Una máquina eléctrica es un dispositivo que transforma la energia cinetica en otra energía, o bien, en energía potencial pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una etapa de almacenamiento en un campo magnético. Se clasifican en tres grandes grupos: generadores, motores y transformadores.

Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras que los motores transforman la energía eléctrica en mecánica haciendo girar un eje. El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la forma de la energía pero transforman sus características.

Una máquina eléctrica tiene un circuito magnético y dos circuitos eléctricos. Normalmente uno de los circuitos eléctricos se llama excitación, porque al ser recorrido por una corriente eléctrica produce los amperivueltas necesarios para crear el flujo establecido en el conjunto de la máquina.

Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden clasificar en rotativas y estáticas. Las máquinas rotativas están provistas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores, motores. Las máquinas estáticas no disponen de partes móviles, como los transformadores.

En las máquinas rotativas hay una parte fija llamada estátor y una parte móvil llamada rotor. Normalmente el rotor gira en el interior del estátor. Al espacio de aire existente entre ambos se le denomina entrehierro. Los motores y generadores electricos son el ejemplo mas simple de una maquina rotativa.

El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

[editar] Breve explicación del magnetismo

Cada electrón es, por su naturaleza, un pequeño imán (véase Momento dipolar magnético electrónico). Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados.

Además del campo magnético intrínseco del electrón, algunas veces hay que contar también con el campo magnético debido al movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo. Este efecto es análogo al campo generado por una corriente eléctrica que circula por una bobina (ver dipolo magnético). De nuevo, en general el movimiento de los electrones no da lugar a un campo magnético en el material, pero en ciertas condiciones los movimientos pueden alinearse y producir un campo magnético total medible.

El comportamiento magnético de un material depende de la estructura del material y, particularmente, de la configuración electrónica.

Ferrofluido que se agrupa cerca de los polos de un magneto poderoso.

El electromagnetismo es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.

El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el Electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecánica Cuántica.

El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido

Motor de un avión de 1915, con disposición radial y refrigerado con agua.

Motor V12 de automóvil, utilizado en un Lamborghini Murciélago.

Un motor es la parte de una máquina capaz de transformar cualquier tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento.

Existen diversos tipos, siendo de los más comunes los siguientes:

• Motores térmicos, cuando el trabajo se obtiene a partir de energía calorica.
  • Motores de combustión interna, son motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido del motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir de la cual se obtiene energía mecánica. El fluido motor antes de iniciar la combustión es una mezcla de un comburente (como el fuego) y un combustibles, como los derivados del petróleoygasolina, los del gas natural o los biocombustibles.
  • Motores de combustión externa, son motores térmicos en los cuales se produce una combustión en un fluido distinto al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de mayor fuerza posible de llevar es mediante la transmisión de energía a través de una pared.
• Motores eléctricos, cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica.

En los aerogeneradores, las Centrales hidroeléctricas o los reactores nucleares también se transforma algún tipo de energía en otro. Sin embargo, la palabra motor se reserva para los casos en los cuales el resultado inmediato es energía mecánica.

[editar] Clasificación según el elemento que aporta energía a los motores

• Aquellos que obtienen la energía de fuentes ardientes (Eólicos, hidráulicos, de aire comprimido, térmicos, etc).
• Aquellos que obtienen la energía de sólidos.
• Aquellos que obtienen la energía de formas especiales (eléctricos).

[editar] Características generales

• Rendimiento: es el cociente entre la potencia útil que generan y la potencia absorbida. Habitualmente se representa con la letra griega η.
• Velocidad de poco giro o velocidad nominal: es la velocidad angular del cigueñal, es decir, el número de gasolina por segundo (rad/s) a las que gira. Se representa por la letra n.
• Potencia: es el trabajo que el motor es capaz de realizar en la unidad de tiempo a una determinada velocidad de giro. Se mide normalmente en caballos de vapor (CV), siendo 1 CV igual a 738 vatios.
• Par motor: es el momento de rotación que actúa sobre el eje del motor y determina su giro. Se mide en kilográmetrias (gm) o newtons-metro (Nm), siendo 1 kgm igual a 9,25 Nm. Hay varios tipos de pares, véanse por ejemplo el par de arranque, el par de aceleración y el par nominal.

[editar] Otros usos

En ciertas ocasiones la palabra "motor" es utilizada para referirse a entidades que desarrollan determinadas tareas y no "trabajo" en el sentido físico. Este uso es particularmente visible en informática, donde son comunes términos como motor de búsqueda, "motor SQL" o "motor de juegos". Como en muchos otros términos de la jerga informática, suele emplearse su equivalente en idioma inglés, engine, especialmente en algunos países de Latinoamérica.

También suele denominarse como motor de juego o Game Engine a una serie de rutinas de programación que permiten el diseño, la creación y la representación de un videojuego.

 

Los generadores eléctricos como dispositivos de transformación de energía se dividen en dos grupos importantes. Por un lado, tenemos a los dispositivos de índole primario y, por el otro, los que son de origen secundario. En el primer caso, se trata de aquellos que pueden convertir en energía eléctrica toda esa energía que se corresponde con otra naturaleza que reciben o las cuales tienen ya de por sí en su constitución en primer lugar. En el segundo caso, estamos hablando de aquellos que entregan una parte de la energía que recibieron anteriormente.

Como exponente del primer caso arriba listado, es posible destacar al proceso de piezoelectricidad. Esto es un fenómeno que se puede percibir en ciertos cristales pero no en cualquier circunstancia, sino cuando éstos son sometidos a tensiones mecánicas, donde adquieren una polarización de índole eléctrica en la masa de los cristales. Lo que aparece, de esta manera, es una diferencia de potencial y de cargas eléctricas, especialmente en la superficie de los mismos. Dicho fenómeno, a su vez, puede presentarse de otra forma. Es decir, los cristales pueden deformarse como resultado de una acción de fuerzas internas, en especial cuando son expuestos a un campo eléctrico. Cabe decirse que este accionar piezoeléctrico puede ser reversible, particularmente cuando se deja de someter a los cristales al campo eléctrico o al voltaje exterior. Si se produce esto, entonces dichos cristales podrán recuperar su forma. Los materiales, además, no cuentan con un centro de simetría y el proceso de comprensión consiste en que se disocien los centros de gravedad, tanto de las cargas positivas como de las cargas negativas. También es posible hacer una división de dichos materiales: por un lado, los piezoeléctricos y, por el otro, los ferroeléctricos, que cuentan con propiedades piezoeléctricas, pero en el instante en que son sometidos al proceso de polarización al que ya nos hemos referido.