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title: "De la central a casa: el alternador"
book: "Física de primaria y secundaria"
subject: physics
language: es
chapter: 69
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/69-de-la-central-a-casa-el-alternador
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# Capítulo 69 — De la central a casa: el alternador

Un año entero de [kilovatios-hora](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/68-potencia-y-energia-electricas#def-g9-electric-power-energy-kwh) ha pasado por tus auditorías — pero ¿de dónde vienen? Sigue el cable que sale de la casa, por debajo de la calle, a lo largo de las torres, y terminará en una máquina que gira en un gran salón: el [alternador](#def-g9-alternator-alternator). Su secreto es la sorpresa más bonita de la electricidad de este libro: el descubrimiento del año pasado de que la corriente fabrica magnetismo, funcionando al revés.

## 69.1 La inducción: el efecto invertido

**Proposición 69.1 (Inducción electromagnética).**

Mueve un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) cerca de un [circuito cerrado](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/16-un-primer-circuito-electrico#def-g3-first-electric-circuit-circuit) — o mueve el circuito cerca del [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) — y, mientras dure el movimiento, aparece una [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) que mueve una corriente: electricidad *inducida* por un magnetismo que cambia. Las reglas, del banco de trabajo:

1. solo el *cambio* induce: un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) quieto junto a la bobina, nada — por muy fuerte que sea el [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) ;
2. movimiento más rápido, [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) más fuerte, más vueltas de bobina: [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) inducida mayor;
3. invierte el movimiento e invertirás la corriente inducida — acercarse y alejarse mueven desfiles opuestos.

El año pasado una corriente fabricaba magnetismo; este año un magnetismo que se mueve fabrica una corriente. Los dos efectos son una sola moneda, leída por sus dos caras — y la segunda cara alimenta a la civilización.

**Método 69.2 (La inducción en el banco).**

Una bobina de muchas vueltas, un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) de barra y un aparato sensible con el cero en el centro:

1. conecta el aparato a la bobina; sujeta el [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) quieto dentro de ella: la aguja duerme en el cero — la [fuerza](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/12-empujones-y-tirones-las-fuerzas#def-g2-pushes-and-pulls-force) sola no induce nada;
2. mete el [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) de golpe: la aguja da una patada hacia un lado — y vuelve al cero en el instante en que se para el movimiento;
3. sácalo: una patada igual, hacia el otro lado;
4. métele más rápido: una patada mayor. Menea el [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) rítmicamente hacia dentro y hacia fuera, y la aguja oscilará a la izquierda, a la derecha, a la izquierda — estás fabricando a mano una [corriente alterna](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/67-la-corriente-alterna#def-g9-alternating-current-dcac) .

![La inducción en el banco: solo un imán en movimiento despierta a la bobina — y la patada de la aguja se invierte con el movimiento.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g9-alternator/fig-aa01e99143f6.svg)

*La inducción en el banco: solo un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) *en movimiento* despierta a la bobina — y la patada de la aguja se invierte con el movimiento.*

## 69.2 El alternador

**Definición 69.3 (Alternador).**

Un *alternador* es la inducción hecha incansable: un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) que gira sin pausa junto a una bobina fija (o una bobina que gira dentro de un campo magnético). Cada media vuelta acerca un polo a la bobina y después se lo lleva — cambio, renovado sin fin —, así que la [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) inducida oscila positiva, negativa, positiva: *alterna*, por construcción, trazando exactamente la sinusoide suave del capítulo del [osciloscopio](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/67-la-corriente-alterna#met-g9-alternating-current-scope). Hazlo girar a cincuenta vueltas por segundo y la salida alternará a $50\,\mathrm{Hz}$: la [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) de la red *es* una [velocidad](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/52-graficas-del-movimiento-y-velocidad-media#def-g7-motion-average-speed-formula) de rotación, mantenida en sincronía por todas las centrales de la red.

