Generación Corriente Eléctrica

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Curso: Materiales de Construcción Tema: Avance de Ladrillo Maquinado Integrantes: Lenin Robles Machacuay Andre Pichilingue Pozo Darwin Zapata Rosales Docente: Mgtr. Gaby Ruiz Tema: Generación de Corriente UNIVERSIDAD DE PIURA

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Page 1: Generación Corriente Eléctrica

Curso: Materiales de Construcción

Tema: Avance de Ladrillo Maquinado

Integrantes: Lenin Robles Machacuay Andre Pichilingue PozoDarwin Zapata Rosales

Docente: Mgtr. Gaby Ruiz

Tema: Generación de Corriente

Fecha de Entrega: 18-11-10Piura –Perú

UNIVERSIDAD DE PIURA

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ResumenEste trabajo trata de explicar cómo se obtiene la energía eléctrica. Primero explico la importancia de la corriente en nuestras vidas y luego el principio de la generación de la electricidad mediante alternadores. Las centrales hidroeléctricas, térmicas, nucleares y eólicas; se basan todas en el mismo principio de generación de corriente. Mientras que las solares tiene otro principio en su generación mediante los semiconductores tipo P-N.

Summary

This work tries to explain how the electric power is generated. This work begins with an introduction explaining the importance of electricity in our lives and also explains why I chose this topic.I speak about the function of alternators, I will explain about its operation and ways of operating. The hydroelectric plants, wind power, nuclear power plants; all based on the same. While photovoltaic cells have another way to produce electric power, I will talk about photovoltaic cells and explained its operation . I will explain how the photovoltaic cells convert energy solar to electrical energy.

PALABRAS CLAVE:

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Centrales, potencial, campo, electrones, energía eléctrica, turbina.

IntroducciónLa corriente eléctrica hoy en día está más profusa en nuestras

vidas que nunca, dependemos mucho de la corriente eléctrica y sin duda ha sido uno de los avances tecnológicos más

revolucionarios de nuestra historia.

Por tal motivo este trabajo tiene por objetivo mostrar cómo se genera la corriente eléctrica; ya que tenemos muchas ideas

sobre la corriente, pero ninguna que nos explique el cómo y el porqué; esto como alumnos ingenieros que somos debe quedar

bastante claro, para poder seguir avanzando y pensando en aportar algo al avance de la electricidad.

El trabajo consiste en informar el principio en sí de la generación de la electricidad, ya que sabiendo el principio de la generación

podemos no solo entenderla sino pensar en una nueva forma de generarla.

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GENERACION DE LA CORRIENTE ELECTRICA

CONOCIMIENTOS PREVIOS:

Carga Eléctrica: La carga eléctrica es una propiedad de los cuerpos que se presenta cuando en sus átomos el número de protones es diferente al número de electrones.

Corriente eléctrica: Es el desplazamiento de cargas eléctricas, a través de un conducto; líquido, solido o gaseoso.

Potencial eléctrico.- El potencial eléctrico se define como el trabajo por unidad de carga que realiza una carga Q sobre una carga de prueba q+ cuando esta se lleva hasta el infinito. Las cargas así como los cuerpos tienden a ir de un punto de mayor potencial a un punto de menor potencial eléctrico. Los cuerpos cargados negativamente tienen menor potencial que los cargados positivamente.

Campo Magnético.- El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular a la velocidad como al campo magnético. Este campo puede ser producido por una corriente o por dos imanes con distintos polos.

BASE DE LA GENERACIÓN DE CORRIENTE ELÉCTRICA

La electricidad es una manifestación de la materia, producida por el átomo y sus pequeñas partículas llamadas electrones y protones. Estas partículas son demasiado pequeñas para verlas, pero existen en todos los materiales.

La generación de corriente eléctrica se base principalmente en la diferencia de potencial en dos puntos, ya que de esta manera abra un flujo de cargas desde el punto de mayor potencial al de menor potencial.

Esta diferencia de potencial se puede conseguir de distintas maneras.

Las más usadas son las turbinas, y actualmente se está usando las células fotovoltaicas.

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PRINCIPALES FORMAS DE GENERACIÓN DE CORRIENTE ELÉCTRICA

Generadores mediante turbinas y espiras.

Como sabemos los campos magnéticos generan fuerzas que son perpendiculares al desplazamiento de las cargas y a la dirección del campo, por lo tanto este desplazamiento generara una diferencia de potencial en 4 puntos de la espira.

Vemos que se inducen dos diferencias de potencial en cada parte de la espira; pero a la vez debido a que cada lado está unido mediante conductores, se generan 2 diferencias de potencial más entre 2y3 y 4y1 produciendo así un flujo de cargas eléctricas; evidentemente la intensidad de la corriente variara debido al ángulo, ya que la fuerza que se genera en dicho campo depende del ángulo que forme la velocidad con el campo.

Hoy los principios de generación eléctrica son exactamente los mismos, la electricidad que todos consumimos también se genera de esta manera, lógicamente más sofisticados y de mucho mayor tamaño; la clave está en cómo se les hace girar.

