22 de juny 2007

Cotxes de competició; per què no elèctrics?

Al número de febrer de la revista IEEE Spectrum surt un article que fa referència a un enginyer que dissenya vehicles elèctrics per a competició.

Els vehicles elèctrics tenen molt bones prestacions i ... no fan soroll!

http://spectrum.ieee.org/feb07/4898

21 de juny 2007

La manca d'enginyers/es elèctrics/ques, un tema recurrent

Avui he estat a les Jornades Europees d'Energia: Eficiència Energètica, Seguretat i Sostenibilitat (http://www.citcea.upc.edu/jornades/index.php?id=3&lang=ca). Ha tornat a sortir el tema de la manca de persones que cursin enginyeria elèctrica i els problemes que tenen les empreses per a trobar gent qualificada.

Hem de veure com evoluciona la matrícula de cara al proper curs.

20 de juny 2007

"Cogeneració" a casa

En el número d'abril de la revista IEEE Spectrum he llegit un article interessant.

Generar electricitat per combustió és un procés força ineficient. Si a aquestes pèrdues hi sumem les de transport i distribució, el rendiment encara és més baix.

En aquells llocs on la calefacció s'utilitza molts dies a l'any, pot ser interessant aprofitar el sistema de calefacció per a generar simultàniament electricitat. Això és precisament el que es proposa en aquest article.

http://spectrum.ieee.org/apr07/5010

19 de juny 2007

Què és un brown-out?

La paraula brown-out té el seu origen en la paraula black-out, de la qual n'és una variació.

Un black-out és una apagada, és a dir una manca de subministrament elèctric. Ho podríem traduir per "apagada negra".

Un brown-out és una baixada llarga de tensió durant un temps relativament llarg (minuts, hores). Pot ser a causa d'un excés de càrrega a la xarxa o per una inadequada regulació dels transformadors.

Fa uns anys el brown-out era una estratègia que feien servir les companyies subministradores (especialment a Estats Units) per a fer front als excessos de consum que no podien assumir. En baixar la tensió, el corrent també disminuia i, per tant, la potència també.

A l'actualitat aquesta estratègia és poc recomanable ja que les càrregues electròniques responen a les baixades de tensió augmentant el corrent i intentant mantenir la potència. Això fa que en baixar la tensió, el corrent no disminueixi gaire o potser augmenti, segons la proporció de càrregues electròniques que hi hagi.

18 de juny 2007

L'electrodomèstic que més consumeix

Si ens preguntessin "Quin és l'electrodomèstic que més consumeix?", què contestaríem?

N'hi ha que contestarien "la rentadora" o "l'assecadora" i altres contestarien "la nevera".

Una rentadora o una assecadora tenen potències de l'ordre dels 2000 W mentre que una nevera té una potència de l'ordre de 200 W. Està clar doncs que qui consumeix més potència és la rentadora o l'assecadora i no pas la nevera.

Però qui ens ha contestat que era la nevera, no s'ha equivocat pas. El problema és que la pregunta era incompleta ja que no ens deien si es referien a consum de potència o d'energia.

L'electrodomèstic que més energia consumeix sí que probablement sigui la nevera ja que funciona moltes hores al dia i l'energia és la potència multiplicada pel temps durant el qual es consumeix.

15 de juny 2007

Les pèrdues en la distribució elèctrica

Rellegint les transparències de les ponències de la Jornada d’eficiència energètica en la distribució de l’energia elèctrica (http://catedraendesared.citcea.upc.edu/jornades/index.php?id=16) he vist que dos dels ponents van fer esment de les pèrdues en els transformadors de distribució.

Segons aquests ponents, les pèrdues dels transformadors de distribució (MT/BT) suposen 55 TWh (55 milers de milions de kWh) de pèrdues; l'equivalent a 20 milions de tones de CO2.

És a dir, les pèrdues dels transformadors de distribució europeus equivalen a l'energia de 8 centrals nuclears.

Segons deien, utilitzant tecnologies existents de transformadors eficients es podrien reduir aquestes pèrdues quasi a la meitat. El problema és que a la majoria d'aquests transformadors encara els queda molta vida per davant.

14 de juny 2007

Les pèrdues de les fonts d'alimentació

Les nostres llars i les nostres oficines estan plenes d'aparells electrònics (audio, vídeo, informàtica, microones, etc.).

La gran majoria d'aquests aparells tenen una font d'alimentació que converteix el corrent altern en el corrent continu que necessita l'equip per al seu funcionament.

El problema és que les fonts d'alimentació de molts d'aquests aparells, especialment els transformadors, són molt ineficients en comparació amb elements similars de potències molt més grans. A nivell individual les pèrdues són molt poques en valor absolut (encara que importants en percentatge) però el volum total de la potència perduda en una llar o en una oficina és important.

En aquest sentit hi ha alguns col·lectius que defensen que a les nostres llars i oficines s'hi posi una segona instal·lació en corrent continu de molt baixa tensió per alimentar, a una tensió normalitzada, tots els aparells electrònics. D'aquesta manera la font d'alimentació podria ser única per a tot l'edifici i molt més eficient.

