EFECTO CORONA EN CABLES DE ENERGIA

Efecto Corona en Cables de Energía.

El efecto corona se presenta cuando el potencial de un conductor en el aire se eleva hasta valores tales que sobrepasan la rigidez dieléctrica del aire que rodea al conductor. El efecto corona se manifiesta por luminiscencias o penachos azulados que aparecen alrededor del conductor, más o menos concentrados en las irregularidades de su superficie.
La descarga va acompañada de un sonido silbante y de olor de ozono. Si hay humedad apreciable, se produce ácido nitroso. La corona se debe a la ionización del aire. Los iones son repelidos y atraídos por el conductor a grandes velocidades, produciéndose nuevos iones por colisión. El aire ionizado resulta conductor (si bien de alta resistencia) y aumenta el diámetro eficaz del conductor metálico.
En las líneas de transmisión, el efecto corona origina pérdidas de energía y, si alcanza cierta importancia, produce corrosiones en los conductores a causa del ácido formado.
El efecto corona es función de dos elementos: el gradiente potencial en la superficie del conductor y la rigidez dieléctrica del aire en la superficie, valor que a su vez depende de la presión atmosférica y la temperatura.
En un campo uniforme, a 25 °C y 760 mm de presión, la ionización por choque aparece al tener un valor máximo de 30 kv/cm, que corresponde a 21.1 kv/cm sinusoidal. En el caso de las líneas aéreas de transmisión de energías, se ha demostrado que el fenómeno depende del radio del conductor. El valor del gradiente de potencial para el cual aparece la ionización en la superficie del conductor se llama gradiente superficial crítico.
Los conductores de líneas aéreas están formados por varios alambres cableados y enrollados en hélice y tienen raspaduras propias de su fabricación e instalación. Esto hace aumentar el gradiente crítico, por encima de las estimaciones teóricas.
Los fenómenos descritos en forma somera hasta aquí, nos permiten afirmar que la superficie de un conductor libera iones de ambos signos. Como la tensión es alterna, algunos son atraídos hacia el conductor, conforme su polaridad en el momento en que se considere mientras que otros, son rechazados y se alejan hacia moléculas neutras para formar iones pesados. Los que se alejan, debido a que disminuye el gradiente. Al cambiar la polaridad del conductor se reinicia la ionización por choque.
Podemos cerrar este tema diciendo que las pérdidas por efecto corona se pueden mantener en valores tolerables manteniendo la tensión a la que ocurre el fenómeno, mas alta que la tensión entre fase y tierra en un 20 a 40%, para lo cual, es necesario que el diámetro del conductor sea grande o, en caso contrario, formando cada fase por medio de mas de un conductor.

