INSTITUTO TECNOLOGICO DE ACAPULCODEPARTAMENTO DE METALMECANICA

TITULO: PLANTA DE EMERGENCIA CASERA DE ENERGIA LIMPIA (P.E.C.E.L)POR:

LUCIANO FLORES SNCHEZ

LICENCIATURA:INGENERIA ELECTROMECANICA

NOMBRE DEL DIRECTOR DE TESIS:ING. AMADOR QUINTANA SOTO ACAPULCO, GRO. A 07 DE ENERO DEL 2015

PLANTA DE EMERGENCIA CASERA DE ENERGIA LIMPIA (P.E.C.E.L)

INDICE

OBJETIVO GENERAL 5 OBJETIVOS PARTICULARES 5 JUSTIFICACIN 5 INTRODUCCION 6

CAPITULO I: PLANTAS DE EMERGENCIA DE CA 7

1.1 MAGNETISMO 8 1.1.2 INDUCCION ELECTROMAGNETICA 9

1.1.3 LAS EXPERIENCIAS DE FARADAY 10 1.1.4 FLUJO MAGNETICO 11

1.1.5 LEY DE FARADAY HENRY 15 1.1.6 EL SENTIDO DE LAS CORRIENTES INDUCIDAS 16

1.2 POTENCIA 18 1.2.1 TIPOS DE POTENCIA 18 1.2.1.1 POTENCIA ACTIVA O RESISTIVA (P) 19 1.2.1.2 POTENCIA REACTIVA O INDUCTIVA (Q) 20 1.2.1.3 POTENCIA APARENTE O TOTAL (S) 20 1.3 PLANTA DE EMERGENCIA DE CA 22 1.4. TIPOS DE PLANTAS DE EMERGENCIA 22

1.5 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL LOS

COMPONENTES 26CAPITULO II: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 36 2.1 LEVANTAMIENTO 37

2.2. SOLUCION AL PROBLEMA 38 CAPITULO III: MEMORIA TECNICA DE LA PLANTA DE 40 EMERGENCIA

3.1 DIMENSIONAMIENTO DEL EQUIPO 41

CAPITULO lV: COSTO-BENEFICIO 43 CAPITULO V: CONCLUSIONES 44

BIBLIOGRAFIA 45 OBJETIVO GENERAL Instalar y poner en marcha planta de emergencia generadora de corriente alterna Monofsica sin utilizar ningn combustible derivado del petrleoOBJETIVOS PARTICULARES Elaboracin de planta de emergencias monofsicas en casas habitaciones, sin utilizar ningn tipo de combustiblesEnerga limpia para utilizarse en caso de emergencia. Instalacin y puesta en marcha del equipo. Dar a conocer las ventajas que nos ofrece el sistema (costo-beneficio). JUSTIFICACIONEn esta investigacin se realiza con el fin de compresin y elaboracin de plantas de emergencias de baja potencia, para el uso en zonas rurales donde es difcil llegar el servicio de energa elctrica de una forma ms econmica por el traslado de torres, cables y alumbrado.

Y ser de una forma limpia ya que no utilizara ningn combustible para su arranque o trabajo

INTRODUCCIONLas plantas de emergencia han sido utilizadas comnmente cuando hay dficit en la generacin de energa elctrica de algn lugar, o cuando hay corte en el suministro elctrico y es necesario mantener la actividad, como es en el caso de lugares de concurrencia pblica, escuelas, hospitales, fbricas, que, a falta de energa elctrica de red, necesiten de otra fuente de energa alterna para abastecerse en caso de emergencia. En el mercado, existen muchos de estos equipos de emergencia. El cual se implementara a una casa habitacin. En el primer capitulo, dar una introduccin terica de las plantas de emergencia en general. Leyes, principio de funcionamiento, caractersticas primordiales que debemos considerar de las plantas de emergencia, tipos de plantas que existen en el mercado; y se explica el funcionamiento general del generador y los mecanismos principales del sistema.

