Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (1ª PARTE)

En este nuevo artículo dedicado al uso de la energía eléctrica en plantas industriales nos centramos en identificar y discutir aquellas facetas de la tecnología de puesta a tierra relacionadas con las plantas industriales. Los tópicos que discutimos son los siguientes:

Análisis en detalle de la caída de voltaje en circuitos eléctricos en plantas industriales

Los diseñadores de circuitos eléctricos de plantas industriales deben trabajar conociendo los cálculos de caída de voltaje, no sólo cumplir los requerimientos reglamentarios, sino también asegurar que el voltaje aplicado a los equipos se mantiene dentro de los límites apropiados.

Consideraciones de caídas de voltaje en lugares con fuentes de potencia de sistemas de distribución secundarios de bajo voltaje

Uno de los factores principales en el diseño de sistemas de distribución secundarios en los centros industriales es la localización de las fuentes de potencia tan próximas como sea posible al centro de la carga. Esto se aplica en cada caso, desde una caída de servicio desde un transformador de distribución en la calle a un transformador de distribución localizado fuera del edificio o una subestación de unidad localizada en el interior del edificio. Frecuentemente la estética de los edificios o el espacio disponible requiere que el suministro de potencia del sistema de distribución se instale en una esquina de un edificio sin considerar los que esto añade al coste del cableado del edificio para mantener la caída de voltaje dentro de unos límites satisfactorios.

Efecto de las variaciones de voltaje y equipos de utilización de medio voltaje

Cuando el voltaje en los terminales de los equipos de utilización se desvía del valor de la placa de características del equipo, el rendimiento y la vida de operación del equipo quedan afectados. El efecto puede ser menor o serio dependiendo de las características del equipo y la cantidad de desviación de voltaje de la placa de características.

Desequilibrio de voltaje en los sistemas trifásicos (2ª PARTE)

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Hundimiento o sags del voltaje ante arranque del motor

Los motores tienen una alta corriente de entrada cuando se encienden e imponen cargas pesadas a un bajo factor de potencia durante un tiempo muy corto. El repentino incremento en el flujo de la corriente a la carga causa un incremento momentáneo en la caída de voltaje a lo largo del sistema de distribución, y una reducción correspondiente en el voltaje en el equipo de utilización.

Desequilibrio de voltaje en los sistemas trifásicos (1ª PARTE)

Causas del desequilibrio de voltaje fase

Los transformadores de distribución pueden ser conectados de fase a neutro para abastecer cargas monofásicas. Las variaciones en las cargas monofásicas. Las variaciones en las cargas monofásicas causan que las corrientes en los conductores trifásicos sean diferentes, produciendo diferentes caídas de voltaje diferentes y causan que los voltajes de fase lleguen a estar desequilibrados. Normalmente el máximo desequilibrio de voltaje fase ocurrirá al final del sistema de distribución primaria, pero la cantidad actual dependería de cómo las cargas monofásicas están equilibradas entre las fases del sistema.

Consiguiendo ahorrar energía en los sistemas neumáticos industriales (2ª PARTE)

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Diseño de ingeniería

Incluso los sistemas sin pérdidas derrochan energía si están mal diseñados. Los ingenieros pueden significativamente impulsar la eficiencia usando los principios de un buen diseño del sistema neumático como bloques para construir una máquina. Por ejemplo, consideremos el impacto de sustituir el cilindro de doble acción de una máquina con un cilindro de acción simple; el ahorro de aire al eliminar el aire al retraer strokes durante la vida de la máquina será sustancial.

Consiguiendo ahorrar energía en los sistemas neumáticos industriales (1ª PARTE)

Las máquinas industriales y los sistemas de producción que se diseñaron para funcionar eficientemente y ahorrar energía son indudablemente consideraciones importantes en la fabricación de hoy. Los motivos no sólo incluyen la elevación de los precios de la energía y la necesidad de mantener bajos los costes de producción, sino también un incremento en la conciencia del impacto ambiental en la sostenibilidad de la organización.

Control con variador de frecuencia del ventilador de un evaporador

Introducimos en este artículo algunas cuestiones comunes relativas al diseño y operación de variadores de frecuencia variable (VFDs) en serpentines del evaporador en locales refrigerados.

