31 mayo 2010

China y su burbuja inmobiliaria

Los bonos en dólares vendidos por las compañías estatales chinas tienen los peores rendimientos entre la deuda corporativa no financiera asiática, y eso puede deberse a la preocupación existente sobre el recalentamiento del mercado de la propiedad de la nación.
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Los rendimientos de $3.900 millones de bonos emitidos por Kaisa Group Holdings Ltd., Country Garden Holdings Co. y siete otros desarrolladores se extendió a un promedio de 2,26 % puntos en relación al Tesoro.
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Los inversores están demandando mayor rendimiento para prestar a las firmas inmobiliarias chinas, un signo que indica que vendrán tiempos más duros para pagar la deuda.
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La cantidad de bonos en dólares emitidos por los desarrolladores chinos representa un 45 % de todas las ventas de deuda en dólares corporativa vendida en Ásia excepto Japón.
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Los desarrolladores de la propiedad de China pagan cupones tan altos como del 14 % para emitir deuda en dólares este año, una cantidad que contrasta con el 9,2 % que pagan otras compañías en Asia y el 6,2 % de las compañías inmobiliarias chinas. En promedio las compañías chinas paban cupones del 10,875 %
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Más información en Bloomberg

Sistemas de sensores inteligentes para alta eficiencia energética

Los sistemas y máquinas sin sensores no son apenas concebibles hoy en día. Los sensores dan garantías de seguridad, alto nivel de eficiencia y por lo tanto se incrementa la competitividad. .
Ejemplos desde el mundo de las energías renovables nos pueden mostrar cómo los sistemas de sensores inteligentes pueden ayudar a alcanzar ese objetivo. .
Un sistema de turbinas eólicas consiste principalmente en una góndola, sobre la cual se monta un rotor con tres aspas. Cuando el viento sopla, el rotor gira y hace que un generador produzca electricidad. Detrás de esta escena un sistema de turbina eólica moderna es un producto de alta tecnología, apoyado por componentes inteligentes tales como los sistemas de sensores. .
Rotando alrededor de su propio eje, el sistema de ajuste de la inclinación se usa para posicionar las aspas del rotor en la posición ideal en relación al viento. Cuando el viento gira con fuerza, las aspas tienen que rotarse fuera del viento, ya que las tensiones que se imponen al sistema de turbina son demasiado altas y las condiciones del flujo en las aspas son desfavorables. Cuando la fuerza del viento es baja, las aspas rotan hacia el viento de forma que se obtiene más energía. Para alcanzar la mayor eficiencia posible, los ajustes se llevan a cabo de forma muy exacta. Se requiere por tanto el uso de sistemas de sensores de precisión, para lo cual se usan sensores rotatorios. Cuando se mueven las aspas, los sensores rotatorios miden la orientación de la corriente del aspa. El rango del ángulo del aspa del rotor en el que el sistema de turbina eólica opera ópticamente a una resistencia eólica específica es estrecha. Los requerimientos de exactitud para los sensores instalados son en consecuencia altos. .
Además de la señal de ángulo pura, los sistemas de sensores modernos son capaces de producir señales de conmutación adicionales que indican por ejemplo posición final. En el caso de aspas de rotor, éstas son usualmente 0 ºC, 90 ºC y las posiciones de calibración. Estas señales pueden llevarse vía interface de bus de campo dentro del marco del protocolo del bus o, clásicamente, vía contactos de conmutación. .
Los microcontroladores de alto rendimiento no son ahora caros así que pueden usarse en sensores sin elevaciones en el precio. Gracias al diseño de sistemas de sensores redundantes y firmware que cumple los requerimientos de seguridad de la corriente, los sensores rotatorios chequean e informan sobre el sistema de control cuando algo no es correcto. Los sensores modernos son capaces de recibir actualizaciones de firmware vía PC. Dentro de unos límites, pueden preprogramarse sin ni siquiera quitarse. .
Los sensores rotatorios se utilizan también en el eje del rotor para determinar la velocidad rotacional y la posición del rotor. La velocidad rotacional es una variable de rendimiento esencial para el ajuste de la inclinación descrita anteriormente. .
Bibliografía: Intelligent sensor systems for high energy efficiency. Power motion April 2010. Palabras clave: Rotary sensor

