Generadores eólicos (sexta parte)
Utilización de la energía eléctrica de origen eólico
Utilización de la energía eléctrica
Cualquiera que se el tipo de aparato alimentado por energía eléctrica de origen eólico, se caracteriza por tres parámetros:
1) La naturaleza de la tensión de alimentación y su valor:
- Contínua
- Alterna
- Indistinta
2) La potencia necesaria para su funcionamiento:
- En el arranque
- En régimen normal
3) El factor de utilización: porcentaje de tiempo durante la cual el aparato está en funcionamiento y eventualmente, la frecuencia de utilización. Estos parámetros permiten definir:
- El aerogenerador;
- La batería de acumuladores;
- Los aparatos anexos a la instalación;
- La fuente de emergencia en caso de haberla
Utilización de la energía eólica para usos domésticos
En este caso el número y tipo de aparatos es muy diverso, aunque para usuarios acostumbrados a vivir en sentidos aislados puede establecerse una prioridad de necesidades en el orden que se da a continuación. Este orden tiene en cuenta criterios de control y no de consumo.
1) Iluminación de locales
2) Suministro de agua corriente
3) Refrigeración-Congelación
4) Equipos musicales, receptores de radio y televisión
5) Pequeñas herramientas de taller y motores eléctricos (circulares de calefacción, por ejemplo)
6) Accesorios electrodomésticos
Hay que resaltar que, excepto en emplazamientos muy favorables (lugares muy ventosos), no se considera la posibilidad de calefacción a partir de aerogeneradores.
Para satisfacer todas estas necesidades, existen dos tipos de aparatos:
- Los comerciales de gran difusión, y por tanto económicos, pero mal adaptados a esta utilización y con rendimientos mediocres, y que normalmente se alimentan con corriente alterna de 220 V y 50 Hz
- Los mejor adaptados, a menudo más robustos y caros, pero de difusión mucho menor
Vamos a estudiar cada una de las necesidades en el orden dado y a determinar los elementos para la elección de los aparatos.
Iluminación.
Las lámparas de incandescencia clásicas, que funcionan indistintamente con contínua o alterna, se encuentra con distintos tipos de casquillo B22 (bayoneta) o E27 (rosca) y potencias comprendidas entre los 15 y 100 W para las tensiones siguientes: 12, 24, 48, 110-130, 210-230 volt.
Los tubos fluorescentes pueden alimentarse con contínua a través de un convertidor o transistores a una frecuencia de 16 khz a partir de 12 V, 24 V o 110 V.
Vemos claramente que el rendimiento luminoso es superior con tubos fluorescentes (para un mismo flujo luminoso constante, la lámpara de incandescencia consume más del doble de energía).
El costo inicial de instalación es muy superior en el caso del tubo fluorescente, porque el convertidor es caro, pero el costo de emplear un tubo fluorescente es prácticamente el mismo que para la lámpara de incandescencia.
Refrigeración-Congelación.
Los armarios frigoríficos o congeladores más difundidos, van equipados de compresores alimentados con corriente alterna. En el momento del arranque se producen demandas de intensidad 4 a 10 veces superiores a la nominal, lo cual es muy perjudicial si se emplean convertidores de contínua-alterna estáticos.
Es mucho más interesante emplear refrigeradores-congeladores de absorción (sin motor) que se encuentran con capacidades hasta de 250 litros y que funcionan a 12, 24, 110 o 220 V de contínua. Pero estos aparatos consumen mucha energía (1 kW·h/días para 250 litros).
Existe finalmente otro sistema de refrigeración -congelación de elevado rendimiento, empleando en las embarcaciones Este sistema consta de un compresor, moviendo por un motor de contínua, una bomba que hace circular agua por el condensador, y la generación de fría se consigue haciendo circular un líquido por placas tipos radiador (placas frías).
La ventaja esencial de este sistema es que sólo funciona 2 horas al día (una por la mañana y otra por la tarde).
Equipos musicales, receptores de radio y televisión.
El consumo de estos aparatos, actualmente de transistores, es muy bajo.
