30 septiembre 2009

Lo básico sobre la energía eólica a pequeña escala

La energía eólica a pequeña escala es una magnífica forma de producir energía eléctrica en localizaciones ventosas. Un pequeño acumulador servirá para suministrarnos energía cuando pare el viento.
Si disponemos de un buen recurso de viento y terreno suficiente (para protegerse del ruido), las turbinas eólicas son una excelente solución para lugares aislados.

¿Tengo suficiente viento en mi ubicación?

La cantidad de viento en una ubicación es crítica para determinar la cantidad de energía que la turbina producirá. En general, los lugares elevados y las zonas costeras suelen ser lugares propicios para los vientos frecuentes. Pero si hay suficiente viento puede producirse mucha energía.

Por ejemplo, una turbina de 10 kW en un lugar donde la velocidad promedio del viento es 4,47 m/s producirá 7.700 kWh por año. La misma turbina produce alrededor de 12.500 kWh por año en el mismo sitio con una velocidad de 5,36 m/s. Como mínimo, para que sea viable un proyecto eólico debe haber unos vientos promedio de 4 m/s, aunque se prefiere que sean de 5,36 m/s o más.
El recurso eólico puede variar significativamente en un área de unos cuantos kilómetros debido a la influencia del terreno local en el flujo eólico. Hay recursos que pueden usarse para determinar los recursos eólicos del área:
  • Los mapas eólicos son el recurso más preciado, pero sólo están disponibles en áreas limitadas (ver ejemplo en algunos estados e USA).
  • La observación de la vegetación de un área es un indicador de los recursos eólicos, pues los vientos deforman los árboles.
  • Una medición más exacta puede hacerse directamente, pero para que sea significativa.

¿Cuál es el mejor sitio para una turbina eólica?

En una misma propiedad hay que fijarse también en cuáles son los puntos más propicios para colocar una turbina eólica. Deben estudiarse las direcciones predominantes y sobre todo elegir zonas elevadas. En las cumbres tendremos acceso a todos los vientos predominantes.

Es importante considerar los obstáculos que estén en las proximidades y también obstáculos futuros.

Respecto a las distancias debe considerarse que lo ideal es que no haya obstáculos importantes en un radio de 100 m y la turbina debe colocarse a unos 10 m sobre el suelo.

¿Cuánto cuesta un sistema eólico?

Los costes son variables y es una tecnología que cada vez se hace más asequible. No obstante, hay que considerar que los costes por kW de las turbinas pequeñas pueden ir de 1.500 $ a 6.000 $. Los costes de instalación y permisos pueden añadir otro 25 % o más al precio de compra. Los costes de operación y mantenimiento pueden estar entre un 1-3 % del coste de instalación inicial.

Bibliografía: FAQ´s Small Wind Energy Systems – Using Wind to Power Your Home or Business

Adhesivos resistentes a altas temperaturas y a la corrosión

Las tecnologías adhesivas están alcanzando peso progresivamente por su alto rendimiento como elemento de ensamblaje estructural. Los adhesivos pueden aligerar las estructuras y extender su vida de servicio hacia aplicaciones como la aeroespacial, marina, electrónica y automoción. Es por ello que podemos plantearnos la opción de utilizar adhesivos en diseños estructurales donde hasta ahora no habíamos imaginado que fuesen viables.

Los adhesivos están sustituyendo a elementos de ensamblaje tradicionales como tuercas, tornillo, y remaches, pero además están compitiendo con otras técnicas de conexión como la soldadura.

Los adhesivos pueden mejorar la estética del producto eliminando fijaciones, accesorios, perforaciones, implementos, etc. Los diseñadores tienen ahora la opción de pintar paneles o productos terminados antes de que estén ensamblados, lo cual es importante para la estética final.

Otra ventaja que tienen las uniones adhesivas es que no tienen concentraciones de tensión y zonas afectadas por calor que pueden causar los agujeros taladrados o las soldaduras. Las cargas se extienden sobre una amplia zona, mejorando la fiabilidad. Los diseñadores pueden incluso ser capaces de dar mejores requerimientos de resistencia porque los adhesivos fuertes resisten vibración, shock mecánico y fatiga mejor que los fijadores mecánicos.

Los adhesivos separan químicamente materiales disimilares por lo que pueden unir entre sí sin problemas materiales afectados por la corrosión galvánica o incompatibilidad química. Las resinas pueden también sellar la unión contra fuertes ácidos y bases, combustibles y lubricantes, y humedad.

Otras ventajas que podemos mencionar es que el sellado puede también eliminar pasos de fabricación y recortar costes de ensamblaje. Asimismo, los trabajadores necesitan menos formación y pericia. -83 ºC a 333 ºC.

Conexión en factoría

La utilización de adhesivos puede también eliminar pasos de fabricación y recortar costes de ensamblaje. En principio es más fácil el ensamblaje, pero eso no significa que no sean necesarios sistemas adecuados para almacenar, dispensar, aplicar y secar el adhesivo, así como preparar apropiadamente los sustratos.

Los diseñadores pueden optar por usar sistemas de adhesivos de uno o dos componentes y utilizar agentes de curado activados por el calor. La resina y el agente de curado de los dos sistemas deben mezclarse mecánicamente antes de curarse. Estos sistemas pueden almacenarse más de un año a temperatura ambiente, mientras que os sistemas de un componente debe usarse dentro de los tres o seis meses siguiente, preferiblemente después de un almacenamiento refrigerado.

Bibliografía: Epoxy adhesives hold their own. November 2009. Machine Design

29 septiembre 2009

Controles de motores orientados al campo

Los avances en los controladores de señales digitales de bajo coste (DSCs) permiten a los diseñadores usar técnicas de control de motores avanzadas. Por ejemplo, la corrección del factor de potencia (PFC) y los controles orientados al campo (FOC) ahorran energía.
Antes de la llegada de los controladores de señales digitales, la corrección del factor de potencia y las técnicas de control orientadas al campo requerían técnicas específicas fabricadas de forma específica para el cliente ICs. Los propietarios del hardware de control de motores eran inflexibles, faltando provisiones para modificar o mejorar una aplicación.
Los esquemas de control de los viejos motores dependían de controles de motor escalar con semiconductores de potencia. Los controles escalares varían con una frecuencia de onda sinusoidal que varía con el voltaje. La retroalimentación, cuando se usaba, realizaba solamente las funciones más rudimentarias y rudas, tales como la velocidad del motor. Los elementos de control pueden no procesar datos lo bastante rápido como para medir parámetros directamente tales como la corriente instantánea en el devanado del motor. Los antiguos controles de motores con algoritmos avanzados, tales como control orientado al campo, contenían costosos procesadores de señales digitales (DSPs). Los MOSFETs y otros dispositivos semiconductores de alta potencia hacían que estos dispositivos fuesen físicamente rudos. Aunque las últimas transmisiones de motor necesitan MOSFETs e IGBTs, son mucho más compactos y eficientes. Más significativamente, nuevos motores usan capacidad de control y lógica integrada DSC, eliminando el gasto de instalación de componentes adicionales. Esto resulta en controladores menos caros y más pequeños que consumen poca energía eléctrica. Los motores síncronos de magnetismo permanente (PMSMs) con respuesta dinámica reaccionan rápidamente a los cambios de velocidad, tales como la conmutación entre centrifugado y giro en las máquinas de lavar ropa. Los algoritmos FOC controlando PMSMs aparecen para proporcionar tales respuestas con mayor eficiencia que el control escalar en los motores de inducción standard. Controlando la corriente del estator por FOC también el tensado del par para las operaciones de motor más silenciosas. Los controles de señales digitales contienen interfaces a la medida para el control del motor, tales como los moduladores de ancho del pulso (PWMSs), convertidores analógicos a digitales (ADCs), y entradas de codificador de cuadratura. La mayoría de las otras instrucciones ejecutan un ciclo de reloj simple para respuestas rápidas. La combinación permite filtros digitales basados en software y mejora los tiempos de respuesta anti eventos sin la necesidad de hardware adicional. Algunos convertidores analógicos a digital en DSCs convierten muestras de entrada a tasas de 1 millón de muestras por segundo, mientras manejan cuatro entradas simultáneamente. Esta tasa de muestreo alta es crucial para su capacidad sensora en los controladores del motor. Los únicos componentes adicionales necesarios son resistencias sensoras baratas para medir las corrientes de devanado en las fases del motor.
Motores orientados al campo para control de motores
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DCSs pueden cerrar PWMs en caso de fallos catastróficos señalados vía entradas digitales. Los clientes europeos pueden usar una corrección de factor de potencia para cumplir las regulaciones de energía. El único componente adicional necesario para un PFC es un interruptor, un interruptor de potencia y un diodo. ADCs en DSC mide corriente y voltaje del bus de potencia dc. Basado en estas entradas, el DSC ajusta el conmutador de energía a través de un módulo PWM vía un bucle de control PID que mantiene el factor de potencia próximo a la unidad. Los controles de microprocesador permiten que los PMSMs ahorren energía. DSCs puede desconectar PWMs en caso de que las entradas vía digital señalen fallos. ADCs en DSC mide corriente y voltaje desde el bus de potencia dc. Basado en estas entradas, el DSC ajusta el conmutador de potencia a través de un módulo PWM vía un bucle de control PID que mantiene el factor de potencia cerca de la unidad.
¿Cómo trabajan los controles orientados al campo?
Muchos vendedores ofrecen algoritmos FOC gratuitamente. Usualmente una fuente de código es descargable de la web, donde puede descargarse código para el desarrollo del control del motor. Las interfaces de usuario gráficas presentan operaciones que permiten a los ingenieros analizar y evaluar rápidamente variables para su ensayo.
Palabras clave: power-factor correction (PFC), field-oriented control (FOC)
Más información Aquí.