30 mayo 2010

Los nuevos modelos de negocio en las economías emergentes

En 1980 los fabricantes de coches americanos despertaron una mañana y se dieron cuenta que Japón se acababa de convertir en el líder mundial en la fabricación de automóviles. Rápidamente viajaron a Japón para averiguar qué estaba ocurriendo, pues ahora Estados Unidos ya no era el líder en capacidad de fabricación ni en fiabilidad. Lo que descubrieron fue algo sorprendente y muy alejado de las políticas industriales o los subsidios estatales. Un ingeniero japonés, del que ya hemos hablado en otras ocasiones había conseguido revolucionar la productividad de la industria nipona con un nuevo concepto que se resume en dos palabras: lean manufacturing.
Algo muy parecido está ocurriendo ahora pero esta vez las palabras son distintas: emerging world. En el norte se vive aún bajo el aura de conceptos trasnochados como “american way of life”, “políticas sociales” o cosas parecidas. Tan solo hay que viajar un poco para darse cuenta de lo que está ocurriendo, en las economías emergentes se trabaja duro y pueden barrer la hegemonía del norte en muy pocos años. Hay que prepararse para ello ya que es cuestión de supervivencia.
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En el norte seguiremos debatiendo si recortamos gastos o reformamos la legislación laboral, pero lo cierto es que en lo que antes era el tercer mundo una ola de innovación está transformando el mundo. En estos países se fabrican ya vehículos equivalentes a los occidentales con un coste de $3.000, ordenadores a $300 y teléfonos móviles a $30. Los sistemas de producción y distribución se están reinventando y aparecen de forma continua nuevos modelos de negocio. La innovación en las economías emergentes va mucho más allá de lo que en occidente se imagina, y esta tendencia alcanza a países donde uno no lo imagina, como por ejemplo Vietnam o Camboya.
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El salto de las economías emergentes, donde por cierto se trabaja sábados y en muchas ocasiones domingos, ha sido de tal magnitud que ahora tenemos unas 21500 multinacionales ubicadas en estos países. Miles de empresas que se preparan con denodado esfuerzo para confrontar con las de occidente. No son pocas las que ya compiten directamente con líderes mundiales en su especialidad: Bhara Forge de la India en piezas forjadas, BYD de China en baterías y Embraer de Brasil en aeronaves jet. Pero más sorprendente aún es el crecimiento que experimentan estas compañías. Por ejemplo, sólo en 2006 veinte compañías brasileñas duplicaron sus activos en el extranjero.
. Otro fenómeno que está ocurriendo cada vez con más frecuencia es que las multinacionales están desviando sus inversiones hacia las economías emergentes con una intensidad inusitada. La rentabilidad es menor en occidente y los problemas son mayores, así que los mercados se han orientado hacia el sur y eso es muy peligroso para las economías occidentales. Las multinacionales esperan que el 70 % del crecimiento del mundo en los próximos años venga de los mercados emergentes, y nada menos que el 40 % se concentrará en tan solo dos países, China e India. En los últimos veinte años ambos países han invertido muy fuerte en educación (educación para actividades productivas) y ahora tienen unas excelentes capacidades. Cada año, China produce 75 000 nuevos ingenieros e India 60 000.
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Con tanto ingeniero de bajo coste las multinacionales se han dado cuenta que es mucho más productivo desviar sus actividades de investigación y desarrollo a estos países y eso están haciendo. .
Otra cosa que han comprendido las multinacionales es que no sólo tienen que concentrarse en la gente de Gucci y Mercedes sino que tienen que aprender cómo satisfacer las necesidades de miles de millones de personas cuyos hábitos son más austeros. Esto significa que deben rediseñarse todos los productos y cambiar completamente los sistemas de distribución.
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Pero los mercados emergentes son realmente difíciles y los canales de distribución pueden ser desesperantes. El éxito en las economías emergentes está rodeado por un mar de problemas, que han derrotado a algunas compañías. Yahoo y eBay se retiraron de China y Google hizo lo propio de Hong Kong. .
Pero aunque las dificultades son muchas, las oportunidades son realmente extraordinarias. Los mercados potenciales son enormes. Tan sólo en China, en la próxima década cientos de millones de personas entrarán en la clase media.
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Esta combinación de desafíos y oportunidades está produciendo un cocktail de creatividad. Debido a que muchos consumidores son pobres, las compañías tienen que ir buscando el volumen. De nuevo las similaridades con el Japón de los 80 son realmente asombrosas. Toyota y Honda tuvieron que implantar “Just in time” en inventarios y sistemas de gestión de calidad porque el terreno y las materias primas eran caros. De la misma forma, las compañías de los mercados emergentes están transformando los problemas en ventajas. .
La globalización fue una iniciativa de los países occidentales que se impuso al resto, pero ahora las cosas están cambiando.
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Crecer, crecer y crecer .
Pero si hay algo que caracteriza a las economías emergentes es su espectacular crecimiento, que en muchos casos continuó incluso durante la crisis financiera de 2008. El mundo emergente está disfrutando del crecimiento más espectacular de la historia. Su peso en el PIB global pasó del 36 % en 1980 al 45 % en 2008, y alcanzará el 51 % en 2014. Este dinamismo no muestra signos de decelerarse. En el último trimestre de 2009 Tailandia creció a un ritmo anual del 15.3 % y Taiwan lo hizo al 18 %. Muchos economistas calculan que en los próximos cinco años el crecimiento de los países emergentes será un 4 % superior al de occidente.
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En 1990, Mittal era un desconocido productor de acero de Indonesia, hoy ArcelorMittal es el líder mundial en producción de acero. Lenovo, que ni siquiera existía en 1990, compró el negocio de los ordenadores personales de IBM hace cinco años y ahora es el cuarto fabricante más grande del mundo de PCs. .
Bibliografía: .
• The world turned upside down. The Economist April 17th 2010 • Grow, grow, grow. The Economist April 17th 2010

