¿Qué es un protector de tensión?

Un protector de tensión es un dispositivo eléctrico que protege un sistema eléctrico o un aparato de los efectos perjudiciales de las fluctuaciones de tensión, incluidas la sobretensión y la subtensión.

Las fuentes de energía, especialmente la red, son propensas a sufrir interrupciones. Se presentan en forma de niveles de tensión demasiado altos o demasiado bajos. Estas variaciones pueden dañar circuitos y aparatos eléctricos sensibles.

Un dispositivo de protección de tensión se conecta a la alimentación en serie y controla la tensión; si sube o baja demasiado, interrumpe el flujo de energía. Luego restablece la energía más tarde, cuando la tensión vuelve a la normalidad.

¿Qué es un protector contra sobretensiones?

Un protector contra sobretensiones es un dispositivo que puede absorber picos de tensión repentinos y de corta duración. Protege específicamente un sistema eléctrico o un aparato contra daños redirigiendo la corriente resultante a tierra.

Una sobretensión es un aumento repentino de la tensión que se produce momentáneamente, en una millonésima de segundo, pero que puede causar graves daños a los sistemas eléctricos y a las cargas conectadas.

Los impulsos transitorios se producen por diversos motivos, como la caída de rayos, los cortes de carga o el encendido y apagado de cargas pesadas.

Un supresor o protector de sobretensiones cortocircuita el exceso de energía a tierra, utilizando componentes cuya resistencia es alta en tensión estándar y baja en un pico o pulso de tensión superior.

Protector de tensión frente a protector contra sobretensiones

Siendo ambos dispositivos de protección eléctrica, ¿en qué se diferencian los dispositivos de protección contra sobretensiones? Esta sección los compara en estos frentes: diseño, función, funcionamiento, clasificación y usos o aplicaciones específicos.

Diseño

Un protector contra sobretensiones para la protección de un sistema eléctrico tiene aproximadamente el tamaño de los dispositivos convencionales de protección de cuadros eléctricos, con terminales en la parte superior e inferior para las distintas conexiones de los cables.

La versión reducida (para protección de aparatos) es donde empiezan a aparecer las variaciones de diseño. Los tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones de esta clase van desde protectores enchufables para insertar en tomas de corriente hasta regletas y aparatos autónomos.

El protector de tensión tiene variaciones de diseño limitadas. Suele ser un dispositivo compacto del tamaño de los dispositivos habituales de los cuadros de servicio o distribución, con una pantalla digital y botones de ajuste en la parte frontal para fijar los niveles de tensión.

Función

Un regulador de tensión protege los circuitos delicados de niveles de tensión demasiado altos o demasiado bajos. Supervisa constantemente la tensión y corta el suministro si detecta un cambio. De ese modo, el dispositivo evita que las fluctuaciones de tensión causen daños al instante o con el tiempo.

El objetivo principal de los protectores contra sobretensiones es precisamente ése: protección contra sobretensiones. Protegen el sistema eléctrico o los aparatos eléctricos de las tensiones excesivas provocadas por rayos y otras causas de perturbación de la red.

Trabajar en

Los dispositivos de protección de tensión utilizan una combinación de componentes electrónicos para salvaguardar los equipos y sistemas eléctricos. Cortan el suministro si detectan una variación de la tensión. Los protectores contra sobretensiones no cortan el suministro. En su lugar, dirigen el exceso de energía a tierra.

Algunos tipos de protectores contra sobretensiones pueden utilizar varistores de óxido metálico, o MOV en abreviatura, para salvaguardar circuitos o tubos de descarga. Otros utilizan diodos de ruptura. La mayoría de los dispositivos de protección contra sobretensiones que se utilizan hoy en día están basados en MOV. He aquí cómo funcionan:

• Cuando la tensión es la esperada, la resistencia del MOV es alta.
• A continuación, la corriente circula por los circuitos necesarios para alimentar las cargas.
• En caso de sobretensión repentina, el MOV se convierte en conductor.
• La corriente excesiva fluye ahora momentáneamente a través del MOV hacia la tierra.
• Cuando la tensión vuelve a la normalidad, el MOV vuelve a ser una resistencia.
• Los tubos de descarga de gas y los diodos funcionan de forma similar.

Clasificación

Tanto los dispositivos de protección de tensión como los de protección contra sobretensiones tienen una amplia gama de valores nominales, en función de sus usos específicos. Sin embargo, el tipo de protección contra sobretensiones suele tener una clasificación más alta que un protector de tensión.

Las sobretensiones transitorias pueden ser muy superiores a la tensión de red estándar, a veces de hasta varios miles de voltios. Los equipos de protección contra sobretensiones deben ser capaces de soportarlo.

Por otro lado, un protector contra subtensión o sobretensión está diseñado para hacer frente a las fluctuaciones y suele tener un valor nominal más bajo. Dicho esto, es bueno tener en cuenta que los valores nominales varían mucho de un protector a otro.

Aplicación

Los desviadores de sobretensiones suelen instalarse en el punto de entrada del servicio para proteger todo el sistema eléctrico. También puede colocarlos en los subcuadros para proteger los circuitos derivados o la entrada de un aparato eléctrico.

Los protectores de tensión suelen ser dispositivos de protección de sistemas y aparatos. Protegen productos eléctricos y electrónicos sensibles, como televisores, ordenadores, frigoríficos, etc. 

Protector de tensión o protector contra sobretensiones: Cuándo utilizarlos

Saber cuándo y dónde utilizar uno u otro aparato puede resultar confuso, dadas sus finalidades similares en un sistema energético. Ahora que ya hemos visto sus diferencias, aquí tienes más información sobre la aplicación de cada equipo eléctrico.

¿Cuándo se necesita un protector de tensión?

Los protectores de tensión se utilizan en los hogares para proteger los aparatos electrónicos y eléctricos. En oficinas y edificios comerciales, protegen varios aparatos de las fluctuaciones de tensión.

Utilízalos si en tu región se producen frecuentes alteraciones de la red que pueden hacer que la tensión suba o baje hasta niveles inseguros. También los necesitas si tu zona es propensa a las sobretensiones causadas por tormentas eléctricas u otras fuentes.

¿Cuándo se necesita un protector contra sobretensiones?

Los protectores contra sobretensiones se utilizan principalmente para ofrecer protección a toda la línea. Conducen a tierra las sobretensiones transitorias y soportan tensiones y corrientes elevadas.

Utilízalos si tu casa es susceptible de sufrir rayos o si son frecuentes los cortes de red y otras interrupciones. Si vives cerca de una gran planta de fabricación, necesitas uno, ya que es probable que las subidas de tensión sean habituales.

Conclusión

Tanto los protectores contra sobretensiones como los protectores de tensión protegen los componentes del sistema eléctrico, incluidos los electrodomésticos, de los daños causados por las perturbaciones de la red. Sin embargo, ambos dispositivos difieren en varios aspectos. Cuando utilices uno u otro producto, asegúrate de conocer estas variaciones, incluidas las aplicaciones específicas en un sistema eléctrico.

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¿Cómo funciona un sistema de almacenamiento de energía en batería?

Un sistema de almacenamiento en batería utiliza dispositivos electroquímicos para almacenar energía eléctrica. Capta la energía en una reacción química reversible (carga) y la libera cuando la necesita (descarga).

La energía liberada alimenta un circuito externo o un equipo eléctrico, como las cargas eléctricas de una vivienda, un edificio comercial o la red de una compañía eléctrica.

Puedes utilizar varias fuentes de energía para cargar las baterías. Entre ellas están la red y fuentes renovables como la solar y la eólica. Los sistemas de energías renovables requieren más baterías de almacenamiento porque su generación de energía es intermitente.

Componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías

Como hemos visto, el funcionamiento de un sistema de almacenamiento de baterías, desde el proceso de carga hasta que se descarga para liberar la energía almacenada, depende del funcionamiento de varios componentes. Entre ellos se encuentran los siguientes:

• Células de batería
• Sistema de gestión de baterías
• Sistema de conversión de energía
• Sistema de gestión de la energía
• Sistema de gestión térmica
• Sistema de seguridad
• Aparamenta y dispositivos de protección
• Recinto
• Sistema de comunicación

Pilas de batería

Se refiere a las unidades individuales que componen la batería. Combinadas y encerradas en un marco, varias celdas forman un módulo. En función de la capacidad necesaria, varios módulos se unen en pilas para formar un bastidor.

Las celdas de las baterías de almacenamiento pueden ser de distintos tipos, según los compuestos químicos del electrolito y los tipos de electrodos utilizados. Las opciones más populares son los sistemas de almacenamiento basados en iones de litio y plomo-ácido. Otras son las baterías de sodio-azufre y de flujo.

Sistema de gestión de baterías

El sistema de gestión de baterías de almacenamiento de energía, BMS, consta de componentes electrónicos que controlan el estado de la batería en tiempo real. Comprueba la corriente, la tensión y otros parámetros de funcionamiento de la batería, como la temperatura y el estado de carga.

La función del sistema BMS es proteger las celdas de la batería de posibles daños. Por ejemplo, garantiza que el acumulador no se sobrecargue ni se descargue insuficientemente. También evita que las baterías se sobrecalienten equilibrando su funcionamiento y manteniéndolas dentro de unos niveles seguros.