28 septiembre 2009

Plataforma inalámbrica para aplicaciones de control remoto

NI ha liberado dos nodos WSN, NI WSN-3203 y NI WSN-3212. El WSN-3202 es un nodo de entrada analógico de +/- 10 V y cuatro canales y el WSN-3212 es un nodo termopar de 24-bit y cuatro canales, que tiene cuatro canales I/O digitales que pueden configurarse con las opciones input, sinking ouput o sourcing output. La plataforma WSN incluye la puerta de enlace Ethernet NI WSN-9791.

Los dispositivos inalámbricos incluyen software NI-WSN, que conecta dispositivos inalámbricos NI a software LabVIEW haciendo funcionar el controlador del host en tiempo real de LabVIEW. Basado en la tecnología IEEE 802.15.4. El software ofrece capacidades "mesh routing" (según Mobile Mesh Routing protocol) y gestionar el uso de la energía en la red. Y LabVIEW puede proporcionar integración con dispositivos de medición cableados y un amplio rango de plataformas de redes de sensores inalámbricas de terceras partes.

Otra característica de los nodos WSN es la capacidad para desarrollar software embebido específicamente para cada nodo usando LabVIEW Wireless Sensor Network Module Pioneer. El módulo permite una fácil programación y una vida de la batería extendida.

Las aplicaciones incluyen control de maquinaria, control ambiental, calidad y consumo de la energía, entre otros.

El primer puente de plástico capaz de soportar más de 70 toneladas


Axion International Holdings, Inc., es una nueva generación de tecnologías innovadoras en plásticos reciclados destinados a productos industriales de altas cargas. Los puentes, diseñados íntegramente con plásticos reciclables son las primeras estructuras conocidas en su clase que pueden soportar cargas superiores a 70 toneladas.

El video de demostración puede descargarse aquí.

Estos puentes se han desarrollado para aplicaciones militares, aplicable en lugares donde es difícil usar madera, con una capacidad de carga sustancialmente menor.

Estos puentes son menos caros de mantener y su ingeniería está pensada para requerimiento de vehículos blindados.

Comprendiendo los actuadores eléctricos para la automatización de válvulas

Aunque el actuador neumático probablemente continuará haciendo trabajos de potencia en la industria de procesos para válvulas de automatización rotatorias (válvulas de bola, tapón y mariposa), hay muchas aplicaciones en las que los actuadores eléctricos pueden considerarse. Una mejor comprensión de las funciones básicas y características de los actuadores eléctricos y sus opciones y versatilidad llevará a una mejor evaluación práctica y técnica de sus utilidades.

¿Por qué usar actuadores eléctricos?

Aunque los actuadores eléctricos pueden usarse como fuente de energía (electricidad) están disponibles, hay muchas aplicaciones para las que es particularmente conveniente. Por ejemplo, en muchas instalaciones remotas puede ser impracticable hace funcionar la instalación con aire comprimido y mantenerlo. Las conducciones pueden congelarse y hacer que el equipo se obstruya y quede inoperativo o dañe instrumentos delicados. Si solo unos pocos actuadores se instalan en un área, los actuadores eléctricos ofrecen un medio simple de automatización de estos sistemas más pequeños.

Computadora compatible

Quizás una de las más importantes razones de la tendencia en usar actuadores eléctricos ha sido la caída de los costes de usar computadoras como controladores de sistemas y la facilidad y economía con que actuadores pueden interactuar con tales sistemas. Esta tendencia se espera se acelere con la llegada de nuevos microprocesadores, o controladores inteligentes, basados en chips de microprocesadores de bajo coste y versátiles. Debido a las crecientes necesidades de velocidad y capacidad de control que el computador añade a un sistema de procesos, hay menos necesidad de controlar elementos finales que tienen una alta capacidad de control tales como las válvulas de tapón y globo. Como resultado, los actuadores eléctricos menos caros y las válvulas de bola y mariposa son más aceptables y se han probado más adecuadas para muchas aplicaciones.

Como evaluar costes

Generalmente, es más económico instalar y mantener actuadores de válvula eléctricos que neumáticos. Un sistema neumático incluye no solamente los actuadores sino también compresores, tuberías, filtros, sistemas de lubricación de aire, y secaderos. Después de las instalaciones, sus componentes cuestan más de mantener. Donde se usan con sistemas controlados neumáticamente, el coste de los convertidores neumáticos-corriente deben añadirse si se requiere posicionamiento del actuador.

Los actuadores eléctricos eliminan la necesidad de aire, una fuente de energía cara, y no requieren energía cuando no están en movimiento. No hay necesidad de preocuparse con el ruido del compresor, apantallar el ruido, ventear el aire, u otras restricciones de operación asociadas con los sistemas neumáticos. Como consecuencia de ello es importante también evaluar las ventajas en eficiencia energética de los actuadores eléctricos.

Cómo trabajan los actuadores eléctricos

Un actuador eléctrico es básicamente un motor de engranajes. El motor es el componente primario de generación del par. Los motores están disponibles en una variedad de voltajes de alimentación incluyendo voltajes dc, trifásico, ac a 110 y el riesgo y tres abrió el inglés John y el V Para prevenir el daño debido a excesivas corrientes cuando está parado, o por sobretrabajo, motor de actuador eléctrico usualmente incluye un sensor de sobrecarga térmica embebido en el devanado del estator. El sensor está instalado en serie con la fuente de energía y abre el circuito cuando el color se sobrecalienta y se cierra el ciercuito una vez se ha enfriado a una temperatura de operación segura.

Opciones adicionales de control

Probablemente la razón más importante de la extensión en el fin y el el uso de actuadores eléctricos es su versatilidad del circuito de control. Como un dispositivo eléctrico, los actuadores naturalmente se prestan al uso de una gran variedad de sistemas de control y retroalimentación.

Engranaje

Los actuadores eléctricos utilizan trenes de engranajes (una serie de engranajes interconectados) para realzar el par del motor y regular la velocidad de salida del actuador. Algunos estilos de engranajes son inherentemente autobloqueantes. Esto es particularmente importante en la automatización de válvulas de mariposa o cuando el actuador eléctrico se usa en aplicaciones de control de modulación. En estas situaciones el contacto entre disco y asiento o la velocidad del fluido actúan sobre el elemento de cierre de la válvula y causa una fuerza inversa que pueden invertir el motor y eje de levas. Esto causa reenergización del motor a través del interruptor de limitación cuando la posición de la leva cambia. Este ciclo no deseable continuará ocurriendo, a menos que se instale un freno de motor, y ello usualmente acaba en un sobrecalentamiento del motor. A veces se usan engranajes de dientes rectos en actuadores eléctricos rotatorios pero no autobloqueo. Ello requiere la adición de un freno de motor electromecánico para estas aplicaciones.

Bibliografía: valveandactuators.com

27 septiembre 2009

Control remoto de dispositivos industriales

Anybus RemoteCom permite la gestión remota de equipos industriales desde un explorador web. Proporcionando una información rápida y exacta en cualquier momento y lugar, RemoteCom ayuda a minimizar las paradas no controladas y desplazamientos innecesarios del personal de servicio. Las funciones que pueden realizarse son las siguientes:
  • Simplificación de la gestión remota de dispositivos industriales y maquinaria: Con Anybus RemoteCom, HMS Industrial Networks introduce una completa serie de productos para visualización y control remoto de dispositivos industriales y maquinaria. Anybus RemoteCom es una puerta de enlace de fácil uso web. RemoteCom actúa como un puente Modbus y da acceso remoto y control de dispositivos serie sobre Ethernet, Internet, LANs, GSM, GPRS y módems de teléfono.
  • Incluye poderosas herramientas para diagnóstico y visualización: RemoteCom contiene características integradas para manejar alarmas (SMS, E-mail, SNMP), registro de datos y acceso de datos basados en web. RemoteCom tiene un servidor web para visualización de los datos del dispositivo a los que puede accederse desde cualquier explorador web.
  • Toma control de tus dispositivos desde cualquier localización? Adicionalmente a las funciones de visualización y diagnóstico, RemoteCom proporciona la a los usuarios autorizados la capacidad de modificar parámetros de dispositivos tales como valores objetivo o modos de operación.
  • Configuración rápida y fácil vía servidor web integrado: La configuración de la RmoteComes fácil y se hace vía un servidor web integrado. El servidor web se usa para configurar la conexión Modbus serie al dispositivo industrial o la maquinaria. Plantillas de dispositivso pre-definidas suministradas con RemoteCom aseguran una rápida y fácil configuración. No se requieren herramientas o ventanas de programación.
  • Servidor de gestión online extiende su funcionalidad: Como un servicio adicional, un servidor de gestión online está disponible para expandir la funcionalidad de Anybus RemoteCom. El servidor colecta y almacena datos registrados en la localización central online. Almacenando los datos centralmente, se hace más fácil acceder a los datos de varios dispositivos sin la necesidad de establecer una conexión remota individual. En el servidor un usuario autorizado puede ver y gestionar sistemas remotos. En el servidor un usuario autorizado puede ver y gestionar sistemas remotos. La única herramienta necesaria es un explorador web estándar. Un servicio online básico se incluye con la unidad Anybus RemoteCom y más servicios avanzados pueden ordenarse separadamente.
La página el fabricante aquí

