Alimentación eléctrica de un ascensor residencial con energía solar

Hemos visto en artículos anteriores, como la energía solar se ha convertido en una mágica y poderosa opción a la hora de dotar de energía eléctrica a una edificación de nuestros tiempos, es decir, aquella edificación que hace un uso racional de la energía que consume; o sea, una edificación verde.

Hemos afirmado también que el tradicional impedimento económico para usar energía solar, se ha ido superando recientemente debido al desarrollo de nuevas tecnologías en la construcción de paneles solares. Éstos son fabricados ahora con materiales más eficientes y baratos, masificando así el uso de una energía disponible de por si en la naturaleza en forma abundante… y por lo tanto amigable con nuestro ya exhausto planeta.

Pero a la hora de aprovechar concretamente esta energía para el suministro eléctrico de ascensores residenciales, nos encontramos con que el voltaje DC de salida de los paneles solares NO es compatible con el voltaje del motor eléctrico que moverá la cabina del ascensor. Esto nos lleva a considerar lo siguiente:

1. Los motores para ascensores que existen en el mercado, son de corriente alterna trifásica (AC), o sea la forma de energía suministrada por empresas de servicio eléctrico.
2. El motor trifásico del ascensor, debe mover grandes cargas mecánicas, y  con elevada inercia. Un típico motor empleado con este fin sería de una potencia activa de 10 HP (horse power), tensión 220 V, corriente alterna.

Por estas dos razones, para utilizar al día de hoy energía solar con la finalidad de alimentar un motor para ascensor residencial, debe emplearse un “inverter” o inversor DC/AC, el cual no es más que una fuente conmutada que hace ondular la señal proveniente de los paneles solares, o de sus baterías asociadas

Ahora bien, dicho inversor debe reunir ciertas características especiales, entre ellas las siguientes: debe ser de salida trifásica (al igual que el motor que va a alimentar), y de onda senoidal pura;  también debe ser de una potencia al menos ligeramente mayor a la del motor que moverá la cabina del elevador, y debe soportar sin problemas una sobrecarga transitoria durante los instantes del arranque del ascensor.

Cabe aclarar que ES NECESARIA la forma de onda senoidal pura (a la salida del inversor), a fin de evitar un funcionamiento del motor trifásico no conforme a sus especificaciones. No todos los inversores que existen actualmente en el mercado pueden cumplir con este requisito.

En el tablero de fuerza (en sala de máquinas) del ascensor de cualquier edificación actual nos encontraremos, excluyentemente, con alguna de estas dos situaciones posibles:

1. El devanado del motor estará alimentado directamente desde la red eléctrica trifásica, a través de contactores (ver nota 1 al final del artículo); y dicho motor será de doble devanado, para lograr una velocidad de giro rápida, y otra lenta. O, de no verificarse esto, entonces:
2. El devanado del motor estará alimentado desde un variador de frecuencia (ver nota 2 al final del artículo), y dicho motor será de un solo devanado, el cual será suficiente para lograr una velocidad variable.

Aclarado este punto, debemos concluir que en cualquiera de las dos situaciones, como veremos posteriormente, al usar un inversor DC/AC para alimentar eléctricamente esa instalación a partir de energía solar, se debe seleccionar tal inversor muy cuidadosamente, a fin de que cumpla con los requisitos mencionados.

En próximas entregas estaremos abordando interrogantes como: ¿Qué sucede cuando la velocidad del motor debe ser controlada por variadores de frecuencia? Y: ¿Qué inversores específicos existen en el mercado para esta aplicación? Seguiremos en contacto…

¡HASTA NUESTRA PRÓXIMA ENTREGA!

Nota 1:

Un contactor es un dispositivo electromecánico capaz de permitir o impedir la alimentación eléctrica de una carga (en este caso el motor del ascensor), dependiendo de si la bobina (un componente interno del contactor) que lo controla está energizada o desenergizada.

Los contactores son de aplicación masiva para controlar el funcionamiento de motores eléctricos. En el caso de ser trifásicos, cierran tres contactos eléctricos simultáneamente para permitir la circulación de corriente eléctrica desde la fuente de alimentación AC hacia el motor, permitiendo su funcionamiento. Para motores de doble devanado, como el caso del ascensor, es típica la configuración de control de cuatro contactores en el tablero de control de la sala de máquinas: dos de ellos determinan a qué velocidad se mueve la cabina, si en alta velocidad o en baja; otros dos determinan el sentido de rotación del eje del motor, o sea si la cabina va en sentido ascendente o descendente.

Nota 2:

La velocidad de un motor de corriente alterna es directamente proporcional a la frecuencia del voltaje AC (ver artículo anterior) que lo alimenta. Mientras más rápido se alcancen los valores máximo y mínimo de una señal AC aplicada a un motor AC, mayor será la velocidad de giro en RPM (revoluciones por minuto) de su eje.

Cada vez que se repite la forma de onda AC decimos que se incrementa un ciclo; y la frecuencia de una señal AC es la cantidad de ciclos que se repiten en un segundo, o sea, el número de Hertz (abreviado, Hz) el cual se define como un ciclo por segundo: así hablamos de una frecuencia de 50 Hz si la magnitud AC se repite 50 ciclos en un segundo.

Debido a que la red eléctrica de las empresas de servicio posee una frecuencia fija predeterminada (50 Hz en caso de Europa y 60 Hz en EE.UU. y Latinoamérica) la velocidad de un motor AC es teóricamente inmodificable, y justamente por eso se emplean los variadores de frecuencia.

Un variador de frecuencia, destinado a controlar la velocidad de un motor eléctrico, es entonces un dispositivo electrónico que recibe en sus bornes de entrada la alimentación eléctrica de la red comercial para, dependiendo de sus ajustes y configuraciones, entregar un frecuencia variable en sus bornes de salida (los cuales se conectan a la entrada del motor al que se va a variar la velocidad). Normalmente esta frecuencia variable está en el rango de 0 Hz a 300 Hz, con lo que la velocidad del motor también es regulable en un intervalo muy amplio.