Imanes de nuestro día a día (II)

Esta entrada es la continuación de Imanes de nuestro día a día (I), perteneciente a un trabajo sobre magnetismo. Tenéis toda la información sobre los motivos de este trabajo en el enlace anterior.

En esta segunda parte os hablaré de los Generadores, dinamo y magnetismo espacial.

Generadores, dinamo y magnetismo espacial

Generadores y dinamo
Un generador es aparato capaz de transformar la energía mecánica en eléctrica. Su funcionamiento similar al micrófono y contrario al altavoz. En este caso tenemos también un imán permanente que crea un campo magnético. Una bobina móvil se encuentra colocada en su seno, de modo que al moverse genera una corriente eléctrica por inducción que puede ser aprovechada mediante diversos componentes de la dinamo.

La dinamo es un tipo especial de generador, formada por los mismos elementos y que nos proporciona una corriente continua. En un principio genera corriente alterna, que podemos rectificar posteriormente gracias a un colector y transmitir gracias a unas escobillas. En esta parte del artículo vamos a analizar algunos tipos de generadores que proporcionan corriente alterna y la dinamo que genera corriente continua.

Tenemos una explicación muy ilustrativa (orientada principalmente a niños) de cómo funciona una dinamo en: http://www.windpower.org/es/kids/choose/gen/dynamo.htm (requiere ser vista con Internet Explorer).

Hay diversas maneras de hacer que la bobina del generador se mueva, entre las que destacan el viento (o vapor), el agua o la propia acción de una persona. En el caso del viento tenemos el más claro ejemplo en los generadores eólicos.

Un molino de viento (aerogenerador) tiene en el eje de las palas un generador eléctrico. El movimiento de las palas gracias a la acción del viento sirve para mover la bobina que producirá, debido a la inducción electromagnética creada por el imán, la corriente eléctrica. Parece un proceso sencillo, pero hay una cosa muy importante a tener en cuenta, y es que la frecuencia de esta corriente eléctrica debe de ser la de la red eléctrica española, es decir 50 Hz. En caso de que la frecuencia sea diferente no conseguiremos aprovechar esta energía.

Esta forma de generación de electricidad, aunque es de las más limpias, es la menos eficiente de todas, lo que hace que sean necesarios muchos aerogeneradores y parques eólicos para generar suficiente electricidad. Actualmente en España la potencia eólica instalada ronda los 15.000 MW de potencia, mientras que sólo se genera entre el 10 y el 20% de esta cantidad. Esta irregularidad hace que la energía eólica sea incapaz por si sola de cubrir las necesidades de un país. En España, la energía eólica suministra alrededor del 10% de la energía total. Más información en Red Eléctrica de España.

Se puede ver una gran animación de cómo funciona un aerogenerador en la siguiente página: http://www.windpower.org/es/kids/intro/intronac.htm (requiere ser vista con Internet Explorer).

Siguiendo con el tema de la generación de energía eléctrica mediante generadores tenemos las que utilizan el agua para mover su bobina interna. En este caso tenemos el ejemplo de las centrales hidroeléctricas, donde una turbina hidráulica es movida por el agua que circula por ella. Este movimiento es transmitido al generador mediante un eje, que finalmente transforma la energía cinética en eléctrica debido de nuevo a la inducción electromagnética.

La energía suministrada por las centrales hidroeléctricas es muy variable, pues depende también de la cantidad de agua en los pantanos y de las lluvias. El porcentaje de energía eléctrica utilizada en nuestro país proveniente estas centrales hidroeléctricas es aún menor que el de energía eólica, situándose entre un 5 y un 10%.

Tras estos dos casos en los que el generador actúa gracias a la acción de los elementos, pasamos al caso en el que la dinamo funciona gracias a la acción de una persona. El ejemplo más típico es el de la dinamo de una bicicleta. Este aparato funciona de manera similar a los anteriores, aunque hay diferentes tipos que varían significativamente su funcionamiento. Por norma general, esta dinamo funciona gracias a un imán interior móvil y unas bobinas exteriores fijas.

El imán es movido gracias a la acción de las ruedas, de manera que crea una fuerza electromotriz en las bobinas que genera una corriente eléctrica. Sin embargo esta corriente no es continua sino alterna. Esto hace que la dinamo de la bicicleta no sea una dinamo, sino un generador. Recordemos que la dinamo produce corriente continua.

Otro ejemplo significativo es la dinamo de las linternas. Existen cierto tipo de linternas que no utilizan pilas para funcionar, sino que utilizan la energía que les suministramos con una dinamo para dar luz. La imagen de la izquierda es una linterna de este tipo. Al apretar el saliente gris, accionamos la dinamo que genera la corriente para alimentar la bombilla. Sin embargo no es la única manera de tener una linterna sin pilas, ya que también hay algunas que se basan en la inducción electromagnética de una manera diferente.

Un ejemplo es la linterna que en vez de tener una dinamo dispone de una pequeña pieza de metal que puede moverse en el interior de una bobina. Debido a su libertad de movimiento, al agitar la linterna, la pieza se desplaza recorriendo la bobina unas cuantas veces. A cada paso se induce una pequeña corriente eléctrica que es almacenada en un condensador de gran capacidad. Cuando ponemos en funcionamiento la linterna, ésta luce gracias a la energía almacenada en el condensador.

Sin embargo, estas “linternas de inducción” también tienen truco, ya que sí que tienen pilas en su interior. Su uso es opcional, pero si quieres conseguir luz más potente y durante más tiempo no te queda otra que recurrir a ellas.