29 mayo 2010

Las nuevas tecnologías para conversión termoquímica de residuos municipales en biocombustibles

Las soluciones innovadoras para resolver el problema de la energía están en el debate de primer nivel. Los gobiernos se enfrentan al crecimiento global de la demanda buscando tecnologías limpias. En ese sentido, la segunda generación de biocombustibles va dirigida a la producción de biocombustibles no producidos a partir de cultivos de alimentos. Empresarios, científicos y gobiernos buscan soluciones ante la necesidad de satisfacer la creciente demanda de energía. El sector que mayor crecimiento experimenta es el de las renovables, que continúa creciendo impulsado muy especialmente por las políticas públicas. En Estados Unidos en particular, el Energy Policy Act de 2005, seguido por el Energy Independence and Security Act de 2007 y, más recientemente, por el American Recovery and Reivestment Act of 2009, que inyectó miles de millones de dólares en iniciativas verdes en la economía, incluyendo especialmente muchos incentivos en tasas. La importancia de los biocombustibles fue reforzada por el presidente Obama en mayo de 2009 cuando se dio un mayor énfasis al desarrollo de biocombustibles avanzados. También en Canadá se están impulsando los biocombustibles, ya que el gobierno ha marcado un objetivo del 5 % de combustible renovable en la mezcla de combustibles.
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Las tecnologías de producción de combustible de segunda generación .
A) Tecnologías enzimáticas
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Las tecnologías enzimáticas buscan recuperar los azúcares de fermentos que se encuentran en árboles y plantas. El objetivo de esta tecnología es la biomasa forestal, los residuos agrícolas y los cultivos energéticos. El desafío tecnológico es buscar la forma de recuperar azúcares de estos materiales. Los azúcares están “prisioneros” en estructuras complejas y es difícil descomponer esos materiales. Las tecnologías enzimáticas recuperan los azúcares usando unos enzimas de ingeniería que descomponen árboles o plantas. Una vez se descomponen los materiales, un proceso de hidrólisis transforma la celulosa en glucosa, y de la glucosa se obtiene el etanol. La ingeniería de estas nuevas enzimas está aún en etapa de investigación. Adicionalmente, esta aproximación tiende a ser aplicada a materiales homogéneos (una misma especie de árbol como materia prima), ya que las enzimas y microorganismos que fermentan azúcares no se adaptan a materiales que pueden fluctuar en composición química.
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B) Tecnologías termoquímicas .
Las tecnologías termoquímicas usan calor para convertir materiales ricos en carbono en gas. Este gas se limpia y se reacondiciona de manera que puede transformarse en varios productos químicos, incluyendo alcoholes tales como el etanol. También es posible producir otros combustibles tales como el diesel sintético, gasolina sintética y éter dimetil (DME). La compañía Enerkem ha desarrollado una tecnología termoquímica única usando materias primas heterogéneas, tales como residuos de vertederos.
C) Tecnología feedstock-flexible
