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• Melissa Carcache

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1. dinamos 1.1. ¿qué son los dinamos? Una dinamo según la real academia española “es una maquina destinada a transformar la energía mecánica en energía eléctrica, por inducción electromagnética, debida a la rotación de cuerpos conductores en un campo magnético”, también según varias páginas como lo son la Wikipedia, “un dinamo es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética” en síntesis se puede decir que los dinamos son generadores que produce energía eléctrica mediante el flujo magnético haciendo uso de la energía mecánica.

1.2 ¿Cómo se originan las dinamos? Los dinamos ven presente a su principal antecesor en el disco de Faraday, un invento creado durante los años 1831 y 1832 por el físico y químico británico Michael Faraday, este consistía en un generador homopolar conformado por un conductor eléctrico y un campo electromagnético en específico este empleaba empleando un disco de cobre que giraba entre los extremos de un imán con forma de herradura, generándose una pequeña corriente continua. También en el mismo año 1832 el diseño del disco de Faraday recibió un rediseño por parte del fabricante francés de herramientas Hippolyte Pixii, esta nueva versión empleaba un imán

permanente que giraba por medio de una manivela. Este imán estaba colocado de forma que sus polos norte y sur pasaban al girar junto a un núcleo de hierro con un cable eléctrico enrollado. Este rediseño dio paso a las actuales dinamos

2. elementos que influyen en las dinamos En las dinamos se hacen presentes diferentes conceptos físicos entre los cuales encontramos a: la energía eléctrica, la energía mecánica, la corriente continua, la inducción electromagnética, el flujo magnético y los campos electromagnéticos. Pero en qué consisten estos elementos:

 Energía Eléctrica: Héctor Pérez Montiel en su libro física general (2012) indica que es aquella que se obtiene principalmente, por medio de generadores eléctricos pilas secas, acumuladores y pilas solares y se utilizan para producir un movimiento o flujo de electrones a través de un material conductor. 

Inducción electromagnética: Javier Sanchez en “Inducción electromagnética” (2012), señala que la inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida.

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Campo magnético: Un campo magnético es una región del espacio donde existen fuerzas magnéticas, fuerzas que atraen o repelen metales. También se puede definir como la región del espacio donde existe magnetismo (fuerzas magnéticas).

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Energía mecánica: José L. Fernández en “Energía mecánica” (2018) dice que llamamos energía mecánica de un cuerpo a la suma de la energía cinética Ec y potencial Ep que posee: Em=Ec+Ep

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Energía cinética: María Estela Raffino en “Energía Cinética” (2019) nos dice que la física la define como la cantidad de trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada y en posición de reposo, hasta alcanzar una velocidad determinada. Una vez alcanzado dicho punto, según la Ley de la inercia, la cantidad de energía cinética acumulada permanecerá idéntica a menos que ocurra un cambio de velocidad o que el cuerpo vuelva a su estado de reposo, tras sufrir un trabajo negativo de la misma magnitud.

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Energía Potencial: La energía potencial es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra o .Carlos Ortiz en “ENERGÍA CINÉTICA Y ENERGÍA POTENCIAL” (2015) presenta en su blog que la energía potencial de un cuerpo se define como la energía que es capaz de generar un trabajo como consecuencia de la posición del mismo. Este

concepto indica que cuando un cuerpo se mueve con relación a cierto nivel de referencia puede acumular energía. 

La fuerza electromotriz: Según Valentina Sancler en “Fuerza electromotriz” (2016) (representada como FEM, sería toda relación existente entre la energía eléctrica que se consume y la carga eléctrica que lo atraviesa, produciendo que la corriente fluya en la dirección del circuito eléctrico generado. Esta puede tener lugar tanto en un circuito abierto como en un circuito cerrado.

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La fuerza contra-electromotriz: se define como una característica de los receptores que mide en voltios la energía por unidad de carga que consume el mismo. Se opone al paso de la corriente eléctrica en una inductancia, reduciendo después de unos milisegundos el consumo de la misma.