CORRIENTE VAMPIRO

Corriente Vampiro o Consumo en Stand By

La mayoría de los hogares tienen una pérdida de energía, una electricidad que nadie utiliza, que nadie aprovecha, que es desperdiciada. Es la llamada corriente vampiro, o corriente en espera, Stand-By.
Este tipo de pérdida de electricidad es el que hacen los aparatos eléctricos de la casa, “casi todos”, cuando permanecen enchufados a la corriente eléctrica. Por ejemplo los televisores, DVD, equipo de música, etc cuando están en stand-by, o sea con esa lucecita roja encendida y listos para que nosotros presionemos un botón del control remoto y se enciendan. Bueno, mientras están en ese estado de espera están consumiendo y mucho.
También sucede,  cuando dejamos enchufados los cargadores de teléfonos celulares, cámaras de fotos, mp3, notebooks, etc.
Este consumo eléctrico, que la gente suele despreciar pensando que al estar en espera no puede ser mucho, representa entre el 5 y el 10 por ciento del consumo general del hogar.
Para que se hagan una idea de lo que consume cada uno de estos vampiros, vamos a hacer una lista. Para que comparen, una lámpara de bajo consumo, suele usar unos 7 a 15 watts para darnos luz.
• Aire Acondicionado: a no ser que se desenchufe, sigue consumiendo casi 1 watt.
• Cargador del teléfono celular: Cuando está cargando consume entre 2 y 3 watts, pero cuando se lo deja enchufado sin que cargue nada, sigue consumiendo 0,26 watts.
• Radio reloj: consume 2 watts.
• Monitor de la computadora: Si es CRT consume 65 watts cuando está encendido, mientras permanece en stand by, o sea cuando se “apaga” automáticamente sigue consumiendo 12 watts, y estando apagado y enchufado gasta 0,8 watts. Los LCD consumen 28 watts encendidos, 1,38 cuando están en espera, y 1,13 apagados y enchufados.
• Computadora de escritorio: Mientras está en uso consume 74 watts. Cuando está en espera 21 watts, y estando apagada pero todavía enchufada usa 2,84 watts.
• Computadora Notebook: Totalmente cargada y funcionando usa unos 30 watts. En uso y cargándose usa 44 watts. En espera, 15 watts. Apagada y enchufada, sigue consumiendo 8,9 watts. El cargador solo si está enchufado consume 4,42 watts.
• Fax: Si es a chorro de tinta consume 5,31 watts cuando está apagado, y 6,22 cuando está encendido. En cambio uno laser no consume nada estando apagado, y 6 encendido.
• Estufa eléctrica: encendidas suelen consumir 340 watts, pero apagadas y enchufadas siguen consumiendo 4,21 watts.
• Modem: Uno de DSL, funcionando, consume 5,37 watts. Apagado y enchufado sigue usando 1,37 vatios. El modem de cable usa 6,25 watts cuando está en funcionamiento y 3,84 estando apagado y enchufado.
• Escáner: En uso consume 9,6 watts, pero si sigue enchufado cuando se deja de usar continúa consumiendo 2,48 watts.
• Parlantes de la computadora: Mientras están encendidos, sin sonido, consumen 4,12 watts. Apagados pero enchufados, 1,79.
• Equipo de música: Mientras funciona con un CD consume 6,8 watts, con la radio 3,3 watts. Encendido pero sin tocar música consume 4,11 watts. Apagado en espera 1,66.
• Televisión: Si es una pantalla común, en funcionamiento consume 186 watts. En espera usa 3,06 watts. Apagado pero todavía enchufado, sigue gastando 2,88 vatios.
• Cafetera: aunque esté apagada, si sigue enchufada consume 1,14 watts.
• DVD, reproductor: mientras funciona consume 9,91 watts, encendido pero sin pasar DVD usa 7,54 watts. Apagado pero enchufado, 1,55.
• Horno de microondas: Cocinando consume 1433 watts. Si no está desenchufado, consume 3,08 watts, pero si se olvidó la puerta abierta y sigue enchufado, consume 25,79 watts.
Los datos anteriores nos dan una idea real del gasto de energía eléctrica en nuestro hogar y que depende de nosotros mismos poder evitar.
Para tener un control de estos gastos, se recomienda conectar los equipos electrónicos a una barra de multicontactos con interruptor de encendido y apagado, entonces cada noche antes de irse a dormir los apaga. Si quiere ser más extremo, sólo los enciende cuando los usa.
Fuente: Lawrence Berkeley National Laboratory

CELULAS SOLARES ESFERICAS

Células Solares Esféricas

Unas nuevas células solares con forma esférica y tamaño diminuto (entre 1 y 1.5 mm de diámetro) podrían suponer una importante revolución en la expansión de la energía solar fotovoltaica.

Sphelar®, que así se llama el producto desarrollado por la empresa japonesa Kyosemi, consiste en una matriz de pequeñas células solares esféricas capaces de absorber la radiación solar con cualquier ángulo, pudiendo aprovechar tanto la radiación reflejada como la difusa, además de no requerir el uso de seguidores para maximizar la producción. El grado de eficiencia de éstas células es superior al de las células de silicio convencionales planas, llegando a un rendimiento del 20%.