Sistema de conversión de energía

Los sistemas de almacenamiento en baterías liberan energía en forma de corriente continua o continua. En la mayoría de las aplicaciones, la carga funciona con corriente alterna. Eso requiere un sistema de conversión, también abreviado PCS.

El dispositivo de conversión de potencia transforma la corriente continua en alterna. La CA es un tipo de corriente eléctrica más utilizable cuando se alimentan aparatos eléctricos o se estabiliza la salida a la red El PCS consiste principalmente en un dispositivo llamado inversor.

El inversor típico de un sistema de almacenamiento de energía utiliza una combinación de dispositivos eléctricos y electrónicos para garantizar una transformación fluida de la energía. También se conecta a otras partes del sistema BESS.

Sistema de gestión de la energía

Controlar el flujo de energía que entra y sale de la batería de almacenamiento es esencial para garantizar una utilización eficiente del sistema. Este control requiere un sistema de gestión de la energía, abreviado EMS.

El EMS regula el funcionamiento del inversor cuando convierte CC en CA, optimizando su rendimiento y el de todo el sistema. En otras palabras, estos componentes de un sistema de almacenamiento de energía en baterías garantizan que todo el sistema funcione como debe para producir la energía eléctrica necesaria.

Sistema de gestión térmica

Con la corriente circulando por sus circuitos, un sistema de almacenamiento de energía se calentará sin duda. Si el calentamiento no se controla, las temperaturas podrían alcanzar niveles peligrosos. También se reduciría la vida útil de la batería.

El sistema de gestión térmica refrigera el sistema de almacenamiento y garantiza que funcione a una temperatura segura. Incluye ventiladores y otros dispositivos o métodos de refrigeración, como refrigeración líquida y ventilación.

El tipo de sistema de gestión térmica del almacenamiento de energía en baterías que se utilice depende del tamaño de la instalación, la capacidad energética y otros factores como el tipo de batería.

Sistema de seguridad

A veces, los sistemas BMS y EMS no pueden contener los elevados niveles de temperatura. En tales situaciones, un sistema de extinción de incendios entra en acción para evitar que las llamas se propaguen.

El sistema de extinción de incendios puede basarse en diversas tecnologías para saber cuándo debe activarse. Las opciones estándar son detectores de humo, sensores de calor y detectores de gas especializados.

En algunas instalaciones, las medidas de seguridad incluyen alojar el almacén en una sala o recinto seguro y montar cámaras de CCTV. Estas medidas garantizan el funcionamiento seguro del sistema y evitan que personas no autorizadas manipulen su funcionamiento.

Aparamenta y dispositivos de protección

Toda instalación eléctrica debe contar con aparamenta y dispositivos de protección eléctrica. El sistema de almacenamiento no es una excepción. Estos componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías incluyen disyuntores, interruptores y equipos similares.

Los dispositivos de protección protegen el sistema de los fallos eléctricos, y varios tipos de aparamenta garantizan la seguridad de las conexiones y desconexiones. Estos componentes del BESS también ayudan a aislar el almacenamiento de la red cuando es necesario.

Algunos componentes de la aparamenta son manuales, mientras que otros son automáticos. Los dispositivos de conmutación automáticos eliminan los fallos eléctricos para proteger el sistema, mientras que los manuales permiten realizar tareas de mantenimiento y reparación.

Bastidores y armarios

Un sistema de almacenamiento de baterías consiste principalmente en un conjunto de baterías conectadas. Una vez instaladas, se colocan en bastidores para asegurarlas. Las baterías son de gran tamaño y se alojan en grandes armarios en un sistema de almacenamiento de energía de baterías industriales.

Los recintos de baterías de las grandes instalaciones suelen contar con sistemas de refrigeración. Esto se debe a que tales almacenamientos generan calor que, si no se controla, podría alcanzar niveles catastróficos.

Sistema de comunicación

Varios componentes del sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS), como el inversor, el BMS o el EMS, deben comunicarse para intercambiar información crítica.

También es posible que todo el BESS tenga que comunicarse con sistemas y equipos externos, como contadores y el sistema de control central.

Además de garantizar el buen funcionamiento de la instalación, el sistema de comunicación permite controlar todo el sistema o partes de él y ejecutar diversas funciones, como arrancar/parar, programar tareas y realizar diagnósticos.

Varios componentes facilitan este intercambio de información. Entre ellos figuran diversos circuitos, software y algoritmos de supervisión y control, y equipos inalámbricos.

Conclusión

Estos componentes de almacenamiento de energía de la batería garantizan que todo funcione de forma segura, óptima y dentro de los niveles preestablecidos. Y lo que es más importante, protegen su sistema de almacenamiento, alargando su vida útil. Como hemos visto, los componentes incluyen algoritmos específicos de la aplicación, circuitos electrónicos y equipos eléctricos o electrónicos.

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¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía en baterías?

Un sistema de almacenamiento de energía en baterías, BESS, es cualquier instalación que permita captar energía eléctrica, almacenarla en una o varias baterías y liberarla más tarde cuando se necesite. Su tamaño varía desde pequeñas unidades para uso doméstico hasta grandes configuraciones BESS para necesidades energéticas industriales.

El corazón de un BESS es un dispositivo electroquímico formado por celdas o módulos de batería. Este dispositivo obtiene la energía de una fuente renovable, como la solar o la eólica, o incluso de la red, y la almacena en forma química.

A lo largo de los años, los científicos han desarrollado diversas tecnologías de baterías para conservar la energía eléctrica. Éstas difieren en muchos aspectos, como el tipo de compuestos químicos utilizados, el coste, la vida útil, el impacto medioambiental, etc.

Tipos de sistemas de almacenamiento de energía en baterías

Existen varios tipos de baterías de almacenamiento de energía, agrupadas por su química de almacenamiento. Se trata de baterías de iones de litio, de plomo-ácido, de níquel-cadmio, de sodio-azufre y de flujo.

Sistema de almacenamiento de baterías de iones de litio

Como su nombre indica, la batería de iones de litio utiliza sales de litio como electrolito. El electrodo catódico es un compuesto de litio, mientras que el ánodo suele ser grafito.

Las opciones de cátodo varían desde el fosfato de litio y hierro y el óxido de litio y cobalto hasta el óxido de litio y manganeso: el tipo basado en óxido de manganeso ofrece mejores características y se utiliza preferentemente en aplicaciones especializadas.

Aunque es una opción más cara, el LI-ion es uno de los tipos de BESS más utilizados, con usos diversos que van desde los hogares hasta los sectores comercial e industrial.

Ventajas

• Peso ligero
• Más pequeños que otros tipos de acumuladores
• Alta eficiencia (hasta 95%)
• Carga rápidamente
• Gran capacidad energética
• Gran profundidad de descarga que puede llegar hasta 90% de capacidad total
• Dura mucho tiempo (5-30 años, según el tipo de cátodo)

Aplicaciones

• Utilizado en sistemas de almacenamiento de energía renovable
• Vehículos eléctricos
• Diversos aparatos electrónicos de consumo (teléfonos móviles, ordenadores portátiles, etc.)
• Herramientas eléctricas portátiles     

Sistema de almacenamiento de baterías de plomo-ácido

Estos sistemas BESS utilizan baterías formadas por electrodos de plomo y ácido sulfúrico (H2SO4) como electrolito. El BESS típico basado en plomo-ácido dura entre 5 y 10 años, pero requiere un mantenimiento regular a lo largo de su vida útil.

Los acumuladores de plomo-ácido también son menos eficientes que los de iones de litio (unos 85%) y tienen una DOD baja, de unos 50%. También necesitan cargarse periódicamente cuando no se utilizan durante periodos prolongados para mantenerse.

En el lado positivo, estas baterías de almacenamiento ofrecen varias ventajas, como ser rentables y producir corrientes más altas sin sufrir daños.

Ventajas

• Rentable
• Seguro y fiable
• Puede proporcionar altas corrientes de corta duración
• Ofrece una amplia gama de temperaturas de funcionamiento

Aplicaciones

• Sistemas de almacenamiento solar
• Para arrancadores de coches y otros vehículos
• Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI)

Sistema de almacenamiento de baterías de níquel-cadmio

Las baterías de níquel-cadmio tienen un ánodo de óxido de níquel con un separador de hidróxido de níquel. El cátodo es de cadmio metálico, y el electrolito es hidróxido de potasio, un alcalino.

Es bueno tener en cuenta que, aparte del tipo de cadmio, una batería de almacenamiento basada en níquel puede ser de tipo hidruro. La batería de hidruro de níquel utiliza un hidruro (una aleación que puede absorber hidrógeno) para el electrodo negativo en lugar de cadmio.

El tipo hidruro de los acumuladores a base de níquel ofrece mejores propiedades, entre las que se incluyen una mayor densidad energética y respeto por el medio ambiente.

Ventajas

• Soporta distintos niveles de temperatura
• Alta fiabilidad
• Carga rápidamente
• Alta DOD, o profundidad de descarga
• Larga vida útil

Aplicaciones

• Sistemas de energía renovable
• Sistemas de iluminación de emergencia o de reserva
• Herramientas eléctricas portátiles y otros dispositivos

Sistema de almacenamiento en baterías de sodio-azufre

Estos sistemas de almacenamiento de baterías utilizan sodio fundido para el cátodo y azufre líquido para el ánodo o electrodo negativo. El electrolito es alúmina sódica, que debe fundirse para permitir que los iones se muevan entre los electrodos.

