De la física sabemos que TODO es energía y de la primera ley de termodinámica sabemos que la energía no puede ser creada ni destruida, tan solo transformada. Esa ley de conservación de energía nos enseña que un sistema siempre tiene la misma cantidad de energía, a menos que se le añada algo desde su exterior. Por lo tanto, cuando en nuestros hogares necesitamos más energía hay que añadirla de algún modo, preferiblemente de fuentes renovables como la energía fotovoltaica -solar- o eólica -viento-. De todas maneras, esa energía tenemos que transformarla a energía eléctrica para que haga el trabajo en nuestros equipos eléctricos. O la electricidad hace el trabajo, o tenemos que hacerlo nosotros, ¿verdad? En otras palabras, es más fácil lavar la ropa en la máquina eléctrica que a power mollero en una tabla de lavar, ¿cierto?
A mí me gusta hablar de lo que me apasiona y nada mayor que el maravilloso fenómeno de la generación fotovoltaica, porque es renovable, costo-eficiente y es lo que pide a gritos nuestro planeta tierra. Pero hay instancias donde vamos a necesitar un generador eléctrico, aunque sea para casos de emergencia. Después de todo, la utilidad produce la electricidad de forma similar, pero con unos generadores gigantes. Esto es un tema maravilloso, pero muy extenso. Para estos conceptos tenemos excelentes ingenieros mecánicos y profesionales que nos pueden arrojar más luz con sus profundos conocimientos, por lo cual solo vamos a rascar la superficie para entender algunas cositas de los generadores convencionales residenciales.
Los generadores que utilizamos a nivel residencial son el dispositivo que convierte la energía química almacenada en un combustible fósil a energía mecánica al mover un motor. La energía mecánica puede ser suministrada por el motor primario que puede ser un motor de combustión y luego se transforma a energía eléctrica. En este proceso, gran parte de la energía almacenada y disponible en el combustible se transforma a energía termal -calor- y se pierde.
Hay generadores que no utilizan combustibles fósiles para operar, a esos los ubicamos en las energías renovables, como las turbinas de viento, de vapor y las hidráulicas, entre otros. Estos generalmente son utilizados a grande escala para que sean costo-eficiente, aunque hay versiones residenciales que hacen buen trabajo cuando hay las fuentes de energía renovable en abundancia.
Lo cierto es que los generadores de corriente convencionales necesitan combustible para operar y es costoso. Un generador eléctrico tiene dos partes principales: el estator, que se compone de los polos magnéticos estacionarios, mientras que la armadura giratoria está incluida en el rotor.
De la física sabemos que todo campo magnético produce una corriente eléctrica y toda corriente eléctrica produce un campo magnético. Por lo tanto podemos producir electricidad debido a la Ley de inducción electro-magnética de Faraday. Esta ley explica que al girar un conductor eléctrico en un campo magnético, se induce un flujo electro-magnético, lo que crea un flujo de cargas eléctricas o electricidad. Cuando el conductor gira en el campo magnético, se crea una diferencia de voltaje entre sus dos extremos y el flujo cambia y se induce una corriente eléctrica.
Los generadores por lo general producen corriente eléctrica tipo alterna -AC- con un alternador o generador de corriente alterna. También pueden producir la corriente directa –DC- con un dínamo y estos son generalmente para pequeña producción.
Hay generadores que producen la corriente originalmente en corriente alterna, luego la transforma a corriente directa y vuelve a ser transformada a corriente alterna con un inversor de corriente. Estos se llaman generadores inverter, son los más modernos, eficientes y de ellos hablaremos en una próxima publicación.
-Volviendo a los generadores convencionales- Estas máquinas generadoras de corriente alterna a gran escala pueden funcionar con petróleo, gas natural, carbón o energía nuclear. A nivel residencial generalmente utilizamos gasolina, diesel o gas propano –LPG-. Cada combustible tiene su propia capacidad de almacenamiento de energía y eso se llama densidad energética. También cada uno tiene su propia eficiencia, de la cual podemos comentar más adelante. En el caso de la gasolina, esa densidad energética es capaz de producir cerca de 34 kWh por galón de combustible. Si utilizamos diesel, la densidad es un poco mayor, cerca de 37 kWh por galón, por eso decimos que el diesel rinde más que la gasolina. En el caso del gas propano, estamos hablando de una densidad cercana a 27 kWh por galón, por eso es que rinde mucho menos y es más costoso operar una planta eléctrica con este combustible.
