeñas y con una relación lineal entre la entrada y la salida, (Micrófono, altavoces, amperímetros, voltímetros, etc.).
- Segunda categoría: Dispositivos capaces de ejercer una fuerza. Relés, contactores, solenoides, electroimanes, freno electrodinámico, etc.
- Tercera categoría: Las máquinas que realizan una conversión continua de energía. Motores y generadores.
3.-
Convertidores
Dispositivos que
convierten la corriente alterna en continua (transforman la frecuencia) o
cambian un tipo de información codificada en otra forma equivalente.
Clasificación de
los Convertidores de energía
Se clasifican en 3
categorías:
- Máquinas que transforman una corriente de tipo determinado en corriente de otro tipo. Entre los más comunes que transforman la corriente alterna en continua se encuentran los convertidores estáticos o rectificadores, y los convertidores rotativos (grupos motor-generador con motor de inducción o asíncrono y los convertidores síncronos o conmutatrices).
- Convertidores de fase y frecuencia. Los primeros transforman un sistema de corrientes alternas en un sistema de igual frecuencia con diferente número de fases, y los segundos transforman corriente alterna de diferente frecuencia.
- Dispositivo que cambia una información codificada de una sola forma en una información equivalente, codificada en otra forma. Por ejemplo un convertidor analógico-digital.
Conversión
Electromagnética: El Transformador
Si dos o más
circuitos eléctricos los acoplamos entre sí a través de un circuito magnético
común, tenemos un Acoplador Electromagnético. Es decir, un Transformador
eléctrico.
El Transformador es
una máquina eléctrica estática que transforma energía eléctrica, con una
tensión e intensidad determinadas, en energía eléctrica, con tensión e
intensidad distintas o iguales a las anteriores.
Este tipo de
máquina eléctrica transforma energía eléctrica en energía eléctrica, cambiando
los valores de las magnitudes de tensión e intensidad de una potencia dada. Por
ejemplo, cambia los valores de la corriente de alta tensión y débil intensidad
en otros de baja tensión y gran intensidad, o viceversa.
Inventado en 1882
por el francés Gaulard y el inglés Gibbs, no es propiamente un convertidor, pero
es una máquina imprescindible para el transporte de la corriente alterna. No
sirve para corriente continua por basarse en la transformación de una f.e.m.
variable que cumple la ley de la inducción electromagnética.
Conversión
Electromecánica: Generadores Eléctricos
Sin olvidar que la
energía eléctrica es fácilmente transportable y está presente en todo el
proceso de aprovechamiento y transformación de la energía, aquí nos interesa la
conversión electromecánica, en la que se cambia la energía mecánica en
eléctrica y viceversa, mediante los acopladores o transductores
electromecánicos.
Los Acopladores o
transductores electromecánicos, son máquinas eléctricas dinámicas que se
conocen con el nombre de generadores eléctricos y motores eléctricos.
Los Generadores
Eléctricos son máquinas eléctricas dinámicas que convierten la energía mecánica
que reciben en su eje en energía eléctrica que puede ser utilizada desde sus
bornes.
Conversión
Electromecánica: Motores Eléctricos
Los motores
Eléctricos convierten la energía eléctrica que reciben o absorben de la red en
energía mecánica útil rotatoria que suministran por su eje.
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