Ingeniería Mecánica

MOTOCICLETAS ELÉCTRICAS.
 

En un  número pasado de En Contacto, escribimos sobre el adelanto que se ha logrado sobre la adaptación de las tecnologías existentes para fabricar bicicletas eléctricas.

Ahora nos hemos encontrado en Internet que no solo los propietarios de bicicletas gozan de estas ventajas. Hemos leído que un ingeniero en aeronáutica, después de trabajar varios años en el diseño, decidió iniciar una fábrica pequeña de motocicletas, en el campo de las eléctricas, con muy buen resultado, pues ha logrado multiplicar sus ventas anuales varias veces en pocos años.

Los logros que ha obtenido son buenos (ver fotografía), pues ha logrado tener una aceleración de 0 a 50 kilómetros por hora en solo dos segundos, y llegar a las 90 kilómetros por hora en 5 segundos. Uno de sus modelos tiene un motor de solo 31 HP, del tipo de imán permanente, con escobillas, con una batería de litio de 4 kWh para dar un alcance de 90 kilómetros, con solo una carga de 4 horas.

El fabricante cree que el éxito obtenido se debe a que una motocicleta es muy útil en las horas pico, pues se reduce mucho el tiempo de viaje.

www.zeromotorcycles.com

Ingeniería Eléctrica

COCHES Y MOTOCICLETAS ELÉCTRICAS.

Recientemente se ha anunciado que la marca mexicana de automóviles eléctricos Zilent en un futuro próximo iniciará la construcción de su planta en México. Se sabe estará próxima a Puerto Chiapas, en la costa del Pacífico, y no muy lejos de Tapachula, Chis. La noticia que se dio es que inicialmente tendrá una capacidad para ensamblar del orden de 2500 unidades anuales, y aunque la firma también produce motocicletas eléctricas, no se ha anunciado su posible producción en este lugar.

En la actualidad, para los coches ensamblados en México se tiene cera de un 40 por ciento de contenido nacional, siendo el 60 por ciento restante de procedencia extranjera, principalmente los países Asiáticos, lo que justifica su localización.

Nosotros creemos que con una planta de ensamble de coches eléctricos en México es una buena oportunidad para que nuestros compañeros IMEs que les gusta fabricar se conviertan en proveedores para esta nueva empresa.

FERRO-RESONANCIA EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

En los siguientes párrafos trataremos de dar los puntos importantes del fenómeno de ferrorresonancia [1] en transformadores de potencia y en transformadores de potencial en subestaciones particulares conectadas a sistemas de distribución subterránea 3F4H, ya que todavía en la literatura en inglés sobre electrificación rural de los 80's se recomendaban transformadores trifásicos estrella aterrizada - estrella aterrizada de 5 piernas para eliminar la ferrorresonancia [2]. Con los años se ha estudiado aún más el fenómeno y aún así hay que tener cautela y continuar actualizándose conforme los cambios de nuestra industria.

Ya es conocido que las sobretensiones causadas por la ferrorresonancia no aparecen en transformadores monofásicos conectados en estrella aterrizada-estrella aterrizada (YNyn0), pero que si pueden presentarse en otros tipos de transformadores conectados a sistemas de distribución subterránea cuando existen maniobras remotas de operación  monofásicas. Aunque, la susceptibilidad de un transformador a la ferrorresonancia es proporcional al cuadrado de la tensión del sistema, e inversamente a la potencia en kVA. Así, se pueden esperar más problemas de este tipo en la zona vecina de Los Altos que opera a 23 kV que en la Zona León, donde el sistema está a 13,8 kV.

Cuando la reactancia de magnetización del transformador es igual a la capacitancia a tierra del cable se obtiene un fenómeno de resonancia serie. Eso sucede principalmente cuando los transformadores operan con muy poca carga o en vacío y la longitud a los desconectadores monofásicos es grande. Como efecto de esta resonancia aparece una tensión en el cable, y una tensión transitoria en el embobinado primario, teóricamente, hasta de cuatro veces la tensión de línea del sistema. Tensión que causa arqueo en terminales en el primario del transformador y que puede llegar a destruir equipos, si se mantiene la condición. Esas sobretensiones aparecen también en el lado secundario y son las causantes de daños a equipos electrónicos que permanecen conectados a la red.

De acuerdo con las conexiones de los transformadores más utilizados en México:

Delta-Estrella (Dyn1). La ferrorresonancia sucede principalmente al desconectar dos fases, quedando energizada solamente una fase, en dos casos:

a) en transformadores de capacidad pequeña (< 500 kVA); y,

b) en transformadores fabricados con acero de bajas pérdidas

Estrella-Estrella (YNyn0). En transformadores con esta conexión y 5 piernas de construcción, el fenómeno es mucho más severo cuando se abre una fase, y las otras dos quedan conectadas, y en dos casos [3]:

a) cuando el neutro no está bien conectado a tierra por corrosión u otras causas, por lo que el cable de la fase abierta no se descarga rápidamente; o,

b) con transformadores de muy bajas pérdidas por tener mayor capacitancia de fase a tierra - Caso que apareció con la nueva construcción de transformadores en los 90s -

Monofásico conectado a dos fases. En transformadores con esta conexión el fenómeno aparece cuando se abre una fase.

 

Como resultado de la ferrorresonancia, se tiene una sobretensión que daña principalmente los apartarrayos, las terminales, los equipos de medición en medio voltaje, y causa riesgos de quemaduras al personal de operación. El transformador sufre calentamiento por altos flujos magnéticos y altas corrientes lo que causa envejecimiento de aislamientos.

Por lo anterior, para prevenir la resonancia y sus efectos en sistemas de distribución subterránea,

• Se necesita que CFE vaya dejando únicamente seccionadores y restauradores tripolares en los circuitos alimentadores 3F4H a transformadores trifásicos, eliminando los cortacircuitos fusibles.

• Utilizando solamente transformadores monofásicos con conexión entre la línea y el neutro corrido.

• Por parte de los usuarios con transformadores trifásicos, se puede prevenir:

  • asegurándose de que el neutro está bien conectado al sistema de puesta a tierra; y,

  • por otra parte tener conectada permanentemente algo de carga en el secundario  para absorber la energía almacenada en las capacitancias y con ello prevenir las oscilaciones. En la literatura se menciona de una carga de 1 al 4% de la capacidad del transformador dependiendo del largo de los cables de alimentación en el primario. Carga que se obtiene fácilmente con un transformador de tipo seco.

• Se podrían usar bancos monofásicos con tensión 120/240 conectados en estrella aterrizada -estrella aterrizada al estilo americano, lo que también resolvería el problema de eficiencia de los motores trifásicos que son para 460/230 V, y el problema de las oficinas con equipos de cómputo con fuentes a 115 V.

Lecturas recomendadas:

[1] Modeling and Analysis Guidelines for Slow Transients—Part III: The Study of Ferroresonance. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol 15 No. 1, Jan 2000, pp. 255-265.

[2] E. C. Lister "Ferroresonance on rural distribution systems". IEEE 1972 Rural Power Conference.

[3] R. A. Walling, K. D. Barker, T. M. Compton, L. E. Zimmerman, "Ferroresonant Overvoltages in Grounded Wye-Wye Padmount Transformers with Low-Loss Silicon-Steel Cores",  IEEE Transactions on Power Delivery, Vol 8, July 1993, pp. 1647-1660.