**Ejemplo 69.4 (La dinamo de tu rueda).**

La dinamo de bicicleta es un [alternador](#def-g9-alternator-alternator) de bolsillo: la rueda hace girar un imancito dentro de una bobina fija, y la lámpara se enciende — más brillante y con más [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) cuanto más fuerte pedaleas, exactamente como prometen las reglas del banco (y parpadeando cuando vas a paso de tortuga, como observaba el capítulo de la [corriente alterna](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/67-la-corriente-alterna#def-g9-alternating-current-dcac)). Su precio también es honrado: la dinamo frena — encender la lámpara le cuesta a tus piernas un esfuerzo real. La inducción no regala [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy); *convierte* movimiento en electricidad, [julio](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/66-la-energia-cinetica-y-la-seguridad-vial#def-g9-kinetic-energy-safety-joule) a [julio](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/66-la-energia-cinetica-y-la-seguridad-vial#def-g9-kinetic-energy-safety-joule), menos el impuesto del rozamiento.

![Una central hidroeléctrica: el agua elevada se precipita, hace girar las turbinas y los alternadores mandan la energía lejos por los cables.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g9-alternator/img-8443687dded2.jpg)

*Una central hidroeléctrica: el agua elevada se precipita, hace girar las turbinas y los [alternadores](#def-g9-alternator-alternator) mandan la [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) lejos por los cables.*

## 69.3 Todas las centrales son una sola máquina

**Proposición 69.5 (El núcleo común).**

Casi toda la electricidad del mundo, se anuncie como se anuncie, se fabrica de la misma manera: algo hace girar una *turbina* — un molino robusto de aspas — y la turbina hace girar un [alternador](#def-g9-alternator-alternator). Las centrales solo se diferencian en *qué empuja las aspas*:

1. las centrales térmicas hierven agua quemando carbón o [gas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/14-solidos-liquidos-y-gases#def-g3-solids-liquids-gases-gas) — los chorros de vapor mueven la turbina;
2. las centrales nucleares hierven el agua con el [calor](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/34-el-calor-y-el-aislamiento#def-g5-heat-and-insulation-heat) de partir átomos — vapor otra vez;
3. las presas hidroeléctricas dejan caer un lago de montaña a través de las aspas — la cadena de la presa de la infancia, completada;
4. los aerogeneradores se saltan al intermediario: el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind) es el empujón de las aspas, con un [alternador](#def-g9-alternator-alternator) en cada góndola.

Una excepción confirma la regla: los paneles solares fabrican electricidad sin ningún giro — por un efecto de la [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) que pertenece a los años de universidad.

![Todas las centrales, una cadena: algo hace girar la turbina, la turbina hace girar el alternador y la inducción hace el resto. Lo único que cambia de una central a otra es la primera casilla.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g9-alternator/fig-3aede0796dad.svg)

*Todas las centrales, una cadena: algo hace girar la turbina, la turbina hace girar el [alternador](#def-g9-alternator-alternator) y la inducción hace el resto. Lo único que cambia de una central a otra es la primera casilla.*

**Ejemplo 69.6 (Cadenas, auditadas).**

Escribe cada central como una cadena de [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) de la infancia, ahora con vocabulario profesional. La presa: reserva de altura $\to$ movimiento del agua que cae $\to$ rotación $\to$ electricidad — y el Sol, recuerda, subió ese lago por evaporación: la hidroelectricidad es [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) del Sol aplazada en forma de lluvia. La central de carbón: reserva química $\to$ [calor](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/34-el-calor-y-el-aislamiento#def-g5-heat-and-insulation-heat) $\to$ movimiento del vapor $\to$ rotación $\to$ electricidad — con calorcito escapándose en todas las flechas, como confiesan los penachos de las torres de refrigeración. El [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind): [aire](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-air) en movimiento (removido por el Sol) directo a la rotación. A las fuentes que la naturaleza rellena — el agua, el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind), la [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) del Sol — se las llama *renovables*; las reservas quemadas y partidas se gastan para siempre en las escalas de tiempo humanas.