Pero esa no es la única consideración que debemos tener en mente, pues hay algunas más. Es cierto que el generador diesel es más eficiente, rinde más y es más económico en la operación. Pero inicialmente es más costoso, en la actualidad el diesel está más caro, produce más emisiones de CO2 y generalmente es más costosa la mecánica y el mantenimiento. Mientras que el generador operado por gas propano es mucho menos eficiente, pero produce menos emisiones dañinas al ambiente y menos costos de mantenimiento.
Hay un dato muy importante que tenemos que tomar en consideración y generalmente no lo sabemos. El generador de corriente es mucho más eficiente cuando se parea la capacidad de generación con el consumo. Podemos tomar por ejemplo lo siguiente. Comentando de manera simple, si nuestra residencia tiene un consumo continuo de 3,000 Vatios –Watts-, para efectos de eficiencia el generador convencional conviene ser de 3,000 W, pues va a consumir mucho menos combustible que si utilizamos un generador mucho más grande para mover esa carga, como por ejemplo uno de 6,000 W. Se debe a que un generador convencional consume cerca de 0.23 gal/KWh cuando lo utilizamos al 50% de su capacidad, mientras que consume cerca de 0.17 gal/kWh cuando lo utilizamos al 100%. El ahorro utilizándolo cerca de su capacidad nominal es considerable, cerca de un 35%.
Es cierto que un generador de corriente utilizado al 50% de su capacidad le va a permanecer más horas encendido, pero su eficiencia será menor que la óptima y va a costar más combustible por kWh producido. Esa es una de las razones por la cual para algunas personas es mucho más costoso operar un generador que para otras con las mismas cargas eléctricas. Para no extendernos mucho en el tema, quisiéramos mencionar que la capacidad del generador también depende del tipo de cargas que se le conecten. Si se le conectan cargas inductivas o equipos con motores, esto afecta el factor de potencia y la capacidad de producir kilovatios de la planta se ve reducido. Generalmente un generador de corriente tiene una capacidad de producir energía para 80% de los kW nominales de la planta. Recuerde, eso depende de las cargas conectadas al generador.
Una nevera o aire acondicionado viejo puede enfriar bien y tener un factor de potencia de 0.5 y gastar mucha energía eléctrica al operar. Mientras que una nevera o aire acondicionado altamente eficiente -energy star- enfría igual o mejor, pero consumiendo mucha menos energía eléctrica.
En resumen, para ahorrar en la producción de energía con un generador de corriente eléctrica nos vemos en la obligación de considerar al menos:
1- Los equipos que va a conectar y la cargas pico –cuando encienden los motores, compresores y los refrigeradores-.
2- La capacidad de producción en kilovatios considerando el factor de potencia y para eso debe saber el consumo total de la residencia –estudio de carga-.
3- El tipo de cargas conectadas al generador. Si hay motores, como los compresores, neveras, congeladores… va a consumir más kilovatios y más combustible.
4- El tipo de combustible, siendo que en aplicaciones residenciales de cargas moderadas la gasolina es generalmente más accesible y más costo-eficiente.
5- Cuan seguido va a utilizar el generador y por cuantas horas necesita que se mantenga encendido. Si la eficiencia no es lo primordial y necesita mantener el generador encendido por mas horas por tanque de combustible, busque un generador con un largo tiempo de ejecución a media carga. Cuanto más tiempo pueda funcionar el generador, menos seguido tendrá que reabastecerlo. Un generador con un tiempo de funcionamiento de al menos 10 horas a media carga le permitirá dormir toda la noche sin tener que levantarse para rellenar el tanque.
hay mas cositas que considerar, pero recuerde que nunca debe operar un generador dentro de la casa, marquesina o cuarto cerrado. Las emisiones de CO2 son muy peligrosas y pueden ser fatales. Nunca recargue el tanque de gasolina con la planta caliente, puede producir un fuego o explosión y costarle la vida.
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