Eco-turbina. Turbo ventilador eléctrico 220 (VAC) – 50 (Hz), de bajo consumo: eficiente energéticamente

• Ibar Federico Anderson ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de La Plata

     Universidad Nacional de La Plata

     Argentina

     
• Localización: Innovación y Desarrollo Tecnológico y Social (IDTS), ISSN-e 2683-8559, Vol. 1, Nº. 1, 2019, págs. 1-28
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Eco-turbine.Turbo electric fan 220 (VAC) - 50 (Hz), low consumption: energy efficient
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    Según el World Energy Outlook 2017 publicado por la Agencia Internacional de la Energía (AIE) se evidencian algunas tendencias en el sistema energético mundial, en donde los motores eléctricos representarán un tercio del aumento de la demanda de energía eléctrica. Este aumento significa que millones de hogares agregarán electrodomésticos y sistemas de refrigeración. Recientemente la Agencia publicó un muy completo estudio sobre la situación del uso de aires acondicionados en el mundo. En la República Argentina, informes anuales de CAMMESA: 2007 y 2016 indican que en ese período hubo un aumento del 45% en el consumo eléctrico en todos los sectores, lo que significa un problema en la generación y transmisión de energía. Se tornó una necesidad todas las medidas que se puedan tomar en sentido de la Eficiencia Energética (EE); lo que por otro lado significa una oportunidad en el diseño y desarrollo de productos industriales más eficientes en el consumo de la energía eléctrica.

    En clara orientación con esta línea ética de reducción de la huella de carbono y sustentada científicamente en el impacto ambiental, se desarrolló una turbina eléctrica de 220 (voltios), 50 (Hz) de corriente alterna (AC), para ser aplicado a motores de ventiladores. Reduce un 59% el consumo de energía eléctrica, medida en kWh (kilo-Watts-hora), que es el modo en que se factura el consumo de energía. Según la Norma IRAM 62480:2017 se obtuvo una EE Tipo: A. Con un consumo de energía inferior a 55% del valor nominal; lo que representa 15 kWh/mes, valor que se calcula durante una (1) hora por día a máxima potencia (25 vatios para el prototipo).

    Cabe destacar que existen normas IE de eficiencia energética para motores eléctricos, que no se pudieron constatar, dado que exceden a los recursos disponibles para este trabajo.

    El objetivo ha consistido en aproximarnos de un modo más simple (tecnología) y económico (costos) a los variadores de frecuencia (VDF) o drivers, que son una tecnología que reduce la energía eléctrica, manteniendo constante la relación tensión/frecuencia (volts/hertz) con una electrónica compleja y costosa (como los transistores bipolares de puerta aislada: IGBTs). Aquí se ha resuelto el problema manteniendo no-constante la relación (V/Hz) con un Triac BT 137 para uso en motores de inducción monofásicos de 220 (V), 50 (Hz) de corriente alterna (AC).

    Para construir esta tecnología menos costosa (económicamente) y menos compleja (electrónicamente), se analizó la existencia -probada en el mercado-de otras aplicaciones tecnológicas similares, que puedan ser adaptadas y ensambladas a otras tecnologías también existentes; y que este ensamble pueda ser realizado de modo barato y funcional.

    Este control de potencia para motores a-sincrónicos fue utilizado en un motor sincrónico de tipo PMSM. Las actividades llevadas a cabo para la construcción del prototipo son: adoptar un motor sincrónico de tipo PMSM (con rotor de imanes permanentes de ferrite) obtenido a partir del estator de una electrobomba de lavavajillas de 65 (watts) de potencia, acoplado a las paletas de un rotor de un motor a-sincrónico de espiras de sombra de microondas; que se controla mecatrónicamente con un control de potencia de disparo por Triac BT137 atenuador de onda de tensión (Voltios) e intensidad de la corriente (Amperios).

  • English

    According to the World Energy Outlook 2017 published by the International Energy Agency (AIE), some trends in the global energy system are evident, where electric motors will represent a third of the increase in the demand for electric power. This increase means that millions of homes will add appliances and refrigeration systems. Recently the Agency published a very comprehensive study on the situation of the use of air conditioners in the world. In the Argentine Republic, annual reports of CAMMESA: 2007 and 2016 indicate that in that period there was a 45% increase in electricity consumption in all sectors, which means a problem in the generation and transmission of energy. It became a necessity all the measures that can be taken in the sense of Energy Efficiency (EE); what on the other hand means an opportunity in the design and development of industrial products more efficient in the consumption of electric power.In a clear orientation with this ethical line of reduction of the carbon footprint and supported scientifically in the environmental impact, an electric turbine of 220 (volts), 50 (Hz) of alternating current (AC) was developed to be applied to motors of fans.It reduces the consumption of electrical energy by 59%, measured in kWh (kilo-Watts-hour), which is the way in which energy consumption is invoiced. According to IRAM Standard 62480: 2017, an EE Type was obtained: A. With an energy consumption lower than 55% of the nominal value; which represents 15 kWh / month, value that is calculated during one (1) hour per day at maximum power (25 watts for the prototype). It should be noted that there are IE energy efficiency standards for electric motors, which could not be verified, given that they exceed the resources available for this work. The tested prototype, The objective has been to approximate in a simpler (technology) and economic (cost) to the frequency variators (VDF) or drivers, which are a technology that reduces electrical energy, keeping constant the voltage / frequency ratio (volts / hertz) with complex and expensive electronics (such as insulated gate bipolar transistors: IGBTs). Here the problem has been solved by keeping the ratio (V / Hz) non-constant with a Triac BT 137 for use in single-phase induction motors of 220 (V), 50 (Hz) alternating current (AC). In order to build this technology that is less expensive (economically) and less complex (electronically), the existence - proven in the market - of other similar technological applications, which can be adapted and assembled to other existing technologies, was analyzed; and that this assembly can be carried out cheaply and functionally. This power control for a-synchronous motors was used in a PMSM type synchronous motor. The activities carried out for the construction of the prototype are: adopt a synchronous motor of PMSM type (with rotor of ferrite permanent magnets) obtained from the stator of a dishwasher electric pump of 65 (watts) of power, coupled to the pallets of a rotor of an a-synchronous motor of microwave shadow turns; which is controlled mechatronically with a Triac power control by Triac BT137 voltage wave attenuator (Volts) and current intensity (Amperes).