**Observación 69.7 (Por qué zumban las torres a 400000 voltios).**

Vence la última promesa del capítulo de la [corriente alterna](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/67-la-corriente-alterna#def-g9-alternating-current-dcac). Un pueblo necesita, digamos, cien millones de [vatios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/68-potencia-y-energia-electricas#def-g9-electric-power-energy-power). Por $P = U I$, esa potencia puede viajar como una corriente enorme a una [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) modesta — o como una corriente modesta a una [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) enorme. Pero los cables se calientan con la *corriente* (el viejo [efecto calorífico](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/54-la-corriente-electrica-y-sus-efectos#prop-g8-electric-current-effects-three)), y cada grado de calentamiento de las torres es [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) pagada y perdida a favor de los cuervos. Así que la red transporta a tensiones sobrecogedoras — cientos de miles de [voltios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage), corrientes minúsculas, pérdidas mínimas — y baja la [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage), barrio a barrio, hasta los mansos $230\,\mathrm{V}$ de tu pared. La máquina que la escalona, el *transformador*, son dos bobinas y otra vez inducción — y solo funciona con corriente que alterna: toda la red habla CA porque el transformador lo hace.

## 69.4 Ejercicios

**Ejercicio 69.1 ★.**

Enuncia las tres reglas de banco de la inducción. ¿Qué induce un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) fuerte *en reposo*?

**Solución de Ejercicio 69.1.**

Solo induce el cambio; un movimiento más rápido, un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) más fuerte y más vueltas dan más [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage); invertir el movimiento invierte la corriente. Un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) en reposo, por fuerte que sea, no induce exactamente nada.

**Ejercicio 69.2 ★.**

¿Por qué es alterna la salida de un [alternador](#def-g9-alternator-alternator)? Ata los cambios de signo a la rotación.

**Solución de Ejercicio 69.2.**

Cada media vuelta del rotor acerca un polo a la bobina (induciendo hacia un lado) y después se lo lleva (induciendo hacia el otro): la [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) tiene que cambiar de signo en cada media rotación — la alternancia está incorporada al giro.

**Ejercicio 69.3 ★.**

¿A qué [velocidad](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/52-graficas-del-movimiento-y-velocidad-media#def-g7-motion-average-speed-formula) de rotación alimenta un [alternador](#def-g9-alternator-alternator) a una red de $50\,\mathrm{Hz}$? ¿En qué tienen que ponerse de acuerdo por tanto todas las centrales de la red?

**Solución de Ejercicio 69.3.**

Cincuenta vueltas por segundo (para la máquina sencilla de dos polos). Todas las centrales tienen que mantener exactamente el mismo ritmo de rotación — toda la red gira en sincronía, compartiendo una sola [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency).

**Ejercicio 69.4 ★.**

Nombra las dos casillas universales de todas las centrales, y la única casilla que cambia entre el carbón, el átomo, la presa y el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind).

**Solución de Ejercicio 69.4.**

La turbina y el [alternador](#def-g9-alternator-alternator). Lo único que cambia es quien empuja las aspas: el vapor de la llama, el vapor del átomo, el lago que cae o el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind).

**Ejercicio 69.5 ★.**

Escribe la cadena hidroeléctrica del lago de montaña a tu lámpara — y nombra la máquina celeste que llenó el lago.

**Solución de Ejercicio 69.5.**

Altura almacenada del lago $\to$ movimiento del agua que cae $\to$ rotación de la turbina $\to$ electricidad del [alternador](#def-g9-alternator-alternator) $\to$ transformador y red $\to$ lámpara. El Sol llenó el lago: la evaporación subió el mar y la lluvia lo entregó en las montañas.

**Ejercicio 69.6 ★.**

¿Por qué cuesta más pedalear en el instante en que se enciende la lámpara de la dinamo? ¿Qué principio prohíbe que sea de otra manera?

**Solución de Ejercicio 69.6.**

La [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) de la lámpara tiene que venir de algún sitio, y la única reserva que hay en una bicicleta es el ciclista: la dinamo convierte el trabajo de las piernas en [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source), así que los [julios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/66-la-energia-cinetica-y-la-seguridad-vial#def-g9-kinetic-energy-safety-joule) de la lámpara aparecen como un frenado extra. La [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) se convierte, no se conjura nunca — la ley más antigua del curso.