Como utiliza materiales líquidos, esta batería funciona a temperaturas superiores a 300 grados Celsius e incluye calentadores para licuar el electrolito sólido.

La densidad energética de los sistemas BESS de sodio-azufre es comparable a la de las baterías de iones de litio, salvo que tienen una vida útil más corta y requieren altos niveles de calor para licuar el electrolito de sodio sólido.

Ventajas

• Alta densidad energética
• Alto nivel de eficiencia de hasta 90%
• Un alto DOD (80%)
• Utiliza materiales de bajo coste
• Una larga vida útil de hasta 10 años

Aplicaciones

• Como sistemas de alimentación de reserva para centros de datos y aplicaciones similares
• En instalaciones de energías renovables
• En los sistemas de distribución de energía para estabilizar la potencia de salida

Sistema de almacenamiento con batería de flujo

Dos depósitos contienen el electrolito en un sistema de almacenamiento de batería de flujo, con una membrana de intercambio iónico que los separa para facilitar la reacción que almacena la energía.

Durante la carga, la corriente oxida los compuestos químicos de un recipiente y reduce los del otro. Las reacciones convierten la corriente de carga en energía química almacenada.

Existen varias tecnologías para los tipos de BESS de flujo en función de los productos químicos utilizados para el electrolito. Puede ser una solución de iones de vanadio o de zinc-bromo. La batería también puede ser del tipo hierro-cromo.

Ventajas

• Larga vida útil de unos 20 años (unos 10.000 ciclos de carga)
• Más seguro que otros tipos de BESS (utiliza materiales no inflamables y no tóxicos)
• Un nivel de eficiencia relativamente alto (alrededor de 80%)
• Gran capacidad de almacenamiento de energía
• Corto tiempo de carga
• Altamente escalable aumentando el electrolito

Aplicaciones

• Sistemas de almacenamiento de reserva o de emergencia
• Estabilización de la red eléctrica
• Sistemas de energía renovable
• En vehículos eléctricos

Conclusión

En el mundo actual, donde la energía renovable es la norma, las baterías de almacenamiento son cada vez más críticas. Hoy en día, se puede elegir entre varios sistemas de almacenamiento basados en baterías de iones de litio y plomo-ácido hasta baterías de sodio-azufre y de flujo. Como se ha señalado en esta guía, cada uno de estos tipos de BESS tiene sus ventajas, y su elección dependerá de las necesidades de su proyecto.

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Para combatir este problema, los ingenieros han desarrollado diversos métodos y tecnologías, y una de las soluciones más avanzadas es el filtro activo de armónicos.

En esta entrada del blog, nos sumergiremos en el fascinante mundo de los filtros de armónicos activos, explorando sus principios de funcionamiento, ventajas, aplicaciones y en qué se diferencian de los filtros de armónicos pasivos.

¿Qué es un filtro activo de armónicos?

Antes de entrar en detalles, definamos qué es un filtro activo de armónicos. En términos sencillos, un filtro activo de armónicos es un dispositivo diseñado para mitigar distorsiones armónicas en un sistema eléctrico.

Estas distorsiones, causadas por cargas no lineales como variadores de frecuencia, ordenadores e iluminación LED, pueden provocar fluctuaciones de tensión, aumentar las pérdidas y sobrecalentar los equipos.

Los filtros activos de armónicos son los superhéroes del mundo de la calidad de la energía, que se abalanzan para salvar el día detectando y neutralizando estos armónicos en tiempo real.

Principio de funcionamiento del filtro activo de armónicos

Los filtros activos de armónicos están controlados por un sistema de bucle cerrado en tiempo real que vigila constantemente la red eléctrica. Así es como ejercen su poder:

1. Medición de corriente y tensión: El filtro activo de armónicos mide primero la corriente y la tensión en el punto de conexión a la red. Estos datos son fundamentales para determinar el contenido armónico y el factor de potencia de la carga.

2. Detección de armónicos:El filtro analiza los datos para identificar las frecuencias armónicas específicas presentes en el sistema. Esto es crucial porque los distintos armónicos requieren distintas medidas correctoras.

3. Generación de armónicos contraactivos: Una vez identificados los armónicos, el filtro de armónicos activo genera corrientes de armónicos contraactivas, precisamente desfasadas con respecto a los armónicos agresores. Estas corrientes contraactivas anulan eficazmente las distorsiones no deseadas, restaurando la forma de onda a su forma sinusoidal ideal.

4. Corrección en tiempo real: Este proceso es continuo y se ajusta a los cambios de carga y armónicos en tiempo real. El filtro activo de armónicos actúa como un guardián inteligente, adaptándose a las necesidades cambiantes del sistema eléctrico.

5. Factor de potencia mejorado:Aparte de los armónicos, los filtros activos de armónicos también ayudan a mejorar el factor de potencia, garantizando un uso eficiente de la energía eléctrica y reduciendo las penalizaciones impuestas por las compañías eléctricas por bajo factor de potencia.

Ventajas del filtro activo de armónicos

Los filtros activos de armónicos ofrecen un sinfín de ventajas que los convierten en la opción preferida en muchas aplicaciones:

1. Mitigación precisa de armónicos: Al basarse en un mecanismo de control de bucle cerrado, los filtros activos de armónicos son extremadamente precisos en la eliminación de armónicos. Esta precisión garantiza que la calidad de la energía siga siendo alta.

2. Corrección en tiempo real: Los filtros activos de armónicos son más eficaces y eficientes que los filtros pasivos porque pueden ajustarse rápidamente a los cambios en la red eléctrica.

3. Factor de potencia mejorado: Estos filtros ayudan a mejorar el factor de potencia, lo que reduce la tensión en el sistema de distribución de energía, con el consiguiente ahorro de energía y la reducción de las facturas de servicios públicos.

4. Reducción del estrés del equipo: Al eliminar los armónicos y las distorsiones de tensión, los filtros activos de armónicos prolongan la vida útil de los equipos sensibles, reduciendo los costes de mantenimiento.

5. Ahorro de costes: Aunque los filtros activos de armónicos tienen un coste inicial más elevado, las ventajas a largo plazo, como la reducción de los tiempos de inactividad, el ahorro de energía y la longevidad de los equipos, los convierten en una solución rentable.

6. Cumplimiento: Ayudan a las instalaciones a cumplir las normas y reglamentos internacionales sobre calidad de la energía, garantizando un suministro eléctrico constante y fiable.

Aplicación de filtros activos de armónicos

Los filtros activos de armónicos tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores en los que la calidad de la energía es fundamental. Algunas aplicaciones comunes son

1. Instalaciones industriales: Las plantas de fabricación, especialmente las que tienen variadores de velocidad y otras cargas no lineales, se benefician considerablemente de los filtros activos de armónicos. Garantizan la fiabilidad de la maquinaria, reducen los costes de mantenimiento y mejoran la eficiencia general del sistema.

2. Centros de datos: Los centros de datos dependen de un suministro eléctrico ininterrumpido. Filtros activos de armónicos desempeñan un papel crucial para mantener la calidad de la energía, reducir el riesgo de pérdida de datos y garantizar la longevidad de los equipos informáticos.

3. Edificios comerciales: En complejos de oficinas, locales comerciales y hospitales, los filtros de armónicos activos ayudan a mantener un suministro eléctrico estable, garantizando que los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, los ascensores y los equipos médicos sensibles funcionen sin problemas.

4. Instalaciones de energías renovables:Los parques eólicos y solares pueden generar armónicos debido a la variabilidad de su potencia de salida. Los filtros activos de armónicos se utilizan para garantizar la inyección limpia de energía en la red, evitar perturbaciones y asegurar la estabilidad de la red.

5. Plantas de tratamiento de aguas residuales:En estas instalaciones, las bombas, soplantes y diversos equipos de proceso introducen armónicos. Los filtros activos de armónicos ayudan a mantener un funcionamiento eficiente y a reducir el consumo de energía.

¿Cuál es la diferencia entre filtros de armónicos activos y pasivos?

Para apreciar plenamente el papel de los filtros de armónicos activos, es esencial entender en qué se diferencian de los filtros de armónicos pasivos:

1. Tiempo real frente a estático:Los filtros activos controlan continuamente y se adaptan a las necesidades cambiantes del sistema eléctrico en tiempo real, mientras que los filtros pasivos, como los condensadores en derivación o los inductores, proporcionan un nivel fijo de corrección.

2. Flexibilidad: Capaces de reducir un amplio espectro de frecuencias armónicas, los filtros activos son increíblemente adaptables. En cambio, los filtros pasivos pueden no funcionar en todas las circunstancias porque están pensados para frecuencias armónicas concretas.

3. Dimensiones y peso: En comparación con sus homólogos pasivos, los filtros activos suelen ser más pequeños y ligeros. Por eso son más útiles en situaciones de falta de espacio.

4. Coste inicial frente a beneficios a largo plazo:En general, los filtros activos de armónicos son más caros inicialmente que los filtros pasivos. Pero en muchos casos, las ventajas a largo plazo, como el ahorro de energía y la protección de los equipos, compensan los costes iniciales.

5. 5. Mantenimiento: Mientras que los filtros activos requieren inspecciones y actualizaciones periódicas para garantizar un funcionamiento óptimo, los filtros pasivos no necesitan un mantenimiento continuo.