3. dinamos en la actualidad Los dinamos debido a su condición de generador eléctrico, son usados principalmente como medio para generar electricidad, esto se puede observar en diferentes fuentes de energías alternativas, como los es la energía eólica o la energía hidráulica, ya que para producir energía mediante la fuerza del agua y la electricidad se debe emplear los dinamos. Uno de los principales usos de los dinamos es la utilización de la energía hidroeléctrica, de esta forma el agua hace rotar las turbinas conectadas al eje del dinamo, produciendo electricidad y aprovechando esta fuente de energía inagotable. Han sido ampliamente utilizadas por los ciclistas durante años. Gracias a la dinamo, que genera energía eléctrica, los ciclistas han podido circular por las noches por la carretera con una mínima iluminación. En realidad, las denominadas dinamos de bicicleta, son alternadores; ya que consisten en un imán, solidario al eje de giro, y una bobina estática, sin delgas, ni escobillas, que rectifiquen la corriente. La corriente así producida es alterna y no continua, a pesar de ello, tradicionalmente, se les ha llamado dinamo que muchas de las aplicaciones de los dinamos suelen ser dispositivos sin baterías los cuales son energizados por una persona, algunos ejemplos: 

Linternas de mano energizables.

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Cargadores de celulares.

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Cargadores de baterías.

Uno de los nichos en los que más se suele ver la aplicación de dinamos son en circuitería complementaria para bicicletas, en donde un dinamo de cilindro puede energizar una lámpara LED fácilmente, permitiendo a los ciclistas usar lámparas sin baterías en la noche.

4. Características Según la revista Plantas eléctricas en su post “ ¿Qué es un dinamo?” (2013) en esencia es una rueda la cual contiene uno (o varios imanes), la cual al ser girada inducirá una corriente eléctrica en un embobinado. En teoría el embobinado podría ser el que girara alrededor de un imán, ya que finalmente el fenómeno es el mismo, sólo que es más eficiente que la circuitería sea estática. La corriente de un dinamo varía dependiendo de las revoluciones por minuto a las que se someta, esto puede ser corregido a través de un sencillo diseño regulador el cual regule la corriente y el voltaje que se suministre. Para rectificar la corriente de salida se emplea un conmutador el cual invierte el sentido del giro para que la corriente mantenga una misma dirección. El voltaje de salida suele contener un ligero cepillo, el cual se corrige con limitadores, diodos zeners u otros tipos de arreglos.

5. Partes de un motor dinamo Los dínamos o generadores eléctricos modernos están hechos de varios componentes que son esenciales para su función. Según Steve Johnson en “Partes de un motor dinamo” (2017) se tienen los siguientes circuitos que presentan un motor con dínamo, entre los que tenemos: 

Circuito magnético: En un motor moderno con dínamo, el circuito magnético está hecho de varias partes que incluyen un núcleo de armadura, un yugo, un espacio de aire, y poleas. Un núcleo de la armadura se compone de chapa de acero con un troquel estampado y laminado con placas delgadas de acero. Estas hojas laminadas son o bien soldadas o unidas entre sí para evitar que se separen. Los polos son o de acero laminado o de acero sólido, y tienen bobinas de campo que crean los campos magnéticos de la máquina. Los polos superior e inferior también son llamados el polo

cabeza y el polo zapato, respectivamente. Estos postes generalmente se abren en abanico y están diseñados para suavizar el flujo de aire en la cámara de aire. El yugo es la carcasa, donde se montan los polos terminados, y que proporciona el camino magnético entre los polos. 

Circuito eléctrico: El circuito eléctrico está hecho de un devanado inductor, un conmutador, un devanado de campo y escobillas. El bobinado inductor está formado por hilos de cobre que están aislados del núcleo de la armadura. En un motor con dínamo, el devanado inductor recibe el voltaje generado por el motor. Estos devanados están conectados al conmutador. El conmutador actúa como el rectificador mecánico que convierte el voltaje de CA en tensión de CC, y por lo general es hecho de cojinetes de cobre-plata. El colector conduce la corriente a un circuito externo a través de las escobillas.