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Enerkem ha sido pionera en plataformas de tecnología limpias diseñadas para usar una amplia variedad de materias primas, que van desde residuos sólidos municipales clasificados a residuos agrícolas y forestales. La compañía ha ensayado más de 20 tipos de materias primas en su planta piloto, situada en Quebec, Canadá. Desde 2003 se produce syngas, metanol y etanol. La compañía opera su primera planta en operación en Sherbrooke, Quebec, Canadá, desde 2003, donde se produce syngas, metanol y etanol. Un extenso proceso de acondicionamiento de gas produce syngas que posteriormente se convierte en alcohol usando un proceso de catálisis industrial a las temperaturas y presiones apropiadas. La planta puede actualmente producir metanol y etanol, además de otros productos químicos verdes. La plataforma de tecnología de la compañía será capaz de desarrollar otros combustibles avanzados, tales como diesel sintético, éter dimetil y gasolina sintética, en el futuro. La tecnología convierte una tonelada de materia prima (base seca) en 360 litros de etanol, suficeinte cantidad para hacer recorrer a un vehículo unos 2500 km. Adicionalmente, la tecnología de gasificación de Enerkem permite producir electricidad renovable. La mezcla de producto final hace posible desarrollar un amplio rango de proyectos basados en las condiciones del mercado, desde biorefinerías a plantas de electricidad renovables. La capacidad para usar un amplio rango de materias heterogéneas como los residuos sólidos municipales es el resultado de un proceso de limpieza del gas y gasificación que convierte residuos ricos en carbono en gas sintético. El proceso de gasificación de Enerken se basa en una tecnología de reactor de lecho fluidizado burbujeante con un sistema de alimentación de extremo frontal que es capaz de manipular “esponjoso” sin que se encuentre en forma de pellets. Una alimentación continua de biomasa se transporta en un reactor, donde un transportador inerte (arena) es fluidizado en un lecho a una temperatura relativamente baja (700 – 750 ºC) y presiones moderada (aproximadamente 2 bares). Esta nueva tecnología permite usar materiales de construcción y refractarios menos caros, ya que se aleja de otras tecnologías de gasificación que utilizan temperaturas extremas (1400 – 1500 ºC) para descomponer la biomasa. Los gases fluidizantes utilizados en el proceso como agentes de gasificación son el oxígeno y el vapor. La mezcla que se produce en el proceso genera altas tasas de transferencia de masa y calor, que subsecuentemente producen temperaturas estables, y ello produce uniformidad en el lecho fluidizado. De esta forma, la tecnología de Enerkem es capaz de manejar materias primas no uniformes, que son geométricamente disimilares y heterogéneas. Los residuos urbanos que se recuperan de las actividades de reciclaje, tienen un potencial de energía significativo. Tan solo en Estados Unidos más de 413 millones de toneladas de residuos sólidos municipales se generaron en Estados Unidos tan solo en 2006. El potencial de generación de energía es de miles de megavatios.
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Bibliografía: Thermochemical conversión of municipal waste to biofuel. Biofuels technology. Issue 2 2009
Palabras clave: Advanced biofuel, enzymatic technologies, dimethil ether

