Blog de Enginyeria Servera

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14-12-2015

Coches Eléctricos

Un breve análisis

Recientemente se han instalado varios puntos de recarga en algunos municipios de las islas Baleares, fruto entre otras de la publicación el año pasado del marco regulatorio ITC-BT-52 (ver RD 1053/2014 [PDF]).

Paralelamente la tendencia de las compañías automovilísticas es la inversión en el desarrollo de modelos eléctricos, o híbridos enchufables (ver por ejemplo Tesla, Nissan, o Renault)

Estos coches tienen la gran desventaja de tener una autonomía menor que la de los coches convencionales, y un tiempo de recarga considerable (incluso en las estaciones de carga rápida) comparado con el tiempo de repostaje de un coche convencional. Esto no se debe al motor, el motor eléctrico lleva décadas siendo usado en todo tipo de maquinaría desde ascensores a trenes de alta velocidad y está plenamente evolucionado con una eficiencia cercana al 90% (por un aproximadamente 30% de los de combustión). El problema se encuentra en las baterías, su baja densidad energética (energía almacenada/kg de peso), sus tiempos de carga, y su degradación con el número de cargas y con el tiempo, impiden mayores prestaciones.

Sin embargo, presentan las ventajas suficientes para ser una opción para un importante sector de la población y es posible que en el futuro cercano sea la opción mayoritaria. Entre otras ventajas la energía eléctrica de la red se obtiene de varias fuentes y no únicamente del petróleo, además de la evidente posibilidad de generar mediante recursos renovables (solar, hidráulica y eólica), se evita la dependencia del petróleo (hay uranio o carbón en prácticamente cualquier país de suficiente tamaño), incluso si se utilizasen derivados del petróleo para producir energía eléctrica, éste sería un proceso mucho más eficiente que utilizarlo directamente en un motor de combustión interna, por ejemplo las centrales eléctricas de ciclo combinado tienen eficiencias del 60%.

Como consecuencia, el coste por 100km es inferior haciéndolo atractivo al consumidor. Las emisiones locales (aquellas que emite el automóvil) son 0 y ciudades como Madrid o Londres, que en ocasiones han tenido que restringir el trafico por contaminación premian el uso de coches eléctricos. Finalmente por una parte las emisiones totales (las que incluyen las emisiones de las centrales) son menores, y por otra se mejora la balanza de pagos de un país que no tenga petróleo en su territorio, motivo por el cual los gobiernos tienden a subvencionar estos vehículos.

Es posible que del mismo modo que la autonomía de los smarphones respecto de los antiguos teléfonos móviles no impidió que fuesen adoptados masivamente, las desventajas de los coches eléctricos no sean un problema.


19-10-2015

¿Qué son los decibelios?

En un contexto acústico

El decibelio (dB) es una unidad relativa, adimensional y logarítmica. Es la décima parte de un belio (B) de la misma manera que un decímetro (dm) es la décima parte de un metro

Al ser una unidad relativa hay un valor de referencia, en el caso acústico 20 micropascales, que corresponde a 0dB. Se eligió 20 micropascales por ser el umbral de audición humano, por debajo de ese valor el sonido es demasiado débil para ser oído. Que sea logarítmica implica que las comparaciones entre un valor dado y el valor de referencia son potencias, en este caso de diez. De este modo 10dB (que son 1 belio) equivalen a 200 micropascales, 20 dB (2 belios) son 2.000 micropascales, 30dB 20.000 micropascales, el umbral del dolor del oído humano es de 140dB, esta cifra equivale a 200.000.000.000.000 micropascales.

Por este motivo, el decibelio es una unidad que se presta a confusión. 53dB no es un poco más que 33dB, es cien veces más. Como ejemplo, un susurro son 20dB, el ambiente de un bar 60dB, un taladro 100dB. Insistiendo en el carácter no lineal de la escala, el ambiente en un bar (60dB) no es el triple que un susurro (20dB), es 10.000 veces más.


05-10-2015

Cálculo de la corriente de cortocircuito

Según guía técnica de aplicación del reglamento técnico de baja tensión

El cálculo de corriente de cortocircuito, nos determinará el poder de corte de al menos el Interruptor General Automático (o IGA). Su cálculo (cómo se indica en la Guía) en la mayoría de casos será aproximado, porque desconoceremos algunas de las variables del sistema y podemos no tener en cuenta la inductancia de los cables. Por otra parte si el centro de transformación se encuentra en el edificio objeto del cálculo hay que considerar todas las impedancias y su cálculo es más complejo.

La fórmula general es:

Donde:

  • Icc es la intensidad de cortocircuito máxima en el punto considerado.
  • U es la tensión de alimentación fase neutro (230V)
  • R es la resistencia del conductor de fase entre el punto considerado y la alimentación

Aunque la guía también da un ejemplo de aplicación, a continuación se ejecutará otro similar, pero en este caso lo interesante será el resultado.

Se desea calcular la intensidad de cortocircuito en un suministro de un comercio en un centro comercial. La distancia que hay desde el IGA hasta el contador es de 5 metros con sección 16mm2 y de este a la CGP 2 metros, también con sección 16mm2. En este caso, primero se debe calcular la resistencia del cable con la fórmula:

Donde:

  • La letra griega ro, es la resistividad
  • L es la longitud
  • S es la sección

En el caso del cobre la resistividad es de 0,018 ohmios-mm2/m. Por lo tanto la resistencia es de:

Y, la intensidad de cortocircuito:

Se debe tener en cuenta que la intensidad de cortocircuito es 4 veces mayor que el poder de corte "estándar" de los magnetotérmicos, y que con cada salto el precio del elemento sube. En situaciones en las que el suministro está muy cerca de la CGP, o hay necesidad de potencias altas, este problema es frecuente y no es inmediato encontrar la solución óptima.


25-09-2015

Variación en la resistencia a tierra

Por variación de la temperatura, la humedad y las sales disueltas.

La resistencia del propio suelo donde se encuentran enterrados los electrodos de puesta a tierra varia considerablemente según las condiciones ambientales del mismo. Según se recoge en la guía "Getting Down to Earth - A Practical Guide to Earth Resistance Testing" elaborado por Megger

Las variaciones son causadas básicamente por la humedad del suelo. La resistencia de tierra varia de 1.000.000.000 Ohmios-cm (para suelos con porcentaje de humedad del 0%) hasta 10.000 Ohmios (para suelos con un 30% en peso de humedad). Si se mantiene constante la cantidad de humedad (por ejemplo un 15%) la temperatura del suelo hace que la resistividad cambie de 7.200 Ohmios-cm (a 20ºC) a 13.800 Ohmios-cm (a 0ºC, si el agua no se ha congelado). Una vez se congela el agua, la resistencia a tierra salta apreciablemente, dado que la resistencia del hielo es alta. A -5ºC la resistividad del suelo es ya de 79.000 Ohmios-cm.

Finalmente un pequeño aumento de sales disueltas en la humedad del terreno reduce en buena medida el valor de tierra. Un terreno arenoso, con porcentaje de humedad del 15% y temperatura 17ºC pasa de 10.700 ohmios-cm para un porcentaje de sales disueltas inferior al 0,05% a 1.800 ohmios-cm para un 0,1%, 460 ohmios-cm para un 1% y 190 ohmios-cm para un 5%.