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Soporte mecánico: El soporte mecánico de un motor dinamo se compone de un eje, un marco, campanas de extremo y cojinetes. En la mayoría de los casos, el yugo y el marco son lo mismo, y están generalmente hechos de acero o de aluminio que recubren todo el motor dínamo. La armadura se coloca dentro del marco mediante el uso de un eje de acero soportado por dos cojinetes lubricados que pueden ser una bola, un rodillo, o una manga. Una vez que la armadura se coloca en el interior del marco, ambos extremos del bastidor quedan encerrados utilizando los extremos de las campanas. Los extremos de las campanas se hacen generalmente del mismo material utilizado en los marcos y los yugos.

6. Como esta constituido Un dinamo está compuesto por un rotor y un estátor, el estátor es la parte fija exterior de la dinamo mientras que el rotor es la Parte móvil que vira en el estátor. El rotor al estar sometido a alteración de flujo crea la fuerza electromotriz inducida, en consecuencia contiene el sistema inducido. El estátor contiene el sistema inductor destinado a generar el campo imantado. Según Joseph Medrano en “Funcionamiento de los dinamos” (2016) nos indica como está constituido un dinamo:

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Núcleo del inducido: Tubo construido para reducir las pérdidas imantadas. Dispone de ranuras longitudinales donde se ponen las exhalas del enrollamiento del inducido.

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Devanado inducido: Formado por exhalas que se distribuyen uniformemente por las ranuras del núcleo. Se conecta al circuito exterior de la máquina por medio del recolector y las escobillas.

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Colector: Tubo solidario al eje de la máquina formado por segmentos de cobre o bien láminas apartadas eléctricamente entre ellas. En todos y cada lámina se conecta una bobina. Es el responsable de efectuar la conversión de corriente alterna a corriente continua. Bastante usual en aires acondicionados como nos versionan los técnicos de reparacion aire acondicionado.

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Escobillas: Son piezas de lignito-grafito o bien metálicas, que están en contacto con el recolector. Hacen la conmutación de la corriente inducida y la transportan en forma de corriente continua cara el exterior.

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Cojinetes: Sirven de soporte y dejan el giro del eje de la máquina.

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Entrehierro: El entre hierro y también s el espacio de aire comprendido entre el rotor y el estátor. Acostumbra a ser por norma general de entre 1 y tres milímetros. El entre hierro es indispensable para eludir rozamientos entre la parte fija y la parte móvil.

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Polos inductores: Diseñados para repartir uniformemente el campo imantado. Distinguimos en ellos el núcleo y la expansión polar. El número de polos debe ser par, en el caso de máquinas grandes se tienen que usar polos auxiliares.

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Devanado inductor: Son las bobinas de excitación de los polos primordiales, puestas alrededor del núcleo. Están hechos con conductores de cobre o bien de aluminio cubiertos por un barniz aislante.

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Culata: La culata sirve para cerrar el circuito imantado y sujetar los polos. Está construida con material ferromagnético.

7. Como funciona El dinamo es considerado una de las máquinas rotativas más comunes. El uso de estas máquinas se estuvo utilizando hasta la llegada del alternador. Hoy en día, únicamente se utiliza para aplicaciones específicas como medir la velocidad de rotación de un eje.

Georgelys Marcano Yépez en “El dinamo, su uso y mantenimiento” (2015) señala que el dinamo está compuesto principalmente por una bobina e imanes. Cuando la bobina gira influenciada por el campo magnético de los imanes, se induce en esta corriente eléctrica que se conduce al exterior mediante unas escobillas. Elecctriconco, “Dinamo”,(2011), indica que la corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo, inductor, atraviesa una bobina, inducido, colocado en el centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, constituidos por unos electrodos denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos llamados escobillas que conectan por frotamientos las delgas del colector.

Tema general: Dinamo Tema delimitado: Dinamo como generador domestico Objetivo general: Determinar los componentes necesarios para la creación de un dinamo para comprender el funcionamiento de estos. Objetivos específicos: Contrastar a los dinamos frente a las fuentes de energía convencionales con el fin de determinar la viabilidad de estos como generador doméstico.