sábado, 29 de mayo de 2010

GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA




En general, la creación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.

Desde que Nikola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del Primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica, mientras que los países del llamado Tercer mundo apenas disfrutan de sus ventajas.
Planta nuclear en Cattenom, Francia.

La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del día en que se considera la demanda. La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos períodos. En general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en el que está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica, de valle la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es necesario).

Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se clasifican en termoeléctricas, hidroeléctricas, nucleares, eólicas, solares termoeléctricas, solares fotovoltaicas y mareomotrices. La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los tres primeros tipos de centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador, constituido por un alternador, movido mediante una turbina que será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.

Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas eléctricas consideran que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, asequibles y renovables de generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio de mentalidad.

viernes, 28 de mayo de 2010

MAQUINAS SINCRONAS


Los motores sincrónicos funcionan a una velocidad sincrónica fija proporcional a la frecuencia de la corriente alterna aplicada. Su construcción es semejante a la de los alternadores Cuando un motor sincrónico funciona a potencia Constante y Sobreexcitada, la corriente absorbida por éste presenta, respecto a la tensión aplicada un ángulo de desfase en avance que aumenta con la corriente de excitación
En resumen una maquina síncrona es una Maquina eléctrica giratoria diseñada para convertir la energía mecánica rotatoria en energía eléctrica de corriente alterna.

PARTES DE UNA MAQUINA SINCRONA
• Estator
• Rotor
• Devanado inducido o de CA
• Devanado inductor o de CD
• Excitatriz
• Cojinetes

GENERADORES
Se construyen de tres formas diferentes;
 a) De inducido rotante, Los polos excitados con corriente continua están fijos en el estator, y el rotor, con devanado mono o trifásico, tiene las salidas de corriente a través de anillos rozantes. Se utiliza solo para pequeñas potencias.

 b) De inducido fijo y rueda polar giratoria, los polos son alimentados por corriente continua a través de dos anillos rasantes, giran accionados por un motor térmico o hidráulico.
El inducido, estático, sede de las corrientes alternas, entrega energía directamente al consumo.









 c) De inducido fijo igual que en el caso anterior, y el rotor es ranurado exteriormente, donde se alojan las bobinas que son alimentadas por c.c. a través de dos anillos, generan los polos.


El rotor es generalmente de 2 o 4 polos.-. Se los destina para grandes potencias y velocidades. Generalmente son accionados por turbinas a gas o vapor.


SISTEMAS DE EXITACION

El sistema de excitación de un generador síncrono, además de proveer de corriente continua al devanado de campo, contiene varias funciones de control y protección que repercuten sobre el comportamiento dinámico del sistema eléctrico.
Esta sección aborda el sistema de excitación únicamente desde el punto de vista del control de sistemas eléctricos. Desde esta perspectiva, las principales funciones de control del sistema de excitación consisten básicamente en el control de tensión y de potencia reactiva, y en la mejora de la estabilidad del sistema eléctrico.
También pueden repercutir sobre el sistema diversas funciones de protección, que aseguran que no se sobrepasen los límites de funcionamiento de la máquina.

TIPOS DE EXITACION
 De Excitación Independiente:
Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del estator de dos fuentes de tensión independientes. Con ello, el campo del estator es constante al no depender de la carga del motor, y el par de fuerza es entonces prácticamente constante. Las variaciones de velocidad al aumentar la carga se deberán sólo a la disminución de la fuerza electromotriz por aumentar la caída de tensión en el rotor. Este sistema de excitación no se suele utilizar debido al inconveniente que presenta el tener que utilizar una fuente exterior de corriente.
 De Excitación En Serie
Los devanados de inducido y el inductor están colocados en serie y alimentados por una misma fuente de tensión. En este tipo de motores existe dependencia entre el par y la velocidad; son motores en los que, al aumentar la corriente de excitación, se hace disminuir la velocidad, con un aumento del par.
 De Excitación En Derivación.
Los devanados inducidos e inductor están conectados en paralelo y alimentados por una fuente común. También se denominan máquinas shunt, y en ellas un aumento de la tensión en el inducido hace aumentar la velocidad de la máquina.
 De Excitación Compuesta.
 También llamados compound, en este caso el devanado de excitación tiene una parte de él en serie con el inducido y otra parte en paralelo. El arrollamiento en serie con el inducido está constituido por pocas espiras de gran sección, mientras que el otro está formado por un gran número de espiras de pequeña sección. Permite obtener por tanto un motor con las ventajas del motor serie, pero sin sus inconvenientes. Sus curvas características serán intermedias entre las que se obtienen con excitación serie y con excitación en derivación.

