Entre los años 1830 y 1832, Michael Faraday, un científico apasionado que se había ganado un puesto en la Royal Institution gracias a su incesante investigación en el campo del electromagnetismo, hallaría la forma de generar tensión eléctrica mediante el movimiento de un conductor dentro de un campo magnético.
Este descubrimiento sería la base teórica sobre la cual se construiría el dinamo, esto es, el primer generador eléctrico de corriente continua. A continuación, os contamos su historia.
Definición de dinamo
Una dinamo es una máquina con la capacidad de transformar energía mecánica en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética provocada por la rotación de cuerpos conductores en un campo magnético.
En este sentido, un dinamo es un generador eléctrico, pero con la particularidad de que, a diferencia de los alternadores, no genera corriente alterna, sino corriente continua.
Significado de dinamo
El término dinamo encuentra su raíz etimológica en el griego δύναμις, transliterado como dynamis, que significa fuerza.
¿Quién y cuándo se inventó la dinamo?
El primer generador eléctrico de corriente continua (dinamo) fue construido en 1831 por Michael Faraday.
Historia de la invención de la dinamo
Michael Faraday
La dinamo debe su existencia a las contribuciones científicas del ilustre físico británico Michael Faraday.
Gracias a su incesante investigación sobre la electricidad, el magnetismo, la química y la relación existente entre estas ciencias, Michael Faraday descubriría, en 1831, lo siguiente:
El movimiento de una espira (un conductor) dentro de un campo magnético produce una variación del flujo de dicho campo, la cual, a su vez, induce una corriente eléctrica a la espira. Si se conectase un medidor a los bornes de dicha espira, se observaría cómo la inducción electromagnética generada por el movimiento rotatorio de la espira ha generado una diferencia de potencial. Esto es lo que se conoce como fuerza electromotriz inducida (f.e.m.).
Sería, precisamente, este hallazgo científico lo que le permitiría a Michael Faraday construir el primer generador electromagnético, el disco dinamo o disco de Faraday, una máquina con la capacidad de generar corriente continua gracias al movimiento de un disco conductor en un plano perpendicular a un campo mágnético estático y uniforme.
Hippolyte Pixii
Un año después del descubrimiento de Faraday sobre la inducción electromagnética, el inventor francés Hippolyte Pixii construiría su propia versión de la dinamo (generador eléctrico).
La dinamo de Pixii consistía en un imán rotatorio accionado manualmente por una manivela cuyos polos (positivo y negativo) se hacían pasar sobre un inductor con un núcleo de hierro para así generar un pulso eléctrico con cada paso de los polos del imán sobre la bobina.
Pixii añadiría, además, un conmutador a su generador eléctrico por sugerencia del físico francés André-Marie Ampère, para producir así una corriente directa pulsante, ya que, en aquel entonces, la corriente alterna era considerada muy peligrosa.
Pixii no tardaría en exponer al mundo su generador eléctrico, por lo que, en 1832 (el mismo año en el que construyó su dinamo), expuso su invento en la Academia Francesa de las Ciencias.
Sin embargo, y pese a que dicho invento sería expuesto en Londres en 1833, Pixii, al igual que muchos inventores de la historia, no lograría que fuese atractivo para el mercado.
Antonio Pacinotti
En 1860, el concepto de la dinamo recibiría una nueva mejora gracias al físico italiano Antonio Pacinotti, quien plantearía una nueva solución al problema de la producción de corrientes eléctricas por medio de dinamos.
La idea de Pacinotti consistía en reemplazar el inductor axial giratorio dipolar de la dinamo por un inductor toroidal multipolar.
Esta ingeniosa solución permitía que algunas partes del inductor pasaran de forma continua a través de los imanes, suavizando, de esta manera, la corriente producida.
Zénobe Gramme
En 1870, el belga Zénobe Gramme propondría una nueva mejora a la dinamo, reinventado, mejorando y solucionando los problemas de los diseños de Faraday y Pixii, principalmente los picos repentinos de corriente que estos generaban, únicamente, cuando los polos del imán pasaban cerca del inductor.
Si bien el diseño de la dinamo de Gramme era mucho más complejo que los diseños de las dinamos de Faraday y Pixii, este, en realidad, partía de los conocimientos y experimentos propuestos por ambos científicos y, especialmente, de unas mejoras que habían sido propuestas poco antes de su invención: el inducido o anillo de Antonio Pacinotti y el efecto dinamoeléctrico de Werner von Siemens.
La dinamo de Gramme ofrecía un voltaje resultante con una forma de onda prácticamente constante, es decir, sin picos repentinos, lo que, a efectos prácticos, producía un suministro de corriente continua.
Sería pues, a partir del diseño de Gramme, que la dinamo sería considerada como una máquina capaz de generar cantidades comerciales de energía para la industria.
El mismo Zénobe Gramme fue el diseñador de la primera central comercial de plantas de energía, en 1871, en París.
Principio de reversibilidad de las dinamos
En 1873, Gramme, quien se encontraba demostrando el funcionamiento de su máquina en la Exposición Universal de Viena, descubriría de manera accidental que, si a su dinamo se le suministraba una fuente de alimentación de voltaje constante, el eje de esta comenzaría a girar como si de un motor eléctrico se tratase.
Así pues, Gramme descubriría de forma fortuita el principio de reversibilidad presente en las dinamos, esto es, que un generador eléctrico de corriente continua puede ser utilizado como un motor y viceversa.
Aplicaciones de los generadores de CC o dinamos
En la actualidad, casi la totalidad de la energía eléctrica que se genera y transmite es de tipo alterna, por lo que el uso de los generadores de corriente continua (CC), esto es, dinamos, es muy limitado. Algunas de sus aplicaciones son las siguientes:
- Las dinamos excitadas por separado son utilizadas para realizar pruebas en laboratorios gracias a la amplia gama de salidas de voltaje que estas poseen; asimismo, se utilizan como fuente de alimentación de motores de corriente continua.
- Las dinamos de Shunt Wound DC se utilizan para fines de iluminación, cargar baterías, proporcionar excitación a alternadores (generadores de corriente alterna) y en pequeñas fuentes de alimentación de CC.
- Las dinamos Wound DC Generators se utilizan para suministrar corriente de excitación a locomotoras de corriente continua y como impulsores para compensar la caída de tensión en distintos tipos de sistemas de distribución.
- Las dinamos de heridas compuestas acumulativas se utilizan para suministrar energía a hoteles, oficinas, casas y alojamientos, aparte de para servicios de potencia pesada.
Referencias:
- Máquinas eléctricas. Espacio Tesla.
- El generador eléctrico. Fundación Endesa.
- Dinamo (generador eléctrico). Wikipedia.
- Biografías científicas – Michael Faraday. Date un Vlog.
- Michael Faraday. Wikipedia.
- Hippolyte Pixii. Wikipedia.
- Dinamo de Gramme. Wikipedia.
- Dinamo. Diccionario de la lengua española.
- Generador homopolar. Wikipedia.
- ¿Qué es la ley de Faraday? Khan Academy.