13 de juny 2007

Els diferencials de les sales informàtiques

Un problema força freqüent en les sales informàtiques noves és que els diferencials saltin sovint, especialment en dies humits.

La causa del problema és que els ordinadors, com molts altres dispositius electrònics, tenen uns petits condensadors entre cada un dels borns de l'endoll i terra que tenen per missió filtrar el soroll d'alta freqüència.

Cada un d'aquests condensadors deixa passar una petita quantitat de corrent a terra que és del tot normal. El problema és que quan hi ha uns quants ordinadors a la mateixa instal·lació la suma d'aquests corrents ja no és tant petita i pot fer saltar el diferencial. Cal tenir present que un diferencial dels d'ús habitual pot desconnectar amb fuites a terra superiors a 15 mA, que no costa gaire d'arribar-hi.

La solució és no posar gaires PCs al mateix diferencial, és a dir sectoritzar la instal·lació. També cal evitar utilitzar diferencials trifàsics (tetrapolars). Si els ordinadors són monofàsics, posem un diferencial per a cada sector i en tot cas els repartim entre les fases.

12 de juny 2007

Stand-by

Molts aparells electrònics, cada cop més, tenen el que s'anomena "stand-by" que és un mode d'espera en el que gasten molt poca energia.

La primera finalitat d'aquest mode de funcionament era que l'aparell estigués vigilant l'arribada d'una ordre procedent del comandament a distància i era habitual que els aparells tinguessin un interruptor que en fes l'apagat total. D'aquesta manera l'usuari podia triar entre deixar-lo en "stand-by" o apagat. La majoria d'aparells tenen algun llumet o rellotge que es manté encès en "stand-by" però cal tenir present que les pèrdues de la font d'alimentació poden ser tant o més grosses que la potència utilitzada realment.

Cada cop més, però, trobem aparells que no tenen interruptor i, per tant, el mode "stand-by" és obligatori a nivell pràctic ja que la única manera d'evitar-ho és desendollar l'aparell. El més curiós és que alguns d'aquests aparells ni tant sols tenen comandament a distància; és a dir que la única utilitat del mode "stand-by" és el rellotge.

Us proposo comptar tots els aparells de casa vostra que porten rellotge (i no són rellotges). Quin percentatge marquen l'hora exacta?

11 de juny 2007

La paradoxa de les làmpades halògenes

Les làmpades halògenes tenen l'avantatge respecte a les incandescents normals de que duren molt més ja que el filament és capaç de regenerar-se.

En les làmpades d'incandescència normals (conegudes com bombetes) el filament es va evaporant i es diposita en el vidre. A mida que passa el temps el vidre es torna més fosc i opac disminuïnt el rendiment lluminós. Al mateix temps el filament es fa més prim i arriba un dia en que es fon, normalment a l'encendre que és quan hi ha el pic de corrent de l'engegada.

En les làmpades halògenes el tungstè que s'evapora del filament es combina amb l'halògen (habitualment iode) que omple l'ampolla i dóna lloc a un compost (iodur de tungstè). Aquest compost tendeix a anar cap al filament i quan el toca, a causa de l'escalfor, es descomposa tornant a deixar el tungstè al filament. Aquest procés s'anomena cicle del tungstè.

Però el cicle del tungstè només funciona si la temperatura del filament és molt alta, si la temperatura és més baixa el tungstè ja no torna al filament. Per això no és gens convenient regular la lluminositat de les làmpades halògenes ja que en regular la temperatura del filament disminueix.

Curiosament, moltes làmpades halògenes es comercialitzen amb regulador incorporat.

8 de juny 2007

Transport d'energia sense fils

Avui el diari ABC publica una curiosa notícia: Científicos del MIT consiguen la «witricidad», electricidad sin cables. Podeu llegir-la a:http://www.abc.es/hemeroteca/historico-08-06-2007/abc/Tecnologia/cientificos-del-mit-consiguen-la-witricidad-electricidad-sin-cables_1633582030247.html

El mètode és enginyós ja que permet transmetre alguns watts a una distància de pocs metres sense connexió per cable. La idea es basa en els convertidors ressonants i en el teorema de la màxima transferència de potència.

El que no ens diuen és que cal que les bobines estiguin ben orientades i, per tant, l'invent no serveix per aparells que es mouen sinó que cal que l'aparell estigui en una posició adequada respecte l'emissor i amb l'orientació correcta.

Tampoc ens parlen de rendiment, però l'experiència ens diu que això no és fàcilment extrapolable a distàncies més grans ni a potències més grosses, per tant es queda només per a petits aparells electrònics.

De fet, l'invent no és nou. Potser fa 30 anys del primer cop que vaig sentir parlar dels "transistors" sense piles. Fa 30 anys (i abans també) li deiem transistor a un receptor de ràdio que funcionava amb transistors (enlloc de vàlvules) i, per tant, era portàtil. N'hi havia algun model que funcionava sense piles ja que era capaç d'agafar l'energia del camp electromagnètic de l'ambient. El problema és que no tenia prou potència per a un altaveu i funcionava amb auricular.

