lunes, 17 de octubre de 2011

Características de los nucleos en los transformadores de intensidad


Los
transformadores de intensidad, tanto de medida como de protección, se
construyen con núcleos de chapa magnética de gran permeabilidad. Cabe diferenciar que cuando un núcleo va destinado para un transformador de medida se utiliza una chapa de rápida saturación, mientras que si va destinado para protección, la chapa a utilizar será de saturación débil o lenta.

Veamos las siguientes curvas de imantación:


1.- Chapa con alto porcentaje de silicio.

2.- Chapa de aleación ferromagnética a base de níquel (30% al 70%) de gran permeabilidad magnética y débil poder de saturación.

3.- Ídem anterior pero con gran poder de saturación.

Las chapas de las curvas 2 y 3 se llaman comercialmente Mu – Metal o Permalloy.

Con esta distinción de núcleos se garantiza, cuando se utiliza una chapa de gran permeabilidad y de rápida saturación en los transformadores para medida, una buena precisión para corrientes primarias no superiores al 120 % de la corriente primaria nominal, mientras que las sobreintensidades y cortocircuitos no se transfieren al secundario gracias a la rápida saturación de la chapa.

Por otra parte, cuando se elige una chapa de gran permeabilidad y saturación débil para transformadores de protección, se garantiza el mantenimiento de la relación de transformación para valores de intensidad primaria varias veces superior a la nominal, con lo que en el secundario se pueden obtener valores proporcionales a las corrientes de sobrecarga y cortocircuito aptos para poder accionar los dispositivos de protección.

Con estos razonamientos en la elección del tipo de chapa para los núcleos se puede comprender que se instalen núcleos separados cuando se desea tener en un mismo transformador un devanado secundario para medida y otro para protección.

Recomiendo observar en los diagramas unifilares las aplicaciones de los transformadores de corriente, simbolos e instrumentos y protecciones asociadas.


miércoles, 12 de octubre de 2011

Argentina: Investigadores de la UNGS trabajan en la construcción de un Disco Stirling para generar electricidad a partir de la energía solar

Incentivados por la búsqueda de fuentes sustentables de energía, investigadores docentes del Instituto de Industria de la Universidad Nacional de General Sarmiento (UNGS) trabajan en la construcción de un Disco Stirling, que permite aprovechar los rayos del sol. Aunque el proyecto se encuentra en la etapa de diseño del dispositivo, los científicos esperan crear un sistema de bajo costo que pueda ser aprovechado en lugares donde no sea viable utilizar otro tipo de energía.

Hace casi dos siglos atrás, en 1816, el revendo escocés Robert Stirling inventó y patentó un motor que funciona con la energía térmica liberada por alguna fuente de calor. El motor Stirling nació con la premisa de evitar los accidentes que causaban en las fábricas las máquinas de vapor. Este motor contó con gran aceptación hasta fines del siglo XIX y luego comenzó a ser olvidado. Sin embargo, en la actualidad surgió un gran interés por parte de la comunidad científica para utilizar esta tecnología.

“Debido a la necesidad de la búsqueda de nuevas formas alternativas de energía y siendo el motor Stirling apto para el uso de cualquiera de ellas, es que resurge el interés en esta tecnología”, explica el ingeniero Gustavo Jiménez Placer, director del proyecto. El investigador docente de la UNGS agrega que en el pasado “se abandonó el desarrollo de este motor pues tiene la desventaja de funcionar solo a bajas vueltas y a velocidad constante y no resultaba competitivo frente a los motores de combustión interna”.

El motor necesita de otro elemento para concentrar la energía solar, para ello se utiliza un disco espejado. El sistema completo, motor y disco, también fue bautizado con el nombre del reverendo escocés, el Disco Stirling.

En el prototipo de la Universidad se utilizará una antena satelital reciclada para proyectar la energía solar en el motor Stirling. La reforma y adaptación de esta antena fue realizada en un proyecto anterior de la UNGS dirigido por el investigador docente Daniel Zambrano, que también forma parte del proyecto Disco Stirling junto a los investigadores docentes Daniel Monferrán, Osvaldo Vitali y Jorge Graña.

De energía solar a energía eléctrica

¿Cómo funciona el dispositivo? La antena proyectará la energía térmica proveniente del sol en un lugar específico del motor, similar a la serpentina de un calefón. Con el calor, el gas concentrado en el interior del motor se expandirá y empujará un pistón generando la energía mecánica, relacionada al movimiento. A su vez, esta energía será transformada por un generador acoplado al motor en el producto final: la energía eléctrica, que se almacenará en una batería a la espera de ser utilizada.

Los investigadores de la Universidad también trabajan en el diseño y desarrollo de un sensor que permita identificar la posición del sol. Cada determinada cantidad de minutos, el disco se desplazará horizontal y verticalmente siguiendo la trayectoria solar. El trabajo del sensor será verificar que la posición del disco sea la correcta, y en el caso de que sea errónea corregirla, con el objetivo de aumentar la eficiencia del sistema.

La elección del gas que se utilizará dentro del motor también es importante debido a las características de cada uno de ellos. Los investigadores de la UNGS cuentan que estudiarán varios fluidos, entre ellos el oxígeno y el helio, para determinar con cuál de ellos se obtiene la mayor eficiencia posible.

La energía generada a partir del sistema Disco Stirling se encuentra vinculada al tamaño de la antena y del motor. Según comenta Zambrano, el prototipo de la UNGS generará 100 watts, suficientes para hacer funcionar una computadora completa o dos lámparas de 50 watts.

“La utilización de la energía solar en las amplias regiones de nuestro país en las cuales está disponible –explica Jiménez Placer-, nos hizo reflexionar sobre la posibilidad de aprovechamiento de esta energía a través de un concentrador y la generación eléctrica por medio de un motor y no por la aplicación de celdas fotovoltaicas. Además, por tratarse de un motor, puede ser utilizado para otros fines como por ejemplo la extracción de agua”.

