jueves, 30 de octubre de 2014

CONSTRUCCIÓN DE UN AEROGENERADOR Tarea de FAEN


Un generador transforma la energía mecánica en energía eléctrica, esto es lo contrario de un motor eléctrico, al motor eléctrico se le aplica energía eléctrica para que gire su eje.

Es por esto que yo utilizo un motor eléctrico al que  instalo unas aspas en su eje.


En plena practica
Mi nombre es José Carlos De Luna Martínez, estudio la carrera de fuentes alternas de energía en el conalep de Gómez Palacio Durango del grupo 309  de tercer semestre.
 
Mi maestro me  encargo de proyecto la realización de un  aerogenerador.

Verificando  resultados
Después de algunas pruebas con pequeños motores de corriente continua  de equipos electrónicos en desuso, utilizo un motor de un reproductor de discos, verifico el funcionamiento  girándolo con la mano para ver si enciende al  menos un led (diodo emisor de luz), que conecto a las terminales de alimentación del motor con buenos resultados.
 

Diagrama de la práctica de construcción de  autogenerador

Una base que construí de material de acero con la finalidad de que soporte  mi aerogenerador (generador más aspas) cuando este expuesto al aire es una de las piezas importantes.


Equipo a plena carga
Los valores obtenidos fuerón

1.983 volts c.d. con carga
2.345 volt c.d. sin carga
13.85 miliamperes
Y puede soportar 4 led en paralelo.

Registrando conclusiones

Agradezco al Joven  José  Carlos De Luna Martínez el compartir su experiencia, creatividad y entusiasmo.

 

 

 
 
 

 

 

domingo, 26 de octubre de 2014

Frecuencia eléctrica en los aerogeneradores

La tensión alterna que utilizan  nuestros equipos eléctricos domésticos  para trabajar tiene  una frecuencia de 60 ciclos/segundo (en otros países emplean frecuencias de 50 ciclos/segundo).


 En un alternador de imanes permanentes con un rotor de un par de polos (2 polos uno norte y uno sur) cuando de una vuelta tendríamos un ciclo.

Frecuencia
La frecuencia de la tensión de salida de un generador de imanes permanentes depende de la velocidad de giro del rotor (en revoluciones por minuto), así como el número de polos magnéticos individuales en el rotor(siempre hay un número par de polos).

Formula para la  frecuencia de un alternador de polos permanentes

Si agregando polos en el rotor compensamos la velocidad  bajas del rotor

Generador  de imanes permanentes de  4 polos 

El obtener una  frecuencia de  60 Hz, cuando se utiliza un aerogenerador, no ser posible, la velocidad y la potencia del viento son cambiantes.

Cuando tenemos un número de polos fijos para tener  la frecuencia constante deberá de girar a una velocidad síncrona fija (esto es posible cuando el generador es accionado por otro tipo de energía por ejemplo con un motor de combustión interna), de acuerdo a la formula arriba mencionada  La tabla siguiente muestra los valores para obtener 60 hertz.

P Número de pares de polos
2
4
8
12
24
36
48
N
Velocidad en RPM
3600
1800
900
600
300
200
150
Velocidad síncrona fija del rotor del alternador

Es imposible mantener la velocidad  de rotación fija en un aerogenerador, para tener una velocidad síncrona y obtener 60 HZ.  El Tratamiento de energía eléctrica, implica "CONVERTIR"  la energía alterna trifásica de la salida del generador de imanes permanentes a corriente directa, luego filtrarla ya que sale rectificada pulsante, después  "INVERTIRLA" nuevamente a  corriente alterna con una frecuencia fija  de 60 HZ. Esto es posible y se logra por medios electrónicos.

Tratamiento de la energía eléctrica del Aerogenerador





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