Nuevo PC industrial para trabajo en temperaturas extremas

MPL expande la línea de computadores industriales embebidos con un nuevo elemento. El corazón de este nuevo PIP6 – PIP6-11 es el Intel® Atom™ Z530P CPU, permitiendo que opere el sistema desde – 20 ºC a + 60 ºC e incluso desde – 40 ºC a + 75 ºC, sin estrangulamiento o la necesidad de un ventilador. El PIP 6-11 es ciertamente un diseño libre de mantenimiento para operaciones de 24/7, incluso con alta temperatura, vibraciones, y ambientes con choques. La familia del producto viene en tres alturas de carcasa además de una carcasa en IP67.

Características destacables son:

• Fuentes de alimentación de 9 – 36 VDC
• Polaridad inversa y protección ante apagones.
• Rendimiento con muy bajo consumo de potencia.
• Funcionalidad Wake-on-LAN para arranque del sistema desde un punto central de la red.
• Muy alta disponibilidad del sistema y – Solid – State Drive (SSD) de seguridad de datos hasta un disco duro de 480 GB  o 100 GB ( - 30 a + 75 ºC) – indicaciones LED frontal para diagnosis eficientes.
• Alta flexibilidad con interfaces
• Puertos de Ethernet de 5 Gigabit
• Puertos 7 Hi-Speed USB 2.0.
• Puertos 2 RS232
• Slot 1 miniPCIe
• Opciones de expansión de alta flexibilidad.
• Alta flexibilidad con 3 diferentes tamaños de carcasas.
• Diseño industrial de alto grado para operaciones de 24 horas.

Variador de frecuencia variable proporcionando energía para suministrar energía a motores monofásicos y trifásicos (2ª PARTE)

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El uso de un VFD permite el funcionamiento de un motor para el control de velocidad, desapareciendo la limitación on – off. Por ejemplo, un sistema HVAC/R con un VFD puede operar el compresor a una velocidad correspondiente con los requerimientos de enfriamiento ambientales a temperaturas controladas. Por ejemplo, si el ambiente controlado genera 500 vatios de potencia, el compresor puede ser operado a una velocidad que corresponde al calor generado por los 500 vatios. Esto permite una eficiencia de potencia mejorada en el sistema debido a que se eluden las ineficiencias experimentadas con arranques y paradas del compresor.

Sistema y método de presión constante con control de bombas de velocidad variable con ecualización local para bombas disimilares

Los sistemas de bombeo de velocidad variable varían la velocidad variable usando variadores de frecuencia variable para mantener la presión del sistema constante. Donde se requieren múltiples bombas para mantener la presión deseada, bombas con curvas de carga y bombeo disimilares pueden experimentar un desequilibrio no deseable en la demanda de cada bomba para mantener la presión deseable si todas las bombas operan a la misma velocidad. Sería deseable ser capaz de ecualizar dinámicamente el perfil de carga para que todas las bombas operen mientras que al mismo tiempo se mantenga la presión del sistema.

Variador de frecuencia variable proporcionando energía para suministrar energía a motores monofásicos y trifásicos (1ª PARTE)

El sistema de alimentación de energía de un sistema electromecánico puede ser configurado de forma que, en vez de recibir la energía directamente de una fuente AC, los componentes del sistema electromecánico reciban energía de uno o más suministro de potencia, tales como un variador de frecuencia variable (VFD) que reciba energía de un bus DC.  En el sistema, el bus de potencia DC puede recibir la energía de, por ejemplo, una fuente AC pública a través de un rectificador. El bus de potencia DC se usa para proporcionar energía a uno o más suministros de potencia que generan energía AC apropiada para los componentes del sistema electromecánico.

Cómo medir el par motor

Lo básico de la medición del par

El par puede dividirse en dos categorías principales, estático y dinámico. Estos métodos usados para medir par pueden dividirse en dos categorías más, reacción o en-línea. Comprendiendo el tipo de par medido, además de los diferentes tipos de sensores del par que están disponibles, tendremos un profundo impacto en la exactitud de los datos resultantes, además del coste de la medición.

Ventajas y aplicaciones de los sistemas trifásicos

Los sistemas monofásicos pueden generarse haciendo rotar dos conductores curvados en un campo magnético. Tales máquinas se llaman alternadores monofásicos. Pero el voltaje producido por una sola curva es muy pequeño y no es suficiente como para abastecer cargas prácticas. Por ello se conectan numerosas curvas en serie para formar un devanado en un alternador práctico. La suma de los voltajes inducidos en todas las curvas esta ahora disponible como voltaje en corriente alterna monofásica, que es suficiente para impulsar cargas prácticas.

Motores desequilibrados y motores eléctricos

Los voltajes desequilibrados son valores de voltaje desiguales que pueden existir en cualquier punto de un sistema de distribución. Los voltajes desequilibrados pueden causar serios problemas serios problemas, particularmente en motores y otros dispositivos inductivos. Los circuitos de voltaje perfectamente equilibrado no son posibles en el mundo real. Sin embargo, asumiendo que son posibles voltajes perfectamente equilibrados, los voltajes de un circuito de ramales en un suministro de 480/277 V sería exactamente 277 V medido en cada conductor de fase en el transformador de alimentación. Típicamente, estos voltajes pueden diferir en unos pocos voltios o más. Es cuando los voltajes difieren excesivamente que vienen los problemas.

La explotación de petróleo en el ártico

Las necesidades de energía crecen de manera galopante a nivel global y las presiones para explotar todas las fuentes disponibles no dejan de aumentar. Lugares vírgenes con importantes fuentes de energía sin explotar están en el punto de mira de las compañías petrolíferas.

Eliminando la cavitación en los sistemas de tuberías

La reducción de la presión y el control del caudal en las tuberías puede llevarse a cabo mediante orificios en una placa de restricción o válvulas de estrangulamiento. Para eludir la cavitación con cualquier componente de reducción de presión, deben cumplirse las siguientes condiciones:

Donde C_i es el coeficiente de cavitación incipiente obtenido por ensayos para cada tipo de componente. El mejor componente ideal para trabajar sin cavitación sería C_i = 1 y P₂ = P_v.

Aplicaciones del ultravioleta extremo

El ultravioleta extremo tiende a ser asociado con la litografía para los chips de semiconductores. Pero la fotónica en el ultravioleta extremo tiene un rango mucho más diverso e interesante de aplicaciones que la litografía de chips. Esto es, quizás, porque ningún microchip ha entrado en producción usando esta tecnología.

El proceso de carga y descarga de las baterías visto en detalle (5ª PARTE)

Ver 4ª PARTE

Batería NiMH

Hoy en día se han desarrollado numerosas baterías para dispositivos electrónicos portátiles. El consumidor demanda baterías recargables mayores que son capaces de repartir servicios más prolongados entre cargas. Las baterías recargables de níquel – metal hidruro (NiMH) satisfacen la demanda del consumidor y proporcionan un rendimiento mejorado comparado con las baterías recargables convencionales. La batería NiMH tiene una capacidad de energía mayor y por ello es capaz de proporcionar una vida en servicio mayor.

El proceso de carga y descarga de las baterías visto en detalle (4ª PARTE)

Ver 3ª PARTE

Método del rectificador

Cuando se requiere que una batería se cargue de una alimentación de corriente continua, se usa el método del rectificador. El rectificador convierte energía en corriente alterna en corriente continua. Generalmente se usa un puente rectificador para este propósito. La siguiente figura muestra el circuito usado para el método del rectificador.

Japón renuncia definitivamente a la energía atómica

Desde el desastre de Fukushima han sido cada vez más los países que han renunciado a la Energía atómica. Destaca sobre todo Alemania pero también Bélgica, Suiza y otros más. Ahora Japón ha hecho lo propio y eso sin duda tendrá nuevos efectos al alza en el precio del petróleo y en el impulso de las energías renovables y la eficiencia energética.

El proceso de carga y descarga de las baterías visto en detalle (3ª PARTE)

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Curvas de carga y descarga

El comportamiento del voltaje de la batería con respecto al tiempo en horas de carga o descarga a tasas normal se indica por las curvas llamadas curvas de carga y descarga.

Durante la descarga de la célula de plomo ácido, el voltaje decrece de alrededor de 2,1 V a 1,8 V, cuando se dice que la célula está completamente descargada. La tasa de descarga siempre se especifica como 8 horas, 10 horas, etc.

Motores de alto rendimiento con imanes de tierras raras

Los imanes de tierras raras son típicamente dos o tres veces más fuertes que los imanes permanentes de ferrita o cerámicos. En los motores eléctricos, el uso de imanes de tierras raras permite obtener un mayor rendimiento de motores más pequeños y ligeros. Claramente esto tiene sus atracciones para vehículos eléctricos, donde un motor más ligero y eficiente reduce la cantidad de energía almacenada que tiene que ser transportada en forma de gasolina, hidrógeno o baterías.