UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE IGENIERÍA

UNIVERSIDAD DE MAGALLANES
FACULTAD DE IGENIERÍA
DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELÉCTRICA
Estudio de factibilidad de Generación de Energía Eléctrica, a través de un
vehículo motorizado a gas, convertido para uso doméstico.
Eric Walter Muñoz Solís
Punta Arenas – Chile
2010
UNIVERSIDAD DE MAGALLANES
FACULTAD DE IGENIERÍA
DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELÉCTRICA
Estudio de factibilidad de Generación de Energía Eléctrica, a través de un
vehículo motorizado a gas, convertido para uso doméstico.
“Trabajo de titulación presentado en conformidad a
los requisitos para obtener el título de Ingeniero de
Ejecución en Electricidad con mención en Electrónica
Industrial”.
Profesor Guía: Sr. Jorge Naguelquin
Eric Walter Muñoz Solís
Punta Arenas – Chile
2010
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios por haberme dado las fuerzas que me permitieron llegar hasta esta
instancia y poder realizar así, una de mis metas personales.
Dejo expresado mis más sinceros agradecimientos a las personas que me apoyaron
durante el transcurso de esta etapa de mi vida, familiares directos, amigos y compañeros que me
apoyaron de una u otra forma e instaron a seguir adelante en los momentos difíciles que tuve
que superar durante el proceso de estudio, gracias por el apoyo.
También agradezco a los profesores de la Facultad de Ingeniería del Departamento de
Ingeniería Eléctrica, quienes me han aportado parte de sus conocimientos y me apoyaron en el
proceso de estudio.
ERIC WALTER MUÑOZ SOLIS
RESUMEN
El desarrollo del presente trabajo de titulo constituye el estudio de factibilidad de tipo
descriptivo, con análisis de posibilidad real de generar energía eléctrica a través de un vehículo
con el fin de divisar la viabilidad del trabajo, tanto técnico y económicamente.
A partir de esto es que surgen dos diseños de sistemas de cómo generar energía eléctrica
en un vehículo. La primera opción es aprovechar la energía que expulsa el sistema de gases
quemados que produce un vehículo, donde se acoplara un turbo el cual irá conectado al
generador. El segundo sistema se basa en la alternativa de retirar el sistema de compresor de
aire acondicionado del vehículo donde en su lugar se adaptaría el generador, el cual aprovechara
el giro del cigüeñal del motor. El generador usado en los dos sistemas es un alternador trifásico
que produce energía eléctrica alterna la cual debe ser rectificada y regulada, para así ser
acumulada en un banco de baterías.
Esta energía acumulada será aprovechada una vez que el vehículo esté en estado de
reposo absoluto posteriormente es transportada por conductores eléctricos y transformada con
sistemas de inversores de tensión, para ser utilizada en una vivienda de 60 mts2 con un consumo
limitado en potencia.
Para desarrollar el trabajo se realiza un análisis teórico sobre la factibilidad técnica,
considerando las principales características de los equipos seleccionados para el funcionamiento
del sistema.
ÍNDICE
Página
CAPÍTULO I
Introducción
1.1 Introducción ….……………………………………………………………………………………………………..
2
1.2 Objetivo General …………………………………………………………………………………………………..
3
1.3 Objetivos Específicos .…………………………………………………………………………………………..
3
1.4 Metodología ………………………………………………………………………………………………………….
4
CAPÍTULO II
Descripción de funcionamiento de componentes
2.1 Funcionamiento del alternador ……………………………………………………………………………. 6
2.1.1 Principio electrodinámico ……………………………………………………………………………. 7
2.1.3 El alternador ………………………………………………………………………………………………..
9
2.1.3 Descripción del rotor …………………………………………………………………………….……. 10
2.1.4 Descripción del estator ……………………………………………………………………………….. 12
2.1.5 Curva característica del alternador ……………………………………………………………… 12
2.1.6 Alternadores trifásicos ………………………………………………………………………………… 14
2.2 Funcionamiento del puente rectificador ……………………………………………………………….. 18
2.3 Funcionamiento del regulador de tensión ………………………………………………………….... 24
2.4 Funcionamiento de las baterías .…………………………………………………………………………… 26
2.4.1 Tipos de baterías ………………………………………………………………………………………… 29
2.4.2 Capacidad de una batería …………………………………………………………………………… 29
2.5 Funcionamiento del turbo …………………………………………………………………………………… 31
2.5.1 Válvula de alivio ………………………………………………………………………………… 33
2.5.2 Turbo Geometría variable …………………………………………………………………... 34
2.6 Funcionamiento del inversor de tensión ….………………………………………………………….. 35
2.6.1 Parámetros de rendimiento ………………………………………………………………………… 38
2.6.2 Potencia de los inversores ………………………………………………………………………….. 40
CAPÍTULO III
Desarrollo del sistema
3.1 Funcionamiento del sistema en el vehículo …………………………………………………………
42
3.1.1 Funcionamiento con el turbo ….………………………………………………………………….
49
3.1.2 Acoplado del turbo con alternador …………………………………………………………….. 52
3.1.3 Funcionamiento acoplando un alternador, directamente al motor ……………
55
3.1.4 Rectificación de la energía eléctrica ……………………………………………………………
61
3.1.4.1 Bloqueo de la corriente de retorno ……………………………………………………. 64
3.1.5 Regulación de tensión para 24 volt …………………………………………………………….. 65
3.1.6 Carga del banco de baterías ……………………………………………………………………….. 68
3.1.7 Determinación de la capacidad del banco de baterías ……………………………….. 73
3.1.8 Determinación de la potencia promedio
de consumo de una vivienda ……………………………………………………………………… 78
3.2 Funcionamiento del sistema en el uso de carga (consumo)
3.2.1 Uso del inversor ………………………………………………………………………………………….. 79
3.2.2 Conexiones del sistema ……………………………………………………………………………….. 86
3.2.3 Conexiones del vehículo con casa ………………………………………………………………. 90
3.2.4 Conexión del circuito en la casa ….…….……………………………………………………….. 92
3.2.5 Limitaciones en uso de potencia, y uso
de energía eléctrica por usuario …………………………………………………………………
96
3.2.6 Elementos de bajo consumo ………………………………………………………………………
97
CAPÍTULO IV
Antecedentes económicos
4.1 Análisis económico …………………………………………………………………………………………… 100
Conclusiones Generales del sistema ………………………………………………………………………………. 105
Bibliografía ………………………………………………………………………………………………………………….... 108
Anexos
A.- Hoja técnica dimensiones de generador de energía eléctrica …………………………….. 109
B.- Hoja técnica del inversor isoverter, modelo 3000 ……………………………………………... 110
C.- Hoja técnica, parámetros ajustes inversor isoverter, para modelo 3000 ……………
111
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
1.1
Introducción.
La implementación de buscar el ahorro energético en los últimos tiempos, surge
un concepto de llevar este trabajo de titulo como una opción para implementar el sistema
de generación de energía eléctrica a través de un vehículo motorizado a gas natural.
El concepto principal es conectar un generador eléctrico a un vehículo y
aprovechar su giro mecánico para así poder generar energía eléctrica la que será
almacenada y utilizada en una vivienda.
El trabajo consta de cuatros capítulos donde el segundo capítulo explica las
principales características de funcionamiento de los equipos seleccionados para el
funcionamiento de los sistemas. En el tercer capítulo se describe detalladamente los dos
sistemas para generar energía eléctrica a través de un vehículo donde el primer sistema
se basa en un turbo que aprovechara los flujos de gases que expulsa el motor del vehículo
y así aprovechar el giro mecánico que producirá el turbo; en el segundo sistema el propio
generador se instalara en una sección del motor y utilizara el giro de este, para esto se
retira el compresor de aire acondicionado que en la mayoría de los vehículos traen
insertos y por las condiciones climáticas que se dan en la región de Magallanes, no son
utilizados. El generador escogido es un alternador trifásico de 28 (V) de salida como
máximo con su respectivo sistema de rectificación y regulación. También se muestran los
equipos que complementan a los sistemas como son el banco de batería con su capacidad
y parámetros eléctricos, el sistema de inversores de tensión con sus características
eléctricas y funcionamiento, los cálculos de consumos en la vivienda escogida y el
conexionado entre estos con los dos sistemas principales. En el capítulo cuatro se
describe los antecedentes económicos con los costos de los sistemas comparando su
viabilidad económica entre estos.
Se considera el consumo de energía eléctrica de una vivienda aproximadamente
de 60 metros cuadrados con carga normal, considerando elementos básicos de la vida
diaria.
Existen otras alternativas de poder generar energía eléctrica desde un automóvil,
como por ejemplo aprovechar los ejes de las ruedas, acoplamiento a otra parte del motor
del vehículo, etc., sin embargo presentaría problemas con factores ambientales que se
expondría el generador.
El propósito del estudio de trabajo de tesis consistió en buscar una nueva
alternativa para el ahorro energético viendo su factibilidad técnica y viabilidad
económica.
1.2
Objetivo general.
Estudio de factibilidad para la generación de energía eléctrica desde un vehículo
con motor adaptado a gas natural para una vivienda de bajo consumo.
1.3
Objetivos específicos.
De los dos diseños para generar energía eléctrica a través de un vehículo, mostrar
el funcionamiento de cada uno donde el primer sistema consiste instalar un turbo,
modificado en el sistema de salida de gases quemados que expulsa el motor del vehículo
donde se unirá con el generador de energía eléctrica, el segundo sistema es la
modificación del compresor de aire acondicionado y así aprovechar el giro mecánico del
motor acoplando el generador de energía eléctrica.
1.4
Metodología.
La metodología realizada en este trabajo para desarrollar el tema, se basa en:

Explicar el funcionamiento de los dos sistemas en general para poder tener un
concepto del trabajo.

Realizar un estudio de factibilidad técnica y económica, tanto por la parte de
dispositivos mecánicos y eléctricos.

Un análisis teórico y descriptivo de los dispositivos más específicos que se
utilizaran para poder introducirse al tema.