En el capitulo 2, se plantea lo que requiere el cliente de acuerdo a lo que tiene y necesita, se ofrece la solucin a este requerimiento una planta de emergencia monofsica de energa limpia; explicando cada una de las partes que la conforman, funciones y operacin del equipo. En el captulo 3 se tiene la memoria tcnica de la planta de emergencia, esto es, el levantamiento tcnico del proyecto, que consta de los requerimientos Culmino con el costo-beneficio del proyecto en el captulo 4, el cual nos deja en claro la innovacin del equipo, en lo que se refiere al costo y los beneficios que nos brinda el equipo. CAPTULO I: PLANTAS DE EMERGENCIA DE C.A1.1 MAGNETISMO El magnetismo se define como una propiedad peculiar poseda por ciertos materiales mediante el cual se pueden repeler o atraer mutuamente con naturalidad. Cada electrn crea un campo magntico dbil, los que al juntarse con otros crean un campo magntico intenso. Adems el magnetismo puede ser usado para producir electricidad, al igual que la electricidad puede producir magnetismo. Debido a su relacin, el estudio de uno debe incluir el estudio del otro. El magnetismo es en realidad una fuerza que no se puede ver aunque se pueden observar sus efectos en otros materiales. Las lneas de fuerza magntica llamado flujo, fluye en un lazo cerrado del polo norte al polo sur del magneto. La forma de las lneas del flujo definen los patrones los cuales varan en densidad de acuerdo a la fuerza del magneto. Ver figura 1.1. Las lneas de flujo jams cruzan entre s. El rea que rodea la magneto en el cual se pueden sentir las lneas del flujo magntico es llamado campo magntico. LINEAS DE FUERZA MAGNETICA FIGURA 1.1. REPRESENTACIN DE UN MAGNETO Y SUS LNEAS DE FUERZA 1.1.2 INDUCCION ELECTROMAGNETICALa induccin electromagntica es la produccin de corrientes elctricas por campos magnticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenmeno introdujo una cierta simetra en el mundo del electromagnetismo. James Clerk Maxwell consigui reunir en una sola teora los conocimientos bsicos sobre la electricidad y el magnetismo. El descubrimiento, debido a Hans Christian Oersted, de que una corriente elctrica produce un campo magntico estimul la imaginacin de los fsicos de la poca y multiplic el nmero de experimentos en busca de relaciones nuevas entre la electricidad y el magnetismo. En ese ambiente cientfico pronto surgira la idea inversa de producir corrientes elctricas mediante campos magnticos. Fue Faraday el primero en precisar en qu condiciones poda ser observado semejante fenmeno. A las corrientes elctricas producidas mediante campos magnticos Michael Faraday las llam corrientes inducidas. Desde entonces al fenmeno consistente en generar campos elctricos a partir de campos magnticos variables se denomin induccin electromagntica. 1.1.3 LAS EXPERIENCIAS DE FARADAY Las experiencias que llevaron a Faraday al descubrimiento de la induccin electromagntica las agrupo en dos categoras: Con corrientes y con imanes. En el primer experimento con corrientes, enroll un alambre conductor alrededor de un ncleo cilndrico de madera y conect sus extremos a un galvanmetro G, sta es la bobina B de la figura 1.2. En seguida enroll otro alambre conductor encima de la bobina anterior. Los extremos de la segunda bobina A los conect a una batera. La argumentacin de Faraday fue la siguiente: al cerrar el contacto C de la batera, empieza a circular una corriente elctrica a lo largo de la bobina A. De los resultados de Oersted y Ampre, se sabe que esta corriente genera un efecto magntico a su alrededor (como se muestra en la figura 1.3).

FIGURA 1.2. ESQUEMA DEL EXPERIMENTO DE FARADAY CON QUE DESCUBRILA INDUCCIN ELECTROMAGNTICA.Este efecto magntico cruza la bobina B, y si el magnetismo produce electricidad, entonces por la bobina B debera empezar a circular una corriente elctrica que debera poder detectarse por medio del galvanmetro. Sus experimentos demostraron que la aguja del galvanmetro no se mova, lo cual indicaba que por la bobina B no pasaba ninguna corriente elctrica.

