Generacion Asincronica

TITULO: Generación de energía eléctrica a pequeña y mediana escala empleando fuentes renovables y en sistemas de cogeneración a partir de máquinas asincrónicas.

Autor:

Dr C. Marcos A. de Armas Teyra

MsC. Milen Balbis Morejón

Ing. Jorge Balaguera

Ing. Narciso Castro

Corporación Universitaria de la Costa

Correos para la correspondencia

marmas53@yahoo.es

milenbalbis@gmail.com

Palabras claves. Generación de energía, generadores asincrónicos, cogeneración.

Resumen

El dominio de la generación asincrónica es importante para la aplicación y la reducción de los costos vinculados a las fuentes renovables y también como método de recuperación de la energía e incremento de la eficiencia en pequeños sistemas industriales de cogeneración. Las ventajas fundamentales de esta tecnología son la reducida inversión capital, elevada confiabilidad, bajo costo de operación y mantenimiento, esquemas más sencillos y menos costosos en las protecciones, no necesitan dispositivos para la sincronización, se simplifica sustancialmente la subestación de enlace con el sistema y poseen una alta disponibilidad en el mercado incluyendo diseños de alta eficiencia. Estos aspectos, dado el estado del arte y el escenario actual, caracterizado por el auge de la generación distribuida y el empleo de las fuentes renovables, hacen al generador asincrónico competente con el generador sincrónico tradicional existiendo una oportunidad para reducir los costos y elevar la competitividad e incrementar la generación de energía en diversas instalaciones.

Introducción

La generación asincrónica, a pesar de ser una técnica conocida desde mucho tiempo atrás, hoy toma relevancia fundamental y debe ser dominada por sus potencialidades de participar en el desarrollo de las fuentes renovables y los sistemas de cogeneración a pequeña y mediana escala de esta forma se logra disminuir los impactos ambientales de asociados a la generación de energía fósil y se reduce los aspectos negativos vinculados a el alto precio del petróleo y las crisis energéticas que se suceden unas a otras. Es por ello que hoy, en condiciones semejantes y muy favorables para su empleo, sea importante su dominio por lo que se hace necesario divulgarla con la profusión adecuada. Entre las razones que favorecen la utilización del generador asincrónico para generar potencia, en comparación con los sincrónicos tradicionales se tienen:

• Reducida Inversión capital. El costo del generador asincrónico más los capacitores para la corrección del factor de potencia -si se trabaja en régimen aislado-, es inferior al costo del generador sincrónico equivalente. Aunque ello depende de las condiciones de mercado, se pueden obtener ahorros superiores a un 20 %.

• Esquema de protección y dispositivos de control y fuerza más sencillos y menos costosos. El generador asincrónico no necesita esquema de sincronización, protección del rotor, excitatriz, sistema de forzaje o de extinción de campo. Cuando opera en paralelo con la red, no representa un peligro para los operarios del sistema, debido a que pierde la excitación y se extingue tan pronto este falle simplificando, no necesitando o reduciendo el costo de la subestación de enlace. Ver Figura 1. Como la corriente de cortocircuito decae mucho más rápidamente que en un generador sincrónico, no se afecta o se reduce el nivel de cortocircuito en el sistema.

Figura 1 Extinción de las corrientes ante una falla

• Las fallas del rotor, que son las más comunes en los generadores sincrónicos, no lo son en las asincrónicas de modo que se aumenta la fiabilidad y se reduce el costo de reparación de los generadores en el país.

• Pueden emplearse las turbinas y motores primarios de diversos tipos y generar con ellos en las instalaciones donde sea necesario con una elevada adaptación al espacio y condiciones disponibles.

• Pueden operar en paralelo con el sistema o con los generadores sincrónicos en explotación y sustituir a los generadores obsoletos o averiados que salen de servicio.

• Construcción robusta y confiable. Con gran disponibilidad en el mercado en un variado rango de potencias y voltajes incluyendo diseños especiales.

• Costo de operación y mantenimiento. Teniendo en cuenta sus características y particularidades constructivas es mínimo el gasto por este concepto.

• Son equipos eficientes. En mayor sentido si se tiene en cuenta los diseños actuales de máquinas de alta eficiencia

Entre los aspectos que pueden considerarse desventajas se tienen:

• Reducción del factor de potencia de la Instalación. Esto se debe a que tanto el reactivo de la carga como el consumido por el generador debe ser suministrado por el sistema exterior si no trabaja en paralelo con un generador sincrónico u otros dispositivos compensadores.

• Valle de voltaje en el instante de conexión a la red si trabaja en paralelo con ésta. A causa de la baja reactancia transitoria en las primeras décimas de segundo que siguen a la conexión, la corriente demandada por el generador excede varias veces el valor nominal y se produce una caída de voltaje en las barras terminales. En la Figura 2 se muestra un esquema de conexión de un generador asincrónico a través de un transformador a una barra del sistema de distribución. En las Figuras 3 y 4, se muestran la tensión previa a la conexión y la caída de tensión en la fase a respectivamente al conectar un generador asincrónico a una red que puede considerarse débil.

Figura 2 Diagrama de conexión Figura 3Tensión trifásica previa a la conexión

Figura 4 Caída de tensión seguida a la conexión

Estas

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