**Ejercicio 69.7 ★.**

Clasifica en [renovables](#ex-g9-alternator-chains) y no [renovables](#ex-g9-alternator-chains): el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind); el carbón; el lago de la presa; el uranio; la [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) del Sol. ¿Qué define la clasificación?

**Solución de Ejercicio 69.7.**

[Renovables](#ex-g9-alternator-chains): el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind), el lago (la lluvia lo rellena) y la [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) del Sol. No: el carbón y el uranio — gastados para siempre en las escalas de tiempo humanas. La clasificación pregunta: ¿rellena la naturaleza la reserva al ritmo al que la vaciamos?

**Ejercicio 69.8 ★.**

¿Por qué transporta la red su potencia a cientos de miles de [voltios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage)? Nombra la fórmula que ofrece la elección y el efecto que la decide.

**Solución de Ejercicio 69.8.**

$P = U I$ permite que una misma potencia viaje como [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) alta con poca corriente; el [efecto calorífico](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/54-la-corriente-electrica-y-sus-efectos#prop-g8-electric-current-effects-three) hace que las pérdidas de los cables crezcan con la corriente. Poca corriente, cables frescos, [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) salvada — así que la red transporta alto y escalona hacia abajo en la puerta de casa.

**Ejercicio 69.9 ★★.**

Un [alternador](#def-g9-alternator-alternator) de demostración accionado a mano despacio enciende su lámpara débilmente y con parpadeo visible; accionado rápido, con brillo y sin parpadeo. Da cuenta de los dos cambios con las reglas del banco y con el capítulo de la [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency).

**Solución de Ejercicio 69.9.**

Accionamiento lento: [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) inducida pequeña (regla dos) — lámpara débil — y con pocos ciclos por segundo: parpadeo visible, por debajo del ritmo de [fusión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/39-el-agua-en-todos-sus-estados#def-g6-water-states-changes) del ojo. Accionamiento rápido: [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) mayor — brillante — y una [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) que el ojo funde en algo constante. Dos mandos, una sola manivela.

**Ejercicio 69.10 ★★.**

Una central entrega $1 \times 10^{8}\,\mathrm{W}$. Compara las corrientes necesarias a $230\,\mathrm{V}$ y a $400\,000\,\mathrm{V}$ (en notación científica). ¿Cuál podrían llevar unos cables reales?

**Solución de Ejercicio 69.10.**

A $230\,\mathrm{V}$: $I = 1 \times 10^{8} \div 230 \approx 4.3 \times 10^{5}\,\mathrm{A}$ — cuatrocientos mil [amperios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/55-la-intensidad-de-la-corriente-y-el-amperimetro#def-g8-intensity-ammeter-intensity): no hay cable así en la Tierra. A $400\,000\,\mathrm{V}$: $I = 1 \times 10^{8} \div 4 \times 10^{5} = 250\,\mathrm{A}$ — un cable de transporte corriente. El caso del transformador, cerrado.

**Ejercicio 69.11 ★★.**

Las centrales térmicas y las nucleares son, en el fondo, hervidores sofisticados. Defiende el eslogan con sus cadenas — y localiza el único eslabón en el que se diferencian.

**Solución de Ejercicio 69.11.**

Las dos cadenas dicen: reserva $\to$ [calor](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/34-el-calor-y-el-aislamiento#def-g5-heat-and-insulation-heat) $\to$ agua hirviendo $\to$ movimiento del vapor $\to$ rotación $\to$ electricidad — hervidores sofisticados que alimentan turbinas. Las cadenas se diferencian en un solo eslabón: qué fabrica el [calor](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/34-el-calor-y-el-aislamiento#def-g5-heat-and-insulation-heat) — la química del carbón que arde o la partición de los núcleos de uranio.

**Ejercicio 69.12 ★★★.**

La gran gira, recorrida al revés: esta noche tu lámpara luce a $230\,\mathrm{V}$. Sigue su [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) aguas arriba por todas las casillas — transformador, torres, [alternador](#def-g9-alternator-alternator), turbina y una reserva primaria que elijas —, nombrando la forma de [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) en cada etapa y las fugas del camino. Después responde a la pregunta de la infancia con una frase de noveno curso: ¿de dónde viene en última instancia la [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) de tu habitación?

