Qué es la conversión de energía
La conversión de energía es el proceso mediante el cual un tipo de energía se transforma en otro. La conversión de energía se refiere al proceso de cambiar una forma de energía en otra, como convertir energía mecánica en energía eléctrica.
La energía solo puede cambiar de una forma a otra, no puede crearse ni destruirse. Es el proceso de convertir una forma de energía en otra. También se conoce como transformación de energía.
Durante la transformación de energía, siempre se transforma una pequeña cantidad de energía en formas no deseadas. Esto se llama energía desperdiciada. Algunos cambios de energía implican una sola transformación, mientras que otros implican muchas transformaciones.
Qué es la energía mecánica
La energía mecánica puede transformarse en energía eléctrica a través de diversos mecanismos, como generadores, dinamos o turbinas, que convierten el movimiento o la fuerza mecánica en electricidad. Analizaremos algunos ejemplos de esta conversión.
20 ejemplos de conversión de energía mecánica a energía eléctrica
1) Generadores eólicos
Las turbinas de viento giran gracias a la fuerza del viento, y ese movimiento se convierte en electricidad. Cuando el viento sopla, empuja las aspas del aerogenerador, haciéndolas girar. Este movimiento aprovecha la energía cinética (energía del movimiento) del viento.
El viento mueve las aspas → el movimiento mecánico se transmite a través de un eje y caja de engranajes → el generador convierte el movimiento en electricidad mediante inducción electromagnética → la electricidad se transmite a la red.
Los generadores de viento son una forma eficiente y renovable de aprovechar la energía del viento para producir electricidad sin generar emisiones contaminantes.
2) Turbinas hidráulicas
El agua de ríos o embalses hace girar las turbinas en las centrales hidroeléctricas, generando electricidad. Las turbinas hidráulicas son dispositivos que convierten la energía cinética y energía potencial del agua en energía mecánica, que luego se transforma en energía eléctrica mediante un generador. Son componentes clave en las centrales hidroeléctricas, que aprovechan la fuerza del agua en movimiento, como ríos o embalses, para generar electricidad.
3) Dínamo de bicicleta
Es un dispositivo que convierte la energía mecánica generada por el movimiento de las ruedas de la bicicleta en energía eléctrica. Esta electricidad se utiliza, generalmente, para alimentar las luces de la bicicleta. La dínamo funciona gracias al principio de inducción electromagnética, que establece que un conductor en movimiento a través de un campo magnético genera una corriente eléctrica. El movimiento de las ruedas de la bicicleta se convierte en energía eléctrica que alimenta las luces.
4) Generadores en trenes
Los generadores en trenes, especialmente en trenes modernos, funcionan para convertir la energía mecánica generada durante el movimiento del tren en energía eléctrica que puede ser utilizada para diversos sistemas a bordo, como iluminación, calefacción, aire acondicionado, e incluso para cargar baterías. Estos generadores también juegan un papel clave en los trenes diésel-eléctricos y en los sistemas de frenado regenerativo.
5) Plantas mareomotrices
Las plantas mareomotrices generan electricidad aprovechando la energía del movimiento de las mareas del mar. Estas plantas convierten la energía cinética y potencial del agua en movimiento (causada por las subidas y bajadas de las mareas) en energía eléctrica. El proceso se basa en el flujo de agua durante las fases de pleamar (marea alta) y bajamar (marea baja).
6) Centrales geotérmicas
El vapor subterráneo mueve turbinas que convierten la energía térmica y mecánica en electricidad. Las centrales geotérmicas generan electricidad aprovechando el calor almacenado en el interior de la Tierra. Este calor proviene de la desintegración de materiales radiactivos en el núcleo terrestre, lo que genera energía térmica. Las centrales geotérmicas utilizan este calor para producir vapor que impulsa turbinas conectadas a generadores, convirtiendo así la energía térmica en energía eléctrica.
7) Generadores en autos híbridos
La energía mecánica generada por el movimiento de las ruedas se convierte en electricidad para cargar las baterías. Los generadores en autos híbridos juegan un papel crucial en la conversión de la energía mecánica en energía eléctrica para cargar las baterías y alimentar los sistemas eléctricos del vehículo. En los autos híbridos, este proceso de generación de electricidad ocurre principalmente a través del frenado regenerativo y el uso de un generador eléctrico acoplado al motor de combustión.
8) Plantas de energía de olas (undimotriz)
Una planta de energía undimotriz genera electricidad aprovechando el movimiento de las olas del mar. La energía undimotriz se basa en el aprovechamiento de la energía cinética y energía potencial de las olas para producir energía eléctrica. La energía undimotriz, es un tipo de energía renovable es una forma prometedora de aprovechar los recursos marinos para la generación de electricidad.
9) Generadores manuales
Por ejemplo las linternas de mano que generan electricidad al girar una manivela o al agitarse. Estas linternas generan electricidad mediante inducción electromagnética. Utilizan un imán permanente potente que puede deslizarse libremente hacia arriba y hacia abajo por un tubo, pasando a través de una bobina de alambre. Al agitar la linterna se carga un condensador o una batería recargable que suministra corriente a una fuente de luz.
10) Generadores en parques de atracciones
Algunas montañas rusas aprovechan el movimiento para generar electricidad a través de generadores. Los trenes de montaña rusa no tienen motor ni fuente de energía propia. En cambio, dependen de un suministro de energía potencial que se convierte en energía cinética. Tradicionalmente, una montaña rusa depende de la energía potencial gravitatoria, la energía que posee debido a su altura. Se la atrae hasta la cima de una gran colina, el punto más alto del recorrido, y luego se la suelta.