FIGURA 1.3. CAMPO MAGNETICO ALREDEDOR DEL CONDUCTOR Sin embargo, Faraday se dio cuenta de que en el instante en que conectaba la batera ocurra una pequea desviacin de la aguja de galvanmetro. Tambin se percat de que en el momento en que desconectaba la batera, la aguja del galvanmetro se desviaba ligeramente otra vez, ahora en sentido opuesto. Por lo tanto, concluy que en un intervalo de tiempo muy pequeo, mientras se conecta y se desconecta la batera, si hay corriente en la bobina B. Siguiendo esta idea, Faraday descubri que efectivamente se producen corrientes elctricas slo cuando el efecto magntico cambia, si ste es constante no hay ninguna produccin de electricidad por magnetismo. Al conectar el interruptor en el circuito de la bobina A de la figura 1.2, el valor de la corriente elctrica que circula por l cambia de cero a un valor distinto de cero. Por tanto, el efecto magntico que produce esta corriente a su alrededor tambin cambia de cero a un valor distinto de cero. De la misma manera, cuando se desconecta la batera la corriente en el circuito cambia de un valor no nulo a cero, con el consecuente cambio del efecto magntico. Por otro lado, cuanto est circulando una corriente con el mismo valor todo el tiempo, hecho que ocurre cuando la batera est ya conectada, el efecto magntico que produce la bobina tambin es constante y no cambia con el tiempo. Recordemos que la intensidad del efecto magntico producido por una corriente elctrica depende del valor de la corriente: mientras mayor sea este valor mayor ser la intensidad del efecto magntico producido. Faraday realiz diferentes experimentos en los cuales el efecto magntico que produca y atravesaba una bobina daba lugar a que se produjera una corriente elctrica en esta bobina. En el segundo grupo de experiencias Faraday utiliz un imn recto y una bobina conectada a un galvanmetro. Al introducir bruscamente el imn en la bobina observ una desviacin en la aguja, desviacin que desapareca si el imn permaneca inmvil en el interior de la bobina. Cuando el imn era retirado, la aguja del galvanmetro se desplazaba de nuevo, pero esta vez en sentido contrario. Cuando repeta todo el proceso completo, la aguja oscilaba de un lado a otro y su desplazamiento era mayor cuanto era ms rpido el movimiento del imn al entrar y salir en el interior de la bobina. Lo mismo suceda cuando mantena quieto el imn y mova la bobina sobre l. La representacin del campo magntico en forma de lneas de fuerza permiti a Faraday encontrar una explicacin intuitiva para este tipo de fenmenos. Para que se produjera una corriente inducida en la bobina, era necesario que las lneas de fuerza producidas por el imn fueran cortadas por el hilo conductor de la bobina como consecuencia del movimiento de uno u otro cuerpo. En el primer grupo de experiencias, las lneas de fuerza, al aparecer y desaparecer junto con la corriente debida a la pila, producan el mismo tipo de efectos. La induccin electromagntica constituye una pieza destacada en el sistema de relaciones mutuas entre electricidad y magnetismo que se conoce con el nombre de electromagnetismo. Como se observa en la figura 1.3, el electromagnetismo se refiere a que todos los conductores elctricos que llevan una corriente, estn rodeados por un campo magntico, que est a 90 del conductor. Cuando la corriente que fluye en el conductor se incrementa, el nmero de lneas de flujo se incrementa proporcionalmente. As la fuerza del campo magntico se incrementa cuando el flujo de corriente se incrementa. El campo magntico se distribuye a lo largo del conductor. 1.1.4 FLUJO MAGNETICO La representacin de la influencia magntica de un imn o de una corriente elctrica en el espacio que les rodea mediante lneas de fuerza fue ideada tambin por Faraday y aplicada en la interpretacin de la mayor parte de sus experimentos sobre electromagnetismo. Dado que la intensidad del campo magntico B disminuye con la distancia a los polos, parece razonable relacionar ambos hechos y establecer por convenio una proporcionalidad directa entre la intensidad del campo B y la cantidad de lneas de fuerza que atraviesan una superficie. Ver figura 1.4. Cuanto ms apretadas estn las lneas en una regin, ms intenso es el campo en dicha regin. El nmero de lneas de fuerza del campo B que atraviesa una superficie depende de cmo est orientada tal superficie con respect a la direccin de dichas lneas. As, para un conjunto de lneas de fuerza dado, el nmero de puntos de interseccin o de corte con la superficie ser mximo para una orientacin perpendicular y nulo para una orientacin paralela. El nmero de lneas de fuerza del campo B que atraviesa perpendicularmente una superficie constituye entonces una forma de expresar el valor de la intensidad de dicho campo. Se define el flujo () del campo magntico B a travs de una superficie S como el nmero total de lneas de fuerza que atraviesan tal superficie. En trminos matemticos, para un campo magntico constante y una superficie plana de rea S, el flujo magntico se expresa como: = BScos (1.1) Siendo el ngulo que forman las lneas de fuerza (vector B) con la perpendicular a la superficie. Dicha ecuacin recoge, mediante el cos , el hecho de que el flujo vare con la orientacin de la superficie respecto del campo B y tambin que su valor dependa del rea S de la superficie atravesada. Para =0 (interseccin perpendicular): = BS Para =90 (interseccin paralela): = 0

FIGURA 1.4 A TRAVS DE UNA SUPERFICIE (S) HAY UN FLUJO MAGNTICO La idea de flujo se corresponde entonces con la cantidad de campo magntico que atraviesa una superficie determinada. En el Sistema Internacional se expresa en wber (Wb). Un wber es el flujo magntico que, al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en 1 segundo por crecimiento uniforme. 1.1.5 LEY DE FARADAY HENRY Independientemente de Faraday, Joseph Henry, haba observado que un campo magntico variable produce en un circuito prximo una corriente elctrica. Los resultados concordantes de las experiencias de ambos fsicos pueden resumirse en un enunciado que se conoce como ley de Faraday-Henry: La fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la rapidez con la que vara el flujo magntico que lo atraviesa. En forma matemtica: = tSiendo la fuerza electromotriz inducida y la variacin de flujo magntico que se produce en el intervalo de tiempo t. De acuerdo con esta ecuacin, la magnitud de la FEM inducida coincide con lo que vara el flujo magntico por unidad de tiempo. La presencia de la fuerza electromotriz en la ley de Faraday-Henry en lugar de la intensidad de corriente, resalta una caracterstica de la induccin a saber, su capacidad para sustituir a un generador, es decir, para producir los mismos efectos que ste en un circuito elctrico. Por su parte, el signo negativo recoge el hecho, observado experimentalmente por Faraday y Henry, de que aumentos (>0) y disminuciones (