Presentar los resultados, conclusiones, anexos y/o fichas técnicas, obtenidas del
trabajo desarrollado.
CAPÍTULO II
DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES
DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES
Descripción de funcionamiento de componentes.
En el siguiente capítulo se explica el funcionamiento, descripción y conceptos generales
de cada componente que se utiliza en el diseño de los sistemas. Esto consiste para relacionarse
con el tema que se tratará en el Capítulo III. También dejar en claro al lector que en este Capítulo
no implica que los siguientes componentes sean los precisos que se van a utilizar, sino una
reseña para interiorizarse.
2.1
Funcionamiento del alternador:
El alternador es el encargado de proporcionar la energía eléctrica necesaria a los
consumidores del automóvil (encendido, luces, motores de limpia-parabrisas, cierre centralizado,
etc.), también sirve para cargar la batería. Antiguamente en los vehículos se montaba un dínamo
en vez de un alternador, pero se dejo de usar por que el alternador tiene menor volumen y peso
para una misma potencia útil. Además el alternador entrega su potencia nominal a un régimen
de revoluciones bajo; esto le hace ideal para vehículos que circulan frecuentemente en ciudad,
ya que el alternador carga la batería incluso con el motor funcionando a ralentí, aunque a muy
escasos amperes.
Figura 2.1.1. Muestra de un alternador.
El circuito que rodea el alternador se denomina circuito de carga que está formado por: el
propio alternador, la batería, puente rectificador y el regulador de tensión. Este último elemento
sirve para que la tensión que proporciona el alternador se mantenga siempre constante aprox.
12 o 24 volt. (Dependiendo del uso). La energía eléctrica proporcionada por el alternador está
controlada por el regulador de tensión, esta energía es enviada hacia la batería, donde queda
almacenada, y a los circuitos eléctricos que proporcionan energía eléctrica a los distintos
consumidores (encendido, luces, radio, cierre centralizado etc.).
En un automóvil se efectúan muchos procesos de trabajo mediante máquinas eléctricas,
estos pueden ser generadores o alternadores. Es por ello que será necesario conocer a fondo
tanto la estructura como su funcionamiento.
Esto es como un concepto básico de la función del alternador. Antes de empezar a
comprender como funciona técnicamente, debemos conocer bien las leyes eléctricas que
gobiernan a los aparatos eléctricos del automóvil.
2.1.1 Principio electrodinámico:
La base para la generación de tensión la constituye la “inducción” electromagnética, que
tiene lugar según el siguiente proceso:
Si un conductor eléctrico (alambre o espira de alambre) se mueve cortando las líneas de
fuerza de un campo magnético, se origina en dicho conductor una tensión eléctrica (inducida).
Es indiferente que el campo magnético esté fijo y el conductor se mueva, o por el
contrario sea el conductor el que esté fijo y el campo magnético el que se mueva.
Conectado a un voltímetro, mediante anillos colectores y escobillas de carbón, los
extremos de una espira conductora que gire entre los polos norte y sur de un imán permanente,
puede leerse una tensión variable debido a la situación constantemente variable respecto a los
polos. Si el giro de la espira conductora es uniforme, la curva de tensión es senoidal, apareciendo
los valores máximos después de cada media vuelta. Si el circuito de corriente es cerrado, fluye
una “corriente alterna”.
A continuación se muestran las figuras 2.1.2, 2.1.3 y 2.1.4, correspondientes al principio
electrodinámico:
Figura 2.1.2. Electroimán
Figura 2.1.3. Electroimán girando
Figura 2.1.4. Indicación de voltímetro, indicando valores de tensión.
Los valores de la aguja del voltímetro indican los valores máximos correspondientes a
cada media vuelta.
La figura 2.1.5, muestra la curva de tensión en el caso de un devanado que gira en el
campo magnético, durante una vuelta. La posición del rotor corresponde a la segunda posición.
Angulo de rotación del rotor.
Figura 2.1.5. Muestra la generación de tensión alterna monofásica inducida.
2.1.2 El alternador:
El alternador es una máquina eléctrica o más bien un generador eléctrico, capaz de
transformar la energía mecánica que recibe en su eje en energía eléctrica, generando una
corriente alterna mediante inducción electromagnética.
Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un
campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del
sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa. La cual proporciona corriente eléctrica a
los distintos consumos del vehículo.
A continuación en la figura 2.1.6, se muestra un alternador común seccionado indicando
sus partes principales internas:
Figura 2.1.6. Muestra un alternador común genérico seccionado.
El alternador utilizado en vehículos está constituido por los siguientes elementos:
 Un conjunto inductor que forman el rotor o parte móvil del alternador.
 Un conjunto inducido que forman el estator o parte fija del alternador.
 Carcasas, ventilador y demás elementos complementarios de la máquina.
2.1.3 Descripción del Rotor o inductor:
El rotor o parte móvil del alternador, es el encargado de crear el campo magnético
inductor el cual provoca en el bobinado inducido la corriente eléctrica que suministra después el
alternador. El rotor está formado a su vez por un eje o árbol sobre el cual va montado el núcleo
magnético formado por dos piezas de acero forjado que llevan unos salientes o dedos
entrelazados sin llegar a tocarse, que constituyen los polos del campo magnético inductor. Cada
uno de las dos mitades del núcleo llena 6 o 8 salientes. Con lo que se obtiene un campo inductor
de 12 o 16 polos (para alternadores normales de vehículos).
En el interior de los polos, va montada una bobina inductora de hilo de cobre aislado y de
muchas espiras, bobinada sobre un carrete de material termoplástico.
En uno de los lados del eje, va montada una pieza de material termoestable fija al eje del
rotor, en la que se encuentran moldeados dos anillos rozantes de cobre, a los cuales se unen los
extremos de la bobina inductora. A través de los anillos, y por medio de dos escobillas de carbón
grafito, la bobina recibe la corriente de excitación generada por el propio alternador a través del
equipo
rectificador
(autoexcitación).
Este
equipo
móvil
perfectamente
equilibrado
dinámicamente, para evitar vibraciones, constituye un conjunto extraordinariamente robusto
que puede girar a gran velocidad sin peligro alguno, al no tener como dinamo elementos que
pueden ser expulsados por efecto de la fuerza centrifuga, como ocurre con el colector y bobinas
inducidas.
Figura 2.1.7. Muestra el rotor de un alternador común.
2.1.4 Descripción del Estator o inducido:
El estator es la parte fija del alternador la que no tiene movimiento y es donde están
alojadas las bobinas inducidas que generan la corriente eléctrica. El estator tiene un armazón
que está formado por un paquete ensamblado de chapas magnéticas de acero suave laminado
en forma de corona circular, troqueladas interiormente para formar en su unión las ranuras
donde se alojan las bobinas inducidas.
Las bobinas que forman los conductores del inducido están constituidas generalmente
por tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las ranuras que forman
el estator. Estos tres arrollamientos, o fases del alternador, pueden ir conectados según el tipo:
en estrella o en triángulo, obteniéndose de ambas formas una corriente alterna trifásica, a la
salida de sus bornes.
Figura 2.1.8. Muestra el estator con sus bobinas de un alternador común.
2.1.5 Curva característica del alternador:
La intensidad de corriente que puede proporcionar un alternador girando a distintas
revoluciones a que es sometido por parte del motor de combustión, se representa generalmente
por medio de curvas características que están en función del régimen de giro, las cuales están
referidas siempre a una temperatura definida y una tensión constante. En estas curvas se
destacan algunos puntos que son de particular importancia en cuanto a las características de
alternador.
Figura 2.1.9. Curva característica del alternador.
A continuación se describen los puntos de la figura 2.1.9.
no: Es la velocidad del rotación (aprox. 1000 rpm) a la que el alternador alcanza la tensión
nominal sin suministrar corriente.
nL: Velocidad de rotación del alternador cuando el motor de combustión alcanza el régimen de
ralentí. En el diagrama de la curva se representa como una zona, ya que el valor exacto depende
cual sea la relación de desmultiplicación fijada respecto con el motor de combustión.
A esta velocidad, el alternador debe suministrar como mínimo la corriente necesaria para
los consumidores de conexión prolongada, El correspondiente valor se indica en la designación
de tipo del alternador.
La velocidad (nL) suele estar comprendida entre 1500 y 1800 r.p.m. según sea el tipo de
alternador.
L: Es la intensidad que suministra el alternador al ralentí.
nN: La velocidad de rotación nominal, a la que el alternador entrega su corriente nominal, está
establecida en nN = 6000 rpm. La corriente nominal debería ser superior a la que requiere la
potencia conjunta de todos los consumidores eléctricos. Esta corriente se indica también en la
designación de tipo.
IN: Es la intensidad nominal que suministra el alternador a la velocidad de rotación nominal.
Nmax: Es la velocidad de rotación máxima del alternador que se ve limitada por los rodamientos,
escobillas y anillos colectores, así como por el ventilador. Esta velocidad según sea el tipo de
alternador utilizado va desde las 8000 r.p.m. (vehículos industriales) hasta las 20.000 r.p.m.
(automóviles).
Imax: Es la intensidad que proporciona el alternador a la velocidad de rotación máxima.
nA: Es la velocidad de rotación inicial. A esta velocidad, el alternador comienza a entregar
corriente cuando aumenta por primera vez la velocidad de rotación. La velocidad inicial es
superior a la velocidad de ralentí. Y depende de la potencia de excitación previa, de la
remanencia del rotor, de la tensión de la batería y de la rapidez de variación de la velocidad de
rotación.
Esta curva es decisiva para el cálculo de la correa de accionamiento, ya que proporciona
información sobre cuanta potencia debe proporcionar como máximo el motor del vehículo para
accionar el alternador a una velocidad de rotación determinada. Además, a partir de la potencia
de accionamiento y de la potencia entregada, puede determinar el grado de rendimiento de un
alternador.
2.1.6 Alternadores trifásicos:
Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o
grupos de bobinas, arrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí. El
retorno de cada uno de estos circuitos o fases se acopla en un punto, denominado neutro, donde
la suma de las tres corrientes es cero, con lo cual el transporte puede ser efectuado
usando solamente tres cables. El sistema trifásico es el más utilizado dentro de los alternadores.
Al igual que la corriente monofásica, la trifásica se genera en los alternadores por medio
de un movimiento giratorio. Una ventaja de la corriente alterna trifásica es que permite un mejor
aprovechamiento del alternador que la monofásica.
Según este principio, existen en el inducido tres devanados iguales e independientes
desplazados 120° entre sí. Es usual designar con u, v, w los principios del devanado y con x, y, z
los finales. Según el principio de la inducción, al girar el rotor se forman en los devanados
tensiones alternas senoidales de igual magnitud y frecuencia. Debido al desplazamiento de 120°
entre los devanados, las tensiones alternas generadas en los mismos se encuentran desfasadas
entre sí 120°, por ello están también desfasadas en el tiempo.
De esta forma tiene lugar en ciclo que se repite constantemente. La corriente alterna
trifásica resultante produce un campo magnético giratorio en un motor adecuado.
Normalmente, un alternador trifásico necesitaría seis conductores para transmitir la energía
generada si los devanados no estuviesen unidos, pero utilizando los tres circuitos puede
reducirse el número de conductores de seis a tres. La unión de los circuitos se realiza mediante
una “conexión en estrella” o una “conexión en triángulo”.
En el caso de la “conexión en estrella”, los extremos de los devanados se unen en un
punto neutro central. Sin conductor central, la suma de las tres corrientes hacia el punto neutro
central es en todo momento igual a cero.
Las consideraciones anteriores se refieren a la ejecución de alternadores trifásicos con
campo excitador inmóvil y devanado del inducido en rotación, en el cual se induce la corriente de
carga. Por ejemplo, en los alternadores trifásicos para automóviles el sistema de devanado
trifásico, conectado en estrella o en triángulo, se encuentra en la parte fija de la carcasa, es decir
en el estator (por lo que se denomina también “devanado estatorico”), y es la parte giratoria, el
rotor, la que contiene los polos magnéticos con el devanado de excitación.
En cuanto circula por este devanado la corriente de excitación, se forma el campo
magnético del rotor. Al girar el rotor, el campo magnético excitado induce en los devanados
estatoricos una tensión alterna trifásica que, con el alternador en carga, suministra la corriente
trifásica.
El alternador trifásico se puede clasificar según su tipo de conexionado de los bobinados.

Conexión en estrella: donde la tensión de cada fase es igual a la suma de la tensión de dos
bobinados.
Figura 2.1.10. Conexión estrella.

Conexión en triangulo: donde la intensidad de la fase es igual a la suma de la intensidad
de dos bobinados.
Figura 2.1.11. Conexión triángulo.
Las características esenciales de los alternadores trifásicos son las siguientes:

Entrega de potencia incluso en ralentí.

Mayor aprovechamiento eléctrico (es decir, a igualdad de potencia, los alternadores son
más ligeros que los dínamos).

Larga duración (los alternadores de automóviles presentan una vida útil a la del motor del
vehículo; hasta 150.000 km, por lo que no requieren mantenimiento durante ese tiempo).

Son insensibles a influencias externas tales como altas temperaturas, humedad, suciedad
u vibraciones.

Pueden funcionar en ambos sentidos de giro sin requerir medidas especiales, siempre
que la forma del ventilador que lo refrigera, sea adecuado al sentido de giro
correspondiente.
Para elegir el alternador adecuado para cada vehículo hay que tener en cuenta una serie
de factores como:

La capacidad de la batería (amperes/hora).

Las condiciones de circulación (carretera/ciudad, paradas frecuentes).

Los consumos eléctricos del vehículo.
Aunque para el trabajo de titulo, sólo se guiará con los dos primeros puntos.
El alternador, en la mayoría de los casos si se produce una avería se sustituye por otro de
segunda mano. La excepción se produce cuando la avería viene provocada por las escobillas, fallo
frecuente y que se arregla fácilmente sustituyendo las escobillas desgastadas por unas nuevas.
Otra avería podría ser la provocada por un falso contacto en los componentes eléctricos que
forman el alternador debido a las vibraciones del motor o a la suciedad. Este fallo se arregla
desmontando el alternador para limpiarlo y comprobar sus conexiones. Otro fallo habitual es el
gripado de los rodamientos o cojinetes que se arregla sustituyendo los mismos.
El rendimiento del alternador aumenta con la velocidad de giro del motor; por eso debe
procurarse que la relación de desmultiplicación entre el cigüeñal del motor y el alternador sea lo
más alta posible. En el sector de vehículos normales, los valores típicos están entre 1:2 y 1:3 (por
cada vuelta del cigüeñal, da dos vueltas del alternador); en el sector de vehículos industriales
llegan hasta 1:5.
Después de esta breve descripción, se concluye que los alternadores son máquinas
síncronas trifásicas que en principio generan corriente alterna, pero como se sabe el automóvil
funciona con corriente continua, para solucionar este inconveniente se incorpora un puente de
diodos en el alternador que tiene como misión convertir la corriente alterna en corriente
continua. Además el alternador debe ir acompañado de un regulador de tensión que se encarga
de estabilizar la tensión que proporciona en un valor fijo que será de 14 Volt, para automóviles y
28 Volt para vehículos de otro tipo, tanto como el puente rectificador y el regulador se describen
a continuación.
2.2
Funcionamiento del puente rectificador:
La corriente generada por el alternador es alterna, pero esta corriente no sirve para
cargar la batería. Entonces se utiliza el conjunto rectificador (diodos) que transforma la corriente
alterna en continúa, que carga la batería.
En los nuevos conjuntos rectificadores, los diodos normales fueron reemplazados por
diodos Zener, que disminuyen los picos de tensión (punta aguda de tensión) que ocurren en el
alternador, proporcionando más protección para los componentes (accesorios) electrónicos del
vehículo, como: módulo de comando de la inyección electrónica de combustible, computadora
de bordo, y otros más.
Los diodos rectificadores para un alternador pueden ser de dos tipos:

Independientes anclados en armaduras formando puente rectificador

Integrados como puente rectificador compacto
También varían según su posición:

Diodo positivo cátodo base:
Figura 2.2.1. Diodo positivo cátodo base.

Diodo negativo ánodo base:
Figura 2.2.2. Diodo negativo ánodo base.
Los diodos utilizados en el automóvil pueden ser de dos tipos: de “ánodo común” son los
que tienen conectado el ánodo a la parte metálica que los sujeta y que está conectada a masa.
De “cátodo común” son los diodos que tienen el cátodo unido a la parte metálica que los sujeta
(masa).
Figura 2.2.3. Comportamiento de un diodo.
Figura 2.2.4. Muestra los diodos rectificadores puesto en un alternador común.
El conjunto rectificador está formado por un puente de 6 diodos de potencia de silicio,
puede ir montado directamente en la carcasa o en un soporte (placa) en forma de “herradura”,
conexionados a cada una de las fases del estator, formando un puente rectificador,
obteniéndose a la salida del mismo una tensión de corriente continua. Los diodos se montan en
esta placa de manera que tres de ellos quedan conectados a masa por uno de sus lados y los
otros tres al borne de salida de corriente del alternador, también por uno de sus lados. El lado
libre de los seis queda conectado a los extremos de las fases de las bobinas del estator.
También existen alternadores, con equipo rectificador de 9 diodos (nano-diodo),
incorporan tres diodos más al puente rectificador normal, utilizándose esta conexión auxiliar
para el control de la luz indicadora de carga y para la alimentación del circuito de pre-excitación.
El calentamiento de los diodos está limitado y, por ello, debe evacuarse el calor de las
zonas donde se alojan, tanto los de potencia como los de pre-excitación. Con este fin se montan
los diodos sobre cuerpos de refrigeración, que por su gran superficie y buena conductividad
térmica son capaces de evacuar rápidamente el calor a la corriente de aire refrigerante. En
algunos casos, para mejorar esta función, están provistos de aletas.
Una condición importante para la rectificación es disponer de diodos de potencia aptos
para funcionar en un amplio intervalo de temperatura.
La fijación de la placa porta-diodos a la carcasa del alternador se realiza con
interposición de casquillos aislantes.
Figura 2.2.5. Fijación de los diodos en la placa porta diodos.
El diodo rectificador hace que se supriman las semiondas negativas y solo se dejan pasar
las semiondas positivas de forma que se genere una corriente continua pulsatoria. A fin de
aprovechar para la rectificación todas las semiondas, incluso las negativas suprimidas, se aplica
una rectificación doble o de onda completa. Para aprovechar tanto las semiondas positivas como
las negativas de cada fase (rectificación de onda completa), se dispone de dos diodos para cada
fase, uno en el lado positivo y otro en el negativo, siendo necesarios en total seis diodos de
potencia en un alternador trifásico.
Las semiondas positivas pasan por los diodos del lado positivo y las semiondas negativas
por los diodos del lado negativo, quedando así rectificadas. La rectificación completa con el
puente de diodos origina la suma de las envolventes positivas y negativas de estas semiondas,
por lo que se obtiene del alternador una tensión levemente ondulada.
La corriente eléctrica que suministra el alternador y una vez rectificada no es lisa, como
sería lo ideal, sino que es ligeramente ondulada.
Los diodos rectificadores presentan baja resistencia en un sentido, por lo que se puede
considerar a estos como un conductor permitiendo el paso de la corriente del medio ciclo
positivo (diodos positivos) cuando su conexión es la que se muestra en la figura 2.2.6.
Figura 2.2.6. Onda corriente en sentido positivo, con un solo diodo.
Cuando la corriente es de signo contrario, la resistencia que presentan es muy elevada,
pudiendo considerarse como un circuito abierto.
En el caso de diodos negativos el efecto es inverso como lo muestra la figura 2.2.7.
Figura 2.2.7. Onda corriente en sentido negativo, con un solo diodo.
Básicamente para un estator de una sola espira el proceso de rectificación de corriente
sería el siguiente:
Figura 2.2.8. Rectificación con un solo diodo para un estator de una sola espira.
Si ahora aumentamos el número de diodos y lo ubicamos como muestra la figura 2.2.9:
Figura 2.2.9. Rectificación con cuatros diodos, para un estator con espira.
De esta forma tenemos una corriente pulsante de onda completa. De acuerdo a esto, a
onda de corriente alterna trifásica rectificada presentara la siguiente forma:
Figura 2.2.10. Corriente alterna trifásica rectificada.
Durante el proceso de rectificado, las “crestas” de corriente son convertidas todas a
polaridad positiva; aunque la superposición de todos ellas no forma una línea continua sino más
bien ligeramente ondulada: a esta ondulación se le llama “rizado”. El un alternador funcionando
correctamente, el nivel de rizado no ha de ser superior a 0,5 voltios, de lo contrario puede
significar que hay algún diodo rectificador en mal estado.
2.3
Funcionamiento del regulador de tensión:
El regulador de tensión hasta los años 80 venia separado del alternador (como se ve en el
circuito de la figura 2.3.1). Estaba constituido por dos o tres elementos electro-magnéticos según
los casos, era voluminoso y más propenso a las averías que los pequeños reguladores de tensión
electrónicos utilizados después de los años 80 hasta hoy en día.
Figura 2.3.1. Regulador de tensión, utilizados anteriormente.
Son reguladores electrónicos de pequeño tamaño y que van acoplados a la carcasa del
alternador como se ven en las figuras 2.3.2, 2.3.3 y 2.3.4.
Figura 2.3.2. Regulador de tensión electrónico.
Figura 2.3.3. Regulador de tensión electrónico, con escobillas de carbón.
Figura 2.3.4. Regulador de tensión electrónico encapsulado de bajo amperaje.
La finalidad del regulador es controlar la tensión producida por el alternador. A través del
control de campo magnético en el rotor, se controla la energía producida por el alternador. El
voltaje que produce un alternador, puede variar drásticamente dependiendo de: la velocidad a la
que gira el alternador, la cantidad de corriente consumida por accesorios y la condición de carga
de la batería.
Existen muchos tipos de reguladores con diferentes formas y tamaños. Es importante
observar que siempre se graba en el regulador, la tensión que debe controlar, 14 o 28 volt como
máximo para los vehículos normales.
El funcionamiento técnico del regulador se detalla en el Capítulo III, ítem 3.1.5, en el cual
se basan la mayoría de los reguladores de voltaje que usan los alternadores.
2.4
Funcionamiento de baterías:
Las baterías almacenan la energía eléctrica que reciben convirtiéndola en energía
química, capaz de ser convertida nuevamente en electricidad cuando la demandemos. Están
formadas por placas de plomo alternadas por otras de bióxido de plomo, separadas por un
elemento empapado de ácido sulfúrico diluido en agua destilada llamado electrolito. Cada
pareja de placas genera 2.1 volts, por eso cada batería tiene 6 o 12 pares de placas que
alcanzan los 12 – 24 volts, según corresponda el modelo de la batería.
Figura 2.4. Batería normal de 12 Volt, en celdas de 2.1 Volt.
Figura 2.4.1. Batería genérica y sus placas alternadas.
Generalmente en una batería común, cada celda, consta de dos juegos de placas, o
electrodos inmersos en una solución de agua y acido sulfúrico llamado electrolito. Un juego
de placas esta hecho de peróxido de plomo y el otro, de plomo poroso.
Al funcionar la celda, el acido reacciona y convierte la energía química en energía
eléctrica. En las placas de peróxido de plomo se genera carga positiva (+) y en las de plomo
poroso carga negativa (-). La corriente eléctrica, que se mide en amperes circula por el sistema
eléctrico desde un terminal de la batería hasta el otro, activando el electrolito.
Conforme continua la reacción química, se forma sulfato de plomo en la superficie de
ambos juegos de placas, y el acido sulfúrico se diluye gradualmente. Cuando la superficie de
ambos juegos de placas se cubre completamente con el sulfato de plomo, se descarga la
batería. Al recargarlo con una corriente eléctrica, las placas vuelven a su estado original, y el
acido sulfúrico se regenera.
A continuación se muestra en la figura 2.4.2, la composición química de una batería
común:
Figura 2.4.2. Composición química de una batería común.
Donde:

Las placas negativas son de plomo poroso, que llevan el símbolo químico de “Pb”.

