viernes, 24 de octubre de 2014

AEROGENERADOR

Un aerogenerador, es una maquina que transforma la energía del viento en energía eléctrica.

Aerogenerador monofásico

Una “torre” es indispensable  para montarlo en alto y así minimizar las turbulencias del aire por objetos cercanos, casas, arboles etcétera.

Por regla generar los aerogeneradores deben  montarse al menos  9 metros por encima de cualquier barrera física.

AEROGENERADOR

Dos son las partes principales de un aerogenerador

·       La turbina eólica  (aspas), que captura la energía cinética del viento y hace girar un eje.

·        El generador eléctrico que convierte la energía mecánica del eje rotatorio en energía eléctrica.

1.   La turbina de eje horizontal  “HAWT”   Horizontal Axis Wind Turbine . Es las más utilizada y eficiente, debido a que la torre produce turbulencias detrás de ella,  las aspas se ubican delante de la torre y de cara al viento. 
La nariz reduce la resistencia del viento.

Aerogeneradores con turbina horizontal

Por lo general el usar menos aspas es más  eficiente. Con más  aspas se dificulta el control del Balance  y de las vibraciones. 
Las fuerzas giroscópicas se incrementan con el número par de aspas es por esto que las turbinas tienen un número impar de aspas.
En los diseños de eje horizontal, el número óptimo de aspas es tres, debido a varios factores como la eficiencia de potencia, costo, vibración  y ruido.

2.   El generador transforma la energía mecánica del movimiento de rotación del eje en energía eléctrica. esta transformación se consigue por la acción del campo magnético  de imanes permanentes montados sobre el rotor que al girar inducen una fuerza electromotriz  (fem = tensión eléctrica en el generador) en las bobinas del estator. 

El generador de imanes permanentes





Generador de imanes permanentes

Los generadores de imanes permanentes proporcionan energía eléctrica por inducción. Los  imanes montados  en el rotor al girar  generan voltajes en las bobinas del estator.

El generador eléctrico es el corazón de un aerogenerador,  en su rotor se montan imanes permanentes, los imanes se fabrican de neodimio, hierro y boro (NdFeB)

Un generador  eléctrico que proporciona voltajes  alternos  es llamado alternador.

Alternador

El nombre de “alternador” se debe a que el  voltaje generado tiene valores positivos y negativos de manera alterna.

Este voltaje  obtenido   es llamado “fem”. fuerza electromotriz, es decir que es  producto de una fuerza motriz que genera electricidad.

Fuerza electromotriz inducida

Los  alternadores trifásicos son los más utilizados en los aerogeneradores. Pudiendo obtener se de ellos dos valores de voltaje, de 220 volts, voltaje entre líneas  y  de 127 volts, voltaje de linea a neutro. 


Alternador trifásico 

El generador de imanes permanentes 

El generador de imanes permanentes de la figura  tiene un rotor con  8 imanes y un estator de 12 bobinas, que proporciona a la salida voltajes trifásicos de corriente alterna.




sábado, 18 de octubre de 2014

CELDAS SOLARES

Las celdas solares convierten la luz del sol directamente en electricidad. En ellas ocurre el fenómeno fotovoltaico, (foto que significa "luz" y voltaico que significa electricidad que producen las pilas")
Celda solar

Las celdas solares son llamadas también células fotovoltaicas y son uniones PN  “fotodiodos”  sensibles a la luz,  una célula solar de silicio solo genera 0,5 voltios a pleno sol.

La celda nos proporciona poca energía por lo que es necesario hacer arreglos de varias de ellas formando “Paneles Solares”, Para obtener la energía eléctrica útil.


PANEL SOLAR

Para utilizar la energía cuando no tengamos luz del sol, se almacena en baterías, en este sistema es necesario el uso de un controlador de carga.


Sistema de almacenaje de energía

Para emplear esta energía en equipo de 127 voltios de corriente alterna y 60 hz.
Se utiliza un CONVERTIDOR DE ENERGÍA de CC.  a CA. Este convertidor se le asigna el nombre técnico de “INVERSOR”, en el mismo equipo se obtiene la frecuencia por medios electrónicos. 

Sistema de convertidor de Corriente Continua  a Corriente Alterna

La posibilidad del ahorro del red de cables y el bajo mantenimiento han impulsado el uso de las celdas solares en luminarias publicas.
Luminaria publica alimentada con energía solar.

El empleo de la energía solar  en casetas telefónicas e iluminación de calles y avenidas por esta fuente de energía es cada vez mas utilizada. La autopista Durango-Torreón utiliza  ecosistemas con fuentes renovables, es uno de los motivos de que el Centro Méxicano-Francés del Conalep  en Gómez Palacio, Durango. Cuente con la especialidad de Fuentes Alternas de Energía.
Destacándose los jóvenes de la especialidad por su creatividad y entusiasmo.


