UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA UNI FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Aplicaciones Industriales de la Corriente Continua INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES
Corriente continua La corriente continua es el flujo continuo de electricidad a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. Las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección del punto de mayor potencial al de menor potencial. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.
Generación de la Corriente Continua -Mediante la utilización de baterías en las que la corriente se genera a partir de procesos químicos. -Mediante la rectificación de corriente alterna por medio de rectificadores. -Mediante la conversión de energía mecánica en energía eléctrica con el uso de dínamos.
Estructura de una batería de almacenamiento Una batería en su forma más sencilla está formada por un recipiente que contiene una solución de ácido sulfúrico con agua destilada (el electrolito), en el que están sumergidos los dos electrodos, el positivo y el negativo. Cada uno de dichos electrodos está formado por una o varias placas conectadas en paralelo; los terminales de estos electrodos, a los que se conectan las cargas o donde se realizan las conexiones en serie o en paralelo, son el ánodo (+) y el cátodo (-).
Conversión Estática Puede suministrarse corriente continua utilizando dispositivos electrónicos (rectificadores) para convertir la entrada de corriente alterna en salida de corriente continua. El principio funcional de los rectificadores explota las propiedades de los componentes electrónicos fabricados en materiales semiconductores (diodos, tiristores, etc.), esto es, su capacidad de transportar corrientes sólo cuando están polarizados positivamente.
Dinamo Una dinamo es un generador electricp destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua.
Plantas Fotovoltaicas Una planta fotovoltaica permite convertir la energía asociada a la irradiación solar en energía eléctrica de tipo directo; estas plantas están formadas por paneles de material semiconductor, los cuales pueden generar energía eléctrica una vez expuestos a los rayos solares. Las plantas fotovoltaicas pueden estar conectadas a red o suministrar una carga única. En este último caso debe estar presente una batería de acumuladores para proporcionar alimentación eléctrica en caso de falta de radiación solar.
Una planta fotovoltaica está constituida por los dispositivos siguientes: - panel fotovoltaico: formado por las células fotovoltaicas convenientemente interconectadas y utilizado para convertir la energía solar en energía eléctrica; - regulador de carga: es un dispositivo electrónico capaz de regular la carga y descarga de acumuladores; - baterías de acumuladores: pueden suministrar alimentación eléctrica en caso de falta de radiación solar; - Convertidor CC/CA: tiene la función de convertir la corriente continua en corriente alterna, controlándola y estabilizando su frecuencia y forma de onda.
APLICACIONES DE LA CORRIENTE CONTINUA
-Electroimanes.
-Plantas de producción y refinado de metales. -Motores eléctricos de corriente continua. -Trenes de laminación. -Industria del papel. -Elevadores. -Ferrocarriles. -Máquinas herramientas. -El motor de corriente continua se usa en grúas que requieran precisión de movimiento con carga variable (casi imposible de conseguir con motores de corriente alterna).
Motores de Corriente continua.
La curva característica de par-velocidad particular y la facilidad con la que puede regularse la velocidad propiamente dicha han propiciado el uso de motores DC en el ámbito de la tracción eléctrica. En el presente escenario, la corriente continua se utiliza sobre todo en el transporte urbano, esto es, trolebuses, tranvías y trenes metropolitanos con una tensión de alimentación de 600 V o 750 V, hasta 1.000 V.
TREN ELECTRICO La alimentación eléctrica de un sistema de tren, comienza en sub estaciones eléctricas que alimentan una serie de Puestos de Rectificación (PR) eléctrica ubicados a los largo de la vía del tren ¿cuántos? Dependerá de la longitud de la vía y la potencia requerida. Los puestos de rectificación, rectifican la corriente alterna (AC) de las subestaciones, a corriente continua (DC), para alimentar la línea aérea de contacto (LAC), que son las líneas (cables aéreos) que se pueden apreciar sobre la vía de un tren. Es decir la LAC lleva tensión (voltaje) en continua (DC).
En las líneas aéreas, el polo positivo de la instalación es normalmente la catenaria y el negativo son los carriles sobre los que circula el tren. Las corrientes provenientes de la subestación (transformadora o rectificadora de la tensión de la red general) llegan al tren por la catenaria a través del pantógrafo y vuelven a la subestación a través de los carriles de la vía férrea.
Una excepción a esta norma son las líneas aéreas de contacto para trolebuses, donde al no existir carriles, la corriente de retorno circula hacia la subestación por un segundo cable paralelo al primero y en contacto con el vehículo por un segundo trole.