Las placas positivas son de peróxido de plomo esponjoso con el símbolo químico de
“PbO2.”

El electrólito es ácido sulfúrico diluido “H2SO4”.
La siguiente figura 2.4.3, muestra las placas positivas y negativas separadas.
Figura 2.4.3. Grupo de celdas, con placas positivas y negativas.
2.4.1 Tipos de baterías:
Existen varios tipos de baterías, y dependerán de la composición de químicos, amperajes
y voltajes. No todas las baterías son iguales aunque sí parecidas, las más usadas son de ácidoplomo, las que se pueden encontrar en forma de electrolito líquido (interiormente), o también
selladas, que no requieren agregación de líquido durante toda su vida útil, o mejor aún de gel
(como una gelatina), que en caso de rotura no lanzan sus corrosivos ácidos al exterior y de
tipo tradicional abiertas. Cada una tiene sus ventajas e inconvenientes. Las más caras son las
que se conocen como de ‘ciclo profundo’ que admiten ciclos de carga y descarga más
prolongados lo que las hace más duraderas.
Básicamente existen dos tipos; Las pensadas para arrancar un motor y las que permiten
trabajar de forma más continua. Las baterías de arranque permiten entregar una corriente
muy fuerte durante cortos periodos de tiempo como para mover un motor de arranque
eléctrico. Están formadas por muchas placas finas que entregan una gran superficie de
contacto con el electrolito. Las baterías cerradas son herméticas pero solo pueden trabajar
en posición horizontal.
Hay algunas que denominan ‘sin mantenimiento’ pero son abiertas, y en caso de
necesidad aceptan añadirlas el agua destilada necesaria para restablecer sus niveles.
En la nueva generación de baterías el mantenimiento es nulo al estar selladas y no
necesitar rellenar sus vasos con agua destilada.
2.4.2
Capacidad de una batería:
La capacidad de una batería depende de la superficie total de las placas, es decir, que a
cuanta más capacidad, más peso y volumen se obtendrá. La capacidad se expresa en AmperHora (Ah) y las que están pensadas para entregar esa energía en un tiempo muy largo o por el
contrario de forma más rápida. De la misma forma en que podríamos tener un depósito de
agua de 10 litros, que puede vaciarse en 1 hora o en 10 minutos, la capacidad será la misma
pero no el tiempo en que puede descargarse.
Técnicamente, si por ejemplo una batería es de 100 amperes-hora, esta podrá entregar
una corriente eléctrica de 100 amperes durante una hora, o de 50 amperes durante 2 horas, o
de 25 amperes durante 4 horas, o de 5 amperes durante 20 horas. En este mismo ejemplo,
esta batería podría entonces iluminar durante 20 horas una ampolleta que consumiera 5
amperes. Como la potencia es igual al producto de los 12 voltios de tensión que entrega la
batería por la intensidad, esta ampolleta sería de 5x12= 60 Watts. Con este tipo de cálculos es
posible conocer el tiempo aproximado que durará la batería conociendo la potencia total que
queremos tener conectada.
Para no estropear una batería nunca se debe descargarla por debajo del 80% de su
capacidad, lo cual significa que si tenemos una batería de 200 Ah solo debemos disponer de
160 Ah como mucho. Es como si un depósito de agua siempre tuviera un fondo del que no
pudiéramos valernos. Cuando cargamos la batería descargada, suministraremos entre un 10 y
un 20% más de energía debido a las pérdidas producidas durante la carga. Si tenemos una
batería de por ejemplo 100 (Ah) y 300 (A), significa que puede almacenar 100 Amperes y que
puede generar una corriente instantánea de hasta 300 Amperes. La capacidad de 100 Ah se
mide para un tiempo de descarga de 20 horas, esto también dependerá del tipo descarga que
se le dé.
A continuación se muestra en la figura 2.4.2.1, como se constituye una batería normal.
Figura 2.4.2.1. Componentes, forma y secuencia, en que se construye una batería.
2.5
Funcionamiento del turbo:
Un turbo es esencialmente un compresor accionado por los gases del escape, cuya misión
fundamental es presionar el aire de admisión, para de este modo incrementar la cantidad que
entra en los cilindros del motor en la carrera de admisión, permitiendo que se queme
eficazmente más cantidad de combustible. De este modo, el par motor y la potencia final
pueden incrementarse hasta un 35%, gracias a la acción del turbo.
Figura 2.5.1. Vista exterior de un turbo.
La turbina es un eje de rotación, movido por la energía perdida de los gases de escape del
motor del auto. Estos gases hacen girar un rotor, que en el otro extremo del eje tiene una rueda
que toma el aire a velocidad y lo impulsa a presión en su ingreso al motor. Eso hace que en vez
de ser un motor de aspiración natural ("motor aspirado"), se convierte en un motor
sobrealimentado en aire por la presión que le manda el turbo.
Compensando con una cantidad correcta de combustible, desarrolla hasta un 35% más de
potencia en un motor. Tiene la particularidad de aprovechar la fuerza con la que salen los gases
de escape para impulsar una turbina colocada en la salida del colector de escape, dicha turbina
se une mediante un eje a un compresor. El compresor está colocado en la entrada del colector
de admisión, con el movimiento giratorio que le transmite la turbina a través del eje común, el
compresor eleva la presión del aire que entra a través del filtro y consigue que mejore la
alimentación del motor. El turbo impulsado por los gases de escape alcanza velocidades por
encima de las 7.000 rpm, por tanto, hay que tener muy en cuenta el sistema de engrase de los
cojinetes donde apoya el eje común de los rodetes de la turbina y el compresor. También hay
que saber que las temperaturas a las que se va a estar sometido el turbo en su contacto con los
gases de escape van a ser muy elevadas casi 600 °C.
Figura 2.5.2. Funcionamiento de un turbo.
A continuación en la figura 2.5.3. se describen las partes internas de un turbo
convencional: 1.- Turbina del Compresor, 2.- Aire que viene de la atmosfera, 3.- Aire comprimido
que va hacia los cilindros, 4.- Eje que une a la parte turbina y rotor de gases de escape; lubricada
con aceite que le llega del motor, 5.- Cubierta del rotor cargador, 6.- Rotor del cargador, 7.Salida de gases de Escape, hacia el sistema exterior, 8.- Cubierta del compresor, 9.- Cojinete, 10.Entrada de gases de escape, que viene del manifold de escape.
Figura 2.5.3. Corte seccional de un turbo y sus partes internas.
En muchos casos, y según el tamaño del turbo, con objeto de limitar el exceso de presión
cuando la turbina trabaja a máximas revoluciones (por ejemplo subiendo una cuesta prolongada
con el acelerador a casi tope) existe un dispositivo mecánico de regulación, una válvula de
descarga (Waste-gate).
2.5.1 Válvula de alivio (waste-gate), del turbo:
Para evitar el aumento excesivo de vueltas de la turbina y compresor como consecuencia
de una mayor presión de los gases a medida que se aumenten las revoluciones del motor, se
hace necesaria una válvula de seguridad, también llamada: válvula de descarga o válvula wastegate. Esta válvula está situada en derivación, y manda parte de los gases de escape directamente
a la salida del escape sin pasar por la turbina.
La válvula de descarga o waste-gate, está formada por una cápsula sensible a la presión
compuesta por un muelle, una cámara de presión y un diafragma o membrana. El lado opuesto
del diafragma está permanentemente condicionado por la presión del colector de admisión al
estar conectado al mismo por un tubo. Cuando la presión del colector de admisión supera el
valor máximo de seguridad, desvía la membrana y comprime el muelle de la válvula
despegándola de su asiento. Los gases de escape dejan de pasar entonces por la turbina del
sobre-alimentador (pasan por el bypass) hasta que la presión de alimentación desciende y la
válvula se cierra.
A continuación se muestra en la figura 2.5.4, imagen de la válvula.
Figura 2.5.4. Vista de válvula de alivio.
2.5.2 Turbo de geometría variable, VTG:
El turbo VTG (Geometría Variable) se diferencia del turbo convencional en la utilización de
un plato o corona en el que van montados unos alabes móviles que pueden ser orientados (todos
a la vez) un ángulo determinado mediante un mecanismo de varilla y palancas empujados por
una cápsula neumática parecida a la que usa la válvula waste-gate.
Para conseguir la máxima compresión del aire a bajas r.p.m. deben cerrarse los alabes ya
que disminuyendo la sección entre ellos, aumenta la velocidad de los gases de escape que
inciden con mayor fuerza sobre las paletas del rodete de la turbina (menor sección = mayor
velocidad). Cuando el motor aumenta de r.p.m. y aumenta la presión de soplado en el colector
de admisión, la cápsula neumática lo detecta a través de un tubo conectado directamente al
colector de admisión y lo transforma en un movimiento que empuja el sistema de mando de los
alabes para que estos se muevan a una posición de apertura que hace disminuir la velocidad de
los gases de escape que inciden sobre la turbina (mayor sección=menor velocidad). Los alabes
van insertados sobre una corona pudiendo regularse el vástago roscado de unión a la cápsula
neumática para que los alabes abran antes ó después. Si los alabes están en apertura máxima,
indica que hay una avería ya que la máxima inclinación la adoptan para la función de emergencia.
Figura 2.5.5. Vistas internas de un turbo VTG (Geometría Variable).
En la figura 2.5.5, imagen A, corresponde a la posición de los alabes cuando el motor gira
a ralentí o bajas r.p.m., en la B, corresponde a la posición de los alabes cuando el motor gira en
marcha normal o medias r.p.m., y la imagen C, con posición de los alabes cuando el motor gira a
altas r.p.m.
2.6
Funcionamiento del inversor de tensión:
La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un
voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el
usuario o el diseñador. Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde
pequeñas fuentes de alimentación para una ampolleta, hasta aplicaciones industriales para
controlar alta potencia. Los inversores también se utilizan para convertir la corriente continua
generalmente de baterías, en corriente alterna y de esta manera poder ser
instalaciones eléctricas aisladas.
usados en
Figura 2.6. Inversor normal.
Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza
para interrumpir la corriente entrante y generar una onda cuadrada. Esta onda cuadrada
alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda
senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. Las formas de onda de salida del voltaje de
un inversor ideal deberían ser sinusoidales. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la
técnica de PWM logrando que la componente principal senoidal sea mucho más grande que las
armónicas superiores.
Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de
transistores o dispositivos similares, como los tiristores, los triac’s o los IGBT’s.
Los inversores más eficientes utilizan varios componentes electrónicos para tratar de
llegar a una onda que simule razonablemente a una onda senoidal en la entrada del
transformador, en vez de depender de éste para suavizar la onda.
Se pueden clasificar en general en dos tipos: inversores monofásicos e inversores trifásicos.
Se pueden utilizar condensadores e inductores para suavizar el flujo de corriente desde y hacia el
transformador.
Además, es posible producir una llamada “onda senoidal modificada”, la cual se genera a
partir de tres puntos: uno positivo, uno negativo y uno de tierra. Una circuitería lógica se encarga
de activar los transistores de manera que se alternen adecuadamente. Los inversores de onda
senoidal modificada pueden causar que ciertas cargas, como motores, por ejemplo; operen de
manera menos eficiente.
A continuación en la figura 2.6.1 se muestra el circuito básico de un inversor.
Figura 2.6.1. Circuito inversor normal.
Los inversores más avanzados utilizan la modulación por ancho de pulsos con una
frecuencia portadora mucho más alta para aproximarse más a la onda seno o modulaciones por
vectores de espacio mejorando la distorsión armónica de salida. También se puede predistorsionar la onda para mejorar el factor de potencia (cos Φ).
Los inversores de alta potencia, en lugar de transistores utilizan un dispositivo de
conmutación llamado IGBT (Insulated Gate Bipolar transistor ó Transistor Bipolar de Puerta
Aislada).
2.6.1. Parámetros de Rendimiento:
A continuación se presentan algunos parámetros a considerar en el rendimiento de
los inversores.

Factor armónico de la n-ésima armónica (HFn). El HFn, que es una medida de la
contribución individual de esa armónica se define así:
(Formula 2.6.1.1)
Para n > 1 donde Vo1 es el valor eficaz (rms) de la componente fundamental, y Von es el
valor eficaz de la n-ésima componente armónica.

Distorsión armónica total (THD, Total Harmonic Distortion). La distorsión armónica total,
es una medida de la coincidencia de formas entre una onda y su componente
fundamental, se define como:
(Formula 2.6.1.2.)