La disposición de las células en un medio flexible y transparente, como se muestra en la fotografía, amplía el campo de aplicaciones para la energía solar fotovoltaica, como la posibilidad de incorporarlas en pequeños aparatos electrónicos o convertir grandes superficies acristaladas como generadores de electricidad.

Según la empresa, los costos de producción se reducen a la mitad, comparándolo con la fabricación de las células de silicio convencionales, ya que el silicio empleado se aprovecha eficientemente tanto en la fabricación de las células como en la producción posterior de energía.

El concepto de Sphelar, es una tecnología fotovoltaica basada en silicio a partir de pequeñas células solares esféricas, de 1.5mm de diámetro.

La gran ventaja de esta micro célula es que, a diferencia de las células planas convencionales, tiene la capacidad de generar energía con una mayor eficiencia (cercana al 20%), gracias a que captura la luz solar en cualquier dirección.

A la compañía que la ha desarrollado (Kyosemi) ya le ha dado tiempo de crear diferentes series de EIPV, que viene a ser algo así como “electrónica fotovoltaica integrada”, nos referimos a productos compactos para obtener energía en infinidad de aplicaciones. Ahora mismo ofrece una serie de 4 ideas diferentes de baja potencia:
Kyosemi además ha creado paneles transparentes que incorporan una matriz incrustada de estas células solares, con capacidad para
generar electricidad desde ambas caras, incluso en hojas flexibles que pueden curvarse.

Referencias:
Spherical photovoltaic solar cells – Kyosemi Corporation

DESCARGA ELECTROSTATICA

Descarga Electrostática

La descarga electrostática (conocido por las siglas en inglés ESD, que significan electrostatic discharge) es un fenómeno electrostático que hace circule una corriente eléctrica repentina y momentáneamente entre dos objetos de distinto potencial eléctrico; como la que circula por un pararrayos tras ser alcanzado por un rayo.
El término se utiliza generalmente en la industria electrónica y otras industrias para describir las corrientes indeseadas momentáneas que pueden causar daño al equipo electrónico.
Para comprender el proceso de formación de dicha corriente hay que considerar que un cuerpo cualquiera está formado por un número indeterminado de moléculas ligadas entre sí por fuerzas de atracción y repulsión que les permite sostenerse en equilibrio sin que entren en contacto. Sabemos que el electrón es la más pequeña cantidad de agente eléctrico, la partícula elemental de electricidad negativa. Sabemos que dichos electrones tienen una estabilidad precaria en el átomo y pueden abandonar su órbita a consecuencia de un choque, fricción, conmoción nuclear y otras muchas circunstancias.
Si tenemos en cuenta que el cuerpo humano actúa como (positivo) y los electrones (negativo) y que, además, dos cuerpos cargados en sentido opuesto se atraen, se comprende por qué se produce una descarga en el dedo cuando se toca la extremidad de un objeto metálico, excelente conductor eléctrico, cargado con electrones, cuya virtud consiste en acumularse en las partes extremas o periféricas de las materias.
Como, por otra parte, la elevación de temperatura favorece al desprendimiento de electrones, o mejor dicho, la electrización, el roce de las nubes entre si o el de las capas de aire seco, así como los roces de frenos y correas del coche, incrementan considerablemente la triboelectricidad.
Este tipo de electricidad estática es la principal causa de las descargas electrostáticas, que se generan a menudo a través de la electrificación de contactos eléctricos o la separación de cargas eléctricas que ocurre cuando dos materiales hacen contacto y después se separan. Los ejemplos de este tipo incluyen caminar sobre una alfombra, descender de un coche, o quitar algunos tipos de empaquetados de plástico. En todos estos casos esta fricción entre dos materiales cargado con electricidad de distinto signo da lugar a la electrificación, creando así una diferencia de potencial eléctrico que puede conducir a un acontecimiento de descarga.
Otra causa de las descargas electrostáticas es la inducción electrostática. Esta puede ocurrir cuando un objeto eléctricamente cargado se pone cerca de un objeto conductor aislado de tierra. La presencia del objeto cargado crea un campo electrostático que crea cargas eléctricas distribuidas por la superficie del otro objeto. Aun cuando la carga electrostática neta del objeto no haya cambiado, ahora tendrá regiones de exceso de carga positivas y negativas. Un acontecimiento de ESD puede ocurrir cuando el objeto entra en el contacto con una trayectoria conductora. Por ejemplo, las regiones cargadas en las superficies de unicel de tazas o de bolsos plásticos pueden inducir un potencial en componentes sensibles próximos de ESD mediante el fenómeno de inducción electrostática y la descarga puede ocurrir si el componente se toca con una herramienta metálica.

