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Frenada regenerativa

¿Sabías que tu proveedor de energía eléctrica te roba cada vez que bajas en ascensor?

No me refiero a que acudan a tu casa, te esperen en la planta baja, te golpeen con un ladrillo y se lleven un pozal lleno con tus joyas y tu dinero, sino que te están robando tu energía. Veámoslo.

En primer lugar, necesitamos saber más o menos cómo es y cómo funciona un motor. Externamente, los motores eléctricos suelen tener este aspecto:


Caja de bornes: donde se encuentran las conexiones para enchufar nuestro motor a la red (en estrella o triángulo)
Aletas: Proporcionan más superficie expuesta al aire, para mejorar la refrigeración.
Eje: Parte que va a rotar.
Patas: Fundamentales para anclar el motor al suelo y que no salga volando ;)

Por dentro, son así (este concretamente es de jaula de ardilla, lo sabemos por las "rayitas" del rótor):



Estátor: Parte del motor que permanece inmóvil.
Rótor: Parte del motor que va a girar, arrastrando al eje y al ventilador (si lo hay).


Como veis, por dentro son terriblemente simples. Tan terriblemente simples que el primer día de clase de Electricidad Industrial desmonté uno y lo volví a montar, y seguía funcionando xD

Pasemos ahora a ver (muy por encima, estilo para dummies) qué es lo que hace que un motor gire.

El estátor, la parte fija, tiene un montón de espiras conductoras enrolladas. Cuando estas espiras están conduciendo electricidad (cuando el motor se conecta a la red), generan un flujo de campo magnético. Es decir, el estátor se comporta como una especie de imán, con polo norte y polo sur en su interior. Y en este interior está ubicado el rótor, que también tiene otro montón de espiras enrolladas. ¿Y qué pasa cuando metes una espira en un campo magnético? Pues que esta espira gira y tiende a orientarse con el campo.
Si sólo tuviéramos una espira en el estátor, nuestra espira del estátor sólo giraría una vez. Pero tenemos muchas, y además estamos usando corriente trifásica (R, T y S), por lo que podemos conectar cada espira a una de las fases. Así conseguimos que el campo generado por el estátor no "se está quieto" sino que sigue girando, arrastrando así al rótor (que se ve atraído por él):

Por otro lado, también hay que saber que un motor y un generador son totalmente reversibles. Es decir, que si  tenemos un motor y en vez de darle corriente, le damos un movimiento de rotación a su eje, estaremos generando electricidad en los bornes de las espiras del estátor , con lo que tenemos un generador (y de hecho ese es el principio de funcionamiento de, por ejemplo, los aerogeneradores)

Veamos ahora la diferencia de funcionamiento entre un motor y un generador en la forma más simple posible:  mediante un esquemita de entradas y salidas en unos simples conductores y a base de GIMP:

¿A que hace mucho que no veíais algo tan cutre? :D

En el caso del primer conductor, lo tenemos inmerso en un campo magnético B y le damos una intensidad I y un par resistivo Tres (por ejemplo, gente dentro de la cabina del ascensor). Frente a esto, se producirá una fuerza en sentido contrario y una velocidad intentando contrarrestar el par resistivo. Esto es, tenemos un bonito y precario motor.

En el segundo conductor, también inmerso en un campo magnético B, operamos al contario: lo dotamos de un par de rotación Trot (por ejemplo, viento haciendo girar un molino). En este caso, también tenemos una fuerza que se opone al giro y.. tachán! Una preciosa corriente I y una fuerza electromotriz e, listas para ser usadas.

Ahora que ya sabemos cómo funcionan y en qué se diferencian un motor y un generador, podemos volver a nuestro ascensor de antes.

Cuando el ascensor está subiendo, no hay ningún problema: el peso de la cabina actúa como par resistivo, la conexión a la red le da la intensidad que necesita y el motor de nuestro ascensor está actuando como en el primer caso (motor) y no pasan cosas raras.

Pero... ¿y cuándo bajamos? El peso de la cabina va en el sentido del movimiento, así que ya no es un par resistivo, sino que nuestro motor se convierte en el segundo caso:  sin haberlo planeado, tenemos un generador.

La pregunta es bastante clara... ¿a dónde va toda esta energía generada? Pues en la inmensa mayoría de los casos... se devuelve a la central eléctrica. ¿Y alguno de vosotros ha visto una sóla factura de su compañía eléctrica en la que se le devuelva algo de dinero en concepto de energía generada y devuelta a la red? No, ¿verdad?

Aunque hay comunidades de vecinos negociando con las eléctricas para que les devuelvan el dinero, parece poco probable que estas vayan a ceder. Pero hay otras soluciones más o menos complejas, por ejemplo, montar algún sistema de almacenamiento (baterías o bancos de condensadores, por ejemplo) de manera que toda esa energía sobrante se almacene para, por ejemplo, alimentar la iluminación de la escalera.

Pero las aplicaciones no son sólo para ascensores (aunque sí que es el ejemplo más cercano). Por ejemplo, este sistema (que recibe el nombre de "frenada regenerativa") se usa contínuamente en metros y trenes, donde la energía producida al bajar una cuesta o frenar en una estación se devuelve a la catenaria y se utiliza para alimentar otros trenes cercanos. También es común en coches eléctricos o híbridos, donde se utiliza para recargar la batería. Y también se ha hecho relativamente conocido últimamente en sistemas como el KERS, recién implantado en la Fórmula1 para recargar una batería auxiliar que permite a los pilotos obtener más potencia después de una frenada.