28 mayo 2010

Ahorrando agua mediante el reacondicionamiento de redes de tuberías

Los tubos de hormigón se usan para el transporte de agua en largas distancias, pero el paso de los años acaba haciendo que las pérdidas sean un serio problema por el grave derroche que ello supone.
. Los revestimientos con polímeros reforzados de fibra (FRP) están hechos con fibras de alta resistencia que se empapan en una resina adhesiva, y se aplican como un papel de pared al interior o exterior de la superficie de una tubería. Las fibras de alta resistencia están típicamente formadas por haces de hebras de vidrio, carbono, aramid o Kevlar. Una vez que la resina está seca, la lámina de compuesto queda muy fina (espesor entre 1 y 3 cm. El ingeniero puede variar la densidad y orientación de las fibras de alta resistencia, así como el tipo de fibra y de esa forma crear revestimientos FRP que cumplan los criterios específicos de cada proyecto. .
La aplicación de revestimientos de FRP en el interior de tuberías es una interesante alternativa para la rehabilitación estructural con importantes ahorros en costes, ya que se elimina la necesidad de excavar. Muchas redes de tuberías están bajo desarrollos urbanos o industriales y por ello la excavación es la opción menos deseable.
. El uso de revestimientos estructurales FRP para fortalecer y/o rehabilitar redes de tuberías existentes está ganando aceptación. La versatilidad del revestimiento para conformar un amplio rango de diámetros y longitudes, sus propiedades de alta resistencia, peso ligero, impermeabilidad, delgadez y rapidez en su aplicación son algunas de las razones por las que esta tecnología es cada vez más demandada. .
Los revestimientos con FRP permiten rehabilitar redes de tuberías que llevan décadas operando y son también interesantes para corregir errores en nuevos desarrollos.
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El proyecto más grande realizado hasta el momento ha tenido lugar en la central hidroeléctrica El Encanto, localizada a 120 km al noroeste de San José de Costa Rica. El proyecto incluyó la instalación de unos 13 900 m2 de revestimiento FRP. El proyecto en cuestión se desarrolló en una tubería de dos metros de diámetro fabricada en hormigón reforzado. La tubería mostraba grietas visibles y en un ensayo de presurización se pudo comprobar que perdía el 20 % del caudal por las grietas.
. La tubería fue drenada y se sellaron todas las grietas visibles usando materiales de reparación disponibles localmente. Cuando la tubería volvió a presurizarse se comprobó que las pérdidas seguían perdiendo. Las tuberías fueron sometidas a un proyecto de retrofit cuyos resultados fueron satisfactorios. .
Bibliografía: Pipeline rehabilitation: Stretching the limits of possibility. Power Engineering September 2009. .
Palabras clave: Fibre reinforced polymer (FRP)