Campo

En el caso 1,2 de la espira las cargas positivas se desplazan hacia el punto 2 mientras que las negativas se desplazan al punto 1. Aquí se genera la primera diferencia de potencial.

En el caso 3,4 al ser el desplazamiento en sentido contrario que el caso 1,2; las cargas positivas se dirigen al punto 4 mientras que las negativas al punto3. Aquí existe otra diferencia de potencial.

Fuerza

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CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Las centrales hidroeléctricas utilizan la energía potencial de la masa de agua de un cauce natural debido a un desnivel. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmite la energía mecánica para lograr hacer girar los generadores, que como ya sabemos utilizando el giro pueden generar corriente eléctrica.

CENTRAL TÉRMICA:

Las centrales térmicas utilizan el vapor de agua para hacer girar las turbinas, estas centrales queman carbón para calentar el agua y obtener vapor del agua, este método de generación de corriente eléctrica ya no es muy utilizado debido a la gran cantidad de contaminación que genera la quema de carbón para la generación de la electricidad.

Gases de combustión

GeneradorTurbina

Caldera

Carbón pulverizado

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Central Nuclear:

En una central nuclear el calor necesario para calentar el agua y obtener vapor se produce por una reacción llamada fisión que consiste en dividir los átomos de un material llamado uranio dentro de un reactor.

Dentro de un reactor el uranio se encuentra en forma de péquelas pastillas cilíndricas en forma de óxido de uranio; estas pastillas se hayan apiladas dentro de unas varillas herméticas; a su vez grupos de estas varillas forman los llamados elementos combustibles, los elementos combustibles se hayan dentro del reactor en donde se tiene lugar el proceso de fisión nuclear.

El proceso de fisión nuclear sucede cuando un neutrón choca contra un átomo de uranio produciendo que este se divida en dos o más neutrones que a su vez chocan con otros atamos; esta reacción en cadena produce una gran cantidad de calor, que se emplea para calentar el agua y así generar vapor; este vapor como ya hemos visto genera el movimiento que necesitamos para hacer girar las turbinas.

Energía Eólica: Es otro expresión de los otros tipos de generación de corriente eléctrica, tiene el mismo principio solo que en este caso, la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador, que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica como ya habíamos explicado anteriormente.

ELECTRICIDAD A TRAVES DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS:

Para entender primero que son las células fotovoltaicas primero tenemos que definir que es un semiconductor y cuáles son los semiconductores de tipo P y tipo N.Semiconductor: Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

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Los semiconductores más conocidos son el silicio y el germanio, pero el más utilizado es el silicio debido a que es más estable y es más fácil de obtener que el germanio.

TIPOS DE SEMICONDUCTORES

Semiconductores intrínsecos:

Son mayas de silicio que forma una estructura tetraédrica mediante enlaces covalentes entre sus átomos, este conjunto de átomos de silicio forman un cristal muy estable que no conduce el flujo de electrones.

Existen maneras de transformar el cristal de silicio en conductores, añadiéndole impurezas con más o menos de 4 electrones de valencia. Dependiendo del tipo de impurezas que se le pongan será un semiconductor de tipo N o P. Al ser posible controlar la cantidad exacta de otros elementos añadidos al silicio puede determinarse la manera en que el silicio conducirá el flujo de electrones.

Semiconductores de Tipo N:Si al cristal de silicio le agregamos sustancias con 5 electrones de valencia, cuando este se encuentre rodeado por los atamos de silicio solo 4 de sus electrones podrán unirse; al no haber sitio para un electrón más este se convierte en electrón libre, el silicio que contiene electrones libres se llama semiconductor de tipo N-Negativo.

Semiconductor de Tipo P:

Si al cristal de silicio le agregamos sustancias con 3 electrones de valencia, cuando este se encuentre rodeado por los átomos de silicio el átomo trivalente deja un espacio

Átomo semiconductor (4 electrones en su último nivel)

Átomo conductor (menos de 4 electrones en su último nivel)

NN

N

Átomo Aislante (más de 4 electrones en su último nivel)

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bacante de electrón; esta bacante se llama hueco o laguna de electrón. Los huecos pueden desplazarse a través de la materia de la misma manera que los electrones libres. Entonces podemos decir que el silicio adulterado con una sustancia de 3 electrones de valencia puede conducir tan bién el flujo de corriente, como el de tipo N.

Las células fotovoltaicas son exactamente eso; la unión de estos dos tipos de semiconductores P-N.

Unión Tipo P-N Es la unión física que se produce entre un conductor de tipo P y otro de tipo N.

A cada lado de la unión P-N existen dos tipos de portadores; en el lado N existen los electrones procedentes de la ionización de impurezas donadores y los huecos procedentes de las roturas del enlacen covalentes del átomo; En el lado P están los huecos procedentes de la ionización de las impurezas donadoras y los electrones procedentes de las roturas de los enlaces covalentes del átomo.

En el lado N los portadores mayoritarios son los electrones, mientras que en lado P son los huecos; En la zona de unión de dichos cristales existe un paso de electrones de N hacia P, pero inmediatamente se alcanza el equilibrio, comportándose la unión como una barrera.