6. Manejo de sobrecargas: Los filtros activos pueden manejar mejor las sobrecargas temporales gracias a su control en tiempo real, lo que los hace más robustos en entornos eléctricos dinámicos.

Conclusión

Cuando se trata de calidad de la energía, los filtros activos de armónicos son revolucionarios. Su método adaptable y en tiempo real para reducir los armónicos y aumentar los factores de potencia los convierte en una herramienta esencial para diversos sectores.

Las ventajas a largo plazo, como menos tiempo de inactividad, ahorro de energía y mayor vida útil de los equipos, los convierten en una inversión inteligente aunque puedan tener un mayor coste inicial.

Los filtros activos de armónicos actúan como protectores fiables en un mundo en el que los sistemas eléctricos son cada vez más complejos, garantizando que la energía de la que dependemos sea limpia, constante y eficaz.

Sus aplicaciones abarcan desde instalaciones industriales hasta centros de datos e instalaciones de energías renovables, por lo que no se puede exagerar la importancia de los filtros activos de armónicos en nuestro mundo moderno.

A medida que sigamos exigiendo más a nuestros sistemas eléctricos, estos dispositivos desempeñarán un papel aún más importante en la configuración del futuro de la calidad de la energía y la eficiencia energética.

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La existencia de armónicos es uno de los problemas a los que se enfrentan con frecuencia los sistemas eléctricos. Estos armónicos pueden causar varios problemas, como un mayor gasto energético, daños en los equipos y una menor eficiencia del sistema eléctrico.

Se han desarrollado muchas tecnologías y soluciones para abordar estos problemas, y el Generador Estático de Var (SVG) es uno de los principales protagonistas de este sector.

Principio de funcionamiento del generador estático de varistor

Para apreciar la importancia del SVG, hay que entender cómo funciona. Un sistema eléctrico distorsión armónica se reduce y los factores de potencia se gestionan mediante un generador estático de tasa variable. Un componente clave de la eficiencia de un sistema eléctrico es el factor de potencia, que es una medida de lo bien que la energía eléctrica se convierte en salida de trabajo que vale la pena.

 ​Corrección del factor de potencia

Antes de hablar de los principios de funcionamiento del generador estático de varistor, echemos un breve vistazo al factor de potencia. La corrección del factor de potencia es el proceso de aumentar el factor de potencia de un sistema eléctrico. Un rendimiento ideal de 1 se muestra mediante un factor de potencia de 0 en una escala estándar. Un factor de potencia de 1 significa que toda la potencia suministrada al sistema se utiliza eficazmente, mientras que un factor de potencia inferior a 1 indica ineficacia debida a factores como cargas inductivas o capacitivas.

En muchas aplicaciones industriales y comerciales, cargas como motores, transformadores e iluminación fluorescente pueden crear cargas inductivas que provocan un factor de potencia de retardo (normalmente inferior a 1). Un factor de potencia desfasado genera potencia reactiva, que no contribuye al trabajo útil pero que debe ser suministrada por la compañía eléctrica. Esto no sólo aumenta los costes energéticos, sino que también reduce la eficiencia global del sistema eléctrico.

Mitigación de la distorsión armónica

La distorsión armónica se refiere a la presencia de frecuencias armónicas no deseadas en el sistema eléctrico. Estos armónicos suelen ser múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (por ejemplo, 60 Hz en Estados Unidos). La distorsión armónica está causada principalmente por cargas no lineales como variadores de velocidad, rectificadores y fuentes de alimentación conmutadas. Cuando hay armónicos, pueden provocar una serie de problemas, como distorsión de la tensión, aumento del calor de los equipos y reducción de su vida útil.

Veamos ahora cómo funciona SVG para resolver estos problemas.

SVG como dispositivo de corrección del factor de potencia

Los generadores estáticos var se utilizan principalmente para corregir el factor de potencia. Están diseñados para gestionar el flujo de potencia reactiva en sistemas eléctricos, garantizando que se suministra o absorbe según sea necesario para mantener un factor de potencia cercano a la unidad. Esto significa que los SVG pueden ayudar a reducir la carga de suministro de potencia reactiva y mejorar la eficiencia general del sistema.

El componente clave de un SVG es su convertidor electrónico de potencia, que puede generar o absorber potencia reactiva según sea necesario. Cuando el sistema tiene un factor de potencia de retardo, lo que indica un exceso de potencia reactiva, el SVG absorbe este exceso, reduciendo el factor de potencia de retardo hacia la unidad. A la inversa, cuando el sistema tiene un factor de potencia adelantado, lo que indica una escasez de potencia reactiva, el SVG puede generar potencia reactiva para equilibrar el sistema y mantener un factor de potencia cercano a 1.

 SVG como filtro armónico

Los generadores estáticos de var también pueden servir como filtros de armónicos. De este modo, mitigan activamente la distorsión armónica del sistema. El convertidor electrónico de potencia del SVG puede inyectar corriente de compensación en el sistema para neutralizar las corrientes armónicas creadas por cargas no lineales.

Para lograrlo, el SVG supervisa continuamente el contenido armónico del sistema y produce una corriente de compensación de la misma amplitud pero de fase opuesta para anular los armónicos. Este ajuste dinámico ayuda a mantener una forma de onda de tensión sinusoidal limpia y garantiza que los equipos sensibles estén protegidos de los efectos adversos de los armónicos.

Ventajas del filtro activo de armónicos

El uso de filtros activos de armónicos, de los que los SVG son un excelente ejemplo, ofrece varias ventajas notables a los sistemas eléctricos y a las instalaciones a las que dan servicio.

 Mejora de la calidad eléctrica

La ventaja más evidente de los filtros activos de armónicos es la mejora de la calidad de la energía. Al mitigar activamente los armónicos y corregir los factores de potencia, estos filtros garantizan que el suministro eléctrico sea estable y limpio. El resultado es una reducción significativa de la distorsión de la tensión, lo que minimiza el riesgo de averías en los equipos y mejora el rendimiento general de los dispositivos sensibles.

Eficiencia energética

Los filtros activos de armónicos pueden ayudar a mejorar la eficiencia energética de varias maneras. Al reducir la necesidad de potencia reactiva de la compañía eléctrica, reducen las pérdidas de energía. Además, permiten que los equipos funcionen de forma más eficiente al mantener un factor de potencia cercano a la unidad. Esto se traduce en facturas de energía más bajas y una menor huella medioambiental.

 Protección de equipos

La presencia de armónicos puede ser perjudicial para los equipos eléctricos. Puede provocar sobrecalentamiento, reducir la vida útil de los equipos y, en algunos casos, fallos catastróficos. Los filtros activos de armónicos desempeñan un papel crucial en la protección de los equipos frente a estos efectos nocivos, garantizando que los activos de la instalación permanezcan en buenas condiciones de funcionamiento.

​Cumplimiento de las normas

Muchos países y regiones cuentan con reglamentos y normas estrictos para garantizar la calidad de la energía. Los filtros activos de armónicos ayudan a las instalaciones a cumplir estos requisitos controlando eficazmente el factor de potencia y la distorsión armónica. Su cumplimiento no sólo evita posibles sanciones, sino que también garantiza un suministro eléctrico fiable y estable.

Ahorro de costes

Aunque la instalación de filtros activos de armónicos como los SVG conlleva un coste inicial, el ahorro a largo plazo puede ser considerable. La reducción de la factura energética y de los costes de mantenimiento, así como la prolongación de la vida útil de los equipos, contribuyen a rentabilizar la inversión.

Aplicaciones típicas de los filtros activos de armónicos

Los filtros activos de armónicos, incluidos los SVG, encuentran aplicaciones en una gran variedad de industrias e instalaciones en las que la calidad y la eficiencia de la energía son fundamentales. Algunas aplicaciones típicas son:

 ​Instalaciones de fabricación

Los entornos de fabricación suelen tener multitud de cargas no lineales, como variadores de frecuencia, soldadores y máquinas CNC. Estas cargas son conocidas por crear armónicos que pueden provocar problemas de calidad eléctrica. Los filtros activos de armónicos se emplean para garantizar una calidad eléctrica estable, minimizar el tiempo de inactividad de los equipos y optimizar el uso de la energía.

 Centros de datos

Los centros de datos son muy sensibles a las perturbaciones de la calidad eléctrica. Cualquier interrupción del suministro eléctrico puede provocar pérdidas de datos y fallos del sistema. Los filtros activos de armónicos se utilizan para proteger contra la distorsión de la tensión y garantizar el funcionamiento continuo de infraestructuras informáticas críticas.

 Edificios comerciales

En los edificios comerciales, hay numerosas cargas, como la iluminación, los sistemas de climatización y los ascensores, que pueden causar problemas de calidad eléctrica. Los filtros activos de armónicos ayudan a mantener la calidad de la energía, reducen los costes energéticos y protegen los sistemas del edificio.

Sistemas de energía renovable

A medida que aumentan las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, los filtros activos de armónicos desempeñan un papel vital para garantizar la calidad de la energía generada y vertida a la red. Ayudan a regular la producción de estas fuentes de energía intermitentes, haciéndolas más fiables y eficientes.

 Grandes plantas industriales

Las grandes plantas industriales con una amplia gama de maquinaria y procesos se enfrentan a menudo a retos relacionados con la calidad de la energía. Los filtros activos de armónicos se utilizan para gestionar los factores de potencia y mitigar los armónicos, lo que mejora la eficiencia y la protección de los equipos.