PROTECCIONES DE UNA MAQUINA SINCRONA

• Los relés de protección ó relevadores; que ordenan disparos en caso de falla. Son el cerebro del sistema de protecciones ya que contienen la lógica que deben seguir los interruptores. Se comunican con el sistema de potencia por medio de los elementos de medida y ordenan operar a dispositivos tales como interruptores, reconectadores u otros.
• Los interruptores; que hacen la conexión o desconexión de las redes eléctricas. Son gobernados por los relés y operan directamente el sistema de potencia.
• Sistema de alimentación del sistema de protecciones. Se acostumbra alimentar, tanto interruptores como relés con un sistema de alimentación de energía eléctrica independiente del sistema protegido con el fin de garantizar autonomía en la operación. De esta forma los relés e interruptores puedan efectuar su trabajo sin interferir. Es común que estos sistemas sean de tensión continua y estén alimentados por baterías o pilas.
• Sistema de comunicaciones. Es el que permite conocer el estado de interruptores y relés con el fin de poder realizar operaciones y analizar el estado del sistema eléctrico de potencia. Existen varios sistemas de comunicación. Algunos de estos son:
o Nivel 0. Sistema de comunicaciones para operación y control en sitio.
o Nivel 1. Sistema de comunicaciones para operación y control en cercanías del sitio.
o Nivel 2. Sistema de comunicaciones para operación y control desde el centro de control local.
o Nivel 3. Sistema de comunicaciones para operación y control desde centros de control nacional.

jueves, 27 de mayo de 2010

IMPEDANCIA

INTRODUCCION

La impedancia es básicamente la oposición al paso de la corriente eléctrica en cualquier componente eléctrico basado en el plano complejo. Esta compuesta por una parte real (resistencias) y una imaginaria (inductores y capacitores). Las partes imaginarias se le denominan reactancias y se denotan con la letra X.
Una impedancia tiene valides solo en el dominio fasorial y no en el dominio del tiempo. Es por ello que es directamente relacionada con la frecuencia ya que su modulo depende de la frecuencia de oscilación del circuito.

IMPEDANCIA
La impedancia es la propiedad que tiene un componente para limitar el paso de corriente a través de un circuito. Normalmente nos referimos a ella como impedancia compleja, y consta de resistencia (afectada por la componente continua de la señal) y reactancia (afectada por la componente alterna). Se mide en ohmios. Cuando se habla de la curva de impedancia, se refiere a cómo varía el módulo de la misma respecto a la frecuencia. En la figura se muestra un ejemplo de curva de impedancia. Interpretándola se puede adivinar que se trata de un sistema de tres vías con la unidad de graves en configuración bass-reflex.


Una reactancia capacitiva (XC) está conformada por los condensadores. Estos componentes almacenan energía en forma de campo eléctrico y su unidad de medida es el Faradio. Representando una impedancia capacitiva con una componente real su ecuación seria:
Z= R+j1/XC = R+j1/wC
Donde:
Z representa la impedancia
R es la resistencia o parte real de la impedancia
XC=jwC representan la parte imaginaria de la impedancia.
W es la frecuencia angular y se calcula de la siguiente manera: w=2π*f
f es la frecuencia del circuito representada en Hertz
Por otra parte una reactancia inductiva la representa las bobonas o inductores. La energía almacenada en estos componentes es en forma de campo magnético y se opone a los cambios bruscos de corriente. La impedancia estaría representada de la siguiente forma:
Z=R+jXL = R=jwL
Es claro que los valores de estas reactancias dependen directamente de la frecuencia. A mayor frecuencia el valor de la reactancia inductiva aumenta y va disminuyendo el valor de la reactancia capacitiva. El valor de frecuencia donde los valores de resonancia coinciden se le conoce como frecuencia de resonancia.
Una manera rápida de calcular el valor de una impedancia es aplicando la ley de ohm, a esta se le conoce como ley de ohm fasorial. La unidad de medida de esta es el ohmio.

También puede calcularse aplicando el teorema de pitagoras, donde:
Z=√(R^2+X^2 )

Triangulo de Pitágoras relacionado con la impedancia

Según el tipo de circuito las impedancias pueden se clasifican en tres tipos:
Plenamente resistiva: donde el voltaje se encuentra en fase con la corriente.
Plenamente inductiva: La corriente se atrasa con respecto al voltaje.
Plenamente capacitiva: donde la corriente esta adelantada con respecto al voltaje.

Cuando se trabaja en cálculos de impedancia se debe tomar en cuenta que el voltaje y la corriente se encuentran en el dominio fasorial, por lo tanto se componen de un modulo y un ángulo. Por esta razón la impedancia se pueden representar de forma polar o de forma rectangular.
Représentation en forma polar
Représentation en forma rectangular
CONCLUSION

En un circuito eléctrico la impedancia puede ocasionar fuertes caídas de tensión ya que se opone al paso de la corriente eléctrica solo que esta se encuentra en el dominio fasorial. Sin embargo no es del todo un problema, ya que en electrónica se aprovechan en la construcción de filtros resonantes. De un análisis más detallado a la impedancia o circuitos R, L y C se calculan los filtros utilizados para eliminar las perturbaciones en un sistema.

BIBLIOGRAFIA

Material suministrado por el profesor Carlos Rondon
Material suministrado en el curso de operadores de operadores de Grupos Electrógenos Diesel (CORPOELEC)
http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia
http://www.duiops.net/hifi/enciclopedia/impedan