Factor de distorsión (DF, Distortion Factor). Se diferencia de la anterior en que detalla a
cualquiera de las armónicas que constituye la señal, por el principio de Fourier. El DF
indica la cantidad de distorsión armónica que queda en determinada forma de onda
después de someter a las armónicas de esa onda a una atenuación o filtrado de segundo
orden, es decir, dividirlas entre n2. Se vuelve entonces una medida de la eficacia de la
reducción de armónicos no deseados, y se define así:
(Formula 2.6.1.3.)
El DF de un componente armónico individual (o el n-esimo) se define como:
(Formula 2.6.1.4.)
Para n > 1

Armónica de orden más bajo (LOH-Lowest Order Harmonic) es aquel componente
armónico cuya frecuencia se acerca más a la de la fundamental, y su amplitud es mayor o
igual al 3% de la componente fundamental.
2.6.2. Potencia de los inversores:
Los hay capaces de entregar desde 50 watt hasta potencias de varios Kilowatts. Todo esta
potencia de salida dependerá del consumo que se necesite y por lo tanto el modelo o potencia
que entregue cada inversor. También hay que considerar que naturalmente un inversor más
potente también puede entregar potencias inferiores al valor máximo para el que estén
calculados.
CAPÍTULO III
DESARROLLO DEL SISTEMA
DESARROLLO DEL SISTEMA
3.1
Funcionamiento del sistema en el vehículo:
Para comenzar, se describe las características principales que se requiere del alternador,
que se usa en el circuito de generación de energía eléctrica.
El alternador es trifásico de 24 volt continuo con un máximo 28 Volt de salida, con una
corriente de entrega a máxima revoluciones por minutos (RPM) de 75 a 100 Amperes según el
modelo de alternador. El alternador consta con sistema de carga integral con una función de
rectificador de diodos y regulador de tensión, con la producción de corriente continua para la
batería. El que se detalla más adelante en el ítem 3.1.4 y 3.1.5.
Figura 3.1. Alternador trifásico.
Está diseñado para su uso en diesel, de todos los niveles y motores de gasolina de nivel
pequeño y medio. (de 1200 a 2500 cc)
Características del alternador a utilizar:
Figura 3.1.2. Alternador 24 (V), 100 (A).
1.- Terminal de salida, 2.- Terminal negativo/tierra, 3.- Terminal para un relé (opcional según
modelo), 4.- Terminal (I) de lámpara indicadora (tablero)/pre-excitación, 5.- Regulador de
tensión, 6.- Carbones, 7.- Bobina de campo (estacionaria), 8.- Ventilador de aluminio, 9.Rodamiento, 10.- Estator, 11.- puente rectificador.
El terminal negativo, se conecta a la carcasa del alternador
El terminal “I” o “4” es utilizado en el circuito de pre-excitación e indicador de luz y / o para
indicar que el motor está detenido, hasta que, alternador se enciende.
Es importante saber que el alternador cuando el vehículo este en ralentí, la producción de
corriente es prácticamente baja, como se muestra en el grafico de la figura 3.1.3. En la mayoría
de los alternadores ocurre lo mismo, este efecto sucede cuando el vehículo esta con el motor
andando pero no avanzando, como ejemplo, cuando se está esperando el cambio de un
semáforo, cuando recién se enciende el vehículo, se deja a un pasajero, etc. Pero en promedio
un automóvil circula entre los 2000 y 4000 RPM, por lo que mayormente está generando
corriente el alternador.
A continuación en la figura 3.1.3 se muestra la curva característica del alternador que se
plantea emplear, donde las revoluciones por minuto (RPM) del motor, son proporcional a la
corriente que se genera en el alternador.
Figura 3.1.3. Curva de generación de corriente & velocidad RPM.
Una característica del alternador trifásico escogido, es que posee 6 diodos rectificadores
de potencia y 3 diodos para el circuito de excitación.
A continuación se dan otras características a considerar del alternador que se utiliza:
Tabla 3.1. Otras características del alternador
Características alternador
Velocidad máxima:
10.000 rpm continúa
12.000 rpm intermitente
Rotación:
Derecha o a la izquierda
Polaridad:
Masa negativa
Límites de la temperatura: -30 °C ambiente (Min)
93 °C ambiente (Max)
Otra importancia de los alternadores, la mayoría necesita una corriente de excitación
para su principio de funcionamiento, comúnmente llamado corriente de pre-excitación.
Se debe considerar un sistema, que consiste conectar un interruptor de encendido o de
contacto, para que circule corriente de la batería, por la lámpara de control del alternador, por el
devanado de excitación del rotor y por el regulador a masa. Esta corriente de la batería origina
en el rotor la pre-excitación del alternador.
La tensión inducida por la remanencia en el núcleo de hierro del devanado de excitación
es muy baja en la mayoría de los alternadores trifásicos durante el arranque. Esta tensión no es
suficiente para provocar una autoexcitación destinada a la creación del campo magnético. La
autoexcitación sólo puede producirse cuando la tensión del alternador es superior a la caída de
tensión en los diodos.
Esto se consigue con la corriente de pre-excitación que es suministrada desde la batería y
conducida a través de la lámpara de control de carga. La corriente genera un campo magnético
en el rotor el cual induce en el estator una tensión proporcional a la velocidad de giro. Al ponerse
en marcha el motor debe alcanzarse el “régimen de arranque”, es decir la tensión inducida debe
ser superior a la caída de tensión en los diodos del circuito de excitación, de forma se produzca la
autoexcitación.
El régimen de arranque es superior al régimen de ralentí (régimen de cero amperes), ya
que la lámpara de control de carga aumenta la resistencia del circuito de pre-excitación respecto
a la resistencia del circuito de excitación. La potencia establecida de la lámpara de control de
carga influye así en el sistema de arranque.
Cuando el alternador está cargando la corriente requerida para energizar el rotor viene
del mismo alternador.
Figura 3.1.4. Circuito con el alternador normal funcionando.
Cuando se arranca el motor, la corriente requerida para energizar el rotor y empezar el
proceso de carga debe venir de otra fuente.
Cuando el interruptor de encendido está accionado la corriente para energizar el rotor
fluye de la terminal “+” de la batería al interruptor de encendido después a la luz indicadora en el
tablero de ahí pasa al regulador de voltaje y por último al rotor.
Figura 3.1.5. Circuito de pre-excitación para el alternador.
Cuando el alternador empieza a cargar la corriente del rotor viene directamente del
alternador. Como resultado la corriente ya no fluye a través de la luz indicadora de carga y ésta
se apaga.
Previo concepto de pre-excitación del alternador trifásico, y si se utiliza un alternador
común que requiera de pre-excitación, a continuación se presentan unas soluciones.
Por lo consiguiente se tendrá que sacar la corriente de pre-excitación directamente de la
batería por lo que se considera, sea el sistema que se use, se debe crear un circuito aparte de
encendido conectando un cable de calibre de 12 AWG directamente desde el banco de batería
hasta el interruptor y posteriormente al terminal de pre-excitación del alternador. Este
interruptor puede alojarse directamente en el tablero del vehículo, en que el usuario debe
encender previo encendido del motor. Aunque este sistema es un poco comprometedor se debe
realizar para conseguir la generación de la energía eléctrica. Para mejorar el sistema de
alimentación de pre-excitación del alternador con un interruptor aparte se puede optimizar
sacando del contacto de encendido del automóvil un cable de 12 AWG que alimente un relé, el
cual conectará el banco de batería y el circuito de pre-excitación del alternador para así no estar
pendiente de encender y apagar el interruptor que se menciona en el tablero del vehículo. El
circuito de relé es básicamente alimentado con la tensión de la batería principal del automóvil de
12 Volt, el que al activarse deja circular la tensión de 24 Volt del banco de batería donde se
almacena la energía eléctrica hacia el alternador.
Es una necesidad de este trabajo dar a conocer ciertos aspectos importantes que deben
de tenerse en cuenta al desarrollo.
En este Capítulo se tratara dos opciones para poder generar energía eléctrica a través de
la energía mecánica del vehículo, donde una alternativa será la instalación de un turbo al tubo de
salida de los gases de escape, donde se le acoplara el generador al turbo. La otra alternativa que
se tratara será la de retirar el compresor de aire acondicionado del vehículo, para que en su lugar
físico se instale el generador y aproveche la energía mecánica de las poleas y correas.
Estas dos opciones son presentadas después de una investigación con especialistas e
ingenieros en mecánica donde dan factibilidad técnica de los sistemas, en la que posteriormente
en el Capítulo IV se expresa cual es más viable en costos para realizar.
En la primera opción, se considera una complejidad un poco mayor puesto que se tendrá
que obtener un turbo el cual puede o se recomienda que sea usado considerando que en el
turbo sólo se ocupará la parte en que se acopla a los gases de escape, por lo que se tendrá que
sacar la parte de la turbina compresora de aire atmosférico y solo se dejará de esta parte el eje
que atraviesa el turbo completo, de este eje se tendrá que acoplar el alternador siendo
cuidadoso en que no quede desalineado entre el acoplamiento del turbo y del alternador.
Se tendrá en cuenta que para obtener energía mecánica a través de los gases de escape
no se puede quitar el catalizador y el silenciador de un vehículo puesto que dejaría de funcionar
dentro de las normas mínimas de emisión de gases que exige el ministerio de transportes,
debido a que la mayoría de los vehículos poseen sello verde para circular, por lo tanto se tendrá
que trabajar con el catalizador puesto.
Por otra parte, como se mencionaba anteriormente el turbo tendrá que ir después del
dispositivo del catalizador y silenciador, en que el propio turbo tendrá que quedar alojado en una
parte en que no se exponga mucho a condiciones límites de la carrocería del automóvil y del la
parte del piso en que circula el automóvil. Donde la única opción es hacer un pequeño forado en
la base del portamaletas del propio vehículo, en donde no obstruya ninguna parte del circuito
hidráulico y mecánico, propio tal del vehículo.
A continuación se explica cómo será la primera opción, con la parte del turbo.
3.1.1 Funcionamiento con el turbo:
Para comenzar el turbo que se utilizará es de prototipo básico que se encuentra en el
mercado para un vehículo con una cilindrada de 2000 a 2500 cc.
En el turbo se retira la parte de la turbina compresora de admisión de aire atmosférico,
que es donde se acoplara al eje del alternador.
Es indispensable no sacar la carcasa de la parte de la turbina compresora, debido que
alberga argollas y retenes para el eje del turbo, solo es necesario sacar sólo el conjunto rotor de
los álabes de las turbina que viene apretada con una contra tuerca más una arandela. Para
realizar este trabajo, si no se tiene experiencia en el tema se recomienda que el trabajo se
ejecute por un mecánico experimentado.
Para definir la velocidad de salida de gases de escape se debe considerar lo siguiente.
La ley física de continuidad, también conocida como "conservación de la masa" aplicada a
los fluidos ideales, explica lo siguiente:
A caudal constate un fluido que circula por un conducto de determinada área de pasaje a
una determinada velocidad, esta aumentará, si el área de pasaje disminuye.
Figura 3.1.1.1 Muestra de un tubo de sección normal a sección reducida.
Donde: Q (caudal) = V (velocidad) x A (área perpendicular a la velocidad)
En la entrada tenemos: Q1 = A1 x V1, en la salida tenemos: Q2 = A2 x V2, pero la ley de
conservación de la masa dice que el Caudal Q es constante, Q1 = Q2
Entonces: A1 x V1 = A2 x V2; Si A1 = A2, entonces V1 = V2 (en el caso de un tubo que no
varíe la sección); Pero si A1 es distinto a A2, entonces V1 es diferente a V2, si A1 > A2 entonces
V2 > V1. Para comprender, se hace un ejemplo sin importar las unidades:
A1=10, A2= 5, V1=20
¿Cuánto vale V2?
A1 x V1 = A2 x V2
10 x 20 = 5 x V2
Despejando:
V2= 40, exactamente el doble que V1, porque A2 es la mitad de A1.
Los motores a unas determinadas rpm y punto de acelerador tienen un caudal
determinado, un motor a 1000 rpm tiene un único caudal, a 1400 otro diferente, a 2000 otro,
etc.
En un automóvil el dimensionado del tubo escape de salida de gases, es relativamente
angosto en diámetro, y con un turbo convencional A2 es fija y está definida por la geometría del
caracol de gases de escape, por lo que no se podrá angostar mucho el tubo de escape de gases
del automóvil en la parte que se une con el turbo, para obtener mayor potencia en el turbo. En
turbos convencionales el fabricante del motor debe elegir a que rpm quiere que el turbo tenga
su mayor rendimiento, lo que generalmente lo fabrican para altas revoluciones del motor, o para
cuando un vehículo circula por carreteras.
Esta A2 se elige generalmente para que el turbo tenga su velocidad óptima a rpm pero si
no se varía la salida del tubo escape de gases, el turbo a ralentí y a bajas revoluciones,
prácticamente no girará debido al peso que opondrá el alternador. Si un motor va a andar a rpm
constantes es fácil, el problema se presenta con los automóviles en los cuáles los usuarios
utilizan el motor en un gran rango de rpm.
Para mejorar el sistema se puede acoplar un turbo con diseño de geometría variable
(TGV).
El TGV, tiene una corona de alabes directrices los cuales pueden variar el área A2
(aumentarla o disminuirla), acelerando o disminuyendo la velocidad de gases de escape para que
ésta sea la correcta en un rango de rpm, más amplio que en un turbo convencional.
El Turbo TGV da la ventaja de un A2 muy pequeña a bajas rpm, pero sin los
inconvenientes que esta provoca a altas rpm, ya que en estas condiciones se comportaría con un
A2 muy grande. Si esta A2 es más grande que la del turbo original fijo, tendremos más potencia
también.
Figura 3.1.1.2. Vistas internas de funcionamiento de la geometría variable según el régimen.
Donde 1.- Capsula controladora, 2.- Plato o corona, 3.- Alabes, 4.- Turbina gases de
escape.
Por lo tanto, con los mismos flujos y presión de los gases de escape, harán que regule
automáticamente la válvula controladora de álabes y así poder obtener unas rpm más
constantes en el turbo y por lo tanto en el alternador.
3.1.2 Acoplado del turbo con el alternador:
Para poder instalar el turbo con el alternador primero se debe conseguir retazos de tubos
de escapes del mismo diámetro que del vehículo para posteriormente modificar la línea de tubo
de escape en la que se unirá una unión de 90 grados apuntando hacia arriba del vehículo, esto
para que el tubo se dirija hacia el porta maletas, este codo de 90° permitirá la unión a la entrada
del turbo, luego se instalará una pieza que adaptará la forma cilíndrica del tubo de escape hacia
la forma cuadrada que tiene en la entrada del turbo, esta pieza como los retazos de línea del
tubo escape, pueden ser adquiridas en una desarmáduria de vehículos.
Una vez teniendo la medida del tubo escape que llegará hasta el porta maletas el turbo se
fija en una base de fierro en la que ira anclado el alternador con el turbo, esta base debe ser
rígida y en lo posible soldada o apernada a la base del porta maletas del vehículo debido a los
movimientos constantes que se presentara con el transitar del vehículo. Esta vibración tiene que
afectar lo menos posible en el acoplamiento del turbo con el alternador para que no afecte el
funcionamiento de los dos sistemas unidos.
Una vez obtenido las medidas del tubo de escape donde irá instalado el codo se
procederá a perforar la base del porta maletas, en lo posible con las medidas exactas del
diámetro del tubo escape. Se considera dos agujeros para la entrada de los gases del turbo y la
salida posterior de los gases del turbo. Debido a las dimensiones que posee el turbo tanto en su
entrada respecto a la salida, se recomienda que la entrada del turbo quede directamente en
posición vertical a la base del portamaletas, para poder instalar otro codo de 90° para la
posterior salida de los gases de escape directamente por el segundo agujero, para luego instalar
un pedazo de tubo directo con otro codo de 90° para su posterior unión con la línea de salida
original del tubo de escape de gases quemados.
Figura 3.1.2.1. Adaptador de tubo escape con entrada turbo.
A continuación en la figura 3.1.2.2, se muestra el bosquejo de la línea del tubo escape con
el turbo acoplado con el alternador.
Figura 3.1.2.2. Diagrama del turbo con el sistema de escape del motor.
La unión del turbo con el alternador se formará por medio de la unión de un tubo
cilíndrico con hilo interior fabricado en una tornería, para así aprovechar los hilos que poseen
cada extremo de los ejes que en el caso del alternador al retirarle la polea quedará al extremo de
su eje, como igual al sacar el plato rotor de los alabes del turbo en su extremo del eje quedara
con hilo para enroscar. No se recomienda soldar los dos ejes directamente, debido que sea
necesario una reparación, modificación y mantención que se puedan realizar futuramente en el
sistema.
La siguiente figura 3.1.2.3, muestra el sacado de la polea del alternador.
Figura 3.1.2.3. Forma para sacar la polea del alternador.
El sistema no debe quedar muy cercano con el dispositivo de cilindro de gas natural que
posee el vehículo, para esto se dispondrá de una pared metálica rígida afianzada a la base del
porta maletas y en lo posible de la base de metal donde se instalará el turbo con el alternador,
esto para proteger al cilindro de gas, en caso de emergencia. Esta pared metálica ira con una
malla metálica lo que forma una especie de caja protectora, para que alguna persona no toque el
sistema de turbo debido a las altas temperaturas que circula en este.
3.1.3 Funcionamiento acoplando un alternador, directamente al motor:
En esta opción, consiste en que se puede conectar el propio alternador que se ocupará
para generar la energía eléctrica que cargara la batería, en el espacio que ocupa el compresor de
aire acondicionado, esta alternativa no deja de ser tentativa, puesto que en la región de
Magallanes, generalmente un alto índice de la población que circula con automóvil, no ocupa el
aire acondicionado, debido a las bajas temperaturas que en promedio, se caracteriza la Región.
Con esta opción se debe considerar, que, al sacar el compresor de aire acondicionado, no
significa que se deba retirar todo el resto de artefactos que componen el circuito completo de
este sistema.
Figura 3.1.3.1. Alternador en remplazo del compresor aire acondicionado.
También para tener en cuenta, saber que en un automóvil el circuito de aire
acondicionado, la base en que se fija los pernos es casi del mismo tamaño que el de un
alternador incluso generalmente el compresor es más grande en peso que un alternador, lo que
no quiere decir que al sacarle el compresor e instalar el alternador nos ahorraremos peso y
energía al vehículo, debido que el compresor de aire tiene un sistema eléctrico que al presionar
el interruptor en nuestro panel del vehículo se acciona un sistema de embriague que acopla la
parte compresora de aire, aunque este compresor esta insertado en el sistema de correas
secundarias que hace girar directamente el cigüeñal del motor. A simple vista se ve como si
estuviera trabajando el compresor de aire pero como se mencionaba anteriormente al sacar el
compresor e instalar el alternador el vehículo no estará gastando y tampoco ahorrando energía
mecánica, dispuesto que el mismo trabajo mecánico que consume el alternador, es similar al que
consume el compresor de aire acondicionado, sin que sea accionado para su funcionamiento.
Para este cambio en el sistema de aire acondicionado, se tendrá que situar bien los
pernos de fijación del alternador, a la parte del chasis del motor, si hubiera problemas de
dimensionado, se tendrá que proveer de nuevos pernos de anclaje con la medida
correspondiente.
Problemas y soluciones que se pueden presentar al montar el alternador:

Que no encaje la base de fijación del alternador, con la base de fijación del chasis del motor,
donde se ubicaban los orificios del los pernos del compresor específicamente. Para esto se
deberá acoplar chavetas metálicas, que fijen primero la base del alternador en un extremo de
la chaveta y posteriormente en el otro extremo de la chaveta, ira acoplado los pernos de
fijación en los orificios del chasis del motor. Tener en cuenta que en la base del alternador,
tendrá que ir con perno corto, argolla, arandela de presión y una tuerca, que haga contra
presión, para que quede fijamente; por otra parte, en el lado de fijación de las chavetas
metálicas al chasis del motor, tendrá que ir los pernos con arandela de presión.

Otra condición que se tendrá cuenta, es que al sacar el compresor de aire acondicionado, la
correa que, hacía girar al eje de este, quedará un poco más larga, por lo que se tendrá que
verificar o correr el tensor de correa, lo que no debería presentar mucho problema, debido
que el tamaño del alternador varía en ser más corto y no menos ancho (cilíndricamente), que
el compresor de aire, lo cual puede ser afectado por unos centímetros, el que deberá corregir
el tensor de correa. Si no fuera así el caso, se tendrá que adquirir una correa de menor
tamaño, y cambiarla para su buen funcionamiento.
Figura 3.1.3.2. Correa distribución del alternador.

Otro problema que presentará una vez instalado el compresor, es el cableado, de donde
saldrá de los terminales del alternador hasta los terminales de las baterías que serán
recargadas, se tendrá en cuenta que será un solo cable el que llegará hasta la batería esto
porque se puede usar el chasis del la carrocería del automóvil como conductor de la
polaridad negativa desde el alternador hacia la batería, por lo que queda extender un solo
cable para el terminal positivó. La sección del cable se considerará en el ítem 3.2.2.
El cable puede ir por dos partes del automóvil:

Por la parte más fácil que sería el exterior, que comprende ir directamente por debajo del
chasis del automóvil alejado de la parte del tubo de escape y no muy cerca de las conexiones
hidráulicas y partes mecánicas giratorias, propias del vehículo. Para este tipo se considera
realizar un pequeño agujero en la parte del chasis, donde se aloje la batería, que sería en el
porta maletas, donde no obstruya el alojamiento de la rueda auxiliar que posee el vehículo.

La otra situación, es instalar el cable por la parte interior del vehículo, donde primeramente
se debe hacer pasar el cable por debajo del tablero frontal interno del automóvil, en el cual la
mayoría de los vehículos dejan alojamientos, para futuras conexiones, donde vienen selladas,
por lo que se tiene que intervenir. Posteriormente el cable se hace pasar por un costado del
metal que cubre al tubo de escape, para esto se deberá sacar el cubrimiento que posee, en
este caso generalmente es de alfombra sintética. Una vez alcanzado a los asientos traseros,
estos se deberán sacar para continuar con el cableado, en este punto se deberá desviar el
cable hacia un costado del vehículo, debido que en esa parte se aloja las conexiones del
estanque y bomba de bencina que la mayoría de los automóviles poseen; a pesar de que el
vehículo es desplazado con sistema de gas natural comprimido, la bomba de bencina sigue
alojada, ya que el vehículo puede trabajar de las dos formas. Una vez estando en el porta
maletas, se deberá hacer un agujero para que pase el cable, y se conecte al terminal de la
batería.
Otro aspecto que se considera, es que el cable de polaridad positiva tendrá un fusible
volante posterior al terminal del alternador o antes del borne del terminal positivo de la batería,
el cual brindará protección al cableado y al
al mismo sistema en caso de alguna falla eléctrica.
A continuación se describe los pasos para sacar el compresor de aire acondicionado.
En primera parte se tiene el alternador del vehículo que está alojado en la parte superior
del compresor, lo que se te
tendrá
ndrá que rociar algún tipo de desaflojador de pernos debido que con
la suciedad y factores como el agua, durante el tiempo los pernos que fijan al alternador se
corroen, lo que los hace más difícil sacar.
Figura 3
3.1.3.
.1.3.3.
.1.3.3. Muestra del alternador que ha
hayy que sacar, para
acceder al compresor de aire acondicionado.
A continuación se procede a soltar el tornillo que sujeta el tensor de
de la correa, sacar la
correa y sacar el tornillo que sujeta
sujeta al soporte del alternador.
alternado
Figura 3
3.1.3.
.1.3.4.
.1.3.4. Muestra sacado
sacado alternador propio del vehículo.
Figura 3.1.3.
3.1.3.5.
5. Muestra tornillo a retirar del alternador
alternador.
lternador.
Ahora queda soltar los dos cables que lleva el alternador, pero antes de esto por
precaución se debe soltar el cable negativo de la batería, para evitar
evitar cualquier problema
eléctrico; para sacar los cables del alternador sólo se tiene que desenroscar dos tuercas. Ahora
con precaución se retira el alternador
alternador.
Una vez retirado el alternador se procede a retirar el compresor de aire acondicionado,
práctica
prácticamente
mente es el mismo trabajo que se ejecuto para el alternador; como la correa que se
retiro del alternador es la misma del circuito, solo se procederá a retirar el compresor, retirando
los pernos y tuercas que lo sujetan.
Figura 3
3.1.3.6
1.3.6.
1.3.6. Muestra donde está alojado el compresor a retirar.
Figura 3.1.3.7. Muestra del sacado del compresor de aire acondicionado.
Retirado el compresor, se procede a colocar el alternador que será de uso exclusivo para
cargar la batería. El alternador que se utilice, al ser con mayor capacidad en amperes, lo hace
más robusto, por lo que las dimensiones que posee es prácticamente igual al compresor de aire
acondicionado por lo que nos facilitara en la instalación, debido que los orificios para fijar los
pernos de la base afianzan exactamente.
A continuación se muestra en la figura 3.1.3.6 el diagrama unilineal del vehículo con el
alternador conectado con el cable y hacia el banco de batería.
Figuras 3.1.3.8. Muestra conexión del cable desde el alternador nuevo hacia las baterías.
3.1.4 Rectificación de la tensión eléctrica:
El puente rectificador hace que se supriman las semiondas negativas y solo se dejen las
semiondas positivas, de forma que se genere una corriente continua pulsatoria. A fin de
aprovechar la rectificación de todas las semiondas, incluso las negativas suprimidas se aplican
una rectificación de onda completa.
Las tensiones alternas generadas en los tres devanados del alternador trifásico se
rectifican con seis diodos en un circuito en puente de corriente trifásica. En cada fase están
conectados dos diodos de potencia, uno por el otro lado positivo y otro por el negativo. Los seis
diodos de potencia forman el puente rectificador trifásico. Las semiondas positivas pasan por los
diodos del lado positivo y las semiondas negativas por los diodos del lado negativo, quedando así
rectificadas. La rectificación completa con el puente origina la adición de las envolventes
positivas y negativas de estas semiondas, por lo que se obtiene del alternador una tensión
levemente ondulada.
La corriente continua que bajo carga eléctrica pasa del alternador al banco de baterías, no
es lisa como sería lo ideal, sino ligeramente ondulada. Esta ligera ondulación se reduce aún más
por efecto de la batería, conectada en paralelo al alternador y en su caso por medio de
condensadores instalándose en el sistema.
La corriente de excitación que magnetiza los polos del campo de excitación se deriva del
devanado estatórico. Una conexión de rectificación de onda completa rectifica la tensión de
excitación. Los tres “diodos de excitación” del terminal D+ y los tres diodos de potencia del lado
negativo (terminal B-) forman el circuito en puente para la corriente de excitación.
Figura 3.1.4.1. Diagrama de Rectificación.
Figura 3.1.4.2. Puente Rectificador del alternador.
Cuando los polos magnéticos del rotor propasan los cables de un embobinado, el circuito
se completa por todos los otros embobinados.
Figura 3.1.4.3. Diagrama de las fases conectadas a los diodos rectificadores.
Las tres fases están conectadas a un lado y soldadas a un circuito de rectificación al otro
lado.
Mientras gira el rotor, la corriente eléctrica es inducida en cada fase en secuencia. Esto
produce:

12 impulsos de voltaje en cada revolución por cada 3 fases, serían 36 impulsos de tensión
por cada revolución del rotor.
Como se muestra a continuación en la figura 3.1.4.4.
Figura 3.1.4.4. Ondas de salidas rectificadas para un alternador de tres fases.
El resultado es un flujo continuo de corriente para cargar la batería del vehículo.
3.1.4.1 Bloqueo de la corriente de retorno:
Los diodos rectificadores del alternador no sólo sirven para rectificar la tensión del
alternador y la excitación, sino que también impiden que la batería se descargue a través del
devanado trifásico del estator.
Cuando el motor está parado, y el alternador aún no está auto-excitado, la corriente de la
batería circularía por el devanado estatórico si no estuviesen instalados los diodos.
Con respecto a la tensión de la batería los diodos están conectados en sentido de
bloqueo, de forma que no puede pasar corriente de descarga de la batería. La corriente sólo
puede pasar desde el alternador hacia la batería.
3.1.5 Regulación de tensión para 24 volt:
El regulador de tensión de 24 volt, funcionara con el mismo que posee incluido el
alternador. Por lo tanto se ocupara para los dos sistemas que se quieran adoptar, este no
cambiara de diseño. Este regulador es de composición de semiconductores, en la que se aloja en
la salida del alternador.
La misión del regulador de tensión es mantener constante la tensión de salida, en todo el
margen de revoluciones del motor de éste e independientemente de la carga y de la velocidad
de giro. La tensión generada en el alternador es tanto más alta cuando mayores son su velocidad
de giro y la corriente de excitación.
El regulador de tensión regula el valor de la corriente de excitación, y con ello la magnitud
del campo magnético del rotor, en función de la tensión generada en el alternador. De esta
forma se mantiene constante la tensión en los terminales del alternador, con velocidad de giro y
carga variable, hasta el máximo valor de corriente.
El sistema de 24(V) de tensión de la batería se regula a 28(V). Siempre que la tensión
generada por el alternador se mantenga inferior a la de regulación, el regulador de tensión no
desconecta. Si la tensión sobrepasa el valor teórico superior prescrito dentro del marco de la
tolerancia de regulación, el regulador interrumpe la corriente de excitación. La corriente de
excitación disminuye, es decir desciende la tensión del alternador. Si a consecuencia de ello
dicha tensión llega a ser menos que el valor teórico inferior, el regulador conecta de nuevo la
corriente excitación. La excitación aumenta y con ella la tensión del alternador. Cuando la
tensión sobrepasa otra vez el valor límite superior, comienza nuevamente el ciclo de regulación.
Como los ciclos de regulación son del orden de milisegundos, se regula el valor medio de
la tensión del alternador en correspondencia con la curva característica preestablecida.
La continua adaptación a las diversas velocidades de giro, se realiza automáticamente. La
relación de los correspondientes tiempos de conexión y desconexión es determinante para la
magnitud de la corriente de excitación media. A bajo régimen, el tiempo de conexión es
relativamente largo y el de desconexión corto. La corriente de excitación se interrumpe sólo por
poco tiempo y su valor promedio es alto. Recíprocamente a elevadas velocidades de giro el
tiempo de conexión es corto y el de desconexión es largo, y fluye una corriente de excitación
baja.
Figura 3.1.5.1. Esquema eléctrico de un alternador con su regulador electrónico más el circuito de carga
que lo rodea formado por la batería, el interruptor de la llave y el circuito de auto-excitación.
La corriente producida en las bobinas del estator fluye a los diodos de excitación.
Sólo impulsos de tensión “+” pueden fluir a través del regulador de tensión hasta el rotor
energizándolo.
Como se muestra a continuación en la figura 3.1.5.2.
Figura 3.1.5.2. Circuito de regulación de tensión.
Si la tensión producida por el alternador excede de aproximadamente 28 volt, el
regulador de tensión interrumpe la corriente al rotor. Cuando la corriente se interrumpe, el
campo magnético desaparece y baja la producción de corriente del alternador.
Figura 3.1.5.3. Circuito regulador de tensión controlando (abierto).
El regulador de tensión puede conectarse y desconectarse muchas veces en un segundo si
es necesario para mantener constante la producción del alternador.
La mayoría de los reguladores modernos son transistorizados y sellados montados encima
o dentro del alternador.
La tensión del alternador depende en gran medida de su velocidad de giro y de la carga a
que esté sometida. A pesar de estas condiciones de servicio, continuamente variables, es
necesario asegurar que la tensión se regule al valor preestablecido. Esta limitación protege
contra sobretensiones e impide que se sobrecargue la batería.
3.1.6 Carga del banco de baterías.
En un vehículo las baterías representan la única manera de poder almacenar la energía.
Por ello es indispensable elegir bien para conseguir la instalación acorde con las necesidades. Se
debe instalar la suficiente capacidad de almacenamiento como para no tener que recargarlas
continuamente o para poder obtener la mayor potencia en el inversor.
Para los dos sistemas planteados, de la factibilidad de generar energía eléctrica a través
del motor de un vehículo, el uso del alternador, rectificación y regulación de la tensión, se usa un
banco de batería en la cual se puede escoger dos modelos de baterías, siendo la primera una
batería mas económica pero de menor eficiencia en rendimiento que se basa en ácido-plomo.
La otra opción, la que se recomienda usar y en la que se asentará el sistema, es una
batería de ciclo profundo que se caracteriza por su durabilidad y mayor tiempo de descarga,
siendo esta última de más costo.
Sea el medio que se escoja el sistema de carga, las conexiones y su funcionamiento con el
inversor será metódicamente lo mismo, sólo se pueden diferenciar en su trabajo interno, peso y
medidas externas, pero la tensión de 24 Volt y 200 Amper-Hora no cambiarán.
A continuación la figura 3.1.6.1, muestra el método que trabaja el sistema de carga del
banco de batería con el alternador.
Con el motor del vehículo detenido:
Figura 3.1.6.1. Diagrama de carga con motor detenido.