Tipos

La forma más llamativa o espectacular de una ESD es la “chispa”, que ocurre cuando un campo electrostático fuerte crea un canal conductivo ionizado a través del aire. Sus efectos pueden llevar desde un pequeño malestar sobre una persona, hasta fuego y explosiones si el aire contiene gases o partículas combustibles, pasando, evidentemente, por causar serios daños sobre los equipos electrónicos.
Muchas de las descargas electrostáticas ocurren sin una “chispa” visible o audible, por ejemplo, una persona porta una carga relativamente pequeña y puede que no sienta la descarga, pero ésta es lo suficientemente potente para dañar componentes electrónicos muy sensibles. Estos tipos de descargas invisibles, pueden causar fallos en los dispositivos, e incluso degradarlos de una forma más pasiva, afectándolos a largo plazo y dando fe del daño cuando ya ha avanzado bastante su tiempo de vida.
Fuente:  wikipedia.

COMO FUNCIONAN LOS PANELES SOLARES

En un semiconductor expuesto a la luz, un fotón de energía arranca un electrón, creando al pasar un «hueco». Normalmente, el electrón encuentra rápidamente un hueco para volver a llenarlo, y la energía proporcionada por el fotón, pues, se disipa.
 
El principio de una célula fotovoltaica es obligar a los electrones y a los huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material en lugar de simplemente recombinarse en él: así, se producirá una diferencia de potencial y por lo tanto tensión entre las dos partes del material, como ocurre en una pila.

 Para ello, se crea un campo eléctrico permanente, a través de una unión PN, entre dos capas dopadas respectivamente, P y N:
Estructura de una célula fotovoltaica.
La capa superior de la celda se compone de silicio dopado de tipo N.1 En esta capa, hay un número de electrones libres mayor que una capa de silicio puro, de ahí el nombre del dopaje N, como carga negativa (electrones). El material permanece eléctricamente neutro: es la red cristalina quien tiene globalmente una carga negativa.

 
La capa inferior de la celda se compone de silicio dopado de tipo P.2 Esta capa tiene por lo tanto una cantidad media de electrones libres menor que una capa de silicio puro, los electrones están ligados a la red cristalina que, en consecuencia, está cargada positivamente. La conducción eléctrica está asegurada por los huecos, positivos (P).
En el momento de la creación de la unión PN, los electrones libres de la capa N entran en la capa P y se recombinan con los huecos en la región P. Existirá así durante toda la vida de la unión, una carga positiva en la región N a lo largo de la unión (porque faltan electrones) y una carga negativa en la región en P a lo largo de la unión (porque los huecos han desaparecido); el conjunto forma la «Zona de Carga de Espacio» (ZCE) y existe un campo eléctrico entre las dos, de N hacia P. Este campo eléctrico hace de la ZCE un [diodo]], que solo permite el flujo de corriente en una dirección: los electrones pueden moverse de la región P a la N, pero no en la dirección opuesta y por el contrario los huecos no pasan más que de N hacia P.