Finalment un darrer detall. Ara que molta gent defensa (sense que estigui clàrament demostrat) que els camps electromagnètics poden ser perjudicials per a la salut ens trobem algú que ens proposa posar a la nostra llar o despatx un generador de camps electromagnètics amb la única finalitat d'estalviar-nos quatre metres de cable. Sembla un contrasentit, no?

7 de juny 2007

Estalviadors de bombetes

Les làmpades d'incandescència (també conegudes com bombetes) tene el problema que es fonen. I normalment es fonen al moment d'encendre. Anem a veure'n el motiu.

El filament d'una bombeta treballa a temperatures molt altes (més de 1000ºC). En el moment d'encendre la resistència del filament és molt més baixa ja que la resistència augmenta amb la temperatura. Així doncs en el moment d'encendre la bombeta el pic de corrent és molt alt i disminueix ràpidament en escalfar-se el filament.

Si a casa vostra teniu moltes bombetes podeu provar d'encendre-les totes una darrera l'altra i veureu que no passa res. Tot seguit (sense apagar-les) desconnecteu l'interruptor general, espereu un minut i el torneu a connectar. Probablement salti l'interruptor immediatament ja que en veure de cop els pics de corrent de totes les bombetes es pensarà que hi ha un curtcircuit.

Hi ha al mercat uns aparells anomenats estalviadors de bombetes. Es tracta d'un petit circuit electrònic que, aprofitant que el corrent altern passa per zero cada 10 milisegons, connecta la bombeta just al pas per zero i així l'encesa és més suau fent que la bombeta trigui més mesos a fondre's.

6 de juny 2007

Convertidors a les màquines de rentar roba

Les màquines clàssiques de rentar roba funcionen amb un motor de dues velocitats, una per al rentat i una per al centrifugat. Aquest sistema feia que tota la roba fos tractada igual i la única cosa que es podia fer per la roba delicada era fer més aturades en el cicle de rentat i evitar el centrifugat.

Ara comencem a trobar màquines de rentar que incorporen un convertidor (normalment un ondulador) en l'alimentació del motor, que passa a ser un motor d'inducció dels més senzills. Aquesta nova configuració permet tenir velocitats de rentat i centrifugat diferents segons el tipus de roba. A més permet fer una arrencada suau del motor evitant així que la màquina es mogui i allargant la vida dels coixinets.

L'ondulador pot ser un ondulador molt senzill i es pot fer a mida per aquesta aplicació ja que calen només unes poques velocitats (entre 3 i 5) i això simplifica el control. Atès que el nombre d'unitats a l'any és molt elevat pot sortir a un preu no gaire més gran que el del motor de dues velocitats; d'aquesta manera el preu final, ateses les millors prestacions, pot ser força competitiu.

5 de juny 2007

Se m'ha reiniciat l'ordinador ... per culpa d'un llamp

Moltes vegades quan hi ha tempesta veiem que els llums s'apaguen durant un instant i després tornen a encendre's normalment; i si tenim l'ordinador engegat, es reinicia. Normalment és per culpa d'un llamp.

Quan un llamp cau a una línia o prop d'ella es produeix una sobretensió a la línia. Hi ha uns aparells (anomenats parallamps) que s'encarreguen de desviar a terra l'energia del llamp; però per fer-ho produeixen un curtcircuit instantani que és el que ens reinicia el PC. Si no hi hagués el parallamps la sobretensió probablement ens reiniciaria el PC.

De la mateixa manera que es reinicia el PC, els sistemes de control dels equips industrials també seran probablement reiniciats amb les corresponents aturades i pèrdues.

Si tinguessim un sistema d'alimentació ininterrompuda (SAI, UPS en anglès) probablement ho hauríem evitat.

1 de juny 2007

Estalviadors d'energia per als motors

Els motors elèctrics de corrent altern d'ús més habitual (motors assíncrons o d'inducció) tenen l'inconvenient que consumeixen quasi el mateix corrent quan estan en buit que quan estan en càrrega. En algunes aplicacions en que el motor només treballa en càrrega un percentatge baix del temps l'estalvi d'energia pot ser important.

Podem millorar molt l'eficiència amb un convertidor que redueixi la tensió d'alimentació del motor mentre aquest està en buit i així es redueix el consum. El sistema de control del convertidor ha de detectar l'augment de corrent que es produeix quan el motor entra en càrrega per tal d'augmentar la tensió fins al valor nominal.

Aquest sistema s'utilitza ja en moltes aplicacions (les serres industrials van ser de les primeres) i el podem trobar sovint en les escales mecàniques més modernes que funcionen lentament quan no hi ha ningú i es posen a la velocitat correcta quan detecten que hi ha algú.

El fet d'usar aquest convertidor també permet fer una arrencada suau del motor, reduint el pic de corrent que es produeix a l'arrencar. Aquests dispositius se'ls anomena indistintament arrencadors estàtics o estalviadors.

En el cas concret de les escales mecàniques seria possible tenir l'escala aturada i que un sensor (per exemple fotoelèctric) detectés que s'acosta algú i les posés en marxa. Un dels motius pels que no es fa és que molta gent pensaria que l'escala no funciona i ja no s'hi acostaria.