Pueden utilizarse:
- De contínua a 9 ó 12 V, bien sea directamente o a través de un convertidor contínua-contínua. Es el caso de los receptores de televisión, que generalmente pueden funcionar a 12 V
- O de alterna, y su bajo consumo permite alimentadores a través de un convertidor (ondulador) de contínua-alterna de pequeña potencia (máximo 100 W)
Pequeñas herramientas de taller, motores eléctricos y electrodomésticos.
Algunos aparatos van provistos de motores universales que pueden funcionar tanto con corriente contínua como con alterna para una misma tensión, pero tienen muy poco rendimiento.
Excepto para los circuladores de calefacción que pueden encontrarse con motores de contínua, es interesante que estos aparatos funcionen 220 o 380 V 50 H:
- Utilizando un convertidor estático o rotativo;
- Haciéndolos funcionar directamente a la salida del aerogenerador, cuando sople el viento y proporcione la tensión nominal de salida 220 V 50 H monofásica ó 380 V 50 H trifásica
• Nota: En caso de que el aerogenerador proporcione una tensión alterna de las mismas características que la de la red de distribución, y que alimente aparatos directamente a la salida de éste durante los períodos de funcionamiento, es importante:
- No sobrepasar la potencia nominal del aerogenerador;
- Vigilar las sobreintensidades de arranque (mínimo, 4 veces superior a la intensidad nominal para motores de pequeña potencia)
Estimación del gasto energético en una casa de campo.
| Aparato | CA | Tasa útil | Costo Bs | Consumo día kW·h/día | Consumo mes kW·h/mes | Consumo año kW·h/año | Consumo kW |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Refrigerador Tubos de neón Televisión Radio | 1 10 1 1 | 3 11 4 10 | 1,95 6,13 1,23 0,5 | 0,63 1,98 0,39 0,18 | 18,9 59,4 11,8 5,4 | 226,8 712,8 143,8 64,8 | 0,21 0,018 0,09 0,018 |
| Totales: | - | - | 9,81 | 3,18 | 95,6 | 1.148,2 | - |
Esta estimación es puramente teórica, basándonos en planos de instalaciones eléctricas caseras. Tomando esto en cuenta quizás en la práctica la diferencia se mínima, ya sea favorable o no, pero, considerable desde el punto de vista de reservas energéticas en los acumuladores.
Los convertidores
Los convertidores son de dos tipos:
- Contínua-contínua. Generalmente formados por reductores o elevadores de tensión a transistores o tiristores. Permiten adaptar la tensión de la batería a la de utilización
- Contínua-alterna. Pueden ser ondulares estáticos, a transistores o tiristores, o bien convertidores rotativos
Los onduladores a transistores o tiristores son: para potencias inferiores o iguales a 1.000 W y a transistores; para potencias superiores se emplean tiristores. Estos onduladores tienen un rendimiento cercano al 60 % y son muy sensibles a las sobrecargas. En particular, soportan mal las sobreintensidades de arranque de los motores. Además, ellos mismos presentan intensidades de arranque 5 a 6 veces superiores a la intensidad nominal, lo que implica que los dispositivos de mando (fusibles, seccionadores, contactores, …) deben estar bien dimensionados.
Los convertidores rotativos. Esencialmente constan de un motor de corriente contínua acoplado a un alternador. La tendencia es sustituirlos por los estáticos. En ulizaciones con sobreintensidades de arranque frecuentes, pueden todavía emplearse con ventaja. Pudiéndose comprar fácilmente de ocasión.
Bibliografía:
- Machinery's Handbook (Erik Oberg y Franklin D. Jones)
- Atlas de Meteorología (R. Candal Vila)
- Prontuario de Meteorología y Oceanografía (Serie KOEL)
- Enciclopedia Visual (Colección EDUCAR)
- El hobby de la construcción (Campero di Napoli)
- Manual Práctico del Automóvil (Colección CULTURAL)
- Diccionario de Sinonimos y Antónimos (Colección CULTURAL)
Autor: Aldo Barbera Saal, Erich Rude Cuzmar, David Mercado Mendoza. Bolivia.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).
Los convertidores.