Conclusión

En un mundo en el que la demanda de electricidad es cada vez mayor, mantener la calidad y la eficiencia de la energía es de vital importancia. El generador estático de varistores (SVG) y otros filtros activos de armónicos desempeñan un papel fundamental en la consecución de estos objetivos. Al gestionar activamente los factores de potencia y mitigar la distorsión armónica, estos dispositivos mejoran la fiabilidad de los sistemas eléctricos, reducen los costes energéticos y protegen los equipos sensibles.

Las ventajas de los filtros activos de armónicos se extienden a diversos sectores, desde la fabricación y los centros de datos hasta los edificios comerciales y los sistemas de energías renovables. Garantizan el cumplimiento de las normas de calidad eléctrica, lo que permite a las instalaciones funcionar sin problemas, reducir los costes operativos y contribuir a un futuro más sostenible.

A medida que avanza la tecnología, podemos esperar soluciones aún más sofisticadas y eficientes para gestionar la calidad de la energía y mitigar los armónicos. El SVG y sus homólogos están a la vanguardia de estas innovaciones, influyendo significativamente en la forma en que aprovechamos y utilizamos la energía eléctrica.

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La calidad de la energía es uno de los factores más importantes de la ingeniería eléctrica. Mantener un suministro de energía eléctrica constante, fiable y de alta calidad es necesario para que nuestro mundo contemporáneo funcione sin problemas. En este artículo nos adentraremos en el fascinante tema de la calidad de la energía.debatir su importancialas variables clave que influyen en él ysoluciones para la calidad de la energía problemas.

 La importancia de la calidad eléctrica

 Fuente de alimentación fiable

En su forma más básica, las normas de calidad de la energía se refieren a la fiabilidad del suministro eléctrico. Mantener unos niveles excelentes de calidad de la energía es especialmente importante en una sociedad en la que las empresas, los servicios y la tecnología dependen cada vez más de un suministro constante.suministro de electricidad. Cualquier interrupción o distorsión en el suministro eléctrico puede provocar pérdidas de productividad, daños monetarios o incluso posibles riesgos para la seguridad.

 Impacto económico

Los problemas con los parámetros de calidad de la energía pueden tener graves consecuencias económicas, además de ser una molestia técnica. Las empresas corren el riesgo de dañar sus equipos, perder producción y aumentar los gastos de mantenimiento cuando se encuentran con cortes de electricidad provocados por armónicos, caídas de tensión o sobretensiones. Por esta razón, las economías estables y en crecimiento están estrechamente asociadas a una calidad fiable de la electricidad.

Impacto en los equipos eléctricos

El efecto de las normas de calidad de la energía sobre los equipos eléctricos es uno de los signos más evidentes de su importancia. La mala calidad de la energía puede causar daños o fallos de funcionamiento en dispositivos electrónicos sensibles, como ordenadores, equipos médicos y maquinaria de fabricación. Además, si estos aparatos están expuestos con frecuencia a cortes de electricidad, su vida útil puede acortarse considerablemente.

 Consideraciones medioambientales

El ecosistema puede sufrir impactos imprevistos como consecuencia de la mala calidad de la energía. Por ejemplo, el uso excesivo de energía, que suele deberse a problemas de calidad eléctrica, puede dar lugar a un mayor consumo de energía, lo que eleva las emisiones de carbono y aumenta la demanda de recursos naturales.

 ​Seguridad pública

Otro componente crucial de la calidad de la electricidad es la seguridad. Hay mucho en juego en algunos sectores, como las infraestructuras esenciales y la sanidad. Un pequeño corte de electricidad puede provocar circunstancias potencialmente mortales. Garantizar la calidad y fiabilidad del suministro eléctrico es, por tanto, un requisito fundamental en estos entornos.

 Principales factores que influyen en la calidad de la energía

 ​Fluctuaciones de tensión

Las fluctuaciones de tensión, también conocidas como bajadas y subidas de tensión, son las responsables habituales de los problemas de calidad eléctrica. Las caídas de tensión se refieren a una reducción temporal de los niveles de tensión, mientras que las sobretensiones indican un aumento repentino. Ambas pueden provocar daños en los equipos, reducir la eficiencia e interrumpir el funcionamiento.

 Armónicos

Los armónicos son componentes de frecuencia de la forma de onda eléctrica que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Pueden distorsionar la forma de onda y causar problemas como el sobrecalentamiento de los equipos y un factor de potencia deficiente. Los armónicos suelen ser introducidos por cargas no lineales, como variadores de velocidad y dispositivos electrónicos.

 Transitorios

Los transitorios eléctricos son perturbaciones de corta duración y alta energía en el suministro eléctrico. Pueden deberse a rayos, interrupciones o incluso a la puesta en marcha de grandes equipos. Los transitorios pueden dañar los equipos, interrumpir el funcionamiento y, en algunos casos, provocar incendios.

 Variaciones de frecuencia

Las variaciones de frecuencia, o desviaciones de la norma de 50 ó 60 Hz, pueden perturbar el funcionamiento de determinados equipos, sobre todo los que dependen de una sincronización precisa, como los relojes, algunos accionamientos de motor y los sistemas de comunicación.

 Factor de potencia

El factor de potencia es una medida de la eficacia con la que la energía eléctrica se convierte en trabajo útil. Un factor de potencia deficiente puede provocar un despilfarro de energía y un aumento de los costes de los servicios públicos. La corrección del factor de potencia es necesaria para mejorar la eficiencia de los sistemas eléctricos.

 Ruido

El ruido eléctrico, a menudo en forma de interferencias electromagnéticas (EMI) e interferencias de radiofrecuencia (RFI), puede afectar negativamente a los equipos electrónicos y los sistemas de comunicación. El ruido puede perturbar las señales, lo que provoca errores en los datos y degrada el rendimiento.

Cómo resolver los problemas de calidad eléctrica

Para resolver los problemas de calidad de la energía hay que adoptar un enfoque polifacético, dependiendo del problema concreto que se plantee. He aquí algunas estrategias habituales para resolver problemas de calidad eléctrica:

 Regulación de la tensión

La regulación de la tensión consiste en garantizar que los niveles de tensión se mantengan dentro de las tolerancias especificadas. Para ello se utilizan reguladores de tensión y cambiadores de tomas en los transformadores. Al estabilizar la tensión, se pueden mitigar las caídas de tensión y las sobretensiones.

Filtrado de armónicos

Para hacer frente a los problemas de armónicos, se pueden instalar filtros que reduzcan o eliminen la distorsión armónica. Los filtros pasivos, activos y sintonizados suelen utilizarse para mitigar los armónicos, dependiendo de la aplicación.

 Protección contra sobretensiones

Los protectores contra sobretensiones, como los supresores de sobretensiones y los pararrayos, pueden utilizarse para proteger los equipos de los picos de tensión transitorios. Estos dispositivos desvían el exceso de energía de los equipos sensibles para evitar daños.

 ​Control de frecuencia

Los problemas relacionados con la frecuencia pueden mitigarse utilizando convertidores de frecuencia y equipos especializados. Estos dispositivos ayudan a mantener la frecuencia necesaria para los equipos sensibles a las variaciones de frecuencia.

 ​Corrección del factor de potencia

Para mejorar el factor de potencia, se pueden instalar condensadores de corrección del factor de potencia. Estos condensadores ayudan a equilibrar la potencia reactiva y reducen la tensión en el sistema de distribución de energía.

 ​Supresión del ruido

El ruido eléctrico puede mitigarse mediante el uso de blindaje, toma de tierra y filtros. Aislar los equipos sensibles y garantizar una conexión a tierra adecuada puede minimizar el impacto del ruido en el rendimiento.

​Supervisión y análisis

La supervisión continua de la calidad de la energía es esencial para detectar y resolver problemas con prontitud. Los analizadores de calidad eléctrica y los sistemas de monitorización proporcionan datos en tiempo real que permiten a los ingenieros tomar medidas preventivas o correctivas.

 ​Educación y formación

La formación de los empleados y el personal sobre las mejores prácticas de calidad eléctrica es crucial. Ayuda a crear conciencia y garantiza que el personal sepa cómo responder eficazmente a los problemas de calidad de la energía.

 Redundancia del sistema

Para operaciones críticas, se puede implantar la redundancia en los sistemas de suministro eléctrico. Esto garantiza que, en caso de problemas de calidad de la energía, haya una fuente de reserva para mantener en funcionamiento los sistemas esenciales.

  Conclusión

La calidad de la energía es una faceta crítica de la ingeniería eléctrica que afecta directamente a la fiabilidad, eficiencia y seguridad de los sistemas eléctricos. Abarca una amplia gama de factores, desde fluctuaciones de tensión y armónicos hasta transitorios y ruido, todos los cuales pueden interrumpir las operaciones, dañar los equipos y provocar pérdidas económicas.

Abordar los problemas de calidad de la energía requiere un enfoque integral que implique tanto medidas proactivas como respuestas reactivas. Desde la regulación de la tensión y el filtrado de armónicos hasta la protección contra sobretensiones y la corrección del factor de potencia, existen numerosas herramientas y técnicas para mitigar los problemas de calidad de la energía.