**Solución de Ejercicio 69.12.**

Aguas arriba: los $230\,\mathrm{V}$ de la pared llegaron por el transformador del barrio ([tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) escalonada hacia abajo), a lo largo de torres a cientos de kilovoltios (forma de transporte: CA de alta [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage), perdiendo un poco de calorcito), desde un [alternador](#def-g9-alternator-alternator) (rotación convertida en electricidad por inducción) movido por una turbina (movimiento del vapor o del agua) alimentada por una reserva — digamos el lago elevado de la presa, elevado por la evaporación del Sol. Y de ahí la frase de noveno curso: la [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) de tu habitación es [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) del Sol — almacenada, caída, girada y transportada.

## 69.5 Problema: turno de noche en la central

**Problema 69.1.**

Problema de fin de semana — turno de noche en la central hidroeléctrica; inducción, sincronía y la tormenta; el diario del ingeniero

Acompañas como [sombra](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-shadow) a la ingeniera de noche en la presa del valle — el lago arriba, el pueblo abajo y los [alternadores](#def-g9-alternator-alternator) zumbando en medio.

**Parte I — La sala de máquinas.**

1. La ingeniera abre una compuerta: el agua truena por la turbina tres y los aparatos de su [alternador](#def-g9-alternator-alternator) despiertan. Escribe la cadena de [energía](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/29-la-energia-en-la-vida-diaria#def-g5-everyday-energy-energy) del lago a la barra colectora.
2. Dentro del [alternador](#def-g9-alternator-alternator) , ¿qué se mueve y qué se queda quieto — y por qué tiene que moverse algo?
3. La red va a $50\,\mathrm{Hz}$ . La ingeniera vigila una esfera que mantiene la turbina tres exactamente en la rotación que le corresponde. ¿Qué se estropea a la [velocidad](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/52-graficas-del-movimiento-y-velocidad-media#def-g7-motion-average-speed-formula) equivocada? (¿Qué haría la [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) de su [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) ?)
4. Un aprendiz pregunta si un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) más fuerte en el rotor daría potencia extra “gratis”. Corrige el sueño con el precio honrado de la dinamo.

**Parte II — La demanda del pueblo.**

5. A las 03:00 el pueblo absorbe $2 \times 10^{7}\,\mathrm{W}$ . Con los $200\,000\,\mathrm{V}$ de la línea de transporte, ¿qué corriente sale de la central?
6. Esa misma potencia a $230\,\mathrm{V}$ necesitaría ¿qué corriente — y qué dice la comparación sobre el oficio del transformador?
7. A las 07:00 despiertan los hervidores y las estufas: la demanda se dobla. ¿De qué tiene que darles más a las turbinas la ingeniera, y qué le pasaría a la [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) de la red si les diera demasiado poco? (Las máquinas se frenan bajo carga, como un ciclista en una cuesta.)
8. La central hermana — un parque eólico en la cresta — se cae al morir el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind) . ¿Qué casilla de su cadena falló, y qué casillas se quedaron completamente sanas?

**Parte III — La tormenta.**

9. Un rayo secciona una línea de transporte; saltan los automáticos. La ingeniera redirige la potencia por las líneas vecinas. ¿Qué propiedad de la red — una gran malla [en paralelo](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/30-circuitos-en-serie-y-en-paralelo#def-g5-series-parallel-circuits-parallel) — hace posible el desvío?
10. Durante el apuro, las luces de una nave se ponen marronáceas durante un minuto. Interpreta: ¿qué flaqueó y de qué se quedaron brevemente mal alimentados los [motores](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/41-circuitos-electricos-y-seguridad#ex-g6-circuits-and-safety-motor) y las lámparas de la nave?
11. Amanece: el diario tiene que explicarles a los aprendices por qué la electricidad de toda la noche era, en su origen, [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) del Sol. Redacta la explicación en dos líneas (lago, evaporación, lluvia).
12. Última línea del diario, por tradición: la física de la noche en una sola frase — con el movimiento, el magnetismo y el hervidor mañanero del pueblo dentro.

