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¿Cómo se genera la energía eléctrica?

Si bien el curso se trata principalmente de electrónica, creo que es importante conocer un poco de las bases y los principios fundamentales de la energía que utilizamos en el día a día esperando ampliar la visión y entendimiento del mundo que nos rodea.

Como menciona Celis en el curso existen dos tipos de corriente: la corriente directa y la corriente alterna, de igual forma tenemos dos tipos de voltaje: voltaje de corriente directa y voltaje de corriente alterna.

En éste tutorial explicaré un poco de cómo se generan cada una.

Corriente Alterna.

Este es el tipo que se encuentra en las toma corrientes de casas o fábricas y existen muchos aparatos que funcionan con ella como ventiladores, refrigeradores, licuadoras, lavadoras, incluso los focos.

<h3>Principio de generación</h3>

Existe una relación entre la corriente y el magnetismo y el principio más básico para la generación de la corriente alterna se basa en ese hecho.

Recordando como son los campos en un imán común y corriente tenemos lo siguiente:
imán

En la imagen podemos apreciar un “polo norte” y un “polo sur” además de que el flujo del campo va del norte hacia el sur.

Algo que tal vez no sepas es que cuando una corriente circula por un cable o conductor genera un campo magnético como en la siguiente imagen, dónde es descrito con la letra B

Si cambiamos la forma del cable y hacemos un embobinado, el campo magnético se intensificará.

Ahora bien, existe un principio fundamental que dicta: “Siempre que exista un conductor moviéndose en un campo magnético se producirá una tensión entre sus extremos” y por otro lado podemos cambiar la forma del imán pero sus propiedades seguirán siendo las mismas: un campo magnético del polo norte al sur.

Si imaginamos por un momento que el conductor de la imagen está siendo movido por una fuerza externa como puede ser una cascada entonces empezamos a concebir la idea básica de funcionamiento de una planta hidroeléctrica.

Cabe mencionar que el voltaje que se genere estará en función de:

  • Campo magnético de los imanes.
  • La velocidad a la que se mueva el conductor.
  • Número de vueltas en el conductor o bobina.

Este tipo de corriente recibe su nombre debido a que la corriente alterna su dirección, generando una gráfica sinusoidal como lo ves a continuación.

Corriente Directa.

Este tipo de corriente es con la que funciona la electrónica, como ls celulares, las computadoras, los circuitos de los televisores, microondas, radios, micrófonos, etc, etc.

<h3>Principio de generación</h3>

De igual forma que con la corriente alterna se puede generar corriente continua, sin embargo no es tan común ya que el proceso de transportarla es poco eficiente a comparación de la corriente alterna.

En éste caso la opción más viable es rectificar la corriente alterna y es aquí cuando tenemos dos tipos de fuentes:

  • Fuentes lineales.
  • Fuentes conmutadas.

En este tutorial solo hablaré de el primer tipo.

<h3>Fuentes lineales.</h3>

Para el diseño de una fuente básica se hace uso de un transformador, diodos, capacitores y reguladores para obtener una señal continua. Cabe mencionar que cuando se habla sobre fuentes con protección contra corto circuito, ó con refuerzos de corriente pueden agregarse etapas, pero la base sigue siendo la misma.

Transformación
Como se aprecia en la imagen, en la etapa de transformación se baja el voltaje. Esto se hace con ayuda del transformador, aunque la aplicación de este componente puede ser con un fin inverso, ósea que también podemos elevar el voltaje. Cada transformador tiene un límete de corriente que puede suministrar, eso depende básicamente del número de vueltas de alambre en éste.

Rectificación
Una vez que hemos bajado el voltaje procedemos a rectificarlo, es decir convertirlo a una señal que sea positiva o que no oscile por bajo de los 0 volts. Al arreglo que se logra con esos diodos se le conoce como “rectificador de onda completa”.

Filtrado
Una vez que tenemos una señal positiva, con ayuda de los capacitares podemos empezar a generar una señal más constante. Dependerá del cálculo y valores de éstos componentes qué tanto rizo obtengamos al final.

Regulación
Para terminar, existen componentes llamados reguladores los cuales se encargan de proveer un voltaje continuo soportando variaciones en su alimentación. Estos componentes pueden tener salidas fijas a 5v, 9v, 12v , 15v, etc, etc, o ser variables con ayuda de un potenciómetro o resistencia variable, por ejemplo de 0 a 30v.

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