A medida que nuestro mundo se electrifica y depende cada vez más de la tecnología, la importancia de la calidad de la energía seguirá creciendo. Ya sea en entornos industriales, instalaciones sanitarias, centros de datos o en los hogares, una energía eléctrica fiable y de alta calidad es el alma de nuestra sociedad moderna. Entender, controlar y abordar los problemas de calidad de la energía son, por tanto, tareas fundamentales para los ingenieros eléctricos y cualquier responsable de sistemas eléctricos. De este modo, podemos garantizar que las luces permanezcan encendidas, las máquinas sigan funcionando y nuestras vidas sigan impulsadas por los más altos niveles de calidad.

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¿Qué es una caja combinadora solar?

Por definición, la caja combinadora solar es un tipo de caja que une los cables procedentes de sus módulos solares -o cadenas- en un circuito. En otras palabras, y tal como su nombre indica, combina la salida de los paneles en una entrada para el inversor o el regulador de carga.

La caja también puede recibir otros nombres, como caja de conexiones solares, caja combinadora fotovoltaica o combinador de paneles fotovoltaicos. En función de su instalación y sus componentes, la caja puede ser una CA o CC tipo: aquí tiene más información al respecto.

Caja combinadora de CA solar

Este tipo de combinador fotovoltaico está diseñado para trabajar con entradas de CA, o energía entrante en forma de corriente alterna. Garantiza que los distintos voltajes no se combinen. fuera de fasey que la potencia que sale es segura y suave.

Caja combinadora de CC solar

La caja combinadora solar de CC está pensada para su uso con corriente continua. Funciona como el tipo de CA, pero viene con características que lo hacen adecuado para la aplicación de corriente continua. Como tal, sólo se puede utilizar si la energía procedente de su matriz no se ha convertido en CA.

¿Cómo funciona una caja combinadora solar?

Su caja combinadora de cadenas solares es una caja con clasificación IP que aloja los componentes necesarios para unificar las entradas independientes de sus paneles solares. La energía procedente de los paneles entra en la caja a través de aberturas.

En el interior de la caja, las entradas se encuentran con dispositivos de protección que garantizan sobreintensidad y sobretensión situaciones se solucionan. A continuación, la energía se conduce a una barra colectora. El bus combina las líneas en una sola, antes de salir de la caja.

Al igual que la caja de conexiones de un sistema eléctrico convencional, una caja combinadora para energía solar viene con una puerta de acceso frontal y una forma de montarla en una pared u otra superficie.

Función de la caja combinadora solar

La función de una caja combinadora para paneles solares es tal como suena, es decir, combinar sus salidas en un solo circuito. Para ello, cuenta con varios puntos de entrada para las cadenas individuales y una barra colectora que sirve para unir los circuitos. Esto es esencialmente lo que hace:

• Organiza tus cables para que aparezcan ordenados, profesionales y fácilmente identificables.
• En grandes instalaciones, estas cajas ayudan a minimizar los costes al reducir la cantidad de mano de obra y cableado necesarios.
• Además de combinar los cables de la matriz, la caja también aloja dispositivos de protección como disyuntores, protección contra sobretensiones dispositivos o desconexiones, hardware de monitorización de matrices.

Componentes de la caja combinadora FV

En el interior de una caja combinadora solar hay componentes que le ayudan a cumplir con seguridad su función, que es consolidar circuitos de cadenas individuales en uno solo. Los principales componentes que se pueden encontrar en una caja típica incluyen disyuntores, fusibles, dispositivos de protección contra sobretensiones, interruptor de desconexión y una barra colectora.

1. Disyuntor de CC

Los disyuntores ayudan a proteger los circuitos que van al combinador contra fallos eléctricos que puede causar una tensión excesiva. Su número y potencia dependen del tamaño de tu instalación solar.

2. Fusible solar

Como parte de las medidas de protección, los circuitos de la matriz terminan en una serie de fusibles para proteger la cadena. En caso de fallo, estos fusibles se funden y cortan el circuito afectado. Una vez más, los tipos de fusibles dependerán del tamaño de los paneles y las cadenas.

3. Dispositivo de protección contra sobretensiones

Un SPD es también uno de los componentes más importantes de la caja del combinador fotovoltaico. Conecta los circuitos a tierra y ofrece protección contra las sobretensiones eléctricas que puedan producirse.

4. Interruptor de desconexión de CC

Se trata de un interruptor que puede utilizar para desconectar rápidamente la alimentación cuando sea necesario. El interruptor puede aislar una parte del sistema, ya sea durante una situación de emergencia o con fines de mantenimiento.

5. Barra colectora

Se trata de un conductor mecánico (regleta o carril), cuya función es combinar los diferentes circuitos en uno solo. Está situado esencialmente detrás de los componentes mencionados, por donde pasan todos los cables antes de llegar al disyuntor principal.

Otros componentes que pueden incluirse son: diodos de bloqueo para evitar la retroalimentación de energía, un dispositivo inalámbrico para permitir la desconexión de energía desde una ubicación remota, y equipos que supervisan el estado del conjunto.

¿Necesita una caja combinadora para los paneles solares?

Si su sistema fotovoltaico se compone de más de 3 cadenas conectadas entre sí, sin duda debe agrupar los cables y circuitos de forma segura. Sobre todo si los módulos son conectados en paralelo y multiplicando la cantidad de corriente para garantizar su transmisión segura al inversor o al regulador de carga.

Si utiliza menos cadenas o una sola cadena, puede combinarlas y protegerlas de forma segura a nivel del inversor o del cargador, incluso sin necesidad de pasarlas por una caja combinadora. Dicho esto, es crucial que encuentre el tipo adecuado de caja combinadora de paneles solares para su sistema. Esto se explica a continuación.

Cómo dimensionar la caja combinadora solar

Al comprar una caja combinada para su sistema, debe prestar especial atención al tamaño del conjunto. Cada caja está especialmente diseñada para un tamaño de sistema concreto. Esto es lo que hay que saber:

• Los fabricantes de cajas combinadoras solares suelen fabricar cajas con capacidad para 3 cadenas o más.
• Para dimensionar correctamente la caja, determine el número de cadenas de su sistema y utilícelo para calcular el tamaño mínimo de la caja.
• La caja también se dimensiona en función de la cadena tensión y corriente niveles
• También debes tener en cuenta las posibles actualizaciones futuras.
• Si tiene intención de añadir más cadenas más adelante, considere la posibilidad de encontrar una caja que pueda alojar disyuntores adicionales

Conclusión

La caja combinadora solar es un dispositivo plug and play que ya viene preconfigurado, lo que facilita su instalación y uso. Disponible en varios tamaños, la caja también es fácil de personalizar para su sistema. A ello se suman sus numerosas ventajas, como la protección de los equipos, la reducción de costes en mano de obra y cableado, y la organización de los cables.

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Qué es un contactor de CA

El contactor de CA es un tipo de dispositivo eléctrico que, utilizando un circuito de baja tensión, puede encender y apagar sistemas de alta potencia. Básicamente utiliza un mecanismo electromagnético que, al recibir energía, hace que se cierren los contactos de alta energía.

CA significa que el contactor funciona con un circuito de corriente alterna. Esto contrasta con los contactores de CC, que están pensados para su uso con sistemas eléctricos de corriente continua. Como puede deducir, esto lo convierte en un dispositivo de conmutación habitual cuando se utiliza la red para alimentar sistemas de alta tensión. cargas eléctricas.

¿Qué hace un contactor de CA?

La principal función de los contactores de CA es aislar los equipos o sistemas de alta energía de sus circuitos de control. De ese modo, la acción de conmutación se produce de forma segura sin dañar los delicados componentes de control.

Por ejemplo, cuando se utiliza con un motor eléctrico, el interruptor protege el PLC y sus componentes contra el suministro de alta energía que alimenta el motor. También permite al operador supervisar con seguridad el funcionamiento del motor.

Piezas de contactores de CA

En el interior del contactor de corriente alterna hay piezas que hacen posible su funcionamiento. Entre ellas se encuentran principalmente las siguientes: la bobina y su núcleo (electroimán), los contactos de potencia y auxiliares, los terminales y la envolvente o carcasa.

Bobina del contactor

La bobina del contactor de CA es responsable de crear el campo magnético que provoca el movimiento y el cierre de los contactos de potencia. Enrollado alrededor de un núcleo magnético en forma de E, recibe alimentación del circuito de control.

Cuando recibe corriente, la bobina genera un flujo magnético. A continuación, el núcleo magnético amplifica el flujo. Esto, a su vez, crea una fuerza magnética que tira de una armadura para cerrar los contactos principales. La bobina suele estar unida con resina para protegerla de los efectos de la humedad y otros daños.

Contactos del contactor

Son piezas que se cierran o abren para conmutar o interrumpir el flujo de corriente, y se clasifican en estáticos o móviles. Los contactos móviles se fijan a la armadura y se mueven cuando la bobina recibe corriente. Los contactos estáticos permanecen fijos.

También suele incluirse un contacto auxiliar. Éste sirve como contacto de realimentación. Su función es ayudar al hardware de control a supervisar la salud y el funcionamiento del contactor. En otras palabras, garantiza que la acción de conmutación se produzca como es debido.

Terminales del contactor

Su interruptor contactor de CA viene con terminales o puntos de conexión donde se conectan los cables que irán a él. Suelen estar etiquetados para poder identificarlos según su función. Un contactor típico de este tipo tendrá estos terminales:

• A1 y A2: para conectar la fuente de alimentación, también llamados terminales de bobina.
• LI, L2 y L3: conecte la fuente de alimentación de alta potencia a estos terminales.
• T1, T2 y T3: aquí es donde se conecta el dispositivo que está siendo alimentado.