Aplicando principios avanzados de control de procesos en la generación de energía

En el mundo de la fabricación, la palabra "modernización" muchas veces es temida por la producción perdida. En otras palabras, en muchas plantas las máquinas deben parar de producir para ser actualizadas. Una máquina ociosa significa menos producción. Este concepto es especialmente temido en la industria de generación, donde la planificación de una parada forzada significa menos electricidad, vapor o calor para la planta de de producción. Sin embargo, la modernización de los equipos es una parte necesaria del trabajo porque las compañías de generación de energía de todo el mundo están enfrascadas en cumplir las necesidades de una industria en expansión global a la vez que se mantiene un tope sobre la producción de gases de efecto invernadero.
El mundo del control de procesos avanzados, sin embargo, puede ser una alternativa viable para cumplir las regulaciones del gobierno mientras se incrementa la potencia, calor y vapor. En muchas industrias de proceso tal como la química, refino, pulpa y papel tienen subsistemas de planta con control distribuido para maximizar la productividad y mejorar la eficiencia total. Aplicando el mismo concepto en el mundo de la generación de energía puede ayudar la producción aguas abajo.

Avanzando en el proceso

Como la utilización de los equipos de generación de energía se incrementan, las compañías se emprenden acciones para reducir las emisiones de óxidos nitrosos, y para ello están usando tecnologías de solución energética avanzadas.

NOx es un subproducto del proceso de combustión y se incrementa cuando la temperatura de la llama es mayor. Cuando se combinan con smog o polución de ozono en todas partes en agua estancada caliente. Para cumplir las nuevas regulaciones, las compañías de generación deben reajustar sus calderas, instalar nuevas calderas o realzar los procesos de producción para conseguir más eficiencia. En todas las operaciones de energía en la industria, hay varios factores relativamente fijos que afectan las operaciones de planta y requieren medidas de optimización efectivas. Estos incluyen diseño de calderas, condiciones de agua de enfriamiento, tipo de quemador, diseño de condiciones del vapor y controles ambientales que capturan y eliminan contaminantes. Tomando en consideración estos múltiples parámetros puede mejorar la eficiencia y utilización del equipo.
Esta optimización puede hacerse con software sin necesidad de tener que reemplazar o adaptar la caldera. El software de eficiencia energética avanzada dispone de funciones que van desde el control de la combustión y la presión del vapor, hasta el control del rendimiento complete de la planta. El núcleo de esta tecnología implica integrar la tecnología con la arquitectura DCS existente en planta, incluyendo instrumentos de campo, SCADA, historial de planta y otras funciones como software de simulación y control de procesos y aplicaciones de optimización. Con este tipo de soluciones de energía avanzadas, las compañías de generación son capaces de centralizar las funciones de sus plantas en una plataforma de software modular. Los operadores de planta tienen acceso a las siguientes funciones:
  • Control de la temperatura de la llama en el proceso de combustión, reduciendo el uso de combustible para alcanzar la misma producción de energía, ayudando a reducir las emisiones de dióxido de carbono. Esto en último término da como resultado un control de la combustión mejorado y un sistema que mejora la eficiencia térmica de las calderas individuales.
  • Para alcanzar equilibrio continuo entre el vapor producido y consumido, los controles ayudan a controlar la entrada de calor total en la caldera, así como el flujo de vapor total en cada cabezal.
  • Optimización del rendimiento de la planta mediante la distribución adecuada de la caldera. Esto implica la utilización de vapor para las necesidades de generación de electricidad y/o calor del proceso. También expande la eficiencia del hogar de la caldera y flexibilidad distribuyendo la entrada de calor total entre calderas y manteniendo un amplio rango de producción de vapor.
  • Estabilización de la presión de vapor y previniendo paradas no programadas de turbinas y calderas garantizando el equilibrio entre el vapor producido y consumido. Esto mejora la eficiencia de la caldera, incrementa la vida de la caldera y mejora la eficiencia de generación.
  • Mejora del rendimiento de la planta a través de herramientas que mejoren la visibilidad de las operaciones de producción controlando los indicadores de rendimiento claves (key performanece indicators o KPIs). El conocimiento de KPIs permiteal personal de planta solucionar problemas antes de que ocurran, y mejorar así la fiabilidad.
  • Control del proceso de generación de energía en tiempo real. Usando este tipo de controles se mejora la gestión de la generación de energía anticipándose a la demanda del usuario por electricidad.

Visibilidad incrementada – mejorar decisiones

La principal premisa para la integración de sistemas en control de procesos avanzado es proporcionar al personal información que ayude a tomar decisiones para gestionar la planta con seguridad, fiabilidad, eficiencia y dentro de los límites ambientales.

En generación de energía, el uso de soluciones de control de energía avanzados, la visibilidad del operador incrementa en todos los subsistemas. Dando a los operadores de planta las herramientas que necesitan para controlar el proceso de de generación en tiempo real, pueden tomarse decisiones que tengan impacto en el rendimiento. Las soluciones de energía avanzadas mejoran la eficiencia en generación de energía a nivel de la caldera en toda la planta.

26 septiembre 2009

Un panel solar que produce biocombustibles

La noticia es bastante sorprendente, pero como tal ha sido publicada en Scientific American. Los investigadores proceden del Institute of Science´s Ramachandra, y es una muestra más de los avances tecnológicos que vienen consiguiéndose en las pujantes economías emergentes.
Los investigadores están buscando producir biocombustibles a partir de diatomeas (tipo de algas unicelulares con concha de sílice) modificadas mediante ingeniería genética.
Estas plantas microscópicas son comúnmente detectadas por revestir de color castaño las piedras sumergidas de ríos y lagos, y por formar parte del fitoplankton del océano. Típicamente contienen gotitas de aceites en sus células. El aceite es una fuente de alimento para ser utilizado en periodos de escasez. El análisis científico del aceite de diatomeas ha demostrado que es muy conveniente para ser usado como combustible.
Los investigadores indios defienden que es posible "ordeñar el aceite de las diatomeas como si fuesen vacas" y para ello han estado investigando sobre un panel solar que puede extraer esté aceite en vez de producir electricidad. Las diatomeas están realmente llenas de aceite, pues éste representa la cuarta parte de la masa corporal. Si se consigue la forma de arrancar el aceite de las diatomeas, una hectárea producirá entre 10 y 200 veces el aceite que se produce por el cultivo de soya.
Los investigadores proponen crear un panel solar biológico, que contendrá diatomeas en vez de células fotovoltaicas. Las diatomeas flotarán en una solución de agua rica en nutrientes y producirán aceite cuando se exponen a la luz solar. Las diatomeas flotarían segregando sílice por exocitosis (La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su contenido). Si las diatomeas pueden similarmente segregar el aceite que producen, entonces podrán ser cosechadas fácilmente. (Debido a que el aceite se usa como un nutriente de reserva – como grasa – las diatomeas han desarrollado mecanismos para segregarlo.
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Nuevas especies de diatomeas

Las diatomeas pueden tener otras ventajas cuando se utilizan para producir el aceite. Estos organismos se multiplican rápidamente – algunas especies doblan su biomasa en tan solo cinco horas. Las diatomeas son bastante numerosas, con un número de especies que exceden un millón. Tan solo en la India hay 2.500 especias de diatomeas.

Los investigadores proponen modificar genéticamente diatomeas manipulando los genes que producen aceite y así realzar su producción.

Coste de producción

Una consideración principal en el desarrollo de estas tecnologías es el desarrollo de los costes económicos de producción. Hasta la fecha, los modelos han mostrado que el sistema únicamente viable para producir la gran cantidad de biomasa requerida para suplir una gran proporción de nuestras necesidades de combustibles fósiles, es un sistema de lagunas abiertas.

