Electromagnetismo: Leyes y unidades magnéticas
viernes, 18 de diciembre de 2009Publicado por YanGoMeZ en 13:14 0 comentarios
Magnetismo e Imanes Permanentes
Lo más común para reconocer y palpar este tipo de fenómenos es atreves de:
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES POR TIPOS DE COMPORTAMIENTO MAGNETICO
Los materiales según su tipo de comportamiento magnético se clasifican en:
• ferro magnéticos
• diamagnéticos
• paramagnéticos
• antiferromagnéticos
Propiedades:
• De atracción o repulsión de acuerdo a la región que tenga enfrentada. Dos imanes de polos iguales se repelen mientras que de polos diferentes (norte – sur) se atraen.
• Su propiedad magnetica permite que el campo que emite pueda ingresar nuevamente por el polo opuesto.
• Si se llegase a partir en dos una barra de iman, inmediatamente se crean los dos polos en cada trozo N-S
• Todo polo norte induce un polo sur, y todo polo sur induce uno norte en cualquier iman
• En una barra imantada , el plano medio entre los polos se llama zona neutra o ecuador.
• Si se coloca un polo norte muy débil al lado de un polo norte muy intenso, hay una atracción entre ellos, esto debido a que el polo norte intenso induce un polo sur el cual se sobrepone al débil polo norte.
• La fuerza de atracción (o de repulsión) entre dos polos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos, siempre que las dimensiones de los polos sean pequeñas comparadas con tal distancia.
Para entender las diferencias entre las líneas de campo, líneas de fuerza y líneas de inducción es necesario primero conocer sus definiciones por separado así:
• Líneas de campo, describen la estructura del campo magnético en tres dimensiones. Convergen donde la fuerza magnética es mayor y se separan donde es mas débil. Para entender esto en una barra imantada, las líneas de campo se separan de cada polo en particular y convergen en el opuesto, siendo la fuerza magnética mayor cerca los polos donde se reúnen.
• Líneas de fuerza, las líneas de campo son las que salen de los polos de un imán, mientras que las líneas de fuerzas, son líneas rectas que van tangenciales a los líneas de campo, se puede tomar en cualquier punto de la línea de campo. Las líneas de fuerza se pueden ver como vectores es decir tienen dirección y sentido. El sentido de estas líneas siempre van a estar de polo norte a polo sur.
• Líneas de inducción, son líneas tangentes en cada uno de sus puntos al vector inducción magnética. La concentración de líneas de inducción en una zona del espacio es proporcional al valor de la inducción magnética en dicha zona
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Conceptos de Circuito y Sistema Electrico
a) Precisar, explicar y clasificar los elementos o dispositivos eléctricos
Clasificación de los elementos o dispositivos eléctricos
• Según su Estructura Física encontramos dos tipos de elementos:
- Discretos: Son dispositivos que se encuentran encapsulados individualmente como el resistor, condensador, diodos transistor etc..
Resistor: Es un elemento que se opone al paso de la corriente, se encuentran diversos usos, transformación de energía eléctrica en calórica, como en las estufas eléctricas o en algunos calentadores
- Integrados: Aquí encontramos los dispositivos electrónicos del tipo circuitos integrados, compuertas etc.. Son aquellos que pueden contener más de 1 dispositivo discreto o miles.
Compuertas: Son dispositivos compuestos de redes de interruptores, que interpretan operaciones booleanas para obtener un resultado dependiendo de la combinación de estas.
• Según el material de Fabricación tenemos:
- Semiconductores: Son elementos que son capaces de comportarse como conductores, o aislantes como el transistor NPN o PNP
Transistor: Dispositivos que son tradicionalmente utilizados como amplificadores, osciladores, conmutadores o rectificadores. Este elemento cuenta con la ventaja que dependiendo de ciertos tipos de factores permite polarizarse para adaptarse a los usos ya mencionados.
- No semiconductores
• Según su funcionamiento:
- Pasivo: Absorbe o consume energía, la Potencia es Positiva, Aquí encontramos dispositivos tales como, resistores, condensadores, bobinas entre otros
Condensadores: Son elementos que permiten contener energía por determinado tiempo para después ser liberada y usada para diferentes funciones. Son elementos que son comúnmente utilizados como filtros de señal en sistemas de audio.