Carcasa del contactor

La carcasa es el recinto del contactor. Forma la cubierta protectora que protege las piezas mencionadas y debe ser lo suficientemente resistente para evitar daños.

Dado que el dispositivo trabaja con altas tensiones y corrientes, la carcasa también se fabrica con un material aislante y se sella de forma segura. Suele tratarse de nailon 6, plástico termoendurecible, policarbonato y otros materiales similares.

¿Cómo funciona un contactor de CA?

El principio de funcionamiento del contactor de CA se basa en la acción de un electroimán, o la flujo magnético que crea una bobina cuando conduce corriente. Esto permite utilizar el dispositivo como un interruptor mecánico que activa o desactiva circuitos de gran potencia.

Funcionamiento del contactor de CA

Ahora que entendemos su principio de funcionamiento, aquí están los pasos de trabajo del contactor con más detalle, desde que se pulsa el botón de encendido hasta que desconecta el circuito de alta energía.

• Para activar el contactor, se pulsa un botón. Esto envía energía a la bobina.
• La bobina se energiza, creando un campo que magnetiza el núcleo.
• El núcleo magnetizado atrae una armadura.
• El inducido está conectado a un conjunto de contactos móviles.
• Su movimiento hace que los contactos móviles e inmóviles se junten
• La conexión cierra un circuito de alta energía
• Un dispositivo o sistema de alta energía recibe energía y empieza a funcionar.
• Cuando se desconecta la corriente del contactor, ocurre lo contrario.
• Los contactos cerrados se abren y el dispositivo o sistema que estaba siendo alimentado deja de funcionar.

¿Se puede utilizar un contactor de CA para CC?

Aunque se podría, no es aconsejable utilizar prácticamente contactores de CA en sistemas eléctricos que utilizan corriente continua. Los contactores basados en CA están diseñados específicamente para corrientes alternas y no requieren funciones de extinción de arcos muy elaboradas, ya que la corriente alterna se encarga de ello.

Sus contactos y bobina tampoco están dimensionados para corrientes continuas y, en su mayoría, tienen valores nominales superiores a los de los contactores de corriente continua. Teniendo en cuenta estas diferencias, cabe esperar que un contactor diseñado para CA no funcione correctamente en un sistema de corriente continua o CC. Incluso podría causar problemas de seguridad o resultar dañado.

Contactor de CC frente a contactor de CA

Los contactores de CA funcionan con sistemas eléctricos de CA, mientras que los contactores de CC se utilizan en sistemas de CC. Esta es la principal característica que distingue a los dos tipos de dispositivos. Otras diferencias entre los dos tipos de dispositivo son las siguientes;

• Dado que funciona con corriente alterna, el contactor basado en CA es propenso a sufrir pérdidas de energía por Corrientes de Foucault. Para evitarlo, su núcleo suele tener forma de E y estar compuesto por chapas de acero simples,
• Por otro lado, el núcleo del contactor de CC es un electroimán sólido en forma de U. Esto se debe a que no se generan corrientes parásitas cuando el dispositivo está en uso.
• Un contactor eléctrico de CA puede extinguir arcos de forma natural y no requiere un mecanismo pronunciado para la supresión de arcos.
• Por el contrario, el tipo de corriente continua tiene unos componentes de extinción de arco muy elaborados que constan de una bobina de soplado y un conducto de arco.
• Los contactores de corriente continua también suelen tener un valor nominal inferior al de los contactores de tamaño similar de tipo CA, tanto en términos de tensión como de corriente.

Conclusión

En Contactor de CA es el tipo de contactor más común, ya que muchos equipos y sistemas de alta tensión utilizan alimentación de CA. Como hemos visto, cuenta con un mecanismo electromagnético para funcionar, lo que lo hace robusto y fiable. Estos dispositivos se utilizan sobre todo para encender y controlar el funcionamiento de grandes motores, ventiladores y cualquier sistema de alta energía, como los utilizados en grandes circuitos de iluminación e industriales.

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¿Qué es un panel solar?

El panel solar es un dispositivo fotovoltaico de superficie y que puede generar un tensión y corriente eléctricas utilizando los rayos del sol. Suelen adornar los tejados de viviendas y empresas, o situarse cerca del suelo en huertos solares.

Cuando los paneles solares se encadenan en un sistema fotovoltaico, suelen denominarse paneles solares y se conectan en serie. en serie o en paralelo. En la mayoría de los casos, un conjunto es lo que se utiliza para suministrar energía a su casa o negocio. Los paneles individuales, en cambio, se suelen utilizar para alimentar dispositivos individuales y de baja potencia.

¿De qué están hechos los paneles solares?

Las partes principales de un panel solar son: la parte superior de vidrio templado, el encapsulado, la capa de células solares, el marco, la lámina posterior, el marco y la caja de conexiones. Aquí encontrará más información sobre ellos.

• Tapa de cristal: Esta pieza está fabricada con vidrio resistente y una capa antirreflectante. Proporciona protección al tiempo que reduce la cantidad de reflejos.
• Encapsulación: una capa de protección, generalmente de plástico, que protege las células generadoras de energía.
• Células solares: aquí es donde tiene lugar la generación de electricidad.
• Hoja trasera: la lámina posterior del panel solar ofrece protección y aislamiento eléctrico.
• Marco: Fabricado con aluminio para que sea ligero, el armazón del panel solar está pensado para ofrecer la resistencia estructural que necesita para mantenerse unido.
• Caja de conexiones: contiene los conectores y el cableado que ayudan a conectar el panel a otros paneles y circuitos.

Tipos de paneles solares

Los fabricantes de paneles solares utilizan diversas tecnologías para fabricar el dispositivo. Esto da lugar a distintos tipos de paneles con características diferentes. Los tipos de paneles solares que se pueden obtener hoy en día son los siguientes: panel solar monocristalino, panel solar policristalino, panel solar de película fina y panel solar PERC.

Panel monocristalino

El panel solar monocristalino se denomina así por utilizar un solo, silicio puro cristales en sus células de generación de energía. Por eso, este tipo de paneles solares se caracterizan por un color negro u oscuro y células octogonales.

El panel monocristalino es el más básico de todos los tipos de paneles solares. También es bastante eficiente, ya que convierte más luz solar en energía que el tipo policristalino que se describe a continuación. Sin embargo, es más difícil de fabricar y cuesta más.

Panel policristalino

El panel solar policristalino, como su nombre indica directamente, presenta muchos cristales de silicio en una sola célula. Aunque esto facilita su fabricación, estos tipos de paneles fotovoltaicos son menos eficientes, es decir, convierten menos luz solar en electricidad que los monocristalinos.

El panel solar policristalino también es menos caro, ya que es más fácil de producir. En términos de aplicación, se adapta a situaciones menos exigentes en las que la asequibilidad es más atractiva que una mayor eficiencia en la generación de energía. Puede identificar los paneles policristalinos por su característico color azul.

Panel de película fina

El panel solar de película fina se fabrica depositando una capa (o varias capas) de un material fotovoltaico sobre una superficie. La superficie puede ser de vidrio, plástico o metal. Por otra parte, se pueden utilizar diferentes materiales para la capa fotosensible, dando lugar a diferentes subtipos del panel que incluyen:

• Panel solar de silicio amorfo
• Paneles solares de telururo de cadmio
• Seleniuro de cobre, indio y galio

Comparado con los tipos mono y policristalino, el panel de capa fina es la opción menos eficiente. Como puede suponer, también es la más asequible. Además, es ligero y está disponible como panel flexible que puede utilizarse en aplicaciones únicas.

Panel PERC

PERC significa Emisor Pasivado y Célula Trasera. Estos tipos de paneles solares cuentan básicamente con una capa debajo de ellos, o en la parte trasera, lo que también hace que reciban el nombre de "células traseras". Esta capa sirve para reflejar la cantidad de luz que de otro modo atravesaría un panel típico.

Gracias a la capa posterior añadida, el panel solar PERC es más eficiente. Normalmente, la capa reflectante se añade al panel monocristalino, lo que aumenta su eficiencia de generación de energía a niveles aún mayores. Este tipo de paneles se utiliza sobre todo en sistemas comerciales de generación de energía.

¿Cómo funcionan los paneles solares?

El funcionamiento de los paneles solares suele basarse en el principio de fotoexcitación. Los paquetes de energía luminosa (llamados fotones) excitan y desprenden electrones de los átomos de un material. En un panel solar, esto hace que fluya una corriente eléctrica. Hoy en día, la mayoría de los paneles se construyen con silicio, que es lo que ilustra bien el funcionamiento de los paneles solares.

• Un panel solar típico está formado por unidades individuales de generación de energía (llamadas células) conectadas entre sí. Cada célula se compone de dos finas capas de silicio.
• Una capa (y que forma la parte superior) es un Tipo P semiconductor fabricado dopándolo con fósforo.
• La otra cara es la dopada con boro para hacerla deficiente de electrones y denominada Tipo N semiconductor.
• La capa P tiene un exceso de electrones, lo que la hace estar cargada negativamente.
• La capa N contiene espacios vacíos para electrones. Se denominan agujeros.
• Cuando se unen, las dos capas forman lo que se denomina unión PN.
• Esta unión crea un campo eléctrico que sólo puede permitir que los electrones fluyan en una dirección.