**Solución de Problema 69.1.**

**1.** Altura del lago $\to$ movimiento impetuoso del agua $\to$ rotación de la turbina $\to$ [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) alterna inducida en el [alternador](#def-g9-alternator-alternator) $\to$ barra colectora de la central. **2.** El [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) del rotor gira; las bobinas se quedan fijas. Sin movimiento no hay cambio del magnetismo a través de las bobinas — y sin cambio, la inducción no da absolutamente nada. **3.** La [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) de la [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) copia a la rotación: [velocidad](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/52-graficas-del-movimiento-y-velocidad-media#def-g7-motion-average-speed-formula) equivocada, [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) equivocada — y una máquina fuera de compás con los $50\,\mathrm{Hz}$ de la red se pelea con todos los demás [alternadores](#def-g9-alternator-alternator) de la malla en vez de ayudarles. **4.** Un [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet) más fuerte en el rotor sí induce más — y la turbina se pone al instante a trabajar más duro para mantenerlo girando contra el frenado magnético más tieso: más electricidad fuera exige más agua dentro, [julio](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/66-la-energia-cinetica-y-la-seguridad-vial#def-g9-kinetic-energy-safety-joule) a [julio](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/66-la-energia-cinetica-y-la-seguridad-vial#def-g9-kinetic-energy-safety-joule). Paga el lago, no el [imán](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/6-los-imanes#def-g1-magnets-magnet). **5.** $I = 2 \times 10^{7} \div 2 \times 10^{5} = 100\,\mathrm{A}$. **6.** $I = 2 \times 10^{7} \div 230 \approx 8.7 \times 10^{4}\,\mathrm{A}$ — ochenta y siete mil [amperios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/55-la-intensidad-de-la-corriente-y-el-amperimetro#def-g8-intensity-ammeter-intensity): un cable imposible. El oficio del transformador es exactamente ese cambio — [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) arriba, corriente abajo, potencia intacta. **7.** Más agua por las compuertas. Mal alimentadas, las máquinas cargadas se frenan como un ciclista en una cuesta — y la [frecuencia](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/62-el-sonido-velocidad-tono-e-intensidad-sonora#def-g8-sound-pitch-loudness-frequency) de la red flaquea por debajo de cincuenta: todos los relojes y las máquinas de la malla notan una red hambrienta. **8.** Solo la primera casilla — el [viento](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/10-el-aire-que-nos-rodea#def-g2-air-around-us-wind), el empujón de las aspas. La turbina, el [alternador](#def-g9-alternator-alternator) y el transformador se quedaron perfectamente sanos, en calma chicha. **9.** La red es una gran malla [en paralelo](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/30-circuitos-en-serie-y-en-paralelo#def-g5-series-parallel-circuits-parallel): muchas carreteras unen cada central con cada pueblo, así que la parte de una línea seccionada puede circular por las [ramas](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/30-circuitos-en-serie-y-en-paralelo#def-g5-series-parallel-circuits-parallel) supervivientes — independencia del paralelo, a escala nacional. **10.** Las líneas desviadas y sobrecargadas dejan que la [tensión](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) entregada flaquee por debajo de la nominal durante un minuto: las lámparas de la nave perdieron brillo y sus [motores](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/41-circuitos-electricos-y-seguridad#ex-g6-circuits-and-safety-motor) giraron con pereza — mal alimentados, como tiene que estarlo cualquier aparato por debajo de su [tensión nominal](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-nominal). **11.** “Todos los [vatios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/68-potencia-y-energia-electricas#def-g9-electric-power-energy-power) de esta noche vinieron del agua del lago al caer; el Sol evaporó el mar y la lluvia lo trajo a nuestras montañas. Aquí hacemos girar [luz](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/3-la-luz-y-las-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) del Sol — almacenada en un lago, con el cielo de intermediario”. **12.** Por ejemplo: “El movimiento junto a unos imanes fabricó todos los [voltios](https://one-course.com/books/physics/1/es/chapter/56-la-tension-y-el-voltimetro#def-g8-voltage-voltmeter-voltage) de la noche — y a las siete, diez mil hervidores le pidieron al lago que cayera un poco más deprisa”.