- Activo: Suple Energía, la potencia es negativa, encontramos fuentes de voltaje y corrientes dependientes e independientes.
• Según el Tipo de Energía:
- Electromagnéticos: Son los que aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales, aquí encontramos los transformadores y las bobinas donde se refleja un efecto como el campo magnético
Transformador: Maquina eléctrica que por medio de principios magnéticos permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna conservando su frecuencia.
- Electros acústicos: Transforman la energía acústica en energía eléctrica y viceversa, como el micrófono o las bocinas entre otros.
- Opto electrónicos: Transforman la energía luminosa en eléctrica o viceversa como las foto celdas, Bombillas etc.…
• Según su uso más común:
- Analógicos: Son dispositivos en los cuales la señal varia de forma continua y suave, tipo senoidal como lo son: Amplificador operacional, relé, inductor etc...
- Digitales: La señal en estos dispositivos no varían de forma continua, y trabajan a través de binarios o cambios de estados lógicos, como: Puerta lógica, Micro controladores etc.…
- Potencia: Son dispositivos semiconductores de potencia de los cuales se derivan el diodo y el transistor.
b) Explique qué es necesario disponer para usar la energía eléctrica
c) Establezca los principales elementos y mínimos que intervienen
Aquí nos centramos en los elementos que permiten disponer de energía eléctrica, directa o indirectamente clasificándolos de la siguiente forma:
• Principales: Se describen los elementos que son fundamentales para disponer de energía eléctrica
- Conductores (Cable Nª22)
- Maquinas Eléctricas(Motores, Focos de Luz, Dispositivos electrónicos como resistencias, condensadores)
- Tomas de Corriente (T, enchufes, borneras)
• Mínimos: Aquí encontramos elementos que pueden adaptarse a los circuitos eléctricos, pero que en relación de la pregunta de Disponer de la energía eléctrica cumplen funciones secundarias
- Fusibles
- Interruptores (Abiertos o Cerrados, de Seguridad)
- Instrumentos de Medición (Voltímetro, Amperímetro)
- Reguladores de Tensión
d) Enumere las características básicas que debe tener el establecimiento de un servicio de energía eléctrica
“
1) Análisis de carga
2) Cálculo de transformadores.
3) Análisis del nivel tensión requerido.
4) Distancias de seguridad.
5) Cálculos de regulación.
6) Cálculos de pérdidas de energía.
7) Análisis de cortocircuito y falla a tierra.
8) Cálculo y coordinación de protecciones.
9) Cálculo económico de conductores
10) Cálculos de ductos, (tuberías, canalizaciones, canaletas, blindobarras).
11) Cálculo del sistema de puestas a tierra.
12) Análisis de protección contra rayos.
13) Cálculo mecánico de estructuras.
14) Análisis de coordinación de aislamiento.
15) Análisis de riesgos eléctricos y medidas para mitigarlos.
16) Cálculo de campos electromagnéticos en áreas o espacios cercanos a elementos con altas
tensiones o altas corrientes donde desarrollen actividades rutinarias las personas.
17) Cálculo de iluminación.
18) Especificaciones de construcción complementarias a los planos incluyendo las de tipo técnico de
equipos y materiales.
19) Justificación técnica de desviación de la NTC 2050 cuando sea permitido, siempre y cuando no
comprometa la seguridad de las personas o de la instalación.
20) Diagramas unifilares.
21) Planos eléctricos de construcción. “
Articulo Tomado de Anexo General RETIE (Disponible en http://www.aciem.org/bancoconocimiento/R/RETIENuevoOficial/RETIENuevoOficial.asp)
e) Realice un resumen de la estructura de un sistema de energía eléctrica: etapas, niveles de tensión normalizados, equipos que intervienen, etc.
Central Hidroeléctrica
Sistema de producción de energía eléctrica, en base a la utilización de caídas de agua que por medio de un principio físico como lo es la energía potencial nos permite la rotación de una o varias turbinas que en conjunto con un alternador genera energía eléctrica para ser distribuida o utilizada de diferentes formas.