Alumnos de FAEN (4) y ASDI(1)  participantes en la quinta  Olimpiada de Biología en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Juárez del Estado de Durango.
 Y tal como lo esperábamos sobresalieron, dos obtuvieron medalla. 







martes, 14 de octubre de 2014

Potencia mecánica de un motor eléctrico asíncrono

La potencia mecánica de un motor eléctrico, se obtiene en su eje y es la capacidad que tiene un motor para realizar un trabajo  en cierto tiempo.
Potencia del motor eléctrico

La mayoría de los motores en México  tienen unidades de potencia  en  H.P. (Horse Power = caballos de fuerza en inglés). Se debe a que la mayoría de los motores vienen de los  Estados Unidos de Norteamérica y no al sistema de medición  utilizado en nuestro país.

1HP = 746 watts           1 KiloWatt = 1000 Watts   
    
1 HP = a elevar 74.6  Kg- fuerza (Kilopondio) a la velocidad de 1 metro /segundo.

Los motores se utilizan para infinidad de trabajos, veamos solo 2 ejemplos en los que se aplica la potencia.

1.- Aplicación de la potencia para obtener  fuerza y mover cargas.

Aplicación de la potencia para obtener  fuerza

Si disminuimos la velocidad tendremos mas fuerza esto es muy utilizado en maquinas empleando reductores de velocidad a engranes y en trasmisiones para obtener diferentes velocidades en máquinas herramientas.

2.- Aplicación de la potencia para mover líquidos

Potencia de una moto-bomba de agua



domingo, 12 de octubre de 2014

Velocidad del motor eléctrico asíncrono.

La velocidad del motor eléctrico asíncrono, son  vueltas que da el eje del motor  en un  minuto. Depende principalmente  del número de polos del devanado del estator y la frecuencia. 
Velocidad en el eje del motor


Podemos calcular la  la velocidad del campo magnético, que es  ligeramente superior a la velocidad del eje del rotor.


Velocidad de sincronismo

Con los datos de placa de la velocidad (rpm) y la frecuencia (Hz.) , podemos determinar el número de polos y el deslizamiento.

Un motor fabricado para 50 Hz. Conectado en una red de 60 Hz. Girará a una velocidad 20% mayor.

No se fabrican motores asíncronos para cualquier velocidad, la tabla anterior es la referencia, los técnicos expertos, identifican fácilmente el número de polos.

En la practica si se desean otras velocidades se deberá cambiar la frecuencia.  con un convertidor de frecuencia llamado también variador de velocidad.
Variador de velocidad



sábado, 11 de octubre de 2014

Torque de un motor eléctrico asíncrono

El torque de un motor es un término inglés que corresponde  al  “Momento de fuerza”, dada la cercanía de los Estados Unidos de Norteamérica con México nos es familiar.

El torque es  un esfuerzo de torsión, que involucra la tendencia de una fuerza (F) para hacer girar un objeto alrededor de un eje. 

Torque

La distancia (D) que conecta al eje con el lugar donde se aplica la fuerza es conocida como “brazo de palanca”,  a mayor distancia menos fuerza para obtener el mismo Torque.

Las unidades de torque son Libras-pies (lb-ft).

Hay formulas que  nos permiten involucrar los datos de placa del motor y encontrar el torque de un motor eléctrico.

Calculo del torque de un motor

Una vez determinado el torque podemos medir el “brazo de de palanca y determinar la fuerza en un punto,  Por ejemplo la fuerza en el punto más lejano de unas aspas.

Torque en el motor eléctrico



lunes, 6 de octubre de 2014

Resistencias en paralelo

Es un arreglo al menos entre  2 resistencias en el cual se unen una terminal de una  resistencia con la terminal de otra resistencia, la segunda terminal de ambas resistencias también se unen como en la figura siguiente.

Resistencias en paralelo

Se utilizan para sustituir una resistencia, es decir colocar este arreglo para obtener un valor equivalente de una resistencia que no tenemos.

La formula para calcular  la resistencia equivalente de un arreglo paralelo es.

Formulas para encontrar  resistencia equivalente en arreglos en paralelo.

Si colocamos 2 resistencias del mismo valor de ohms en paralelo la resistencia equivalente será de un valor igual a la mitad de una sola resistencia.

Resistencias en paralelo del mismo valor en ohms

 La resistencia equivalente en paralelo  siempre es menor que la resistencia del menor valor en ohm que se encuentre en el arreglo.

RT siempre es menor  que la resistencia de mas bajo valor en ohm