Las montañas rusas cambian constantemente entre la energía potencial y la cinética. La energía cinética que se obtiene cuando el tren baja la primera colina (o sale disparado del despegue) le permite subir la siguiente colina, más pequeña. A medida que sube la colina, pierde energía cinética y gana energía potencial, y el ciclo comienza de nuevo. Muchas montañas rusas más nuevas también incluyen otros despegues, que suelen ser electromagnéticos, que proporcionan al tren energía cinética adicional durante el recorrido.
11) Generadores termoeléctricos
Usan el calor para mover fluidos que, al expandirse, mueven turbinas que generan electricidad. Los generadores termoeléctricos (TEG) son dispositivos semiconductores de estado sólido que convierten una diferencia de temperatura y un flujo de calor en una fuente de energía de CC útil.
Los dispositivos semiconductores de generadores termoeléctricos utilizan el efecto Seebeck para generar voltaje. Este voltaje generado impulsa la corriente eléctrica y produce energía útil en una carga.
12) Generadores de pedal
Como las bicicletas estáticas, aquellas que usamos en el gimnasio o en la casa que producen electricidad al pedalear. Al pedalear, haces girar la rueda de tu bicicleta, que hace girar un rodillo y, a su vez, hace girar una serie de imanes en un motor que crea una carga electromagnética.
13) Plantas termoeléctricas
El vapor de agua generado por el calor mueve turbinas que generan electricidad. La combustión de petróleo, el carbón y el GNL (gas natural licuado) enciende una caldera para generar vapor a alta temperatura y alta presión. Este vapor se utiliza para accionar una turbina de vapor. Un generador conectado a la turbina de vapor genera electricidad.
14) Generadores de turbinas de gas
El aire comprimido que se expande mueve una turbina conectada a un generador que produce electricidad. A medida que el gas de combustión caliente se expande a través de la turbina, hace girar las aspas giratorias. Las aspas giratorias cumplen una doble función: impulsan el compresor para atraer más aire presurizado hacia la sección de combustión y hacen girar un generador para producir electricidad.
15) Turbinas de aviones
Las turbinas de los aviones comerciales generan electricidad aprovechando el movimiento del aire. Un motor a reacción (jet engine) utiliza el mismo principio científico que un motor de automóvil: quema combustible con aire (en una reacción química llamada combustión) para liberar energía que impulsa un avión, un vehículo u otra máquina. Pero en lugar de utilizar cilindros que pasan por cuatro pasos uno tras otro, utiliza un tubo largo de metal que lleva a cabo los mismos cuatro pasos en una secuencia en línea recta, ¡una especie de cadena de producción de empuje!
En el tipo más simple de motor a reacción, llamado turborreactor, el aire se aspira por la parte delantera a través de una entrada (o admisión), se comprime mediante un ventilador, se mezcla con combustible y se quema, y luego se expulsa como un escape caliente y de rápido movimiento en la parte trasera.
16) Generadores en plataformas petroleras
El movimiento de las olas se convierte en electricidad en algunas plataformas offshore. Tradicionalmente, las plataformas marinas generan su propia electricidad quemando combustibles fósiles para hacer funcionar turbinas de gas y/o unidades generadoras alimentadas con diésel. Una alternativa es suministrar electricidad a las instalaciones marinas desde tierra firme mediante un sistema de transmisión por cable eléctrico.
17) Generadores en ascensores
Al moverse, los ascensores generan electricidad que se almacena para reutilizarse. Utilizan un sistema para generar electricidad mediante el movimiento de vehículos (V) desde el nivel del suelo con un ascensor (E) utilizando su energía potencial, que se convierte en energía cinética para accionar un generador eléctrico (GE). Esta electricidad se utiliza directamente o se almacena en bancos de baterías para su uso posterior.
18) Ruedas hidráulicas en fábricas
Usan el flujo de agua para mover ruedas conectadas a generadores eléctricos. La rueda hidráulica es un dispositivo mecánico para aprovechar la energía del agua que corre o cae por medio de un conjunto de paletas montadas alrededor de una rueda. La fuerza del agua en movimiento se ejerce contra las paletas y la rotación consecuente de la rueda se transmite a la maquinaria a través del eje de la rueda.
19) Motores eléctricos inversos
Para invertir la dirección de un motor de corriente alterna (CA) se deben alterar los campos magnéticos para provocar un movimiento en la dirección opuesta. Dado que cada cable consta de una corriente positiva y negativa dentro de los campos magnéticos, la inversión de los cables principal y de arranque hace que el motor funcione en sentido inverso. El cambio en el flujo de corriente cambia la dirección de la fuerza de giro, haciendo que el eje del motor comience a girar en la dirección opuesta.
20) Generadores en estaciones espaciales
Los giroscopios mecánicos utilizados en el control de orientación pueden producir electricidad a partir del movimiento. Además el sistema eléctrico de la Estación Espacial Internacional utiliza células solares para convertir directamente la luz solar en electricidad. Se agrupan grandes cantidades de células en conjuntos para producir altos niveles de potencia. Este método de aprovechar la energía solar se denomina fotovoltaica.
Todos estos ejemplos muestran cómo la energía mecánica, ya sea producida por el viento, agua, vapor o movimiento manual, puede convertirse en energía eléctrica, fundamental en muchas tecnologías de generación y almacenamiento de energía. Estos son 20 grandes ejemplos de conversión de energía mecánica a energía eléctrica.
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