Al igual que en la UNGS, en la Argentina y en el mundo hay numerosos proyectos de instituciones públicas y privadas que estudian la eficiencia del sistema disco Stirling y su aplicación. A pesar de la diferencia de los proyectos en cuanto a magnitud, diseño o modelo, la mayoría de ellos fijaron su interés en esta tecnología de hace dos siglos con el objetivo de encontrar fuentes de energía alternativas.


Tomado del sitio web de la Universidad Nacional de General Sarmiento de Argentina

lunes, 10 de octubre de 2011

Características Técnicas de las Baterías de Plomo Ácido

En la Figura 1 se representa una batería de plomo ácido, donde se distinguen los siguientes componentes:

Electrolito: Solución diluida de ácido sulfúrico en agua (33,5% aproximadamente) que puede encontrarse en tres estados: líquido, gelificado o absorbido.

Placas o electrodos: Estas se componen de la materia activa y la rejilla. La materia activa que rellena las rejillas de las placas positivas es dióxido de plomo, en tanto la materia activa de las placas negativas es plomo esponjoso. En estas últimas también se emplean pequeñas cantidades de sustancias tales como sulfato de bario, negro de humo y lignina. Se distinguen las placas Planté y las placas empastadas; éstas últimas pueden ser planas o tubulares.

Rejillas: La rejilla es el elemento estructural que soporta la materia activa. Su construcción es a base de una aleación de plomo con algún agente endurecedor como el antimonio o el calcio. Otros metales como el arsénico, el estaño, el selenio y la plata son también utilizados en pequeñas cantidades en las aleaciones. Las rejillas se fabrican en forma plana o tubular.

Separadores: Los separadores son elementos de material microporoso que se colocan entre las placas de polaridad opuesta para evitar un corto circuito. Entre los materiales utilizados en los separadores tipo hoja se encuentran los celulósicos, los de fibra de vidrio y los de PVC. Los materiales utilizados en los separadores tipo sobre son poliméricos siendo el más utilizado el PE.

Carcasa: Es fabricada generalmente de PP y en algunos casos de ebonita (caucho endurecido); en algunas baterías estacionarias se utiliza el estireno acrilonitrilo (SAN) que es transparente y permite ver el nivel del electrolito. En el fondo de la carcasa o caja hay un espacio vacío que actúa como cámara colectora de materia activa que se desprende de las placas.

Conectores: Piezas destinadas a conectar eléctricamente los elementos internos de una batería; están hechos con aleaciones de plomo-antimonio o plomo cobre.

Terminales: Bornes o postes de la batería a los cuales se conecta el circuito externo. Generalmente las terminales se fabrican con aleaciones de plomo.

La composición en peso de una batería convencional se presenta en la Tabla 1.


Los acumuladores de plomo tienen numerosas aplicaciones y sus pesos abarcan, por ejemplo, desde 0,3 kg (baterías para sistemas de alimentación ininterrumpida) hasta 10.000 kg (bancos de baterías que proporcionan energía de respaldo a equipos de telecomunicaciones). Las de mayor consumo en número son las baterías de automóviles que pesan en promedio 18 kg.

En este Blog puede leerse y se recomienda para ampliar las aplicaciones del tema, un artículo sobre el Uso de baterías en Subestaciones en Argentina, y también algunas ideas referentes a la Sala de baterías en una Subestación.


Tomado del documento "GUÍA TÉCNICA SOBRE MANEJO DE BATERÍAS DE PLOMO ÁCIDO USADAS" elaborado por el Ministerio de Medio Ambiente de Chile.



jueves, 6 de octubre de 2011

Características del cobre y sus tratamientos


En catálogos de cables y materiales eléctricos se habla de distintas clases de cobre, esta entrada es útil para conocer cuales son las diferencias.

El cobre es un metal cuyas características físicas y mecánicas son óptimas y
las eléctricas y de conducción del calor son sólo superadas por las de la plata.

Mecánicamente es muy dúctil, maleable y cuando es maquinado en frío duplica sus valores mecánicos y su dureza, esta propiedad es muy utilizada cuando debe obtenerse elevadas resistencias (tracción, corte, etc.).

Cuando esta cualidad no interesa basta con calentarlo, lo que le restablece sus propiedades originales.

El cobre no es atacado por el agua, sometido a los agentes atmosféricos, humedad, calor e impurezas, forma en su superficie una película verdosa que avanza muy lentamente (1 μ /año). Sometido a calor se oxida a partir de los 120 ºC superficialmente; en la totalidad de la masa el fenómeno se generaliza a partir de los 500 ºC.

El cobre se emplea bajo diferentes formas originadas por procedimientos de
elaboración logrando que así se produzca el pasivamiento de la oxidación. El óxido aumenta la superficie de contacto, para evitarlo se los protege con un plateado.

Cobre electrolítico: obtenido por refinado electrolítico. Se alcanza un 99,9 % de pureza (resistencia a la tracción 15 a 20 kg/mm2)

Cobre recocido: se utiliza para la fabricación de conductores eléctricos que no estén sometidos a grandes esfuerzos mecánicos (resistencia a la tracción 22 a 28 kg/mm2).

Cobre semiduro: se utiliza en líneas aéreas (resistencia a la tracción 28 a 34 kg/mm2).

Cobre duro: se obtiene por trabajado en frío y se emplea para conductores en líneas eléctricas exteriores sometidas a esfuerzos mecánicos elevados (resistencia a la tracción 35 a 45 kg/mm2).


Tomado de apuntes de la cátedra de "Elementos y equipos eléctricos" de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba (Argentina)

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