Magnetismo espacial
Por lo que se cree actualmente, el campo magnético terrestre es creado debido a un efecto dinamo en el interior del núcleo. Las enormes cantidades de hierro fundido (material conductor) moviéndose en el núcleo terrestre generarían este campo magnético debido simplemente a la inducción. Según se cree, el origen primario del campo se debe a un pequeño campo magnético primigenio que inducía débiles corrientes en el núcleo líquido. Estas corrientes junto con otras corrientes eléctricas muy débiles presentes en el interior de nuestro planeta (no del todo comprendidas), generaron a su vez otro campo magnético secundario. Ambos campos se realimentan por lo que el efecto dinamo es mantenido y el campo magnético terrestre no decae con el tiempo. Lo que sí le ocurre es que sufre un movimiento de deriva por lo que cada año varía su posición respecto a los polos geográficos.

La Tierra se comporte como un imán permanente cuyo polo sur apunta hacia el polo norte geográfico, con una declinación de unos 11º (el valor varía según las fuentes). El valor del campo depende de la posición sobre la superficie terrestre, pero está entre los 0,3 Gauss en la mayor parte de América del Sur y Sudáfrica; y los 0,6 Gauss en el norte de Canadá, parte de Siberia y el sur de Australia. Datos según la Wikipedia inglesa.

La Tierra no es el único cuerpo que tiene un campo magnético, sino que hay diversos planetas que también lo tienen, así como todas las estrellas. La última parte de este artículo trata sobre un tipo de estrella: el púlsar.

Un púlsar (del inglés Pulsating Star) es una estrella de neutrones con una radiación pulsante periódica. Esta radiación electromagnética se debe al potentísimo campo magnético creado por la estrella y que dependiendo de la velocidad de rotación que tenga, emitirá con una frecuencia u otra.

Debido al potente campo magnético todas las partículas cargadas cercanas al púlsar tienden a ir hacia los polos del mismo (como ocurre en la Tierra con las auroras boreales) siguiendo trayectorias espirales muy cerradas, lo que hace que se creen aglomeraciones. Esto da como resultado violentas explosiones de radiación hacia el exterior de la estrella. Si a esto sumamos que los polos magnéticos de la estrella rara vez coinciden con los geográficos aparece un efecto pulsante, conocido como “efecto faro”.

El efecto faro se debe a que la estrella al rotar sobre su eje deja temporalmente de enviarnos la radiación expulsada por sus polos. Tal y como podemos ver en la imagen anterior, al hacer girar al púlsar sobre su eje tenemos que el “chorro electromagnético” hace un efecto de bamboleo centrado en el eje de rotación. Como la rotación de la estrella es tan rápida provoca breves pulsos de radiación electromagnética que son fácilmente recogidos y analizados por los radiotelescopios terrestres.

Para terminar os dejo con una página donde hay grabaciones de algunos púlsares. Viene además información de la velocidad de rotación del mismo. La dirección web es: http://www.jb.man.ac.uk/~pulsar/Education/Sounds/sounds.html.

Pulsar de la zona central de la Nebulosa del Cangrejo. Esta imagen combina imágenes del telescopio HST (rojo), e imágenes en rayos X obtenidas por el telescopio Chandra (azul)

Bibliografía

La entrada con los experimentos y experiencias prácticas propuestas la tenéis en el Museo de la Ciencia.

Saludos

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Sobre el Autor:

Físico de materiales, nacido en El Bierzo y adoptado en tierras asturianas y vascas durante su paso por la Universidad de Oviedo y la Universidad del País Vasco. [...]

10 Comentarios

  • Primer!!

    Que manera de amortizar los trabajos tienes xDD

  • Claro, es que ya de hacerlos que sirvan también para ponerlos aquí. :mrgreen: :mrgreen:

    Por cierto, aunque hable mucho de la energía eólica ya sabéis todos que no le tengo mucho aprecio…

  • Jeje, por cierto, Wis, cuando te refieres a que las animaciones requieren Internet Explorer, quieres decir para su visualización óptima, ¿no? A mí con Safari se me ven…

    Oh, y no sé si será por inercia del subconsciente, pero bajo la imagen de la central hidroeléctrica hablas de centrales nucleares, supongo que será un pequeño lapsus :mrgreen:

    Saludos!

  • En Safari no probé, pero en Firefox te sale cada poco un mensaje de error avisándote que hay que visualizar la web en IE. Si funciona en Firefox pues mucho mejor. :mrgreen: :mrgreen:

    Ya está arreglado ese detalle. Tanto hablar de las nucleares al final se me coló ahí. Gracias

  • @Wis_Alien: No, si el caso es que a mí también me sale el mensajito, pero viendo que la web data del 2001, pues es muy posible que no tenga en cuenta las actualizaciones del resto de navegadores en esta… um… última década :roll:

    De hecho, ni Firefox ni Safari existían aún en esa época

  • Buena deducción :mrgreen: :mrgreen:

  • buena deduccion o induccion??? .

    es curioso que la primera deteccion de un pulsar se confundio con un mensaje alienigena, en aquel entonces no se pensaba que una señal tan constante y exacta pudiese ser natural

  • extraordinario a utilizar las energias alternas para
    salvar al planeta

  • pregunta en que parte puedo ver o adquirir un generador dinamo que genere energia electrica
    440 a trabes del agua

  • de que estan echas las escobillas

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