Extractor de aire centrífugo que reduce la huella de carbono : Solución para ambientes contaminados con Covid-19

• Autores: Anderson, Ibar Federico
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Diseño Industrial; Extractor centrífugo; SARS-CoV-2; COVID-19; Eficiencia energética; Motor sincrónico PMSM/IPM; Corriente alterna monofásica
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Este artículo profundiza sobre el extractor de aire centrífugo, cuyo objetivo es extraer el aire viciado de SARS-CoV-2 o Covid-19 (Coronavirus); pensado para su uso civil y comercial. Funciona con un motor de corriente alterna (AC) monofásico de 220 (V) y 50 (Hz), de alta eficiencia energética (EE). Se pasó de consumir 202 (kWh) al año equivalente a 0,1 toneladas de CO2 a 97 (kWh) al año equivalente 0,05 toneladas de CO2 (lo cual significa una reducción del 50% de la “huella de carbono”) que el presente desarrollo de prototipo deja sobre el Planeta Tierra. Desarrollado bajo la metodología del Design Thinking, por simulación electromecánica por software NI Multisim 14.0, diseño de la carcasa por software CAD Cfturbo 2020 R2.0 y prototipado rápido 3D con la impresora OverLord Pro; con un prototipado del bobinado del estator convencional de un motor sincrónico con un devanado de campo dos polos de tipo PMSM/IPM monofásico de corriente alterna (AC) y un rotor de imanes de cerámica ferromagnética de 4000 (Gauss). Innovando en la línea nº 15 de la patente del invento n° 381968 de Nikola Tesla, 1/5/1888. Los resultados mostraron, según el análisis del banco de pruebas, que el motor síncrono de tipo PMSM/IPM utilizado en el extractor centrífugo, con la innovación del control de reactancia-inductiva en serie más el capacitor en paralelo, reduce un 67% la potencia activa (Watts) y el consumo de energía activa (kWh), realizando 56% más trabajo mecánico (Joules) sobre el fluido aire (con una reducción del 50% de la huella de carbono). Lo cual nos lleva a la siguiente conclusión: se pueden desarrollar ventiladores centrífugos que ahorren energía eléctrica (kWh) sin necesidad de recurrir a (1) la “Ley de afinidad de los ventiladores”, ni (2) al uso de variadores de velocidad (VDF) o frecuencia (que son dispositivos con una electrónica compleja y costosa). Lo cual traería un enorme ahorro del gasto de energía eléctrica.
This article delves into the centrifugal air extractor, whose objective is to extract the stale air of SARS-CoV-2 or Covid-19 (Coronavirus); Designed for civil and commercial use. It works with a single-phase 220 (V) and 50 (Hz) alternating current (AC) motor, with high energy efficiency (EE). We went from consuming 202 (kWh) per year equivalent to 0.1 tons of CO2 to 97 (kWh) per year equivalent to 0.05 tons of CO2 (which means a 50% reduction in the "carbon footprint"), which the present prototype development leaves on Planet Earth. Developed under the Design Thinking methodology, by electromechanical simulation using NI Multisim 14.0 software, casing design using CAD Cfturbo 2020 R2.0 software and rapid 3D prototyping with the OverLord Pro printer; with a prototype of the conventional stator winding of a synchronous motor with a two-pole PMSM/IPM single-phase alternating current (AC) field winding and a 4000 (Gauss) ferromagnetic ceramic magnet rotor. Innovating in line no. 15 of Nikola Tesla's invention patent no. 381968, 5/1/1888. The results showed, according to the analysis of the test bench, that the synchronous motor of the PMSM/IPM type used in the centrifugal extractor, with the innovation of the inductive-reactance control in series plus the capacitor in parallel, reduces power by 67%. (Watts) and active energy consumption (kWh), performing 56% more mechanical work (Joules) on air fluid (with a 50% reduction in carbon footprint). Which leads us to the following conclusion: centrifugal fans can be developed that save electrical energy (kWh) without the need to resort to (1) the "Fan Affinity Law", or (2) the use of variable speed drives (VDF) or frequency (which are devices with complex and expensive electronics). Which would bring enormous savings in the cost of electricity.
Este artigo aprofunda o extrator de ar centrífugo, cujo objetivo é extrair o ar viciado do SARS-CoV-2 ou Covid-19 (Coronavírus); Projetado para uso civil e comercial. Funciona com motor monofásico de corrente alternada (CA) de 220 (V) e 50 (Hz), com alta eficiência energética (EE). Passamos de 202 (kWh) por ano equivalentes a 0,1 toneladas de CO2 para 97 (kWh) por ano equivalentes a 0,05 toneladas de CO2 (o que significa uma redução de 50% na "pegada de carbono"), que o presente desenvolvimento do protótipo deixa no Planeta Terra. Desenvolvido sob a metodologia Design Thinking, por simulação eletromecânica utilizando o software NI Multisim 14.0, projeto de carcaça utilizando o software CAD Cfturbo 2020 R2.0 e prototipagem rápida 3D com a impressora OverLord Pro; com um protótipo do enrolamento do estator convencional de um motor síncrono com um enrolamento de campo monofásico de corrente alternada (CA) PMSM/IPM de dois pólos e um rotor de ímã cerâmico ferromagnético de 4000 (Gauss). Inovando na linha nº 15 da patente de invenção de Nikola Tesla nº 381968, 01/05/1888. Os resultados mostraram, de acordo com a análise da bancada de testes, que o motor síncrono do tipo PMSM/IPM utilizado no extrator centrífugo, com a inovação do controle de reatância indutiva em série mais o capacitor em paralelo, reduz a potência em 67 (Watts) e consumo de energia ativa (kWh), realizando 56% mais trabalho mecânico (Joules) no fluido de ar (com uma redução de 50% na pegada de carbono). O que nos leva à seguinte conclusão: é possível desenvolver ventiladores centrífugos que economizem energia elétrica (kWh) sem a necessidade de recorrer (1) à “Lei de Afinidade dos Ventiladores”, ou (2) ao uso de variadores de velocidade (VDF) ou frequência (que são aparelhos com eletrônica complexa e cara). O que traria uma enorme economia no custo da eletricidade.
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