United States

A nivel gubernamental, la CFE reporta que las principales fuentes de producción de energía eléctrica son las centrales eólicas de La Ventosa en Oaxaca y Guerrero Negro en Baja California Sur. A continuación se describen las características generales de los principales proyectos eólicos gubernamentales desarrollados en México:

La Venta, Oaxaca. Este proyecto fue una de las primeras centrales eólicas en México. Se ubica en el estado de Oaxaca, en el Istmo de Tehuantepec. Dicho proyecto fue puesto en marcha en 1994 y fue la primera planta en ser integrada a la red eléctrica en México y América Latina. Su capacidad instalada es de 1575MW (CFE, 2004). En tér- minos generales, La Venta ha tenido buenos resultados en comparación con otras cen- trales eólicas del mundo, y actualmente están en fase de diseño y licitación los proyectos La Venta II, III y IV (CFE, 2004). El potencial existente ha llevado a que esta zona sea considerada para ser integrada al sistema nacional de electricidad como otra fuente de energía eléctrica.

La Ventosa, Oaxaca. Análisis realizados por el IIE en La Ventosa han estimado un po- tencial de 2000MW, que se pueden generar a partir de plantas de poder eólico en esta zona (Jaramillo y Borja, 2004). La Ventosa está delimitada por el primer nivel topográfico que se encuentra a 100m sobre el nivel del mar, desde el puerto de Salina Cruz y hasta los lí-mites entre Oaxaca y Chiapas (Jaramillo y Borja, 2004).

Guerrero Negro, Baja California Sur. El proyecto eólico se ubica en el municipio de Mu- legé, en las afueras de la población de Guerrero Negro, en el estado de Baja California Sur, dentro de la zona de Reserva de la Biosfera de Vizcaíno Tiene una capacidad de 600MW y consta de un solo aerogenerador que opera de forma automática. El factor de planta promedio con el que opera la planta fue 18% y en términos generales ha mos- trado eficiencia para proporcionar electricidad a las poblaciones aledañas (Vázquez, 2001; CFE, 2004; IIE, 2004b). Otro proyecto reportado en Baja California Sur se ubica en el área El Cardón, donde se han instalado 15 aeroturbinas (Jaramillo et al., 2004)

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que alcanzan un factor de aire-turbina de 25%, por lo cual es un sitio considerado favo- rable para el desarrollo de energía eólica a nivel rural.

San Juanico, Baja California Sur. El proyecto se ubica en la comunidad San Juanico, localizado en el litoral del Océano Pacífico, en el municipio de Comondú, Baja California Sur, donde el servicio de electricidad ha mejorado el nivel de vida de las poblaciones. La planta eólica está constituida por 3 sistemas que operan en paralelo: con energía solar, eólica y termoeléctrica a partir de diesel. Esta planta híbrida trabaja con 100kW de viento, utilizando aerogeneradores de 10kW cada uno, celdas solares de 17kW y un motor generador diesel de 80kW. (Vázquez, 2001; Gutiérrez, 2004).

Puerto Alcatraz, Baja California Sur y Norte. Este proyecto se ubica en las áreas de Baja California Sur y Norte, y el objetivo para establecerlo fue el de incrementar la calidad de vida de los habitantes de poblados aislados como Puerto Alcatraz, localizado en la isla Santa Margarita (Vázquez, 2001). La planta de Puerto Alcatraz tiene una capacidad de 77.3kW y está constituida por 3 aerogeneradores de 5kW cada uno, 2 arreglos fotovol- taicos de 1,15kW cada uno, y una máquina diesel de 60kW. Además, cuentan también con una batería de 200kWh, 120V CD y un inversor de 15kW (Vázquez, 2001). Lo an- terior lleva a considerar el desarrollo de la energía eoloeléctrica en ambientes como las islas, que son lugares donde la generación eólica es una buena alternativa de obtener electricidad de una forma limpia, relativamente barata y socialmente aceptable, que cu- bra los requerimientos de las poblaciones nativas y el turismo. A este respecto Koroneos et al., (2004) realizó un estudio en la isla de Lesbos en Grecia, acerca del uso de dife- rentes fuentes de energía renovable, en el que se incluía aeroturbinas. Los resultados indicaron que la generación de electricidad por medios eólicos era una buena alternativa por su bajo costo y mantenimiento, y que podía ir remplazando parcialmente las formas típicas de generación de electricidad en las islas cercanas.

Ramos Arizpe, Coahuila. La compañía cementera Apasco adquirió en 1997 un aeroge- nerador que fue instalado en el municipio de Ramos Arizpe, estado de Coahuila. Este aerogenerador trabaja bajo la modalidad de autoabastecimiento con 38KW a un nivel bajo. Se ha detectado que la zona tiene un gran potencial eólico (IIE, 2004b; Jaramillo et al., 2004), aunque en estos últimos años este proyecto sufrió ciertas vicisitudes.