Aquí es en donde entra a tallar la energía solar en las células fotovoltaicas

Energía Solar: Cuando la luz solar incidente en la célula fotovoltaica tiene la energía y el espectro luminoso suficiente como para alterar el estado de equilibrio en la intersección N-P, por tanto se genera un exceso de cargas libres, este exceso de cargas produce una diferencia de potencial en los dos tipos de semiconductores, pero como

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no puede pasar los electrones por la parte interior ya que esta parte ya ha alcanzo el equilibrio tomara la ruta más larga, que es la del cable conductor lográndose así generar una pequeña corriente.

Es por eso que los paneles solares son bastante grandes, ya que para obtener una considerable intensidad necesita de gran cantidad de estas células conectadas en serie, así su rendimiento será bastante eficaz.

Futuro de la electricidad

“Hoy en día se están haciendo investigaciones de desarrollo de la Electricidad Inalámbrica (Wireless Electricity o Wi-Tricity).

Basándose en los experimentos de la conocida Torre de Tesla (Wanderclyffe Tower), Marin Soljačić, investigador del MIT, pensando en tener una fuente de energía para los dispositivos electrónicos (Laptop, Teléfono Móvil, PDA) para no tenerlos que cargar, y siempre que estén funcionando inagotablemente. El modelo de La Electricidad Inalámbrica (Wi-Tricity) tiene los siguientes elementos para su funcionamiento:

1. Un Convertidor de frecuencia que pasa a una bobina resonante.

2. Un tomacorriente de pared

3. Obstáculo

4. Otra bobina resonante receptora

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La corriente eléctrica se convierte a una frecuencia (generalmente a una alta

frecuencia) para poder transmitirse y no generar interferencia con otros dispositivos

de comunicaciones. Luego pasa por una bobina resonante, la cual su función es la

transmisión por el aire conductor, a la espera de un receptor. Su alta frecuencia

hace que sobrepase obstáculos tales como una pared y así, el receptor transmite la

corriente nuevamente a una carga para completarse el lazo de un circuito

eléctrico.”

Información obtenida de la siguiente página:http://www.zibartec.com/la-electricidad-inalambrica-el-futuro-de-la-electricidad/

CONCLUSIONES:

La forma empleada para la generación de corriente eléctrica no ha cambiado desde hace más de 1 siglo; el único método diferente de generación de energía eléctrica es el panel solar; los otros métodos se basan en el mismo principio de generar a través del magnetismo y del movimiento una corriente inducida.

En el estudio de la electricidad aun no se ha llegado a la cumbre; y es posible mejorar todos los métodos de generación de esta energía tan indispensable para nuestra satisfacción y estilos de vida.

La base para la generación de una corriente eléctrica es la diferencia de potencial, si logramos un método de obtener una diferencia de potencial entonces también hemos obtenido un método para la generación de corriente eléctrica.

La corriente eléctrica es el tipo de energía más seguro y fácil de usar, es por eso que debemos encontrar fuentes inagotables de corriente eléctrica, económicas y de alta potencia, si profundizamos los estudios sobre la corriente eléctrica es posible lograr esto, así no dependeríamos más de los combustibles fósiles, y podríamos vivir con la corriente eléctrica.

Las células fotovoltaicas tienen un gran futuro en la industria para la generación de electricidad, debido a que son una fuente de energía inagotable y su rendimiento es bastante bueno, si

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estas células llegan a mejorarse podría incluso ser la fuente de energía más utilizada.

Citas y referencias

Autor: Pamela Anahi Torres Lic Informatica 309 Ultima Actualización: Diciembre- 2009http://www.mitecnologico.com/Main/GeneracionCorrienteElectrica

Kalipedia.com producto Santillana: Ultima Actualización: Octubre 2007Disponible en la web: http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/generacion-corriente-electrica.html?x=20070822klpingtcn_114.Kes&ap=1

Ángel Franco García (Curso Interactivo de Física en Internet)Ultima Actualización: Septiembre de 2010 Disponible en la Web: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm

Profesor en Línea (La electricidad)Ultima Actualización: Julio de 2007disponible en la web: http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Electricidad1.htm

ZibarTec (La Electricidad Inalámbrica, El Futuro de la Electricidad)Fecha de Publicación: Marzo 2008disponible en la Web: http://www.zibartec.com/la-electricidad-inalambrica-el-futuro-de-la-electricidad/

LECCIONES DE ELECTRÓNICAÚltima actualización: 2005disponible en la web: http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/default.asp

Autor: José Antonio E. García ÁlvarezÚltima Actualización: Enero 2009Disponible en la Web: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_8.htm

Videos visitados para entender mejor la electricidad.

Page 13: Generación Corriente Eléctrica

http://www.youtube.com/watch?v=Xi7o8cMPI0E

http://www.youtube.com/watch?v=RyZxOWlNowQ&NR=1

http://www.youtube.com/watch?v=Xi7o8cMPI0E

http://www.youtube.com/watch?v=rm8V7aBWvXM