La importancia de la electrónica de potencia y su presencia en nuestras vidas

Dr. Marcelo Pérez

 

Profesor del Departamento de Electrónica trabaja en diversos proyectos relacionados en este ámbito y las proyecciones de este campo a futuro.

¿Qué es electrónica de potencia? Para cualquier ingeniero en Electrónica el término es familiar, pero desconocemos la importancia que tiene, lo que significa y cómo está presente en nuestras vidas.

¿Pero cómo un Ingeniero Civil Electrónico puede llegar a especializarse en esta área?, simple, su curiosidad y querer saber más allá de lo obvio, lo llevó a interiorizarse en el corazón mismo de la electrónica.

“Mi interés iba por la robótica, pero necesitaba que el robot se moviera y para eso necesitaba controlar la batería, que la batería controlara el motor y que funcionara como yo quería y así empecé” nos cuenta el ingeniero civil Electrónico, Magíster y Doctor en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Concepción y profesor auxiliar de Departamento de Electrónica de esta universidad, Marcelo Pérez.

Ahora uno de sus proyectos más importantes, entre varios que está desarrollando en este ámbito, busca lograr la máxima eficiencia en los controladores de potencia que permitan crear microredes de paneles solares que autogeneren la energía necesaria en cada barrio y ciudad.

Para conocer más de este campo de estudio, el doctor en ciencias de la ingeniería eléctrica, Marcelo Pérez, nos cuenta de qué se trata su objeto de estudio y los trabajos en dicho campo que se encuentra realizando, en algunos casos junto a otros académicos de la misma Universidad Santa María.

 

-¿Qué es electrónica de potencia?

-Es la parte de la electrónica que se encarga de controlar energía.

-¿Y cómo se puede lograr eso?

-Usando semiconductores que son los mismos elementos que se usan en el resto de la electrónica para comunicaciones, computadores y para otras especialidades, pero acá nosotros usamos semiconductores, de mayor voltaje y mayor corriente, mucho más grandes.

-¿Cómo controlan la energía?

-Controlar es que el sistema haga lo que tu quieres, en el caso de los autos eléctricos, si tu quieres que el auto eléctrico acelere, esa acción la hace el controlador (convertidor) de energía. Hay un motor que dependediendo de qué corriente el convertidor  entrega es qué tan rápido va a andar.

Nosotros trabajamos con corriente, si conectara la batería directo al motor, el automovil andaría siempre a velocidad máxima y uno quiere controlar esta velocidad y por ende la corriente que se entrag al motor.

-¿Y esto cómo lo aplican en su área de estudio?

-En las energías renovables, eólicas, solar principalmente, ahí se controla  cuánta energía se puede sacar. Usualmente uno piensa que es conectar el panel solar y sacar energía, pero no es tan así, porque tanto el panel solar como los generadores eólicos, tienen una curva de operación, si los haces operar muy rápido o con un  voltaje muy alto, la corriente es muy baja y la potencia, que es la multiplicación de los dos, que se puede extraer es baja. En el otro extremo, si el voltaje es muy bajo, tengo mucha corriente, pero la potencia también es baja, entre medio de los dos mínimos hay un máximo y para hacerlo operar en este punto es necesario controlar el voltaje con un convertidor.

-¿Y cómo controlas esta energía?

-Los semiconductores se ordenan en un arreglo al cual llamamos convertidor de potencia, estos convertidores de potencia lo que hacen es conectar y desconectar la fuente de la carga, como por ejemplo, la batería del automovil, el convertidor la conecta y la desconecta en forma sucesiva, después se utiliza un filtro de tal forma que ese cambio rápido lo ve como un cambio suave.

-¿Hay un desconocimiento o ignorancia respecto al tema?

-Sí es una disciplina bastante específica, aunque se pueden encontrar convertidores de potencia en casi todos los dispositivos electrónicos,  por ejemplo en un celular hay varios convertidores de potencia de los cuales uno no esta consciente, porque la función primaria es hablar por teléfono, sacar fotos, chatear o jugar.

-¿Cuáles son los convertidores de energía que hay en un celular?

-En el teléfono celular hay varios convertidores ya que la batería funciona con cierto nivel de voltaje, el procesador funciona con otro voltaje, la cámara también, la pantalla, el sistema de la antena y así varios más.

-¿Y no se puede trabajar en que todos trabajen con el mismo voltaje?

-No debido a restricciones físicas de los semiconductores. Para que la batería alcance a durar 8 o 9 horas, el procesador que es uno de los dospositivos  que más energía consume tiene que trabajar con un voltaje muy bajito. El mismo fenómeno ocurre en cada una de las partes que mencioné, cada subsistema trata de optimizar su propia operación, consumir la menor cantidad de energía posible y para eso los voltajes en los cuales trabajan usualmente son distintos.

-Las personas desconocen todo este trabajo que se realiza y además que cada vez les piden que estos aparatos sean, en todo sentido, más pequeños.

-En eso estamos trabajando nosotros en el grupo de investigación. Hace unos años trabajábamos en electrónica de potencia  para la minería, con grandes motores de alto voltaje, ahora hemos ido enfocándonos en aplicaciones domiciliarias. Porque, si bien hay grandes plantas de energía solar en el norte, yo creo que el futuro va hacia plantas en cada casa mucho más pequeñas.

-¿Y en eso están trabajando?

-Si, en el grupo de investigación trabajamos en eso. Para que cada domicilio el día de mañana pueda tener su propia generación por un lado y por otro lado, que los equipos tales como iluminación LED, auto eléctrico, sean mas eficientes.

-Además el consumo intradomiciliario cada vez va trabajando con equipos más eficientes, como estas ampolletas led que duran una eternidad y consumen muy poco.

-Las ampolletas led tienen un convertidor dentro. Los refrigeradores nuevos, que son ultra eficiente, también tienen un convertidor dentro lo que más consume energía en la casa es el refrigerador, la lavadora y la calefacción eléctrica. Ahora encuentras convertidores en todos estos dispositivos.