Es por tanto demasiado pronto para saber si esta tecnología es útil solamente para los investigadores. El concepto básico es similar a sustituir cultivos en campo abierto por invernaderos, y los costes a gran escala pueden ser elevados.
Los investigadores indios sostienen por el contrario que los paneles solares de diatomeas pueden crearse y mantenerse con equipos y métodos que no son caros. Esto es diferente de los paneles fotovoltaicos que requieren instalaciones de fabricación sofisticadas. En países tropicales como India con una abundante luz solar, los paneles solares para producir biocombustibles pueden colocarse en todos los tejados. Los investigadores han demostrado que el aceite de diatomeas puede usarse como biocombustible sin procesado adicional. Una ventaja adicional de las diatomeas es que además consumen dióxido de carbono, por lo que los paneles son muy sostenibles.

Tecnologías de desinfección de agua con ozono y radiación ultravioleta

El tratamiento de agua potable con ozono ha crecido en las últimas tres décadas. Las múltiples ventajas del ozono como tecnología de tratamiento multi-plataforma están bien documentadas, pero a menudo se pasa por alto la zonación como un método de ahorro de costes respecto a otras tecnologías. Veamos algunos ejemplos:
El ozono es un agente floculante que origina una rápida micro floculación en las aguas no tratadas. El resultado neto puede ser un incremento en las tasas de filtración de plantas, decrecimiento en el tamaño de los lechos de filtración y costes de agentes químicos más bajos.
Como un desinfectante puro, el potencial de oxidación más alto del ozono respecto al cloro origina un tiempo de contacto reducido, que puede significar cámaras de contacto más pequeñas. En áreas completamente desarrolladas, donde el coste de la tierra es elevado, los requerimientos de espacio reducido consiguen un gran ahorro.
Algunos contaminantes sólo pueden ser oxidados por el ozono. Cryptosporidium parvum, por ejemplo, es muy resistente a los desinfectantes químicos pero es destrozado de forma económica y efectiva por el ozono. La mayoría de los otros métodos aplicables sólo son barreras a los cistos pero actualmente no los destruyen.
El ozono no sólo tiene un efecto positivo en la retirada del COD descomponiendo compuestos refractarios y haciéndolos biodegradables sino que también prolonga la vida de servicio de GAC (carbón activo granular). Esta característica solamente hace que el ozono sea económicamente factible cuando se necesita GAC. El ozono puede ser completamente reemplazado por cloruros, cloraminas (amoniaco-cloro) o dióxido de cloro en la preoxidación y etapa de oxidación principal. Aunque alguna forma de cloruro residual es siempre requerido en las redes de distribución, el ozono puede reducir drásticamente su uso, realzar la calidad de agua y ser más económico que otros oxidantes.
Con los recientes avances en la tecnología de generación de ozono, el coste del ozono tanto en inversiones de capital como de operación es menos de la mitad de lo que era hace tan solo siete años. Las disminución de los costes y los métodos de optimización optimizados hacen que el uso del ozono sea una tecnología de tratamiento de agua potable económica y deseable.

Bibliografía: Ultraviolet and ozone disinfection. Ozonio

La FED se prepara para rápidas subidas de tipos en el futuro

La política monetaria de emergencia que ha tratado de paliar los efectos de la crisis financiera internacional podría estar llegando a su fin. Y el momento del cambio en los tipos podría estar próximo y podrían subir con fuerza.

Un oficial senior de la Reserva Federal de estados Unidos ha dicho que el banco central puede mover los tipos hacia arriba de una forma más rápida de lo normal cuando decida que ha llegado el momento de cambiar la política monetaria.

Se trata de un cambio de actitud de la Reserva Federal, pues en las últimas semanas ha tranquilizado a los inversores sugiriendo que mantendría los tipos bajos durante un periodo de tiempo prolongado.

Pero la mayoría de los países desarrollados parecen estar acabando la etapa de recesión y eso significa inflación, un problema que hará cambiar rápidamente la política monetaria de los bancos centrales.

Fuente: Wall Street Journal

Nueva punzonadora servo eléctrica y cortadora láser integradas

Las nuevas células de fabricación prometer revolucionar el mundo de la máquina herramienta al entrar los fabricantes en el diseño de máquinas multifuncionales. Una sola máquina realiza la misma operación que antes requería dos máquinas distintas.
Finn-Power anunció la fabricación de una célula de fabricación que integra las capacidades de una punzonadora servo eléctrica y las de una cortadora láser. La ingeniosa combinación de tecnología servo eléctrica y transmisión de energía mecánica ofrece un punzonado sobresaliente y conformado exacto. La máquina produce a la ve operaciones de doblado, punzonado y corte láser para las necesidades más intrincadas.
La integración de operaciones en etapas subsiguientes permite procesar láminas metálicas y combinar fácilmente operaciones láser y punzonado para óptima calidad y velocidad de producción.

Ver más aquí

25 septiembre 2009

Sensores avanzados para la detección del color

Una poderosa generación de sensores de color está emergiendo para llenar el hueco que existe entre los sensores básicos y los sistemas de visión del color. Estos nuevos dispositivos ofrecen mejores capacidades de detección, métodos múltiples para la evaluación del color y herramientas de software que simplifican la configuración y ajuste de aplicaciones.
Los sensores de color avanzados proporcionan más control al usuario, más visibilidad en el proceso y más flexibilidad sin necesidad de iluminación externa, software hecho a medida y configuración complicada que suele estar asociada a los sistemas de visión. Esa tendencia llena los huecos donde los clientes necesitan algo más que un sensor de color standard pero menos capacidad total de la que pueden ofrecer los sistemas de visión.
Los últimos avances tecnológicos en los sensores del color aprenden a evaluar los colores como cuando la visión humana usa una aproximación adaptativa, y para ello los sensores miran cada componente del color de media, baja y alta frecuencia. Los sensores de color básicos normalmente evalúan solamente una banda de luz de frecuencia y no consideran el brillo.
Los sensores avanzados también proporcionan la capacidad de elegir el espacio de color óptimo que requiere cada aplicación. Diferentes tipos de espacios de color coordinan el uso de métodos diferentes, y la mayoría de los espacios son tridimensionales. Como resultado, puede tener sentido evaluar los colores en un espacio de color para una aplicación y un espacio de color diferente, con sus coordenadas derivadas únicas, para otra aplicación.
Cuando el sensor identifica un color, asigna un valor numérico y coordina en un espacio de color 3D. Cada punto en el espacio de color corresponde a un color específico.
Los espacios de color pueden usarse para programar, evaluar, procesar y display hasta 255 colores distintos.
Uno de los últimos sensores desarrollados en esta categoría es VCS210 de Pepperl+Fuchs. Bibliografía: Advanced color sensing. Design news. September 2009
Palabras clave: Photoelectric sensing

Sensores con aplicaciones en eficiencia energética

Los sensores de sistemas de control de eficiencia energética inalámbricos están ayudando a los fabricantes a recortar costes.

Una de las tecnologías más recientes es la denominada Acuity Solution, un sensor que controla el consumo energético rastreando kilovatios hora en tiempo real y mandando información vía una conexión segura de internet.

La utilidad de este sensor inalámbrico es indudable para aquellos que pensamos en la eficiencia energética como la solución óptima para disminuir costes en la industria. El sensor rastrea el uso de kilovatios y puede ver también los picos de corriente. Su uso primario es comprender cómo se usa y consume la energía y el coste por dispositivo.

Pero a este sensor podemos sacarle bastante más partido, pues si lo complementamos con un estudio de métodos y tiempos podremos calcular el coste que el uso de una máquina debe repercutirse en cada pieza fabricada. De esta forma podremos evitar derroches y optimizar la competitividad de los procesos productivos.

Los nuevos plásticos reforzados super laminados y sus aplicaciones

En este artículo hablamos de una nueva generación de FRP (polímeros reforzados con fibra) en los que pueden realizarse reparaciones y modificaciones que no son posibles con los laminados convencionales o los sistemas "wet lay-up".

A finales de los años 80, los investigadores de la Universidad de Arizona comenzaron estudios pioneros para el fortalecimiento de estructuras con láminas de polímeros reforzados con fibras enlazadas externamente. El colapso de muchos puentes en el terremoto de Loma Prieta en 1989, California, impulsó la búsqueda de ideas para confinar los pilares de los puentes. Los mismos investigadores fueron los primeros en proponer envolver los pilares de los puentes con FRP. Inicialmente se consideró una estrategia inusual para muchos escépticos a la vez que se generó una técnica principal para reparar y modernizar estructuras en todo el mundo.

Desde ese momento, mucho se ha hablado de los productos FRP. Para muchos proyectos de rehabilitación, la elevada resistencia a la tracción, peso ligero, durabilidad y versatilidad de los FRPs hacen de estos productos el material perfecto. Los FRP ya no son un producto experimental y están bastante bien aceptados como material de construcción. Nuevas aplicaciones como modernizar edificios con chorreado han sido también propuestas.