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Cozumel Quintana Roo. El proyecto eoloeléctrico que fue presentado ante la autoridad ambiental (Secretaria de Desarrollo Social) en 1994 como una central de 30MW con una estimación de producción anual 75millones de kWh y una disponibilidad de planta de 28.5%. El número de turbinas a establecer era de 60. Este proyecto fue promovido por la compañía Cozumel 2000 y el gobierno del estado de Quintana Roo, y se consi- dera que reduciría la erogación del pre-supuesto del estado por pago de la energía eléctrica consumida en el alumbrado público, a la par de ser una forma de di-versifica- ción del suministro de energía (Fuerza Eólica, 2000).

2.2 Motores de corriente directa y alterna

El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio.

El principio de operación de las máquinas eléctricas obedece a algunas leyes funda- mentales del electromagnetismo, estas leyes son básicamente:

1. Ley de inducción de Faraday. Fuerza electromotriz inducida en un circuito con- ductor cerrado debida al flujo producido por un imán. Esta ley establece si el flujo

magnético concatenado(enlazado) con un circuito conductor cerrado varía, se induce una fuerza electromotriz en el circuito.

Si ø representa el flujo concatenado con el circuito y døla variación de flujo du- rante el tiempo dt, entonces el valor de la fem inducida es proporcional a la ve- locidad de variación del flujo dø/dt. El sentido de la fem inducida viene determi- nado por la ley de Lenz, lo cual establece que la intensidad producida por la fem inducida se opone a la variación del flujo.

Cuando el sentido de la intensidad tiende a oponerse debido a la posición del flujo la fem y la intensidad tienen el mismo sentido, por lo tanto la fem debe con- siderarse negativa respecto a la variación del flujo concatenado. Si el flujo con- catenado con el circuito aumenta, o sea si dø/dt es positivo, la corriente produ- cido por la fem inducida hace disminuir el flujo; si el flujo concatenado con el

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circuito disminuye, o sea, si dø/dtes negativa, la corriente producida por la fem inducida aumenta el flujo. De acuerdo con lo anterior, la ley de Faraday puede escribirse así:

e = - dø/dt . 10-4 _volt

o sea, la fem inducida en el circuito es igual a la velocidad de disminución del

flujo concatenado con el circuito. En esta ecuación ø viene en maxwell y t en

segundos.

Si una bobina tiene N espiras y el mismo flujo circula en todas, el voltaje indu- cido en toda la bobina estará dado por

e = - Ndø/dt . 10-4 _volt

donde e = voltaje inducido en la bobina

N = número de vueltas de alambre en la bobina Ø = flujo que circula en la bobina

2. Ley de Kirchhoff del circuito eléctrico. Esta ley establece “en cada malla de una red, la suma de todas las fem aplicadas e inducidas es igual a la suma de todas las caídas de tensión resistivas”.

∑(V + e) = ∑ IR

3. Ley del circuito del campo magnético (ley de Ampere). También se establece una relación parecida a la ecuación 2.1 para el circuito magnético. Si Hl es la inten-

sidad de campo magnético en el elemento dl del circuito magnético, N es número de espiras que están atravesadas por el flujo magnético, e “I” la intensidad que circula por el enrollamiento, entonces la ecuación correspondiente es:

ʃHl dl = NI

en esta ecuación establece que la ”integral curvilínea de la intensidad de campo

magnético a lo largo de un camino cerrado es igual a la suma de ampervueltas con los cuales este camino enlazado”

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Figura 2.14 Flujo producido por una bobina.

Fuente: Liwschitz Miguel (1972). Máquinas de corriente continua, editorial CECSA, México,p.31

4. Ley de la fuerza ejercida sobre un conductor en un campo magnético(ley de Biot-Savart).Intensidad y sentido de la fuerza. Cuando un conductor por el cual cir- cula una corriente se coloca en un campo magnético se ejerce una fuerza sobre él. Si el sentido de las líneas de inducción forma un ángulo α con el sentido de la in- tensidad en el conductor esta fuerza es:

f = 8.85 x 10-8 _{BIL senα libras}

donde L es la longitud del conductor en el campo magnético en pulgadas I la intensidad en ampere, y B la densidad de flujo(en líneas por pulgada cuadrada) en el que está situado el conductor.

En las máquinas eléctricas, las líneas de inducción y los conductores son siempre per- pendiculares entre sí.16 _{Por consiguiente, en las máquinas eléctricas,}

f = 8.85 x 10-8 _{BIL libras}

El sentido de la fuerza f sobre el conductor puede determinarse mediante la regla de la mano izquierda.

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Figura 2.15 Fuerza ejercida sobre un conductor y sentido de la corriente por el circula corriente en un campo magnético.

Fuente:Liwschitz Miguel (1972). op. cit.,p.33

5. Ley de la dirección de la fem inducida (Ley de Lenz).El signo menos en la ecua- ción 2.2 es una expresión de la ley Lenz, en la cual establece que la dirección del voltaje inducido en la bobina es tal que si los extremos de ésta estuvieran en corto circuito, se produciría en ella una corriente que generaría un flujo opuesto al cambio del flujo inicial.

Principios fundamentales de las máquinas eléctricas de corriente