Etapas:
• Desvió del cauce del Agua
En esta etapa se busca tomar el agua que viaja a través de un rio y canalizarla para aprovechar la energía cinética o potencial gravitatoria. Lo más común es el uso de una prensa en primer lugar la cual se encarga de retener y almacenar agua, generalmente es una barrera en hormigón. La prensa por medio de los desagües puede controlar la cantidad de agua que almacena elevando o reduciendo el nivel del fluido dando paso al embalse. También es importante en esta etapa los ductos que se encargan de transportar el fluido en este caso agua hasta las turbinas.
• Etapa Transformadora
Aquí encontramos todos los elementos que se encargan de dar finalidad a la obtención de la energía eléctrica, esto se hace a través de turbinas que rotan por acción de la energía que trae el agua. Las turbinas constan de una serie de palas en las que el agua golpea y que están fijadas a un rotor que a través de este ciclo continuo permite un movimiento circular, que un alternador o generador lo interpreta transformando la energía mecánica en energía eléctrica.
• Etapa de Distribución
Permite que la energía eléctrica acumulada, sea enviada a zonas rurales o urbanas y dispuesta para diferentes fines, esto se hace a través de líneas eléctricas. Cabe aclarar que el flujo eléctrico sufre un proceso de transformación y regulación antes de ser liberado y por ultimo también se encuentran las zonas de instalaciones auxiliares o mantenimiento.
Los niveles más comunes de este tipo de sistemas de energía eléctrica son:
• Nivel de tensión I: tensiones inferiores a 1 kV
• Nivel de tensión II: tensiones comprendidas entre 1 a 30 kV
• Nivel de tensión III: tensiones comprendidas entre 30 kV y 62 kV
• Nivel de tensión IV: tensiones de valor mayor a 62 kV
Equipos que Intervienen en un sistema de producción de energía hidráulica:
• Turbinas.
• Alternadores.
• Ventiladores.
• Interruptores.
• Transformadores.
• Autoválvulas.
• Protecciones eléctricas.
• Bombas.
• Válvulas.
• Cargadores de baterías.
• Cuadros de control.
• Aparatos de señalización, alumbrado, comunicación y transmisión de datos.
• Amperímetro
• Ohmetro.
• Voltimetro
• Equipos de instrumentación y control.
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Energías Renovables
- Planta Solar(Fotovoltaica)
Central Hidráulica
- Central Eólica
- Central Mareomotriz
- Central Geotérmica
- Biomasa
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Conmutacion en Motores
Ejemplo Basico para ilustrar este ejemplo:
En Resumen
La conmutacion es el proceso de cambiar las conexiones de la espira del rotor de una maquina dc justamente cuando el voltaje en la espira cambia de polaridad, para mantener un voltaje de salida dc constante.Problemas de Conmutacion en Maquinas Reales DC
• La reacción del Inducido
• Las Tensiones L di/dt
A continuación procedemos a dar a conocer a profundidad estos problemas y soluciones para corregirlos.
La reacción del inducido (Efecto)
El efecto de reacción del inducido incide en:
Finalmente la conclusión a la que podemos llegar sobre el desplazamiento del plano neutro.
• Debilitamiento de Campo (Por la reacción del inducido)
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Gestión Energética con Motores y variadores de Velocidad
Por Ing. Oscar Abella, Corporación ABB.
A lo largo de esta conferencia se dio a conocer un concepto general de Motores, funcionamiento, estructura y otros tantos aspectos referentes a estos como su aplicación en la industria. Se mostró la forma en que puede ser aplicados los reguladores de velocidad en pro de la reducción del consumo eléctrico.
En las industria, el consumo del energía eléctrica recae en un 90% por parte de los motores, estas maquinas eléctricas impactan en las compañías por medio del KW hora, y en el medio ambiente por la concentración de CO2 a raíz del incremento de la temperatura. Lo cual hace necesario dar importancia a maquinas como estas y buscar soluciones que nos permitan reducir los efectos no beneficiosos que estas desencadenan.
Para el caso de los motores revisaremos el concepto de eficiencia.
Como mejoro la eficiencia?