Clasificación de FRP

Los productos FRP se clasifican según dos categorías: productos de fábrica y productos pre-curados. Los de fábrica ofrecen una mayor versatilidad en el campo y se instalan utilizando un sistema denominado "lay-up". Técnicos especializados prepran la resina en el campo, saturan el producto de fábrica con resina y lo aplican en el elemento estructural.

Los productos pre-curados se fabrican en plantas industriales con mayor control de calidad. Debido a sus altos ratios de fibra a resina, estos productos usualmente ofrecen mayor resistencia y rigidez que sus equivalentes lay-up. Los productos pre-curados están disponibles en forma de varillas o tendones reforzados o tiras laminales unidireccionales.

Super láminas

Las super láminas son una nueva generación de productos FRP que se han desarrollado recientemente para mejorar las tecnologías actuales. Estos productos pueden tener muchas aplicaciones que han desafiado a los ingenieros y arquitectos durante décadas. Algunas soluciones no serían posible sin utilizar super láminas.

Veamos algunas aplicaciones de las super láminas.

Fortalecimiento de tuberías

Las super láminas pueden ser utilizadas para eliminar pérdidas en grietas de tuberías que contienen agua presurizada, siendo una solución interesante para las tuberías de las redes de distribución de agua. Estas tuberías están usualmente presurizadas, y el deterioro de los refuerzos de hormigón o pérdidas de espesor pueden reducir las tensiones internas.

Un sistema usado en la última década ha sido aplicar una o más capas de fábrica de carbono en el interior de la superficie de la tubería, pero se trata de un procedimiento que requiere mucho tiempo cuando las tuberías tienen varios kilómetros.

Las super láminas ofrecen varias ventajas sobre los sistemas "wet lay-up". La primera es que las super láminas ofrecen mejores propiedades mecánicas puesto que pueden ser ensayados antes de la instalación y ello permite rechazar productos defectuosos. En segundo lugar, las super láminas reducen el tiempo de construcción. En tercer lugar, es posible incluir múltiples capas de fábrica en una única lámina, además de reducir el tiempo de construcción. Por ejemplo, cuando las tuberías requieren fortalecerse, para eludir la corrosión galvánica, una capa de fábrica de vidrio se aplica a la superficie de la tubería antes de aplicar fábrica de carbono. La capa protectora puede incorporarse en la super lámina, así que en vez de dos capas de fábrica aplicados en el campo, sólo se aplica una super capa de lámina.

Bibliografía: FRP super laminates present unparalleled solutions to old problems. Reinforced plastics. September 2009

24 septiembre 2009

El coste de generar energía continúa cayendo gracias a la eficiencia energética

La capacidad de generación total continúa aumentando pero esta vez se debe a las medidas de eficiencia energética que vienen implementándose. Estas medidas son mucho más baratas que añadir nuevas fuentes de generación tales como las plantas de carbón.

Estos datos proceden de un informe presentado por American Council for an Energy-Efficient Economy (ACEEE) donde se muestra que en la última década el coste de producir cada Kilovatio-hora se ha abaratado 2,5 centavos en los últimos cinco años. Esta caída en el precio se ha producido aunque los costes de producción con carbón, nuclear y otras fuentes de energía alternativas se han elevado.

El coste de la energía convencional no deja de subir de precio y ello hace que las medidas e inversiones en eficiencia energética sean cada vez más rentables.

A la hora de plantearse conseguir más energía todos los estudios confirman que la eficiencia energética es la forma más barata de conseguirlo. Debería por ello pensarse mucho invertir en generación hasta que no se haya estudiado en profundidad las posibilidades de ahorro que pueden conseguirse en las plantas industriales.

La eficiencia energética es más limpia, más barata y más rápida de conseguir que ninguna de las tecnologías existentes.

El informe completo puede descargarse gratuitamente aquí.

Entendiendo la trayectoria de las señales de los sensores

Los sensores usan sistemas embebidos cada vez más. En la industria se han utilizado desde hace tiempo para los sistemas de control de la fabricación, y actualmente los dispositivos de consumo están comenzando a emplearlos también. Los fabricantes están integrando sensores en los productos de consumo para crear mejores experiencias al usuario – el rango de elementos añadidos va desde acelerómetros en teléfonos móviles a sensores de vapor de agua en hornos microondas. Los diseñadores de sistemas, que previamente sólo trabajaban en el dominio digital, están ahora interaccionando con los sensores analógicos.
Las señales analógicas de los sensores deben digitalizarse para que el sistema pueda usarlas, y luego la trayectoria de las señales pasa a través de amplificadores, filtros y etapas de digitalización. Cada etapa usualmente implica un componente pasivo que realiza una función. Una vez que se digitaliza la señal, puede pasarse a un sistema de control en el micro-controlador y de ahí a un procesador anfitrión a través de un protocolo de comunicación. El protocolo puede usar los datos del sensor para lo que sea necesario.
Cada uno de los sensores tiene una señal y rango de salida diferentes. La señal de salida puede estar basada ser voltaje –, corriente –, resistiva –, capacitiva –, o frecuencia, pero existen pocos standards y sólo los usan los sistemas industriales. Incluso los sensores similares del mismo fabricante pueden tener diferentes salidas, y estas diferencias pueden crear problemas para los diseñadores del sistema. Un diseñador debe seleccionar un sensor que cumpla los requerimientos del sistema. La incorporación de un nuevo sensor con una salida ligeramente diferente necesitará alterar la amplificación y etapas de filtrado.
La mayoría de las señales de salida se basan en pequeñas señales de corriente o voltaje, de manera que una simple red resistiva adapta cualquier señal basada en corriente en un voltaje.
Revisemos ahora algunos conceptos que simplifican el concepto de de selección:
Amplitud
La salida de un sensor puede ser tan pequeña como varios milivoltios o tan grande como varios voltios. Para su correcta digitalización, la señal debe ser lo suficientemente grande como para que pueda leerla el ADC. En la mayoría de los casos, la señal del sensor requiere amplificación. En la mayoría de los casos, la señal del sensor requiere amplificación. Por ejemplo, la salida de un termopar de tipo-K típica es 41µV/ºC, que debe en gran medida amplificarse si el diseño requiere una granularidad de 1 ºC. De esta forma, debe tenerse en cuenta una resolución del ADC que sea suficiente como para obtener la granularidad deseada.
La selección del amplificador se adaptará a las necesidades de cada proyecto y podrá ser un amplificador de instrumentación, un amplificador diferencial, un amplificador operacional, o un amplificador de ganancia programable PGA. También debe determinarse la cantidad de ganancia que el amplificador requiere.
Filtrado
Todos los sistemas imparten algún ruido a la señal de los sensores. El ruido proviene de diferentes fuentes, incluyendo paneles, radios, componentes térmicas, e incluso el sensor ruido. El ruido puede filtrarse usando filtros analógicos pasivos, filtros ICs, y filtros digitales. El método más común, filtrado pasivo, implica crear una red pasiva de resistencias, condensadores e inductores.
Conversión digital
Para usar la señal filtrada del sensor, debe cuantificarse la señal analógica en el dominio digital usando un ADC. La selección de un ADC es la preocupación principal de los requerimientos del sistema para muestrear velocidad y resolución. La velocidad de muestreo necesaria está relacionada con el ancho de banda del sensor y con las necesidades de actualización.
Bibliografía: Breaking down the sensor-signal path. Electronics Design, Strategy, News. September 2009
Palabras clave: Programable-gain amplifier (PGA)

Módulo inalámbrico para redes de control de motores

JVL acaba de liberar el módulo inalámbrico de interface de comunicaciones MAC00-FZ4, que proporciona una opción ambiental y eficiente energéticamente para el control de motores.
El MAC00-FZ4 puede usarse con todos los servomotores integrados JVL: MAC050-140, MAC400 Y MAC800 desde 50 w a 750 w.
El módulo de interface inalámbrica MAC00-FZ4 tiene la capacidad de dirigir un gran número de motores desde un computador central y la opción de hacer funcionar una red de malla con el protocolo ZigBee con la tecnología de radio IEEE 802.15.4.
Las redes de malla permiten a cualquier nodo de la red alcanzar cualquier otro de los nodos, usando otros nodos de la red como estaciones repetidoras. Con protocolos apropiados, como ZigBee, el descubrimiento de la ruta es automático – y la red es auto-reparada en caso de que algunos nodos fallen.
JVL dice que su bajo consumo de energía hace al MAC00-FZ4 ideal para controles remotos accionados por baterías, donde la vida de la batería se mide en años, en vez de días o semanas.
Bibliografía: Wireless interface module is designed for motor control. Motor & Drives September 2009
Palabras clave: Mesh network