 
En funcionamiento, cuando un fotón arranca un electrón a la matriz, creando un electrón libre y un hueco, bajo el efecto de este campo eléctrico cada uno va en dirección opuesta: los electrones se acumulan en la región n (para convertirse en polo negativo), mientras que los huecos se acumulan en la región dopada P (que se convierte en el polo positivo). Este fenómeno es más eficaz en la (ZCE), donde casi no hay portadores de carga (electrones o huecos), ya que son anulados, o en la cercanía inmediata a la (ZCE): cuando un fotón crea un par electrón-hueco, se separaron y es improbable que encuentren a su opuesto, pero si la creación tiene lugar en un sitio más alejado de la unión, el electrón (convertido en hueco) mantiene una gran oportunidad para recombinarse antes de llegar a la zona n (respecto a la zona protección). Pero la ZCE es necesariamente muy delgada, así que no es útil dar un gran espesor a la célula 3.

 
En suma, una célula fotovoltaica es el equivalente de un Generador de Energía a la que hemos añadido un diodo.

 
Es preciso añadir contactos eléctricos (que permitan pasar la luz: en la práctica, mediante un contacto de rejilla, una capa antireflectante para garantizar la correcta absorción de fotones, etc.

 
Para que la célula funcione, y produzca la potencia máxima de corriente se le añade la banda prohibida de los semiconductores a nivel de energía de los fotones. Es posible aumentar las uniones a fin de explotar al máximo el espectro de energía de los fotones, lo que produce las células multijuntas. Fuente:Wikipedia

PRUEBA Y DIAGNOSTICO DE CABLES DE ENERGIA

Prueba y diagnóstico de cables de energía VLF (Very Low Frequency)       
Las empresas se enfrentan hoy con una opción eficiente, y con normativas existentes, para probar el estado de sus redes subterráneas de energía.
Muchas optan por no cambiar sus tradicionales métodos de ensayos, y sus cables siguen fallando en servicio, teniendo que realizar reparaciones de emergencia, clientes insatisfechos, y pérdida de ingresos; lo que en definitiva no es una buena práctica. Muchas fallas en cables subterráneos son debidas a una ineficiente ejecución de sus empalmes, y precisamente para estos casos, el VLF ha demostrado ser un gran comprobador de cables, y un método fácil y seguro para mantener la confianza en los sistemas de distribución de energía.
VLF son las siglas usadas habitualmente para referirse a Very Low Frecuency. Se considera generalmente que VLF es 0,1 Hz ó menos.
El equipo es simplemente un probador de aislamiento en corriente alterna, que trabaja a muy baja frecuencia. En 0,1 Hz, la duración de un ciclo completo es de 10 segundos, en vez de los 16 milisegundos correspondientes a 60 Hz.
La prueba VLF se usa en cualquier aplicación que requiera pruebas C.A., sobre cargas de alta capacitancia. La mayor aplicación es para probar el dieléctrico de cables de energía.
Al igual que en una prueba de aislamiento normal (tensión resistida), los ensayos efectuados con equipos VLE requieren que la muestra (cable monopolar en este caso), se encuentra aislado en su conductor central, y con su pantalla a tierra
Se conectará la salida de alta tensión del VLF a dicho conductor; y la tierra del equipo, rígidamente unida a la tierra del sistema.
Luego se aplicará la tensión de prueba hasta el máximo requerido de ensayo, y durante un tiempo prefijado: ambas variables (tensión máxima/tiempo), se encuentran establecidas en las normas IEEE.400.2-2004.
Como en todo ensayo de tensión resistida, los resultados serán expresados en términos simples de pasa/no pasa (ruptura o no ruptura).
La prueba con Hipot VLF no deteriora al cable ensayado, como lo hace la prueba en C.C , donde el daño real al aislamiento se produce durante la prueba, causando así posibilidades de futuras fallas.
Por el contrario, el ensayo en VLF; no causa deterioro al aislamiento por su simple aplicación, ya que se trata de corriente alterna, la misma corriente para la cual ha sido diseñado el cable durante su servicio. De hecho, todo cable es probado en fabrica (ensayo de tipo), con CA, a más altos niveles que en una prueba de campo.
Cuando la gente dice que las pruebas VLF son destructivas, tienen razón en el caso de que el cable o sus empalmes estén defectuosos, ya que se tratara de forzarlos a la ruptura durante la prueba, que es precisamente lo que debe ocurrir y lo que se está buscando. Por otro lado y para hablar correctamente, todas la pruebas de tensión resistida, (withstand tests), tanto en C.C. / C.A. como en VLF; son consideradas pruebas del tipo destructivas por la IEEE no por que su simple aplicación intente destruir a la muestra bajo ensayo, si no por que las conclusiones de estos ensayos estarán siempre referidas a términos de “pasa no pasa” (soporta o no soporta), existiendo por lo tanto la posibilidad, que la muestra por su condición de defectuosa, falle durante la prueba.
Un cable o soporta (resiste) la tensión de ensayo, o falla durante el mismo. Si un cable tiene defectos, y por lo tanto no resiste la aplicación de 2 ó 3 veces su tensión nominal, significa que no durara en servicio. La idea base es, que si el cable tiene que fallar, que lo haga entonces durante la prueba, y no cuando esté en servicio.

