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17 octubre, 2017

¿No sería más favorable que el voltaje del sistema eléctrico oscilara a 25 Hz?

La tensión oscila a 50 Hz o 60 Hz, dependiendo del país, aunque no siempre fue así. De los 130 Hz iniciales empleados por Westinghouse, o los 40 Hz de AEG en Europa, se ha pasado a la normalización en 50 o 60 Hz. Tratando de averiguar qué es mejor (50 o 60 Hz) conviene analizar qué ocurre si bajamos la frecuencia mucho, hasta 25 Hz. ¿Mejora o empeora la situación?

La respuesta a la cuestión planteada, es decir, si no sería más favorable que la tensión oscilara a 25 Hz, es claramente NO. Y vamos a analizar para ello cuatro factores: el parpadeo de luminarias, la velocidad de motores eléctricos, la tensión de generación y el tamaño de los transformadores. Seguramente hay otros factores, pero esos ya dan suficientes pistas como para descartar 25 Hz como frecuencia de oscilación de la tensión, en favor de los 50 o 60 Hz actuales.

Parpadeo de luminarias

Las luminarias que utilizan gases fluorescentes se apagan cada vez que la tensión llega a cero, lo que ocurre 50 o 60 veces por segundo en las redes actuales. Si la tensión oscilara a 25 Hz, se apagaría 25 veces por segundo, que está en el límite de lo apreciable por el ojo humano (si una cosa cambia más de 24 veces por segundo, el ojo lo ve como movimiento continuo). Es decir, el apagado de luces fluorescentes seria prácticamente apreciable, resultaría muy molesto y podría provocar dolores de cabeza y cansancio en la vista. Cuanto mayor sea la frecuencia, menos se aprecia este efecto.

Velocidad de motores

Los motores no equipados con variadores de tensión girarían mucho más despacio que a 50 o 60 Hz, por lo que dependiendo de la aplicación del motor, podría resultar un inconveniente. La utilización de variadores ha matizado mucho este inconveniente.

Tamaño de transformadores

En transformadores, el valor de la frecuencia afecta al tamaño de la máquina según la siguiente expresión:
V = 4,44NIf
Siendo V=Voltaje
N=Número de espiras
I= Flujo magnético
f= frecuencia

Analizando la anterior expresión puede verse que para un mismo número de espiras y un mismo voltaje del transformador, el flujo magnético necesario es menor cuanto mayor sea la frecuencia. Esto supone una disminución de la sección del núcleo ferromagnético, y por tanto disminución del tamaño de la máquina (este es uno de los motivos por los que ciertas áreas de la ingeniería como la aeronáutica utilizan frecuencias elevadas), que repercute en el coste del equipo. Por tanto, menor frecuencia supone mayor núcleo, y mayor coste de los transformadores que trabajaran en una hipotética red de 25 Hz.

Tensión de generación

La tensión de generación en un generador síncrono es proporcional a la velocidad de giro y a la intensidad del campo magnético, según se ha visto en el apartado anterior. El flujo magnético depende a su vez de la corriente de excitación.

Por la misma expresión anterior, para el mismo generador, menor velocidad de giro supondría menor tensión generada en bornas del generador. Para aumentarla, sería necesario aumentar la corriente de excitación, lo que supone hacer un rotor más caro y consumir más energía para excitar el generador.

Fuente: energia.renovetec.com

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