23 septiembre 2009

Los beneficios de las pinturas aislantes en eficiencia energética de edificios

Los aditivos para pinturas con propiedades aislantes se comercializan desde finales de los años 90, pero las organizaciones de investigación sobre energía no habían confirmado hasta ahora su eficacia. Por su parte, la U.S. Environmental Protection Agency (EPA) no recomienda usar pinturas o revestimientos en lugar del aislamiento tradicional. Una de las propiedades que si se valoran en estas pinturas es la eficiencia energética, no las capacidades aislantes en sí, ya que estas pinturas reflejan el calor del techo y pueden mantener las casas más frías. Pero de acuerdo con el Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory, el uso de las pinturas aislantes es en la mayoría de los casos difícil de justificar tan solo sobre la base de ahorro en costes energéticos. Mientras tanto, la asociación no gubernamental EnergyIdeas Clearinghouse, partenariado entre Washington State University y la organización sin ánimo de lucro Northwest Energy Efficiency Alliance, encontró que bajo condiciones ideales las pinturas aislantes pueden alcanzar una reducción de la ganancia de calor de alrededor de un 20 % en las paredes pintadas expuestas al sol, pero observó que tales paredes sólo están expuestas a la luz del sol durante un periodo limitado de tiempo en los días claros, y que la reflectividad de la superficie pintada generalmente declina considerablemente con el tiempo. Pero seguimos encontrando detractores de las propiedades aislantes de estas pinituras. Alex Wilson, de BuildingGreen.com no es un fan de las pinturas aislantes. Dice que las pinturas aislantes reducen dramáticamente la transferencia de calor. Estos productos se basan en un spin off de la NASA, y si bien tienen alguna relevancia en las condiciones extremas del espacio exterior, sus aplicaciones en la tierra son limitadas. Sin embargo, para ciertas aplicaciones, las pinturas pueden ayudar a reducir el gasto energético en aire acondicionado. Pero siempre indicamos que la primera defensa debe ser una forma convencional de aislamiento. Una barrera radiante, reflectiva, en la estructura del techo en el ático puede ser de ayuda, según el Florida Solar Energy Center.
Bibliografía: Scientific American. July 2009 Sitios web de referencia:

Nuevo motor europeo de alta eficiencia energética

Siemens Automation and Drives (A&D) ha desarrollado un nuevo rango de motores de bajo voltaje IEC con envolvente de aluminio. Los nuevos motores de la serie 1LE1 se ofrecen en la clase eficiente EFF1 y EFF2. Los motores EFF1 eficientes alcanzan su alta eficiencia mediante el uso de rotores de cobre. Los motores tienen un diseño extremadamente compacto y son especialmente convenientes para aplicaciones con bombas y ventiladores.
La nueva serie de motor 1LE1 con carcasa de aluminio tiene un espectro de potencia que va de 18,5 kW y está disponible con tamaños de carcasa que van de 100 a 160. Con estos motores de bajo voltaje IEC, la eficiencia energética toma una etapa central. Los motores EFF1 de alta eficiencia de esta serie están equipados con rotores de cobre que les permiten alcanzar sus altos valores de eficiencia. Esto ahorra hasta un 40 % de pérdidas de energía en comparación con el motor convencional.
El motor es fácil de instalar y modificar en cada tamaño de carcasa. La caja de terminales es fácil de acceder y la arquitectura de la carcasa permite adaptación a las más variadas aplicaciones.

Centros inteligentes para el control de motores

Los fabricantes buscan continuamente nuevas formas de incrementar la productividad y los ingenieros pueden jugar un papel importante en este esfuerzo ayudándoles a seleccionar tiempo e incrementar el flujo de información dentro de los sistemas de automatización. Pero existen muchas opciones disponibles, y es fácil para los ingenieros pasar por alto uno de los éxitos clave: equilibrar avances tecnológicos para integrar dispositivos inteligentes, redes a nivel de dispositivos y software en los sistemas de control de motores.
Tradicionalmente, los centros de control de motores (MCCs) contenían sólo componentes con conexión cableada. Pero con los avances en tecnología de estado sólido se han desarrollado dispositivos programables inteligentes que hacen algo más que encender y apagar un motor. Los MCCs controlan en los motores corrientes y capacidades térmicas, realizan funciones de protección y proporcionan diagnósticos detallados para ayudar a evitar las paradas no programadas.
Estos nuevos diseños MCC inteligentes también permiten configurar el dispositivo para gestionar ineficiencias a nivel de datos que incluyen:
  • Defectos de fiabilidad y flexibilidad asociados con arquitecturas en serie típicas tales como añadir unidades nuevas o rotura accidental en la cadena que puede afectar unidades aguas abajo en la conexión, y ello genera que el equipo potencialmente se caiga.
  • Daño potencial a cables de la red de la línea troncal o enlace de datos en conductos de cable cuando se introducen para instalar otros cables de potencia.
  • Integrar datos de control del motor en el sistema de control de la planta, y clasificarlos a través de la cantidad de datos disponibles en la red para encontrar la información necesaria.
Integración completa
Los MCC inteligentes integran tres componentes principales – comunicaciones, hardware y software – para gestionar estas operaciones. Si bien versiones anteriores de MCCs con redes de comunicación contenían variaciones de estos elementos, las soluciones de hoy equilibran un diseño armonizado que deliberadamente integra estos elementos en una solución unificada.
Una instalación MCC standard requiere un extenso cableado, así como documentación y ensayo en el campo. Pre-ensayado y pre-configurado, el MCC inteligente es fácil de instalar. Los cables de comunicación se instalan y ensayan en factoría MCC, a la vez que las pantallas de software vienen pre-configuradas para MCC específicas. Adicionalmente, los dispositivos inteligentes están pre-programados con tasa de baudios, número de nodos, corriente de desconexión y otras configuraciones.
La capacidad de la red de comunicaciones es el corazón de un MCC inteligente. La red reemplaza el intercableado de control tradicional con un simple cable de comunicación. Idealmente, todas las unidades tienen puntos de entrada para conectar dispositivos tales como interruptor de desconexión, contactor de sobrecarga o dispositivos piloto. Adicionalmente, un módulo de scanner de red o dispositivo de enlace de red conecta el MCC a la red de control de la planta, y colecta y distribuye los datos del dispositivo en el MCC.
El tipo de MCC seleccionado para cada aplicación tendrá un impacto significativo en el coste total, tiempo de instalación y capacidades de control. Por lo tanto, es importante que los ingenieros cuidadosamente evalúen los componentes del núcleo de un sistema MCC inteligente.
Bibliografía: Intelligent motor control centers help drive energy, productivity savings. Plant Engineering Lve.
Palabras clave: Motor control center (MCCs)