Ensalada de enlaces:

- Regenerative Brake (en la wikipedia en inglés)

- Frenada Regenerativa (en "Control de Máquinas Eléctricas", de google books)

- Sistema de frenada regenerativa en el metro de Granada (en Ecomovilidad.net)

- ¿Qué es el freno regenerativo? (en Meka-Eko)

- Bicicleta con freno regenerativo (en Engadget)

- Frenada regenerativa en el Toyota Prius (en Mecánica Virtual)

- Frenada regenerativa en un cochecito de juguete (12", en Youtube)

- Frenada regenerativa en una bicicleta para encender una bombilla (18", en Youtube)

- Fernando Alonso vs Trulli, adelantamiento gracias al KERS (22", en Youtube)

- Kone Serie-R, ascensores que utilizan frenada regenerativa para iluminación interna entre otras cosas (pdf, Kone.com)

 

Perpetrado por MotaGirl
23/01/2010 19:14 # id #. Tech/Geek/Craft

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motagirl

gravatar.comPerpetrado por motagirl2

Y ahí va otro bonito artículo que me ha llevado cuatro horas escribir y probablemente se quedará sin más comentarios aparte de este. ADV.



¿Cuándo? 23/01/2010 19:18.


gravatar.comPerpetrado por makore

Asco de vida nooo XDD yo creo que es el mejor post que has escrito en mucho tiempo. Ahora me arrepiento de esas clases de física en las que no aprendí nada xD



¿Cuándo? 23/01/2010 20:59.


gravatar.comPerpetrado por Knocker

Lo de los tranvías fue una de las cosas que más me impresionó (por lo inteligente) de un viaje que hice a Barcelona en 2006... Bueno, eso y lo borrachos que iban la mitad de los músicos en el Summercase (era de postal ver a los Hopes of the States, con cuatro guitarras de aquella manera y el único bajo apoyado en un ampli, agonizando, xD).

Pero a lo que iba... según ponían en la propaganda de los tranvías, intentaban sincronizarlos para que la energía de una frenada sirviese como empuje para que otro tranvía, en algún lugar, arrancase. No se hasta qué punto era cierto, pero me pareció sublime.

Ay, si hubiese sabido yo esto... Que hace poco nos pusieron ascensor en mi edificio (los mozos que compraron los pisos hace 35 años ya no son tan mozos). Les hubiese dejao caer la idea, aunque al final sólo hubiese servido para ver cómo la liaban con el encargao de la obra (más de un día acababan a grito pelao por chorradas, incluso estuvieron a punto de cancelar la obra a falta de los últimos ajustes del ascensor).



¿Cuándo? 24/01/2010 02:23.


gravatar.comPerpetrado por eowyn

Me ha encantado el post. Interesante y útil. Lo malo es que ahora me siento un poco impotente...



¿Cuándo? 24/01/2010 14:35.


gravatar.comPerpetrado por Scipion

Muy muy bueno el post. Te doy una idea/petición para otro post si te apetece:
¿que pasa si detras del motor, pones un generador? ¿cuanta energía regresa y cuanta se pierde? siempre me ha llamado la atención y no lo he encontrado por ahí. Está claro que en este universo en el que imperan las leyes de la termodinamica algo se disipa en forma de calor/rozamiento/loquesea :P

Ha molao el post, si en mi casa hubiese ascensor me pelearía con la hidroelectrica XD



¿Cuándo? 25/01/2010 01:49.


gravatar.comPerpetrado por Pablo

Vaya Marta, a ti no te gustaba la física y con este post le puedes quitar el puesto a mi profesor de Sistemas de telefonía de mi instituto :) Y si lo del mágico KERS es una frikada, ahora los coches de fórmula1 parecen aun más de la "pley".



¿Cuándo? 07/02/2010 01:58.


gravatar.comPerpetrado por VITTORIO

¡UUAAUU! No era solo leyenda. Existe gente que sintoniza el mismo canal. Tengo algunas ideas que podemos compartir. Si no fuéramos solo creativos curiosos e investigadores, hasta podríamos armar un consorcio internacional de cerebros y llenarnos las faltriqueras.

Estaremos en contacto. Motagirl2, este post tuyo es lo mejor que he encontrado en muuuuucho tiempo



¿Cuándo? 26/02/2010 12:20.


gravatar.comPerpetrado por motagirl2

Vaya, pues muchas gracias :)



¿Cuándo? 26/02/2010 12:34.


gravatar.comPerpetrado por IBI

¡Propongo bajar por las escaleras y subir en ascensor! Así no les resultará tan rentable contratar el servicio eléctrico de los bloques a Endesa xD



¿Cuándo? 05/04/2010 14:23.


gravatar.comPerpetrado por motagirl2

Gran idea xD



¿Cuándo? 05/04/2010 14:28.


gravatar.comPerpetrado por Fernando

Felicidades por el post te ha quedado de lujo. Saludos



¿Cuándo? 10/10/2011 01:02.


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