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TELETRANSPORTACION CUANTICA

Teletransportación Cuántica a larga distancia

La teleportación es una tecnología cuántica única que transfiere un estado cuántico a una localización arbitrariamente alejada usando un estado de entrelazamiento cuántico distribuido y la transmisión de cierta información clásica.
La mayor teletransportación cuántica de la historia ha sido conseguida por el equipo del profesor Nicolas Gisin, de la Universidad de Ginebra, según se explica en un artículo público en la revista Nature.
Lo que ha conseguido este equipo de físicos es transferir las propiedades de un fotón a otro fotón que estaba distante dos kilómetros. La experiencia constituye toda una proeza porque hasta ahora las distancias en que se conseguían estos fenómenos eran mucho más cortas.
En un principio se creía que los objetos estaban constituidos de materia y de forma, pero en la actualidad los físicos hablan de energía y de estructuras para definir la realidad. Sin embargo, esta concepción avanzada del mundo no lleva implícita la posibilidad de que la materia pueda ser llevada de un lado a otro sin haber recorrido un trayecto.
Para concebir la posibilidad de que un fotón pueda ser transportado dos kilómetros sin haber recorrido ningún trayecto, los físicos de Ginebra han debido apoyarse en sus conocimientos de la mecánica cuántica, que ofrece un marco teórico en el que la teletransportación es concebible.
La idea de la teletransportación no es nueva y se remonta a 1993, cuando se descubrió que el estado cuántico de un objeto, es decir, su estructura más elemental, podía en teoría ser teletransportada.
De esta forma se imaginó que una entidad muy pequeña podía ser transportada de un lugar a otro sin moverse de su posición original. En realidad, de lo que se habla es de transportar su estructura, es decir, su esencia última, y no la materia del objeto, que permanece inamovible tanto en el punto de partida como de llegada.
En base a este razonamiento, desde 1997 se ha comprobado que la teletransportación es posible, siempre referida a partículas cuánticas separadas entre sí no más de un metro.
Lo que ha conseguido ahora el equipo del profesor Gisin es precisamente transportar el estado cuántico de un fotón entre dos laboratorios unidos entre sí por una línea de fibra óptica de dos kilómetros de largo.
En realidad, los dos laboratorios, y por ende las partículas del experimento, estaban separadas entre sí 55 metros, pero el cable que separó a los dos fotones gemelos tenía una extensión mayor para simular una distancia de dos kilómetros y verificar que a esta distancia la teletransportación también es factible.