22 septiembre 2009

Últimas tecnologías de video para controlar redes de tuberías y gasoductos

En la industria de tuberías, el control en tiempo real es un gran negocio. El control de la integridad de la tubería conisste en la determinación de temperatura, vibración, pérdidas, personal y equipos, así como la vigilancia anti-intrusos. Estos sistemas usan una gran variedad de métodos de comunicación, incluyendo cables de fibra óptica encordada a lo largo de la tubería, celular, satélite, wireless y Ethernet. En este artículo vamos a analizar las últimas tecnologías de video existentes utilizables en este tipo de instalaciones.
Los avances en el control de video en la industria del agua pueden aplicarse en las industrias de tuberías. Las plantas de agua en USA han instalado equipos de control de video para vigilar sus cercados, puntos de entrada, instalaciones remotas, balsas y propiedades. En muchos casos se conectan al video de seguridad usando sistemas HMI/SCADA en tiempo real, conexiones wireless y conexiones de redes celulares. La principal razón para conectar a redes existentes es que son mucho menos costosas que instalar CCTV dedicado o cable de banda ancha.
La misma tecnología se aplica al control de redes de tuberías, haciendo que sea posible instalar video cámaras en cualquier lugar a lo largo de una tubería, desde plataformas marítimas y pozos de perforación a plantas LNG y puntos de distribución. Usando las capacidades de comunicación existentes y llevando video directamente a pantallas HMI/SCADA, los operadores pueden ver lo que está ocurriendo en instalaciones remotas, diagnosticar problemas, y minimizar la necesidad de visitas de personal. El desafío de cualquiera de estos sistemas incluye lo siguiente:
  • Estar seguros que las transmisiones de video no interfieren con las señales de control.
  • Integrar video en los sistemas SCADA/HMI de manera que el operador pueda fácilmente relacionar las alarmas del proceso y la información de video.
  • Añadir control de video a redes existentes y sistemas HMI/SCADA es una tecnología bien desarrollada. Longwatch fue pionero en el uso de redes industriales conectando video a Wonderware, Rockwell, GE Fanuc iFix y otros sistemas HMI/SCADA. Consecuentemente, docenas de instalaciones a través de las plantas de agua de USA. Emerson e Invensys también ofrecen sistemas de control de seguridad en video conectados a HMI/SCADA. Simplemente dejar caer una ventana de video en una pantalla HMI/SCADA es ahora una práctica común.
Video para sistemas HMI/SCADA
El control de video tradicional en una planta de proceso de gas implica cámaras analógicas remotas conectadas vía cables coaxiales CCTV a un banco de monitores en un shack de protección. No solamente es una solución cara, sino que además requiere vigilancia eterna para personal de seguridad que esté seguro de no perderse nada. Si los controles de video convencional están instalados en una habitación de control, también se requiere espacio físico y una observación constante.
Un sistema de cámaras digitales mejora esta instalación de cuatro formas: Primero, permite que múltiples cámaras se conecten a un cable único o conexión inalámbrica; segundo, usa una red industrial existente para transmitir las imágenes, así se elimina la necesidad de utilizar un cable adicional; tercero, se ponen las imágenes de video directamente en una pantalla HMI/SCADA, de forma que los operadores puedan controlar lo que está ocurriendo en una unidad de proceso; y cuarto, cámaras digitales modernas y software de procesado de video puede identificar intrusos o anomalías en la imagen, y alertar al operador integrando alarmas de video en su sistema SCADA/HMI.
Un sistema de cámaras modernas continuamente registra video de alta resolución en un motor de video hasta 30 días en el sitio de la cámara. El sistema puede programarse para enviar video al sistema SCADA/HMI, o tomar clips de video en momentos específicos del día, cuando es solicitado por el sistema de control, o si ocurren eventos locales, tales como una alarma de proceso, una intrusión, o si la cámara en si misma detecta una anomalía. Por ejemplo, una cámara digital puede identificar un gancho de una grúa errante pasando frente a las lentes en una plataforma marítima.
Similarmente, si una estación de compresores tiene una cámara infrarroja o micrófono de audio que pueda detectar pérdidas de gas, el motor de video enviará un clip de video al operador. Una vez alertado, el operador puede cambiar el control del video para supervisar la escena y dirigir al personal de mantenimiento al área del problema.
La calidad del video depende del ancho de banda disponible. Con altas velocidades, la red Ethernet de gigabit o una conexión de teléfono celular 3G de banda ancha, puede transmitirse video de alta resolución. A la inversa, en una red de radio de baja velocidad.
Típicamente, debe hacerse un análisis del sistema de comunicación para determinar si hay banda ancha suficiente para acomodar paquetes de video sin interferir con mensajes de prioridad alta, tales como control de procesos o señales de control.
Para redes basadas en Ethernet, un motor de video se conecta vía un puerto Ethernet y tiene una dirección IP individual; similarmente el computador del centro de control tiene una dirección IP individual. Similarmente, las imágenes de video se envían en paquetes desde el sitio remoto, se re-ensamblan en el computador del centro de control de video, y se presentan en la pantalla HMI. La ventaja de esta configuración es que la grabación de video local proporciona un nivel de tolerancia al fallo (ej. El video se preserva incluso si la red no está disponible).
Señales de video de alta resolución se almacenan en un lugar remoto y pueden retirarse en cualquier momento y transmitirse a la habitación de control o cargado en un sistema de almacenamiento portátil. Esta combinación de almacenaje de video permite a os operadores e ingenieros ver cualquier evento o serie de eventos.
Incluso en una unidad remota, no conectada al sistema SCADA de la planta, las cámaras pueden posicionarse para leer medidores locales, y transmitir video vía wireless o redes celulares. Esto permite al oparador controlar las operaciones y condiciones sin visitar el sitio y conseguir así ahorrar tiempo y dinero significativo.
La transferencia de datos celular ofrece una solución económica para áreas de proceso remotas. Los servicios de datos celulares proporcionan una interface bidireccional rápida. Si no hay cobertura celular puede instalarse un sistema de radio que tenga la suficiente energía como para alcanzar la localización de distribución central. Si el lugar es remoto y no hay energía, un sistema de baterías solar puede servir de suministro energético.
Bibliografía: Video Technology Developed in the water industry can monitor pipeline facilities. Pipeline & Gas Journal. July 2009
Palabras clave: celular network connections

21 septiembre 2009

Nuevo standard para el desarrollo de aplicaciones de control wireless industrial

El ISA100.11a es un nuevo standard desarrollado para usar wireless en aplicaciones industriales. Ha sido elaborado por International Society of Automation (ISA). La nueva norma es ISA100.11a wireless standard "Wireless Systems for Industrial Automation: Process Control and Related Applications".

La ISA100.11a está prevista para proporcionar operación wireless segura y fiable para aplicaciones de control en bucle cerrado, bucle abierto, control de supervisión y alerta.

Sobre las tecnologías de detección de metales

Las tecnologías de detección de metales se desarrollaron básicamente para detectar la contaminación de metales, pues cada problema requiere una solución única y el equipo apropiado para la detección (y rechazo) no es siempre aparente. Es por ello que existen muchas opciones, ventajas y desventajas para cada método de detección. En este artículo haremos una introducción a las tecnologías más comunes.
Introducción a la tecnología de detección
La tecnología de detección de metales ha alcanzado madurez para asegurar la calidad del producto. Detectores metálicos modernos operan fiablemente durante largos periodos de tiempo, frecuentemente en condiciones ambientales adversas, con poca atención o mantenimiento. Los detectores pueden configurarse para una mínima interferencia con el flujo del proceso establecido. La energía requerida para operar tanto el detector como el dispositivo de rechazo son mínimas, incluso si se requiere un transportador especial para pasar el producto a través del detector de metal. Si un proceso no puede pararse para tratar la contaminación con metales detectada, los detectores de metal modernos pueden configurarse para rechazar automáticamente el producto contaminado, incluso si el punto de rechazo posible está a alguna distancia del detector.
Los detectores modernos están fabricados con equipos de detección controlados por microprocesador, generalmente incorporando sofisticados procesadores de señales embebidos, y/o integrados en red a computadores remotos. Los detectores más modernos resuelven fácilmente problemas que hasta hace muy poco eran una barrera infranqueable: detección y rechazo de materiales no férreos muy finos en caída libre, interferencia de equipos metálicos próximos, y variaciones impredecibles en la velocidad del transportador que afecte al tiempo de rechazo.
Principios de detección de metales
Comprendiendo las operaciones básicas de las operaciones del detector seremos capaces de seleccionar el equipo correcto para una tarea dada. Ello también permite una operación del detector de metal más efectiva.
Actualmente los detectores de metales tienen su principal aplicación en la detección de posible contaminación de los alimentos, cuando la pureza del producto es una consideración de seguridad importante, o cuando las partículas de contaminantes son de un tamaño y tipo que puede dañar el equipo de proceso aguas abajo.
La detección de metal en el punto de entrada de un proceso es también apropiada, a veces vital, si puede contaminarse la materia prima.
Palabras clave: Metal detection technology

Diseño de válvulas para uso con fluidos inflamables

En muchos procesos de la industria del refino y de procesos químicos, las válvulas manuales y automatizadas deben manejar líquidos inflamables. Los fabricantes de válvulas actualmente ofrecen diseños previstos para estos servicios, estas válvulas de seguridad contra incendios se denominan también "fire-safe". La selección de estas válvulas conseguirá que se cierren cuando comience un incendio y deben cumplirse los standards establecidos por los usuarios y las compañías de ensayos independientes.
Primero debe considerarse que aunque una válvula está prevista para dar seguridad contra incendios probablemente no se requiere trabaje bajo el evento de un incendio en muchos años o nunca. Es por ello que si no somos cuidadosos en la selección de la válvula es posible que falle cuando se necesite. Una revisión de las características de construcción de varios tipos de válvula ayudará en su selección.
En primer lugar hay que indicar que el uso de válvulas probadas para seguridad contra incendios no se usarán sin ser acompañadas por especificaciones de lo que realmente se desea. Tales especificaciones pueden proporcionarse en forma de requerimiento para un ensayo definido o por limitaciones en el modo de fallo de una válvula. Ejemplo de tales limitaciones pueden ser:
  • La destrucción del material elastomérico en la válvula no resulte en pérdidas relevantes en los bordes sometidos a presión.
  • La destrucción de materiales elastoméricos en la válvula no resultará en pérdidas mayores que las especificadas cuando la válvula se cierra.
  • El calentamiento externo de la válvula no causará una acumulación incontrolada de presión en la cavidad del cuerpo de una válvula de doble asiento.

Los requerimientos relacionados con la operabilidad y ajuste del asiento son difíciles de definir de otra forma distinta que usando los actuales procedimientos standarizados.

Las tres especificaciones más importantes para evaluar válvulas de seguridad contra incendios son los siguientes:

  • Pérdidas externas mínimas: El mejor diseño del cuerpo de una válvula minimiza las pérdidas eliminando grandes juntas y proporciona una adecuada disposición del sellado en materiales resistentes al fuego.
  • Pérdidas internas mínimas: Para la integridad del sellado seguro contra incendios, algunos diseños de válvulas proporcionan asiento metal-a-metal antes de, durante, y después de la exposición al fuego sin depender de la destrucción completa del elemento de sellado, ni elementos suplementarios.
  • Operabilidad continuada: Para ser completamente segura, una válvula debe operar incluso si se daña por el fuego. El mejor diseño es aquel que elimina la distorsión térmica de la válvula y del mecanismo de operación causado por la tensión térmica y las tensiones en tuberías que tienen lugar durante el incendio.