Trabajar paso a paso

Veamos ahora cómo funciona un panel solar, paso a paso. Así te harás una idea de lo que ocurre desde que el sol ilumina el panel hasta que se activa la carga eléctrica.

• Cuando la luz solar incide sobre la superficie del panel solar, desprende electrones de los átomos de silicio.
• Los electrones golpeados son ahora libres de moverse.
• Sin embargo, debido al campo eléctrico que existe en la unión PN, estos electrones no pueden viajar a través de las capas de silicio.
• Cuando un circuito externo se conecta al panel (carga), los electrones libres pueden ahora encontrar un camino por el que fluir.
• A continuación, los electrones fluirán por la carga a través de varios conductores colocados en cada célula.
• Esto crea lo que se llama una corriente eléctrica

El panel solar que funciona produce lo que se llama corriente continua DC. Ésta sólo puede ser utilizada por unos pocos aparatos. Para hacerla más utilizable, la corriente se cambia a CA o corriente alterna. Esto requiere el uso de un dispositivo conocido como inversor solar.

¿Cómo funcionan los paneles solares por la noche?

¿Pueden funcionar de noche los paneles solares? Veamos. Por la noche, el sol no brilla. Dado que los paneles dependen de la energía luminosa para funcionar, esto significa que no se liberan electrones y que no fluye electricidad en el circuito externo. En ese momento, el panel no puede alimentar su carga ni cargar un sistema de almacenamiento.

Tenga en cuenta que la cantidad de electricidad producida por sus paneles solares es directamente proporcional a la cantidad de luz que incide sobre sus células. Al anochecer, esta cantidad disminuye considerablemente hasta la madrugada, cuando la generación aumenta gradualmente.

Usos de los paneles solares

Gracias a su capacidad para producir corriente a partir de la luz solar, los paneles solares pueden utilizarse para alimentar prácticamente cualquier aparato que utilice electricidad, siempre que la cantidad de energía generada por el panel esté dentro de la tasa de consumo del aparato en cuestión. Entre los usos típicos de un panel solar se incluyen los siguientes.

• En los hogares, los paneles solares se utilizan para alimentar desde luces y electrodomésticos de cocina hasta sistemas de climatización y prácticamente cualquier tipo de aparato eléctrico.
• Las empresas también pueden instalar paneles generadores de energía solar para alimentar diversas cargas.
• Las grandes huertas solares utilizan grandes paneles para generar electricidad que se distribuye a los clientes.
• Hoy en día se utilizan paneles solares para suministrar energía a las estaciones de recarga de vehículos eléctricos.
• Algunos productos electrónicos están equipados con minipaneles solares para alimentarlos. Por ejemplo, calculadoras, radios, etc.
• Los paneles solares se instalan normalmente en los vehículos espaciales para generar electricidad en el espacio.

Conclusión

El panel solar, también llamado módulo fotovoltaico, es un dispositivo común en el mundo moderno. Permite generar energía limpia, además de proporcionar una forma menos costosa de producir electricidad. Con la tendencia mundial hacia fuentes de electricidad más ecológicas, los paneles solares son cada vez más populares, y su uso se observa tanto en hogares como en empresas.

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¿Qué es un inversor aislado?

En términos sencillos, un inversor aislado es un tipo de inversor que funciona sin conectarse a la red. Dicho de otro modo, es un inversor que se utiliza en un sistema de energía autónomo y que funciona con un Alimentación CC de generación o almacenamiento para garantizar un suministro constante de electricidad.

Significado de inversor aislado

No conectado a la red significa que no está conectado a la red eléctrica de una compañía eléctrica. El inversor aislado es, por tanto, lo contrario de un inversor conectado a la red, que lleva el exceso de energía a la red eléctrica principal o puede extraer energía de ella.

Inversor conectado a la red vs. inversor aislado

La principal diferencia entre un inversor conectado a la red y un inversor aislado radica en su funcionamiento en un sistema energético. Mientras que los inversores de red pueden alimentar o extraer energía de la red, los de red aislada no. En cambio, su uso suele implicar sistemas de generación y almacenamiento de energía.

Los inversores aislados son más adecuados para zonas remotas, mientras que los inversores conectados a la red se utilizan mejor en zonas urbanas donde la red eléctrica está disponible. Además, los inversores conectados a la red se utilizan sobre todo sin almacenamiento, ya que pueden extraer electricidad de la red eléctrica.

¿Cómo funcionan los inversores aislados?

Un inversor aislado funciona como cualquier otro tipo de inversor, convirtiendo Electricidad de CC a CAy garantizar que su sistema de energía de CC pueda alimentar sus cargas de CA. La única diferencia es que funciona independientemente de la red. Por tanto, incluye menos funciones y conexiones que los inversores diseñados para conectarse a la red.

Dicho esto, puede utilizar su sistema de inversor aislado con o sin un sistema de almacenamiento. También es habitual incluir un generador cuando se utiliza el inversor con baterías de almacenamiento. El generador actúa como reserva en caso de que fallen las fuentes principales, como cuando se utiliza la energía solar con tiempo nublado.

Inversor aislado con batería de reserva

Esta es la forma más popular de utilizar un inversor aislado. En este sistema, el inversor convierte la energía almacenada en las baterías en corriente alterna, mientras que la fuente principal suministra la energía que se va a almacenar. Esto es lo que ocurre cuando se utiliza un inversor solar aislado con almacenamiento en baterías:

• Durante el día, cuando brilla el sol, los paneles generan corriente.
• El sistema de carga utiliza esta corriente para alimentar la batería o baterías solares.
• El inversor, por su parte, toma corriente continua de las baterías
• Mediante circuitos incorporados y componentes electrónicos, convierte la energía en corriente alterna utilizable.
• Este sistema garantiza que su casa o negocio reciba energía constantemente, incluso por la noche, cuando no hay sol, o cuando el tiempo está nublado.

Inversor aislado sin batería

Si va a utilizar el inversor para alimentar cargas intermitentes, como la bomba de agua de su casa o el sistema de riego, puede que no necesite un sistema de almacenamiento. Por ejemplo, si utiliza la energía solar para regar los cultivos o el césped, sólo necesitará energía durante el día. Así es como funciona un inversor solar aislado sin batería de reserva:

• Cuando brilla el sol, los paneles generan energía continuamente.
• El inversor toma esta energía, que está en forma de CC, y la convierte en CA.
• La corriente alterna alimenta tu carga o cargas intermitentes.
• Por la noche, el inversor permanece inactivo.
• Durante el día, el ciclo se repite.

Inversor aislado con generador de reserva

Puede utilizar el inversor aislado con un generador de CC portátil o incluirlo en un sistema solar como fuente de energía de reserva. El uso del inversor aislado con generador de respaldo hace que su sistema de generación de energía sea más fiable a la hora de suministrar energía a su hogar o negocio.

En esta configuración, los paneles generan energía para cargar un sistema de almacenamiento, mientras que el inversor convierte la corriente continua de la batería en electricidad para las cargas de corriente alterna. El generador sólo entra en funcionamiento cuando la potencia generada por los paneles es demasiado baja, por ejemplo, cuando hace mal tiempo o cuando se agota el acumulador.

Dimensionamiento de inversores aislados

Los fabricantes de inversores aislados fabrican el producto en diferentes potencias. Por lo tanto, a la hora de comprar uno, conviene saber cómo dimensionarlo correctamente. Se trata de un factor crítico para su fiabilidad y la eficiencia de su sistema energético. Los pasos que se indican a continuación le ayudarán a encontrar el mejor inversor aislado en función de sus necesidades energéticas.

1. Sume los valores en vatios de sus equipos o cargas para obtener el consumo total. Ésta es la potencia nominal continua aproximada para la que necesita el inversor. A continuación se ofrece un ejemplo de cálculo:

• 1 televisor x 120 vatios = 120 vatios
• 5 bombillas x 20 vatios = 100 vatios
• 2 móviles x 20 vatios = 40 vatios
• 1 portátil x 100 vatios =100 vatios
• Vatios totales = 360 vatios

2. Dado que ningún inversor puede producir energía con una eficiencia de 100%, divida su consumo total por su eficiencia estimada, o lo que se denomina factor de potencia. Éste suele estar entre 70% y 80%. Suponiendo un rendimiento de 80%, obtenemos 360 vatios ÷ 0,80 = 480 vatios para su inversor aislado.

3. Tenga en cuenta que si alguna de sus cargas requiere un corriente de arranque (CA, frigorífico, etc.), también tendrá que dimensionar su inversor aislado. Normalmente es de 3 a 5 veces superior a la potencia normal o continua que hemos calculado antes.

4. Por último, las normas del sector exigen que elija un inversor con una potencia nominal 20%-25% superior a sus necesidades de consumo. Esto se aplica tanto a la corriente continua como a la corriente de pico.

Conclusión

El inversor aislado está pensado para sistemas de generación de energía que no se conectan a la red, como los sistemas solares autónomos. Este tipo de inversor, que suele utilizarse mejor con baterías de almacenamiento, es el más popular en zonas remotas o en cualquier lugar donde no se disponga de energía de la red, como los campings. También es fácil de usar, además de ser compatible con diferentes configuraciones energéticas.

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