- Distribución uniforme de temperatura
- Aumento del área de refrigeración
- Teniendo laminaciones mas delgadas (Rotor)
- Aislamiento materiales de mejor calidad
- Ventilador, Reducción de niveles de Ruido
Perdidas mecánicas:
- Diseño del Ventilador
- Calidad del Rodamiento
- Precisión balanceo del motor
Mejora Optimización del uso del motor:
- Evitar rebobinar equipos
- Buenas practicas de mantenimiento
- Diseñar el motor respecto a las cargas
- Optimizar el motor con el uso de variador de velocidad
Las anteriores son diversas formas rutinarias que me permitirán mejorar la eficiencia en un motor para reducir el consumo por este y la contaminación generada.
En el último punto podemos ver que podemos usar un variador de velocidad o variador de frecuencia el cual es un complemento que nos permite variar la velocidad.
VFD – Variable frecuency drive
VSD – Variable Speed Drive
Este variador involucra una mejora en rizado de la señal. Parte rectificador – Circuito intermedio – Inversor (DC a AC)
Por tanto ABB sugiere que los sistemas convencionales sean reemplazados por sistemas de mayor tecnología como los motores ABB, que en el caso de aplicaciones industriales de bombeo elimina las perdidas.
ABB provee un software el cual nos permite evidenciar de que manera nuestra inversión en un motor de estos por medio del variador de velocidad retorna, también nos indica los Kg de CO2 que dejan de ser emitidos con este cambio.
Por ultimo se indica que manera se debe realizar un esquema de gestión energética para la aplicación de estos variadores de velocidad.
Paso 1 – Foco de Estudio
Paso 2 – Información
Paso 3 – Medición
Paso 4 – Análisis
Paso 5 – Inversión y seguimiento.
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Etiquetas: Electronica, Electrotecnia, Motores
Desastre Ambiental y Tecnológico por Avería de la Mayor central hidroeléctrica de Rusia.
lunes, 30 de noviembre de 2009A lo largo de esta conferencia se dieron a conocer distintos aspectos sobre la Central Hidroeléctrica Sayano – Shusheskaya ubicada en Rusia la cual a mediados de Agosto de 2009 fue noticia por la Catástrofe tecnológica y ambiental sucedida en sus instalaciones.
Entre sus funciones se encontraban la entrega al sistema de potencia de energía activa y reactiva, reserva de potencia frecuente y reserva de flexibilidad y arranque del sistema y por ultimo el suministro de eléctrico de seguridad para la población.
El Aliviadero que se encuentra en la parte izquierda de la foto. Su correspondiente casa de maquinas en la parte inferior, la Oficina de Control y su Tubería de Carga con 10 unidades.
Las turbinas utilizadas en esta CHE eran Francis, con una potencia nominal de 650 MW c/unidad, una descarga nominal por unidad (caudal) de 358,5 m3/s, con una velocidad nominal de 142,86 rpm.
Siendo las 8:13 hora local del 17 de Agosto de 2009 sufrió “oleada catastrófica de presión (martillo de agua o golpe de ariete)” en la turbina.
Como resultados: se produce la explosión del hidrogrupo Nº2, afectando a las unidades 9 y 7, de los generadores se escapa aceite que se desplaza por todo el rió formando una mancha de 6km de longitud.
De las 88 personas que se encontraban en la casa de maquinas en el momento del accidente 76 son reportadas como fallecidas.
Este accidente repercute en la compañía RusHydro con una baja notable en el precio de sus acciones, representada en 245 millones de dólares y la afectación de varias compañías productoras de aluminio.
Después de este trágico suceso se presento un acta de investigación técnica sobre la CHE dando a conocer diferentes aspectos e hipótesis que pudieron desencadenar esta catástrofe.
La avería se produjo por rotura de los espárragos (perno sin cabeza con dos roscas) de fijación de la tapa de la turbina a su estator, esto produjo la perdida de hermeticidad de la turbina y la elevación en efecto “helicóptero” del rotor del hidrogrupo Nº2.
- Falta de una fuente de alimentación de reserva en el sistema de control principal y en los accionamientos de cierre de la compuerta.
- Falta de un algoritmo del regulador hidromecánico (Cierre del aparato directriz cuando no hay flujo eléctrico)
- RusHydro no cumplía con las normas de seguridad y explotación técnica.
- Utilización de equipos y líneas de alimentación, enlace, dirección y protección en condiciones de baja confiabilidad.
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Etiquetas: Noticias