Trolebuses El trolebús, también conocido como trolley o trole, es un ómnibus eléctrico, alimentado por una catenaria de dos cables superiores desde donde toma la energía eléctrica mediante dos astas. El trolebús no hace uso de vías especiales o rieles en la calzada, por lo que es un sistema más flexible. Cuenta con neumáticos de caucho en vez de ruedas de acero en rieles, como los tranvías.
Escaleras Eléctricas y Elevadores Los elevadores, al igual que las escaleras usan motores de corriente continua porque se requiere un mejor control de la velocidad. En los elevadores, la potencia es transmitida a través de un sistema de engranajes y cadenas al cable que soporta la tensión de peso de los usuarios.
Carretillas Eléctricas Estos maquinas funcionan con motores de corriente continua, aunque últimamente se están adaptando para un uso en AC. Su alimentación es básicamente mediante baterías de 24-30 voltios.
Motor para Perforación Petrolera Es un tipo de motor DC excitado separadamente. Está diseñado para la propulsión de taladros petroleros. Las características principales de este motor de perforación de petróleo DC incluyen su resistencia a explosiones, gran torque, alta eficiencia, variedad de aplicaciones siendo además libre de mantenimiento. Este motor esta diseñado con un amplio rango de regulación de velocidades, también puede ser utilizado como un motor de la bomba de lodos.
Motor para Perforación Petrolera.
Motor de Elevación para Minas Es un tipo de motor de velocidad variable, es diseñado para equipos de impulso y elevación que son usados en minas. Son diseñados con una estructura giratoria, sistema de operación simple, y presentan alta durabilidad, mantenimiento y reparación simple.
SISTEMA ELECTRICO DE VEHICULOS La Batería o acumulador es un dispositivo que almacena energía química para liberarla en forma de energía eléctrica. Cuando la batería se conecta a una demanda externa de corriente, como un motor de arranque, la energía química se convierte en energía eléctrica y fluye corriente a través del circuito. Las principales funciones de la batería son: 1. Proporcionar potencia al motor de arranque y al sistema de ignición para encender el motor. 2. Proporcionar la potencia adicional requerida cuando la demanda eléctrica del vehículo excede la que abastece el sistema de carga. 3. Actuar como estabilizador de voltaje del sistema eléctrico. El acumulador compensa o reduce las variaciones transitorias de voltaje que ocurren en el sistema eléctrico del vehículo.
EL ELECTROIMAN Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. El tipo más simple de electroimán es un trozo de alambre enrollado. Una bobina con forma de tubo recto se llama solenoide. Pueden producirse campos magnéticos mucho más fuertes si se sitúa un «núcleo» de material paramagnético o ferro magnético (normalmente hierro dulce, ferrita, o el llamado acero eléctrico) dentro de la bobina. El núcleo concentra el campo magnético, que puede entonces ser mucho más fuerte que el de la propia bobina.
Trenes de laminación . Los motores deben de soportar una alta carga. Normalmente se utilizan varios motores que se acoplan en grupos de dos o tres. Industria del papel. Además de una multitud de máquinas que trabajan a velocidad constante y por lo tanto se equipan con motores de corriente continua, existen accionamientos que exigen par constante en un amplio margen de velocidades.
Aplicaciones Industriales Particulares. Muchos metales se producen mediante un proceso electrolítico. La electrólisis es un proceso que convierte la energía eléctrica en energía química, es decir, se utiliza energía eléctrica DC para iniciar una reacción química que de otro modo no se produciría espontáneamente. El procedimiento consiste en sumergir el metal para refinar, el cual actúa como ánodo, en una solución conductora, mientras que una fina placa del mismo metal puro actúa como cátodo; al aplicar una corriente continua desde los rectificadores, es posible observar que los átomos de metal en el ánodo se disuelven en la solución electrolítica y, al mismo tiempo, una cantidad equivalente de metal se deposita sobre el cátodo. En estas aplicaciones, las corrientes de servicio son muy elevadas >3.000 A.
Otra aplicación muy común la representan las instalaciones galvánicas, en las que se desarrollan procesos para lograr el revestimiento de superficies metálicas con otros metales o aleaciones (cromado, niquelado, cobreado, latonado, zincado por galvanización, estañado, etc.). Normalmente, la pieza metálica para revestir actúa como cátodo: a través del flujo de corriente, los iones se desplazan desde el ánodo y se depositan sobre la superficie de la pieza.