Tipos de válvulas

Las válvulas más comunes son las válvulas con asiento en dos etapas. Este sistema requiere que se queme el asiento elástico antes de que ocurra el sellado metal-a-metal. Para una válvula de seguridad contra incendios, el sellado del metal ocurre cuando, por ejemplo, una bola flotante se mueve hacia abajo para contactar con una superficie mecanizada en el cuerpo que acoplará el contorno de la bola.

Un Segundo sistema típico es una válvula de mariposa de alto rendimiento que no depende de que se queme el asiento. Aquí el asiento elástico y el asiento metálico contactan con el disco al mimo tiempo. Debido a que siempre hay contacto con el asiento metálico habrá pérdidas incluyo si el asiento está solamente quemado.

Criterios y métodos de ensayo

Cuatro organismos de normalización tienen disposiciones aplicables a las válvulas de seguridad contra incendios.

  • API: American Petroleum Institute
  • BS: British Standard (formerly the Oil Companies Materials Association [OCMA])
  • Exxon: Independent Refinery Standards
  • FM: Factory Mutual Research

Bibliografía: valvesandactuators.com

Tecnología de válvulas de control: Diagnóstico online

Hoy hablamos de la tecnología de diagnóstico on-line de las válvulas de control, una tendencia en expansión en las plantas industriales.
El mantenimiento efectivo de válvulas de control es esencial para la operación segura de y eficiente de una planta industrial. Para estar seguros que el mantenimiento es tan efectivo y eficiente como sea posible, puede ser útil considerar el uso de las últimas tecnologías de diagnósticos de las válvulas de control, ya que se han obtenido recientemente buenos resultados en esta área.
Hay dos aproximaciones básicas para las válvulas de control de mantenimiento: Mantenimiento Basado en el Tiempo (TBM) y Mantenimiento Basado en Averías (BM). Estas aproximaciones se aplican a válvulas de control individuales basadas en la aplicación de válvulas y su ranking de importancia. Sí se aplica la política TBM, la válvula se revisa durante el periodo de mantenimiento de cierre. Así se aplica la política BM, la válvula se controla mediante metodologías indirectas, tales como patrullas o información eléctrica del sistema de control distribuido (DCS). Sí se detecta un problema o surgen dudas sobre la condición de la válvula utilizando estas metodologías, comienza la actividad de búsqueda de problemas y, si se encuentra que la válvula es causa del problema, es reparada.
Desgraciadamente, estas aproximaciones usadas en mantenimiento dejan algunas cuestiones por resolver. La más significativa de éstas es la tendencia hacia el sobre mantenimiento de válvulas TBM.
La experiencia con inspecciones indican que pueden producirse serios daños o deterioros en sólo el 40 % de las válvulas inspeccionadas. Esto quiere decir que en el 60 % de los casos, la válvula de control se quitó innecesariamente de las líneas de proceso.
Cuando consideramos varias actividades y factores relacionados con las inspecciones, tales como logística de mantenimiento, los resultados son que aún queda mucho potencial de mejora en el coste de mantenimiento de las válvulas TBM.
Una de las formas para resolver este problema es utilizar tecnologías de diagnóstico online para controlar el mantenimiento de las válvulas de control. Recientemente la importancia de esta tecnología está aumentando debido a las limitaciones de los recursos técnicos de mantenimiento y a los complejos de mega-plantas construidas que son difíciles de gestionar con recursos existentes.
No es sorprendente por ello que muchos productos del mercado que caracterizan este tipo de sistemas, con un posicionador de válvula inteligente que tiene capacidades de diagnóstico y es compatible con la red de información/control digital.
Tales sistemas tienen el potencial de reducir los costes de mantenimiento de las válvulas de control TBM, debido a que nos permiten decidir si una válvula está en buenas condiciones o no utilizado una función de diagnóstico mientras la planta está operando, y eliminamos de esta forma revisiones e inspecciones de válvulas innecesarias.

Sistema de soporte de mantenimiento

Un tipo de sistema, que consiste en un posicionador de válvula inteligente, su función de diagnóstico, y software de PC relacionado se denomina sistema de soporte de mantenimiento de la válvula de control. El elemento clave del sistema de soporte de mantenimiento de la válvula de control es un posicionador de la válvula inteligente. Adicionalmente a su función principal, esto es la apertura de la válvula de control, el posicionador de la válvula inteligente también consigue información de operación de la válvula y análisis de la condición de la válvula usando una función de diagnóstico integrada.

El posicionador después transmite la información de diagnóstico por medio de un protocolo de comunicación digital como Foundation Fieldbus al software de aplicación del PC del sistema de soporte de mantenimiento de la válvula de control. Los ingenieros de instrumentación o los técnicos de mantenimiento pueden obtener información del status de la válvula de control de este software.

Tecnología de diagnóstico online

La tecnología de diagnóstico online utiliza algoritmos y parámetros que son manejados por el sistema de soporte de la válvula de control. Por ejemplo, el algoritmo stick-slip es una tecnología única que detecta si el vástago de la válvula tiene tendencia a pegarse. Este algoritmo trabaja examinando la distribución de la velocidad de movimiento. Una válvula que está en buenas condiciones exhibe un movimiento uniforme, y un diagrama de la velocidad del movimiento del vástago muestra una curva de distribución normal. Por otra parte, sin la válvula no está en buenas condiciones, y muestra un movimiento pegajoso, la distribución de la velocidad del vástago muestra un pico en el punto cero.

Pero otros muchos parámetros de diagnóstico son también valiosos, algunos útiles para determinar el periodo de mantenimiento óptimo de las piezas consumibles y algunos buenos para detectar la tendencia hacia el clogging en el interior de las válvulas.

Palabras clave: time-based maintenance (TBM), breakdown maintenance (BM)

20 septiembre 2009

Sobre los algoritmos de control adaptativo y sus aplicaciones

Los algoritmos de control adaptativo están en continuo avance en el estado del arte de las transmisiones servo digitales. Los nuevos productos están usando características innovadoras como autoajuste en tiempo real y placas electrónicas en motores que extienden el rendimiento del ajuste adaptativo en variadores servo.
El variador MR-J3 de Mitsubishi Electric usa una combinación de respuesta de frecuencia de 900 Hz y resolución de decodificador de 18 bit para implementar autoajuste en tiempo real robusto. Más allá del ajuste adaptativo, el variador ofrece características de ajuste de servo que simplifican la eliminación de las vibraciones y resonancias de las máquinas.
Una función de control, Vibration Suppression Tuning, automáticamente determina los parámetros de supresión de la vibración y hace factible alcanzar respuestas más altas para las máquinas de rigidez más baja. El amplificador tiene bloques de modelos de carga que simulan una estructura de máquina, y describe la relación estructural entre el motor y la carga. La sección de ajuste luego estima la frecuencia de la vibración de la carga de la posición de la señal de posición del decodificador y calcula los parámetros estructurales y la ganancia de realimentación optimizada.
La serie MR-J3 está disponible en tres versiones: Los dispositivos del tipo MR-J3-A son apropiados para sistemas de operación con un control convencional y han sido diseñados para la regulación de revoluciones, de momento de giro y de regulación de posición. La serie MR-J3-B ha sido desarrollada especialmente para secuencias de movimientos complejas de varios ejes y ha sido optimizada para su empleo en grupos de automatización. Hay disponible adicionalmente un servoamplificador con una unidad de posicionamiento integrada (MR-J3-T).
La conexión a los sistemas Motion-Control y controles de posicionamiento de Mitsubishi Electric se lleva a cabo mediante plug and play a través de la rápida SSCNET III óptica con un tiempo de ciclo de sólo 0,44 milisegundos. La serie MR-J3 está disponible con un rango de potencia desde 50 vatios hasta 7 kilovatios y se amplía paulatinamente con dispositivos de potencia mayor.
Estas tecnologías se caracterizan por sus capacidades de ajuste adaptativo en el variador en tiempo real, con las que se consigue el autoajuste del sistema. Un algoritmo de filtro adaptativo proporciona software para tratar con las resonancias de las máquinas que pueden resolverse difícilmente usando arquitecturas tradicionales.
Un algoritmo de compensación de perturbaciones robusto es efectivo para un eje donde la inercia de carga es mayor que la inercia del motor, esto ocurre por ejemplo en las prensas de impresión. La sincronización del motor que tiene una inercia mayor se acopla mal con los motores más pequeños del sistema lo cual es a menudo un problema. El algoritmo en este caso controla las bajas frecuencias en las máquinas y acopla las ganancias que a menudo se requieren para los motores de tamaño más pequeños, y de esta forma los tres motores pueden sincronizarse de forma efectiva.
Con un variador Siemens S110 y S120, los algoritmos de ajuste adaptativo ofrecen un rendimiento mejorado. También la interface DRIVE-CLiQ entre el variador SINAMICS S110 y el motor no sólo suministra retroalimentación del motor al variador (incluyendo temperatura) sino también ifnromación de la placa electrónica.