Tan pronto como la llave de encendido es girada a la posición encendido, el regulador de
tensión permite que una pequeña corriente eléctrica de 0.2 amperes circule por el
embobinado del rotor, por lo que se consigue la pre-excitación del alternador.

El regulador de tensión ilumina a la luz indicadora de carga.

No hay corriente alterna de salida del estator debido a que el rotor no está girando.
El regulador de tensión suministra una pequeña corriente eléctrica a través del
embobinado-rotor del alternador.
En el diagrama eléctrico anterior se puede ver resaltado en rojo el camino que sigue el
flujo de corriente, para que se tenga una visión clara de lo que sucede en el sistema de carga
cuando el motor del vehículo está detenido.
Con el motor encendido:

Primero se desconecta internamente en el regulador el terminal L, para que no funcione
la luz indicadora y así la pre-excitación del alternador.

Los embobinados del estator generan tensión en cualquier momento en que el rotor
tenga corriente eléctrica circulando dentro de él y que además esté girando.

La tensión generada en el estator se aplica al regulador de tensión.

Si la tensión de salida del alternador está por debajo de 26.5 volts, el regulador de tensión
responde incrementando el flujo de corriente a través del embobinado del rotor. Este
provoca que la tensión se incremente.

La corriente eléctrica se envía a la batería para recargarla.
En la siguiente figura 3.1.6.2, el diagrama eléctrico del sistema de carga, se identifica
estas condiciones resaltadas en rojo.
Figura 3.1.6.2. Diagrama de carga con el motor recién encendido.
El embobinado del estator genera una tensión y así una corriente eléctrica de carga se
envía a la batería.
Motor funcionando, tensión de salida del alternador sobre encima el valor deseado los 28v:
Cuando el regulador de tensión detecta que la salida del alternador está por encima de 28 volts:

Primero se desconecta el terminal L, para que no funcione

Reduce el flujo de corriente a través del embobinado del rotor.

Esto reduce la tensión de salida del alternador.

No hay corriente eléctrica disponible para cargar a la batería.
Al observar con detenimiento el siguiente diagrama eléctrico (figura 3.1.6.3.), siguiendo
las rutas y comparándolas con las dos anteriores; las condiciones de operación son diferentes
como se muestra.
Figura 3.1.6.3. Diagrama del motor encendido, actuando el regulador de tensión sobre el valor deseado.
Es muy importante que siempre se tenga presente, que estos son los escenarios de
trabajo de un alternador que funciona con normalidad.
La mayoría de los sistemas de carga de todas las marcas de vehículos incluyen funciones
pre-programadas de protección en el alternador en caso de que se pierda la conexión de las
terminales que en este caso serán los terminales B y terminas S de mayor importancia, para el
buen trabajo del propio alternador y sistema de carga.

La terminal S es una entrada al regulador de tensión para monitorear los niveles de
tensiones que posee la batería.

La terminal B es la salida de alternador.
Se debe considerar que durante la carga de la batería sucede lo siguiente en la batería:

Los electrones son forzados por el alternador desde las placas positivas a las placas
negativas.

El sulfato cargado negativamente (SO4) es rechazado de las placas negativas, las cuales se
vuelven plomo puro.

También se suelta sulfato (SO4) de la placa positiva.

El oxígeno (O) del agua cargado negativamente se combina con el plomo positivo de las
placas positivas y forma peróxido de plomo (PbO2).

El resto de hidrógeno (H) positivo y el sulfato (SO4) negativo se combinan para formar
ácido sulfúrico (H2SO4).
Figura 3.1.6.4. Proceso químico en la carga de una batería.
3.1.7 Determinación de la capacidad del banco de baterías.
El tamaño de la batería de almacenamiento también depende de la importancia de la
confiabilidad del suministro de potencia. En muchos de los casos es suficiente un
almacenamiento en baterías de 2 ó 3 días. Esto significa que la capacidad de la batería debería
ser de por lo menos 2 ó 3 veces el consumo de energía diario para poder suplir durante 2 o 3
días. Para este caso, se considerará un consumo con la batería de un día, para posteriormente
cargar el banco de baterías.
Pero esto es sólo suficiente cuando las baterías funcionan a un 100% de eficiencia y
cuando las baterías pueden descargarse al 100%. Ambos no son los casos. Por ejemplo para una
batería común de ácido-plomo la eficiencia puede ser algo de 80% (para descargas prolongadas),
pero depende mucho del uso de la batería. En la batería de ciclo profundo de libre mantención,
que se propone para el sistema de carga, su eficiencia es del 90-95%. Cuando se carga y se usa
constantemente, la eficiencia será alta. Cuando la batería sea poco utilizada, la auto-descarga
provocará una baja eficiencia. Las baterías realmente no pueden ser descargadas en más del 70%
y es el porcentaje que se utilizará en el sistema, de lo contrario su tiempo de vida disminuirá
demasiado, aunque para las baterías de ácido-plomo y ciclo profundo, se considera una descarga
del 80%. Para el consumo real eléctrico que se calculara, se extrae la totalidad de la potencia de
la vivienda, de los cálculos de la tabla que se detalla en el ítem 3.1.8.
Cálculo del banco de batería:
En primer lugar se mostrara la elección de la tensión de la batería:

Elección de la tensión de la batería:
12 Volt, si la potencia es menor que 1.500 Watt
24 Volt o 48 Volt, si la potencia está entre 1.500 y 5000 Watt
48 Volt o 120 Volt, si la potencia es mayor de 5.000 Watt
Estos valores tienen su relación del cálculo de: Watt/Volt = Amperes.
Para la elección de la tensión, se tiene que tener en cuenta que a mayor sea la tensión
que se ocupe, menor será la corriente que se ocupará, por lo tanto el consumo rendirá más en
tiempo.
Un ejemplo con la potencia de consumo de la vivienda, con 12 y 24 Volt:
4000 (W) / 12 (V) = 333,33 (A)
4000 (W) / 24 (V) = 166,66 (A)
En resumen, con una batería de 12 volt se requiere una batería con un mínimo de 333.33
(A) para satisfacer continuamente por una hora el consumo de 4000 (W), ahora con una Batería
de 24 volt se requiere una batería con un mínimo de 166.6 (A), para satisfacer continuamente
por una hora el consumo de 4000 (W).

Cálculo de la batería en su capacidad:
Para cubrir el período de un día se requiere una batería de la siguiente capacidad, donde
se supone que:
Eficiencia de batería = 95%
Descarga de batería =70%
Consumo eléctrico = 4 kWh/día
Tamaño de la batería: 4 kWh / 0.95 /0.7/= 6015 Wh
Con esto quiere decir que la potencia de 6015 Watt es la que nuestro banco de
batería debe tener que trabajar para suministrar una demanda real de 4 KW en una hora.
Este cálculo es en estricto rigor, para no tener que descargar la batería en más del 70% de
su capacidad y considerando que su capacidad máxima de entrega será aportando del
orden de los 95%.

Número de baterías necesarias:
Para el cálculo del número de baterías que se necesite y formar un banco de baterías, se
expresa en:
N° de Baterías = Watt/hora /(Ah x V)
Según la batería que se encuentre en el comercio y el costo que se pueda ahorrar, se
podrá optar por baterías de 12 volt, formando así un banco de batería con conexiones en
serie o paralelo, para alcanzar la tensión deseada y capacidad en amper.
Considerando que nuestra tensión de trabajo de la batería será de 24 volt.
N° de Baterías = 4000/(200x24) = 0,833 <> 1 Batería.
N° de Baterías = 4000/(200x12) = 1,666 <> 2 Batería.
Ahora considerando con la potencia de 6015 (W), para tener una eficiencia continua en
el sistema eléctrico y de la batería:
N° de Baterías = 6015/(200x24) = 1,25 <> 2 Baterías.
N° de baterías = 6015/(200x12) = 2.50 <> 3 Baterías.
Por lo tanto el número de batería aumenta considerablemente.
Pero este cálculo en que se considera los 6015 (W), es para una demanda real de una
hora continua y también para no dañar el banco de baterías, pero generalmente en una casa de
60 mts2 no se refleja este consumo, donde hay horas que sólo se tendrá funcionando artefactos
que en promedio llegan a una demanda de 700 a 1000 W/h y otras horas en que será alrededor
de los 2500 y 3000 Watts y que el consumo total de la casa prácticamente no se utilizará en su
totalidad de una hora, por lo que se considerará sólo un banco de 2 baterías de 12 Volt o una
sola batería de 24 Volt.
La capacidad de entregar corriente de la batería, desciende, a medida que el consumo/hora asciende. Es decir, con el mismo banco de batería anterior, se le aplica una descarga
de 20 Amperes durante 7 horas, se llegará al mismo estado de carga, pero la capacidad de la
batería ha disminuido a 60 Ah. Esto significa, que cuanto más rápida sea la descarga de la batería,
menos será la corriente total entregada por ella.
En resumen nuestro banco de batería de 200(A) con 24 (V), y considerando que no
podemos en la realidad descargarla a más de un 70 % de su capacidad para no dañarla, nos
puede brindar 140 Amperes en una hora de consumo que en la realidad jamás será utilizada de
ese modo, pero si en forma paulatinamente que un promedio nos puede dar un consumo de 14
Amper por un lapso de 10 horas continuas. El periodo de tiempo que nos pueda proporcionar las
baterías para el consumo, se señala más expresamente en el ítem 3.2.5. (Limitaciones en uso de
potencia, y uso de energía eléctrica por usuario).
Figura 3.1.7.1. Vista de la batería referente a utilizar en el sistema de carga.
3.1.8 Determinación de la potencia promedio de consumo de una vivienda:
El primer procedimiento que se debe realizar para tener un consumo promedio de la
vivienda es el siguiente:

Se toma el consumo (Watt) de cada elemento que será conectado al inversor. El consumo
habitualmente figura en una etiqueta que tiene el producto. Si el consumo está
expresado en corriente (Amper), se multiplica este número por 220 y se obtendrá el
consumo en Watts.

Para cada elemento consumidor se estimara la cantidad de horas diarias que será
utilizado.

Se calcula el total de consumo en Watt/hora y luego en Watts/hora/día de todos los
elementos de la vivienda, que para este caso se considera una casa de 60 mts2. En que
esta vivienda se describe más detalladamente en la tabla 3.1.8. El cálculo se refiere a un
promedio de consumo, el cual puede variar según los usuarios de la casa.
A continuación se muestra una tabla con los artefactos más comunes a utilizar:
Tabla 3.1.8. Cálculo aproximado de potencia que utiliza en la vivienda de 60 mts2.
Consumos
iluminación
Living
Comedor
Dormitorio 1
Dormitorio 2
Cocina
Baño 1
Baño 2
Patio
Exterior
puerta
entrada casa
Total
N° de
centros
2
2
1
1
1
1
1
1
1
Potencia Watts
(bajo consumo)
2 x 15= 30
2 x 15= 30
15
15
15
15
15
15
15
Total hora
funcionando
4
4
3
3
2
1
1
0.2
0.1
Total
Watts/hora/día
120
120
45
45
30
15
15
3
1.5
11
165 Watts/hora
18.3
394.5 Watts
Consumos
artefactos
televisores
Equipo
musical
Plancha
Refrigerador
Notebook
Lavadora
Otros
N° de
artefactos
2
1
Potencia Watts
2 x 70= 140
30
Total hora
funcionando
6
4
Total
Watts/hora/día
840
120
1
1
1
1200
100
65
200
300
1
7
3
1
1
1200
700
195
200
300
artefactos
Total
2035
Watts/hora
23
Total
Consumo
3555
3949.4 Watts
Como se menciono este cálculo es estimativo pero consecuente con la vivienda de 60
mts2 en que se está basando. La potencia total que se calculó de consumo hora/día es un
estimativo en que la vivienda puede llegar a consumir en una hora con artefactos en su totalidad
funcionando, con lo que se tendrá que considerar que no siempre tendremos este consumo sino
uno más bajo, pero dependiendo de la hora se puede llegar a tener esta potencia de consumo y
también razonar que se puede llegar a tener un consumo mucho mayor.
Toda esta potencia que se refleja en la tabla, sirve útilmente su totalidad para hacer el
cálculo del banco de batería y de los parámetros de la batería, como también para escoger el
inversor, que en conjunto se usara para sistema de alimentación de energía eléctrica para la
casa.
3.2
Funcionamiento del sistema en el uso de carga (consumo):
3.2.1 Uso del Inversor:
Para el uso del inversor se dispondrán de dos modelos, en el cual se podrá usar un
inversor de 3000 Watts que se puede utilizar en la totalidad del circuito eléctrico de la vivienda,
cubriendo así toda la potencia limitada que brinda que en corriente es 13.5 Amper, otra opción
se dispondrá de un inversor en paralelo de menor potencia de 500 Watts para el circuito
exclusivo de alumbrado con una corriente limitada de 2.1 Amper mas el inversor de 3000 Watts,
con una corriente limitada total de los inversores de 15.3 Amper, quedando así el inversor de
3000 (W) para el circuito exclusivo de enchufes de la vivienda. Sus características y
funcionamientos principales se exponen a continuación:

Inversor de 3000 Watts de potencia:
Es un convertidor DC/AC de onda senoidal pura diseñado para aplicaciones fotovoltaicas y
banco de baterías, controlado por un microprocesador. Este inversor funciona para suministrar
una corriente alterna a una tensión de 220V/50Hz, a partir de una tensión de continua con
entrada
de 24 Volt, procedente de acumuladores electro-químicos (baterías o paneles
fotovoltaicos).
Figura 3.2.1.1. Inversor referencial, marca Isoverter, modelos 3000.
Para esto emplea componentes de última generación, tales como IGBTs, microcontroladores de 32 bits y módulos LCD. Además de su función básica como inversor permite la
monitorización de la condición de la batería, mostrando información acerca de la energía,
intensidad y otros parámetros de control. El diseño de trabajo en alta frecuencia disminuye
considerablemente el tamaño del transformador, lo que contribuye a disminuir el peso y
volumen del equipo.
Es capaz de suministrar el pico de arranque a televisores, proyectores, vídeos,
computadoras, refrigeradores, lavadoras, bombas sumergibles etc. Sin ninguna dificultad.
El inversor se auto-protege contra cortocircuito, sobrecarga, sobre-temperatura, sobretensión e inversión de polaridad. La protección contra inversión de polaridad no se logra
mediante la fusión del fusible de entrada (como ocurre en otros inversores más básicos),
simplemente deja de funcionar.
Es posible la puesta en marcha y paro por control remoto a través de una línea de control
que en él existe. Mediante unos sencillos menús de programación accesibles por el usuario se
pueden ajustar los parámetros de funcionamiento del inversor (tensión baja, tensión alta, carga
mínima, etc.).
Este inversor se reconecta automáticamente cuando las causas que lo hacen autoprotegerse desaparecen (alta o baja tensión de batería, sobre-temperatura o una señal de
control comandada exteriormente). Si detecta sobrecarga o una situación de cortocircuito
durante un número de veces predeterminado se tendrá que hacer un reset manual.
La detección de carga es un estado de espera durante el cual el inversor reduce su
consumo al mínimo en espera de una carga igual o superior a la prefijada para su encendido.
Cuando la detecta, el inversor arranca y pasa a modo normal de funcionamiento. Cuando el
consumo cae por debajo del límite fijado, el inversor pasa de nuevo al estado de detección de
carga. Si se conecta un consumo de potencia inferior a la prefijada entonces el inversor censará
la carga una vez por segundo hasta que esta supere este valor fijado. Este modo de
funcionamiento en standby, reduce considerablemente el autoconsumo del equipo.
El inversor dispone también de una conexión RS-232 que permite actualizar el microprocesador, en caso necesario (falla, implementaciones especiales, etc. y sólo por el fabricante),
así como un conector desde el que se puede monitorizar el estado de los leds del frontal.
Se incorpora además una línea de sensado que evita errores de lectura en los valores de
tensión de batería, debido a las caídas de tensión que pueden existir en los cables de potencia al
manejarse corrientes elevadas. La tensión de batería es medida por esta línea con más precisión,
lo que mejora notablemente las actuaciones del inversor en función del estado de la batería
(cortes por alta, baja etc.).
La figura 3.2.1.2, muestra una vista frontal del inversor, con todos los elementos
disponibles para el usuario.
Figura 3.2.1.2. Frontis inversor marca isoverter.
1. Indicador cortocircuito/sobrecarga, 2. Indicador de sobre-temperatura, 3. Indicador de
alta/baja tensión de batería, 4. Indicador de marcha, 5. Pantalla alfanumérica, 6. Teclado, 7.
Interruptor on/off/remoto.
En la figura 3.2.1.3, muestra una vista para las conexiones del inversor:
Figura 3.2.1.3. Conexiones del inversor modelo 3000.
1. Línea de sincronización (opcional), 2. Salida de 220 V AC puenteada a bornes laterales, 3.
Salida relé auxiliar, 4. Conexión positivo de batería, 5. Conexión negativo de batería, 6.
Conexión arranque remoto, 7. Conexión para actualización de software, 8. Conexión línea de
sensado batería.
En la siguiente figura 3.2.1.4, se muestra el diagrama de bloques de funcionamiento del
inversor:
Figura 3.2.1.4. Diagrama bloque del inversor.
Descripción de funcionamiento del inversor:
Después de encender el inversor éste pasa a realizar un test de autocomprobación. Si se
detecta algún error la causa del fallo será reflejada en el display LCD. Este fallo no permite al
inversor trabajar adecuadamente y cortará el suministro de carga. Como parte del test de
autocomprobación los ventiladores internos funcionan durante 0,5 seg. y todos los leds del
equipo se encienden momentáneamente.
Después del auto-test, la tensión de salida en AC aumentará poco a poco desde 0 hasta el
valor nominal (arranque suave). Si el circuito de detección de carga no encuentra cargas
superiores a las ajustadas, el inversor pasará al modo de detección de carga, reduciendo su
consumo y tratando de arrancar una vez por segundo.
Cuando la tensión de batería esté por debajo de la prefijada en tensión mínima alarma,
durante 10 segundos, se activará la alarma acústica y el led correspondiente a "tensión
incorrecta" se enciende. Si la tensión de batería sigue bajando y se llega al valor mínimo de paro
durante más de 10 segundos, el inversor se para. Si la tensión de batería aumenta hasta llegar al
valor mínimo de arranque, el inversor arranca de forma automática apagándose el led y
desactivando la alarma acústica.
En la siguiente figura 3.2.1.4, se muestra el sistema de alarmas:
Figura 3.2.1.5. Situación del inversor en función de la tensión de la batería (ajustes de fábrica).
Para la protección contra sobre potencia, en consumo, el inversor está equipado con una
rápida protección contra sobrecargas y cortocircuito. Corta el suministro de energía tras un
tiempo determinado que dependerá de la potencia demandada, como se muestra en el siguiente
figura 3.2.1.5.
Figura 3.2.1.5. Grafico de tiempo de desconexión del inversor, por sobrecarga.
Protección contra sobre-temperatura:
Como el inversor no tiene un rendimiento del 100%, la diferencia entre potencia utilizada
y potencia generada, se disipa en forma de calor, siendo este hecho especialmente notable
cuando el equipo está funcionando a potencia nominal.
Cuando el inversor está sometido a una carga elevada durante un periodo de tiempo
prolongado, la temperatura de la etapa de potencia aumenta, activándose la protección por
temperatura si se supera un límite prefijado. En un primer momento se conectan los ventiladores
internos y si esto no es suficiente y la temperatura sigue aumentando, el equipo se para. Cuando
la temperatura desciende hasta un cierto valor predeterminado, el equipo arranca de nuevo
automáticamente.

Inversor de 500 watts (optativo circuito exclusivo iluminación de vivienda):
Con el cálculo del consumo de las iluminarias de la vivienda, que es alrededor de 165
Watt-hora, en su capacidad máxima funcionando, se considera este inversor de 500 (W), para
que no se exponga al máximo de su capacidad, lo que conlleva, no tener riesgo que el inversor se
exponga a fallas con el transitar del tiempo.
El inversor de 500 (W), es un convertidor DC/AC de onda senoidal pura, con aplicaciones
de suministración de baterías, controlado por transistores. Este inversor ha sido diseñado para
suministrar una corriente alterna a un voltaje de 220V/50Hz, a partir de una tensión de continua
con entrada de 24 Volt.
Este inversor no posee las mismas características de protección y sistema de controlar,
que el inversor tratado, si trae un modo de protección por sobre-calentamiento, en el cual se
auto-desconecta si ocurriera y también un comando a distancia, pero en esencial satisface al uso
que se propone.
3.2.2 Conexiones del sistema:
Conexiones parte vehículo:
En las conexiones del sistema, se considera principalmente el cable que ira del terminal
positivo del alternador al terminal o borne positivo de la batería. Como se tiene dos opciones
para obtener energía eléctrica, en la cual con la opción del turbo prácticamente se ocupara un
cable de 1 metro de largo y con la segunda alternativa de instalar el alternador en el lugar del
compresor de aire acondicionado se ocupara un total de 4 metros de largo.
Se dispondrá de un terminal para la batería en el borne positivo y otro terminal en el
borne negativo. Este terminal puede ser de punta de ojal o punta pino, como lo muestra las
figuras 3.2.2.1.:
Figuras 3.2.2.1. Terminales para cables para conexión con baterías.
Para poder transmitir la energía eléctrica desde el vehículo hacia la casa se dispondrá de
un conector con terminal tipo regleta donde ira conectado los cables o el cordón de dos hilos de
alambre de sección 6 AWG, por un extremo que irá conectado directamente a la batería; por la
otra parte del cordón se dispondrá de la conexión de un enchufe trifásico macho volante tipo
industrial. El largo del cordón o cable será de tres metros máximo, considerando que mientras
más largo, más será la caída de tensión que se producirá.
Figura 3.2.2.2. Muestra regleta para conexión de los cables.
Este cordón o par de cables por ahora ira alojado en el interior del porta maletas del
vehículo.
Figura 3.2.2.3. Enchufe Industrial trifásico macho volante.
Ciertamente no siempre se encuentran en el mercado baterías del mismo tamaño que la
calculada. Si se encontrara con ese problema deberá armar los denominados "bancos de
baterías". Esto no es otra cosa que unir baterías para lograr una capacidad mayor que la de cada
una de ellas. Solo uniendo baterías del mismo tipo y capacidad.
Si lo que se desea es armar un banco de 200 Ah con 24 volt y se dispone de baterías de
100Ah 24 volt, se deberán unir dos baterías para lograr esta capacidad manteniendo la tensión
(24 Volt) y aumentar la corriente, se deben unir todos los positivos por un lado y todos los
negativos por otro, obteniendo una conexión en paralelo.
Si lo que se desea es mantener la corriente y aumentar la tensión se deben unir positivos
con negativos, obteniendo una conexión en serie. Un ejemplo de esto para armar el banco de
200Ah en 24 Volt, y se dispone de baterías de 12 Volt con 200Ah. En ese caso se colocan dos
baterías uniendo por un lado el negativo de la primera con el positivo de la segunda. De esta
forma se logra sumar tensión y mantener la corriente (12V + 12V = 24V). El positivo se debe
tomar del positivo de la primera batería y el negativo del negativo de la segunda batería.
En la figura 3.2.2.4 se refleja las conexiones para formar un banco de batería según la
disponibilidad de las baterías:
Figura 3.2.2.4. Muestra las conexiones en paralelo y en serie.
A continuación se muestra la unión de dos baterías de ciclo profundo, de 12 (V) y 200 (A).
Figura 3.2.2.5. Conexión de dos baterías 12 (V) 200 (A), ciclo profundo.
La interconexión de baterías en serie o en paralelo, requiere:

a) Las baterías deben ser de las mismas características: misma capacidad, mismo modelo,
misma tensión y mismo año de fabricación

b) Los cables de interconexión deben ser de calibre adecuado, a fin de evitar las pérdidas
de tensión por uso de cables muy delgados.
También se situará unas cajas protectoras para las baterías, para brindar mayor
seguridad, debido que van alojadas en la parte del porta maletas del vehículo.
Figura 3.2.2.6. Caja protectora para batería.
3.2.3 Conexiones del Vehículo con casa:
El cableado correcto es fundamental para el funcionamiento correcto del inversor.
Debido a que la entrada al inversor es de baja tensión 24 Volt, pero de un alto nivel de
corriente, se deben utilizar cables con baja resistividad. No desperdicie la inversión realizada en
baterías de alta calidad y en el inversor colocando cables no adecuados. En lo posible utilice
cable de cobre, el cable de aluminio tiene 1/3 más de resistencia. Se recomienda que el cableado
de entrada al inversor no supere los 3.5 metros. Si el cableado es defectuoso o de menor sección
a la indicada, es normal que el inversor corte por baja tensión de entrada al aplicarse consumos
importantes. Si fuese el cable mayor a 3.5 mts de longitud desde el vehículo hacia el inversor se
deberá optar por un cable de mayor sección para que no se produzca caída de tensión en la
línea.
El cable que se utilizará será en lo posible un cordón eléctrico de cuatro conductores,
utilizando el positivo del enchufe conectado al borne positivo de la batería, el terminal negativo
del enchufe conectado al borne negativo de la batería y con los otros dos terminales del enchufe
ira conectado al positivo y el otro al negativo de la batería, para que este sea usado como
sensado de la tensión que tenga la batería, el cual estará midiendo el inversor.
En caso de no poseer un cordón, se deberá usar dos cables de mayor calibre para la
polaridad del positivo y el negativo y los otros dos cables serán de menor sección para el sistema
de sensado de la batería, que de igual forma corresponderán en su color rojo en lo posible para
el terminal positivo y de color negro para el terminal negativo. Si se dispone de estos cables en
forma independiente se encintará o amarrará para no tener un desarreglo en los mismos. Utilice
los cables entre las baterías y el inversor lo más cortos posibles; tréncelos con 7 a 9 vueltas por
metro.
Los cables o el cordón se alojarán en el porta maletas del vehículo, el cual se tendrá la
precaución de no exponerlos a condiciones de calor o aplastamiento de estos. El enchufe
industrial trifásico macho volante que se conectará al terminal de los cables, deberá traer
protección en la punta de este para que no se produzcan cortos circuitos en el sistema.
En la parte exterior de la casa, se instalara un enchufe Industrial fijo hembra trifásico, en
lo posible lo más cerca donde se estacionará el vehículo para así ahorrar costos en los cables a
conectar.
Figura 3.2.3.1. Enchufe Industrial hembra fijo a conectar en la pared.
3.2.4 Conexión del circuito en la casa:
Conexión del inversor con la batería y el tablero de distribución eléctrica general de la
vivienda:
Donde se situará el enchufe hembra se debe hacer un agujero para que pase un tubo de
PVC de 32 mm, el cual pasarán los cables internos conectados del enchufe hacia una caja de
derivación de 20 x 10 mm, donde posteriormente se conectará con el inversor.
Posteriormente realizado la conexión del enchufe trifásico hembra con la caja de
derivación se comienza la conexión con el inversor, en la que antes se debe realizar un cambio en
el tablero principal, instalándo el nuevo sistema de inversor
En la caja de derivación se harán las conexiones correspondientes de los cables debido al
calibre de los cables de polaridad positiva y negativa que vienen desde el banco de batería, se
conectaran con una regleta para su mejor conexionado.
Los inversores quedaran lo más cerca de la caja de derivación en lo posible al lado de esta
para no tener caídas de tensión hacia los inversores y ahorrar al máximo en tendido de alambres
para la suministración de los 24 Volt desde el automóvil.
A la salida de los inversores se canalizará los cables correspondientes hasta el tablero. La
canalización se puede hacer con molduras sobrepuestas, si es que no hubiera un medio de
conducción embutida hacia el tablero de distribución.
Para seguridad se instalará el inversor con un interruptor automático diferencial. Hoy en
día la mayoría de las viviendas cuentan por reglamento de la Superintendencia de Electricidad y
Combustible (SEC), que los circuitos eléctricos posean un diferencial.
El diferencial será de 25 (A), 30 (mA)

Conexión recomendada usando diferencial:
Figura 3.2.4.1. Conexión inversor, usando un diferencial.
En caso de no tener un diferencial, se muestra en la figura 3.2.4.3 la conexión con un
interruptor automático, el cual se encuentra en el tablero de distribución de la vivienda.

Conexión usando interruptor automático (magneto-térmico):
Figura 3.2.4.2. Conexión inversor usando solo un interruptor automático.
Al lado del tablero se alojara otro tablero para protección del sistema del inversor como
del circuito eléctrico de la vivienda. Se debe instalar obligatoriamente un sistema de selectores o
conmutador para seleccionar la suministración de energía eléctrica que se utilizará por el
usuario, en la cual se tendrá como opción la energía entregada por el sistema de batería e
inversor o la suministración directa de la red.
Figura 3.2.4.3. Diagrama para seleccionar tipo de energía a utilizar.
En la figura 3.2.4.5 se muestra el selector referencial que se debe instalar al lado del
tablero de distribución eléctrica de la vivienda:
Figura 3.2.4.4. Selector conmutador
En la figura 3.2.4.6 se muestra el diagrama unilineal de la conexión del selector con
respecto para seleccionar los inversores o la red eléctrica y las respectivas cargas eléctricas de la
vivienda:
Figura 3.2.4.5. Diagrama de conmutador.
3.2.5
Limitaciones en uso de potencia, y uso de energía eléctrica por usuario:
En el uso de la potencia que será consumida dependerá exclusivamente del la capacidad
máxima del inversor, que en este caso será de 3000 Watts con un máximo de 13.6 amperes para
la vivienda. También se deja como alternativa de usar un inversor exclusivo de 500 Watts para un
circuito independiente de iluminaria en la vivienda, teniendo en cuenta que solo se tendrán un
máximo de 11 iluminarias, que en su totalidad de encendidas no superara lo 200 Watts de
potencia. Con esto se puede dejar un inversor exclusivo para los enchufes o circuito de fuerza,
con un inversor de 3000 Watts de potencia, con lo que tendríamos una corriente máxima de uso
de unos 15.9 Amperes.
El promedio de consumo de la vivienda que se eligió como modelo, no supera los 5
Amper-hora, pero solo considerando que se estará encendidos los artefactos de mayor uso
frecuente, como son las luces que en este caso serán de bajo consumo, también el refrigerador
que su consumo es casi constante, y que sería de alrededor de unos 2 Amperes, lo otros serian
los televisores, equipos musicales, reproductores de Dvd, cargadores de celulares, que son
artefactos que en promedio son los que más se usan en una vivienda.
También se debe considerar, que el circuito tendrá consumos momentáneos altos, como
ejemplo, debido al uso de una plancha eléctrica, una lavadora, una aspiradora, un microondas;
son artefactos que no siempre están constantemente siendo usados, pero sí al utilizarlos el
circuito de consumo se percibirá limitado, debido que un solo artefacto del que se señala
consume alrededor de 6 a 8 Amperes, que en potencia será entre unos 1200 a 1800 Watts.
Toda esta relación de bajos y altos consumos solo dependerá del usuario como lo
manipulé, teniendo en claro que el consumo estará limitado tanto en potencia eléctrica como en
tiempo, debido que las baterías estarán limitadas por su capacidad.
A continuación se muestra el diseño básico de una vivienda de 60 mts2, conectado con el
vehículo y el banco de baterías.
Figura 3.2.3. Vivienda de 60 mts2
Figura 3.2.5. Vivienda de 60 mts2, conectado con el vehículo.
En el uso de la energía eléctrica en la casa, primordialmente se deberá de tener en el
tablero principal los circuitos que realmente queremos que sean energizados a través del sistema
con inversor, debido a diseño del sistema se dispone de un uso límite en potencia eléctrica para
la casa, donde se prioriza alimentar la vivienda con energía a las ampolletas de bajo consumo,
también sistemas como el refrigerador, televisores, equipos musicales, reproductores de dvd,
lavadora y otros equipos de bajo consumo en lo posible.
3.2.6. Elementos de bajo consumo:
Para obtener ahorro energético y a la vez menor consumo para las baterías se deberá de
cambiar las luminarias del circuito de iluminación de la casa por unas ampolletas de bajo
consumo, debido a que una ampolleta de bajo consumo (dependiendo de la ampolleta),
consume en promedio de seis a nueve veces menos que una ampolleta normal de filamento por
lo que al cambiar las onces ampolletas de la vivienda tendremos un ahorro en potencia
equivalente a:

Ampolletas normales: 11 x 60 (W)= 660 (W)

Ampolletas de bajo consumo: 11 x 15 (W)=165 (W), por lo que se tendría un ahorro de
660 – 165 = 495 (W)
Con este consumo de potencia, será suficiente como para dejar el circuito de alumbrado
de forma independiente con un inversor exclusivo de 500 Watts o incluido al circuito general
eléctrico de la casa, con el inversor de 3000 Watts.
Generalmente las ampolletas son la forma más fácil de poder ahorrar energía en la casa,
aunque existen otros artefactos como un refrigerador que funciona a tensiones de 12/24 (V) o a
gas y otros, donde se pueden cambiar para ahorrar energía.
Hoy en día los artefactos electrónicos son cada vez más bajo en consumo, como son los
monitores de LCD, equipos musicales, televisores, etc.
CAPÍTULO IV
ANTECEDENTES ECONÓMICOS
ANTECEDENTES ECONÓMICOS
En esta sección se dará a conocer los costos reales de los implementos que se utilizan
en los dos sistemas tratados. Por otra parte se analiza cuales son las ventajas y desventajas
en costos de cada sistema, para así tener una noción del real ahorro y viabilidad que se tiene
en la generación de energía eléctrica.
4.1.
Análisis económico:
Tabla 4.1 cálculo de costos en sistemas de generación de energía en el automóvil.
Artefacto
Turbo
Alternador
Sistema N° 1: Generación de energía, con turbo
Marca y modelo
cantidad
Precio
referencial
unitario
Kia modelo OM364 /LA.
(versión económica)
Delco Remy, modelos
33, 34, 24, SI
S/m
Tubos de escape, 1
metro
Curvas codo escape
S/m
Placa metálica, 30 x 30
S/m
cm x 1 mm
Tornillos autoperforantes Genéricos
Varios d/detallar
Total sistema N°1=
1
189000
Costos en pesos
Chilenos, IVA
incluido
189000
1
69000
69000
1
10000
10000
2
1
4000
5500
8000
5500
6
118
708
15000
297.208
69000
69000
6100
24400
19000
19000
Sistema N° 2: Generación energía, en aire acondicionado
Alternador
Delco Remy, modelos
1
33, 34, 24, SI
Cable para terminal
Genérico
4 Mts
positivo, de # 6 AWG
Correa distribución
Rayco, generica
1
Total sistema N° 2=
112.400
Tabla 4.2 cálculo de costos en el banco de baterías y elementos de la vivienda.
Sistema N° 3 banco baterías
Artefacto
Batería ciclo profundo 24 volt, 200
A-H, libre mantención
Batería ciclo profundo 12 volt, 200
A-H, libre mantención
Enchufe trifásico macho volante
Conectores batería
Cable para unir batería con inversor,
# 6 AWG
Cable para unir batería con sensado
inversor, # 14 AWG
Caja protectora batería
Fusible y porta fusible volante
Marca y
modelo
referencial
marca exide,
modelo orbita
1
122000
Costos en pesos
Chilenos, IVA
incluido
122000
exide, modelo
orbita
2
66800
66800
Legrand, 32 (A)
Genérico
Genérico
1
2
2
3100
9890
6200
6100
36600
14000
4000
14000
4000
Genérico
Power Ride
Genérico
cantidad Precio
unitario
2x3
Mts
1
1
Total sistema N°3=
Sistema N° 4 utilizado en vivienda
Inversor 3000 (W), entrada 24 (V),
salida 220 (V)/50 (Hz), con
controlador de tensión de batería,
Inversor de 500 (W), entrada de 24
(V), salida 220 (V)/50 (Hz)
Conmutador de 2 a 3 posiciones
Interruptor Automático de 16 (A)
Interruptor Automático de 10 (A)
Enchufe Trifásico hembra fijo
Caja derivación 200 x 100 mm
Cambio Ampolletas a bajo consumo
15 (W)
Otros d/detallar
Total sistema N° 4=
259.490
Isoverter, 3000
1
219000
219000
Generico
1
68900
68900
Legrand
Legrand
Legrand, 32 (A)
Marisio
Phillips
1
1
1
1
1
11
17890
8100
8100
10400
4690
1790
17890
8100
8100
10400
4690
19690
16000
372.770
Con los costos calculados por sistemas ahora se suma los costos del banco de batería y de
la vivienda, que será usado por las dos opciones.
Tabla 4.3 Costos totales de los sistemas
Total sistema
Sistema N° 1 + sistema N° 3 +
Total
297.208 + 259.490 + 372.770
929.468
112.400 + 259.490 + 372.770
744.660
sistema N° 4
Sistema N° 2 + sistema N° 3 +
sistema N° 4
Como se aprecia el costo para el sistema N° 1 más el banco de batería con accesorios y de
la vivienda más accesorios refleja un costo mayor en la inversión que el sistema N°2. También
hay que considerar que el trabajo a realizar y la modificación es un poca más compleja. Por lo
que utilizando el sistema N° 2 más el banco de batería con accesorios y de la vivienda más
accesorios es más económico, por lo que se recomienda utilizar este sistema para la generación
de energía eléctrica a través del motor de un vehículo.
Si una vivienda de 60 mts2 consume en promedio mensual unos 200 KW, a razón de
$100,5 Pesos Chilenos por 1 KW, con tarifa BT1 de Edelmag, mensualmente son $22.100 que
anual serán $265.200 pesos aproximadamente en energía eléctrica, esto sin considerar el cargo
fijo mensual de $1.104 x 12= $13.248, por lo que quedaría aproximadamente en: 265.200 +
13.248 = $278.448 pesos.
Se considera el cálculo en un ahorro del 70% de consumo con el sistema de generación de
energía eléctrica con el vehículo, donde el promedio para recuperar la inversión del sistema N°1
será de:

Sistema N°1= $929.468 como inversión total de inicio, entonces considerando solo un
70% de ahorro:
278.448 x 0,7 = 194.913  929.468 / 194.913 = 4.77  5 años aproximadamente.

El sistema N°2= 744.660 como inversión total de inicio, entonces considerando solo
un 70% de ahorro:
278.448 x 0,7 = 194.913  744.660 / 194.913 = 3.8  4 años aproximadamente.
También se debe considerar que la batería de ciclo profundo su vida útil dura alrededor
de cuatro años, con un uso adecuado. Por lo que cada cuatro años se sumara un costo de
$122.000 aproximadamente.
Otra consideración que se puede hacer es que si el sistema se lleva a un lugar rural o una
vivienda donde no se posee energía eléctrica con la red general, el sistema se considerara como
una necesidad primordial para un requerimiento básico por lo que es una alternativa más para la
generación de energía eléctrica y por los costos que se refleja en el sistema N° 2 es una
alternativa un poco más viable económicamente que otros sistemas como la de paneles
fotovoltaicos y aerogeneradores donde sus costos de adquisición, instalación y mantención son
un poco mayor, por lo que este sistema ayudaría a mejorar notablemente el ahorro para una
instalación donde no se abastezca de energía de la red eléctrica urbana.
Un ejemplo de los costos con los equipos mencionados, en la siguiente tabla 4.4:
Tabla 4.4 Costos con otros tipos de sistemas
Equipos/artefactos
Cantidad
Costos en pesos Chilenos, IVA
incluido
Micro-aerogenerador 350 (W)
Panel fotovoltaico 85 (W)
1
871.080
2
(343.910 x unidad)
687.820
Regulador de carga
85.680
Estructura para soporte panel
42.000
fotovoltaico
Batería ciclo profundo
1
122.000
Inversores
2
287.900
Accesorios de instalación en la
125.980
vivienda
Total =
2.222.460
CONCLUSIONES
Un antecedente importante de aclaración, es que los alternadores no se queman por
exceso de revoluciones, sino por exceso de carga en la salida (corriente), a lo máximo si se
exceden de revoluciones se centrifuga el bobinado del rotor y se despedaza; donde un
alternador puede trabajar con revoluciones máximas, alrededor de 13.000 rpm.
El alternador estará libre de mantenimiento, por lo menos entre los 100.000 y 130.000
Kilómetros del vehículo. En donde se tendrá que revisar o cambiar los carbones de las escobillas,
los rodamientos y una limpieza interna del alternador.
No es necesario un regulador externo de intensidad, dado que es el propio inducido del
alternador el que limita la intensidad máxima admisible.
Con la batería escogida para el sistema, se tiene que tener cuidado especial en que su
descarga no sea más del 80% de su capacidad, esto para cuidar la vida útil de la batería, para así
no tener que incurrir en un gasto de batería nueva por lo menos en unos cinco años, en lo
mínimo que dura la batería con un uso apropiado y cuidadoso.
Técnicamente, la batería no almacena electricidad durante la carga, la energía eléctrica
producida por el alternador, se convierte en energía química dentro de la batería. Cuando la
batería entrega corriente, la energía química se convierte en energía eléctrica.
Una posibilidad de almacenar energía eléctrica con un banco de batería en paralelo a la
batería y alternador propio del automóvil, no es muy recomendable, debido al consumo que
tiene el vehículo más la función de cargar la batería misma del automóvil, y considerando que a
bajas r.p.m. el alternador genera baja corriente, aunque se puede realizar solamente cambiando
el alternador por uno de mayor potencia, como sería el de un vehículo mayor, lo que generaría
mayor consumo en energía mecánica al motor y en combustible.
Para este sistema se escogió una batería que sea capaz de brindar la capacidad mínima
del consumo que se quiere ocuparse, dejando la alternativa de poder escoger una batería con
mayor capacidad dependiendo del sistema que se quiera, donde también se puede utilizar una
batería de menor tensión como por ejemplo una batería de 12 Volt, u otra posibilidad de
conectar dos baterías con conexión en serie o en paralelo. Para estas conexiones se debe tener
en cuenta que las baterías tienen que ser de igual tensión y corriente.
Como opción se puede tener un circuito de transferencia de energía, en cual puede
detectar la presencia de los inversores y automáticamente desconectar la red eléctrica que tiene
la vivienda. Esta opción quedará abiertamente para una futura mejora del estudio de factibilidad,
teniendo en cuenta que su instalación es de alto costo, por lo que en este estudio de factibilidad
no se consideró.
Dado lo expuesto en el trabajo de memoria de estudio de factibilidad de poder generar
energía eléctrica a través de un automóvil con funcionamiento a gas, para poder energizar una
vivienda, se puede concluir que la mejor factibilidad es por medio de la segunda opción, en la
instalación de un alternador en el lugar físico del compresor de aire acondicionado, debido a su
costo más bajo, generación más constante de energía eléctrica en el vehículo y sin producir o
gastar mayor potencia mecánica al automóvil.
Con el sistema de un turbo acoplado al sistema de gases quemados que expulsa el
vehículo, a pesar que técnicamente se puede desarrollar, la inversión y la complejidad que
conlleva, no se recomienda su factibilidad de uso, debido al alto costo de su instalación y que en
modo de ralentí y bajo las 1500 r.p.m. del vehículo transitando, el sistema prácticamente no
producirá generación de energía eléctrica.
En la parte vivienda se escogió por opción una casa de 60 mts2, por lo que si se requiere
llevar a una casa más amplia se considerara una inversión mucho más grande, tanto en los
inversores como en las baterías, con lo que se puede apoyar con micros-aerogeneradores.
También queda la eventualidad como estudio de poder mejorar las alternativas o posibles
nuevas opciones de generar energía eléctrica en un automóvil, siendo que se omitieron otras
posibilidades, debido a la no factibilidad técnica que recomendaron expertos en la materia; esto
es factible siempre cuando, la generación de energía eléctrica a través del vehículo, no produzca
un consumo mayor de combustible en el motor del vehículo, donde lo principal, es poder
generar energía eléctrica sin tener que consumir energía mecánica extra.
Eric Muñoz Solís
BIBLIOGRAFÍA
Bibliografía:

Ing. K. G. Bürger, Electricidad y electrónica del automóvil: Alternadores, 2° edición
(Bosch), Universidad de Magallanes Biblioteca central, 2000.

John Remling, Electricidad Automotriz, 1° edición (tomo II), Universidad de Magallanes
biblioteca central, 2002.

Sitio Web: http://www.Scribd.com/pdf, manuales técnicos, en PDF.

Sitio Web: http://www.es.libros.redsauce.net, libros sobre Ingeniería Energética.

Sitio Web: http://www.directindustry.es, catálogos en PDF.

Sitio Web: http://www.electrimecanicavirtual.org, modulo electricidad automotriz
ANEXO
A.- Hoja técnica dimensiones de generador de energía eléctrica (alternador Delco Remy):
B.- Hoja técnica del inversor isoverter, modelo 3000:
CARACTERÍSTICAS
ISOVERTER 3000/24
FÍSICAS
470 mm
235 mm
125 mm
9 kg
Largo
Ancho
Profundo
Peso
ELÉCTRICAS
Forma de onda de salida
Tensión nominal de entrada (*)
Rango de tensión de entrada
Potencia nominal de salida
Tensión nominal de salida
Variación de la tensión de salida
Frecuencia nominal
Variación de la frecuencia
Rendimiento con carga
Distorsión armónica con carga resistiva
Funcionamiento en stand-by
Potencia pico admisible
Autoconsumo en vacío
Autoconsumo en Stand-by
Alarmas locales
Parámetros en LCD alfanumérico
Protección contra polaridad inversa
Protección contra sobrecarga
Protección contra corto circuito
Protección contra sobre-temperatura
Protección contra baja/alta tensión de
batería
Tropixalización de los circuitos
Rango de temperatura de funcionamiento
Rearme desconexión sobre-temperatura
Rearme desconexión tensión alta/baja
Rearme desconexión
cortocircuito/sobrecarga
Ventilación
Caja
Pintura
Grado de estanquiedad
Senoidal pura
24 V
21 – 32 V
3000 W
230 ó 120 V
≤ 5%
50 ó 60 Hz
≤1%
Aproximadamente 90%
≤2%
Detección ajustable (cargas mayores de 15W)
3600 W (10 minutos)
4000 W (60 segundos)
>6000 W (3 segundos)
>18 W
>3 W
CONSTRUCTIVAS
Alta y baja tensión de batería, sobrecarga, cortocircuito
mediante Leds, LCD y señal acústica
Tensión de batería, tensión de salida, valores
instantáneos de corrientes de generación y consumo,
temperatura, etc.
Sí, mediante diodo inteligente de bajas pérdidas
(MOSFET)
Sí, temporizada en función de la potencia demandada
Sí, temporizada (10s)
Sí
Sí
Sí
0 – 45°C a plena carga
Automático
Automático
Reset manual
Si, controlada por temperatura
Aluminio
Epoxi al horno
IP 20
C.- Hoja técnica, parámetros ajustes inversor isoverter, para modelo 3000: