Selección del generador eléctrico parte II
Introducción
¡Hola!
Es muy grato tenerte nuevamente en esta Unidad de aprendizaje, para mi es un gran honor encontrarme con personas tan disciplinadas y comprometidas con su educación como lo eres tú ¡Te felicito!
Volviendo al tema de las clases, te invito a proseguir con esta nueva sesión número 16 titulada Selección del generador eléctrico segunda parte.
En esta clase digital se verán los conceptos de la selección de los generadores eléctricos, los cuales se utilizan para convertir la energía mecánica en energía eléctrica. En específico, un generador hidroeléctrico opera cambiando la energía mecánica del agua que cae o del agua estacionaria en energía eléctrica. La energía mecánica se compone de energía cinética, o en movimiento, y energía potencial o en reposo, estos aspectos son importantes para realizar una correcta selección de un generador eléctrico, a continuación se desarrollará este tema.
¡No esperemos más y empecemos con mucho ánimo nuestra clase!
Desarrollo del tema
Selección de generador eléctrico
El generador eléctrico junto con la turbina hidráulica son los elementos principales del sistema de generación, sus características deben considerarse en conjunto al momento de seleccionar estos dos elementos. Para principiar se hablará sobre algunas características importantes del generador eléctrico.
Potencia generada
Un generador eléctrico puede generar cierta cantidad de potencia, ésta es dependiente del tamaño y la capacidad de devanados con que cuenta dicho generador, la potencia de entrada y la de la salida son iguales.
El generador eléctrico es muy similar en funcionamiento a un transformador, pero en el generador se puede utilizar corriente directa, ya que con la rotación se hace variar el campo magnético dentro del estator y se induce en este último una tensión. La potencia convertida que provee el primotor al generador se calcula con la ecuación:
𝑃=𝜏𝜔 𝑐𝑜𝑛𝑣 𝑖𝑛𝑑 𝑚
La ecuación nos dice que la potencia convertida es igual al producto del par inducido y la velocidad mecánica que adquiere el eje del rotor. Al estudiar los diagramas fasoriales de la máquina sincrónica y tomando el voltaje de fase como referencia, obtenemos las siguientes ecuaciones de potencia real y reactiva de línea a línea y por fase:
Eficiencia de generador
Cuando se habla de eficiencia en cualquier sistema, se relacionan las cantidades de entrada con las de salida. La eficiencia del generador es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada, es decir, cuanta potencia mecánica se le está proveyendo a su eje y cuanta potencia eléctrica provee éste al sistema eléctrico. Se dice que un generador es eficiente cuando la relación es cercana a un cien por ciento. Para generar energía eléctrica un generador del tipo sincrónico es más eficiente que uno del tipo inductivo.
El factor económico para su selección
Cuando se genera energía eléctrica resulta más económico hacerlo a un nivel de tensión no muy alto para que la corriente sea alta y los aislamientos no sean muy costosos, y esta misma energía se transporta a niveles altos mediante el uso de transformadores de potencia para que la corriente sea baja ya que de esta forma las pérdidas son disminuidas considerablemente. Generar niveles de corriente muy altos tiene un costo elevado, es por ello por lo que es mejor transportar la energía a bajas corrientes, ya que aparte de que el costo se reduce, las pérdidas que se producen con corrientes relativamente bajas.
Conclusión
En conclusión, el generador eléctrico en conjunto con la turbina hidráulica, es la base del sistema de generación, se debe seleccionar de acuerdo con la potencia de entrada que recibe por parte de la turbina. Por lo regular para la generación de energía eléctrica se utilizan generadores sincrónicos, ya que la frecuencia de la señal está en sincronía con la velocidad mecánica del generador, además se requiere de una fuente de corriente directa para que el generador eléctrico pueda funcionar.
En la actualidad los generadores eléctricos alcanzan magnitudes bastante grandes ya que la demanda de energía y la eficiencia de los sistemas utilizados para su transmisión se han desarrollado con una eficiencia sorprendente. Como ya es sabido, los generadores de inducción generan potencia reactiva pero no activa, los generadores sincrónicos si generan potencia activa y potencia reactiva, es por ello por lo que es preferible utilizar estos últimos para generar energía.
Hemos llegado al final de la sesión y me parece que vas sobre pasos muy seguros hacia el éxito. ¡Te felicito! No olvides la tarea asignada a esta clase, recuerda que es tu evidencia de aprendizaje, mándala como corresponde. Nos encontramos en la siguiente clase.
Fuentes de información
- Klempner, G., & Kerszenbaum, I. (2008). Handbook of Large turbo-generators, operation and maintenance. (2a ed.). Wiley-IEEE Press.
- Nag. P. K. (2002). Power Plant Engineering. (2a ed.).Tata McGraw Hill Education.
- Drbal, L., Westra, K., & Boston, P. (Eds). (1996). Power Plant Engineering. Springer EE. UU.