27 mayo 2010

Sobre el tumultuoso Congo y sus riquezas

Como venimos viendo continuamente en TODOPRODUCTIVIDAD, lo que antes se denominaba tercer mundo está en plena ebullición económica, y el rebote de la crisis financiera está siendo fuerte.
En un nuevo artículo hablamos de África, sin duda una de las regiones más prometedoras para los negocios y nos centramos en las posibilidades de la gran nación del Congo, una de las más ricas de África en recursos (ver Potencial energético de la República Democrática del Congo, La jugosa actividad petrolera en África Occidental, etc).
A nadie se le escapa que el Congo es un país inestable; bueno, más que inestable es un país que lleva en guerra muchos años. En los últimos once años, las Naciones Unidas han tenido desplazados en el Congo a 20.500 cascos azules, el mayor contingente del mundo. No se ha conseguido demasiado, pues la violencia e inestabilidad sigue presente en el país.
Historia reciente
Si bien este es un blog de ingeniería y negocios, no podíamos ser insensibles al dolor que la población congoleña lleva sufriendo desde hace muchos años, así que es bueno que repasemos la historia reciente del país para hacernos una composición de la situación.
Durante la dominación belga la población sufrió una brutal represión, aliviada no obstante cuando el rey Leopoldo II cedió la administración de su "coto de caza" al gobierno de Bélgica.
En 1959 el Congo acarició su independencia con las primeras elecciones libres, pero pronto empezaron las presiones extranjeras por controlar los ricos territorios minerales del país. Aparte de los belgas la Unión Soviética también irrumpió por aquellas regiones en ese periodo. En 1965 llegó la dictadura de Mobutu, más estable pero no menos sangrienta.
Pero el genocidio llegó a medidos de los noventa, cuando comenzaron guerras devastadoras, con un número de víctimas no conocido desde la II Guerra Mundial. Tan solo en la última guerra civil entre 1998 y 2003, 5 millones de congoleses pueden haber muerto por la violencia, la enfermedad o el hambre.
Para quien desee profundizar sobre esta dramática situación recomendamos la web de "Raise Hope for Congo", centrada en intentar dar apoyo a las niñas y mujeres congoleñas, las más afectadas de la población.
. Hablemos de las riquezas del Congo
La prosperidad del Congo vendrá cuando se desarrolle una estructura económica que disminuya las tensiones entre los que aprovechan los recursos minerales y los que ven como la riqueza se esfuma ante sus ojos.
Pero mientras tanto, otras actividades económicas se mueven en el Congo. Destacamos por ejemplo la asombrosa cifra de 1.400 millones de dólares que emplea la ONU al año en mantener el contingente allí desplazado.
Pero el verdadero negocio del Congo está en la explotación de sus recursos minerales, centro de numerosas explotaciones de los más diversos metales en una multitud de minas y canteras. El suelo congoleño esconde una asombrosa variedad de minerales a menudo de muy alta calidad estética.
Entre los yacimientos más destacables mencionamos las explotaciones diamantíferas de Kasai ((Mbuji-May, Tshikapa), así como algunos depósitos de cobre (Tshiniama, Lubi); también la reiqueca en cobalto y uranio con los centros de minería de kolwezi (Cu-Co), Likai (Cu), Kambove (Cu-Co), shinkolobwe (U) y Lubumbashi (Cu), sin olvidar la mina de kipushi y sus ricos yacimientos de zinc, cobre y germanio. Pero el país realmente está jalonado por explotaciones mineras de todo tipo, incluyendo las famosas explotaciones de oro de Kilo-Moto (ver The Minerals of the Democratic Republic of Congo para una descripción detallada).
Aparte de las riquezas minerales del Congo menciomamos también el importante potencial que el sector energético encuentra en este asombroso país.
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Haciendo negocios en el Congo
En 1.995 tuve la oportunidad de recorrer viajando independientemente uno de los países que en el aquel momento se consideraban de los más peligrosos del mundo, y además por regiones bien remotas. Para un euroepo inexperto, moverse por la Venezuela pre-Chaves de la época era una experiencia no apta para cardiacos
(ver Como invertir en países peligrosos)
Bibliografía:

Wikipedia

Doing Business

26 mayo 2010

La tecnología LED como iluminación de bajo consumo

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La sustitución de iluminación convencional o bajo consumo por la tecnología LED es la mejor elección actual para disminuir el consumo energético. Su mayor interés está en el alumbrado público, donde la incorporación de los LEDs está suponiendo cuantosos ahorros a las arcas municipales.

La última generación de iluminación LED apunta hacia un incremento en la eficiencia del 25 % y una vida útil incrementada al menos cuatro veces. Una disposición de ciertos tipos de LEDs puede proporcionar una eficiencia de 74 lúmenes por vatio - superior a los 56 lúmenes por vatio que pueden proporcionar las configuraciones típicas de tubos fluorescentes. La vida útil de los chips LED es de unas 40.000 horas, cuatro veces la duración del tubo fluorescente standard.
Otra de las ventajas de esta tecnología es que el LED no funde, por lo que el mantenimiento prácticamente desaparece. Los LEDs simplemente van perdiendo eficiencia pero para ello deben pasar muchos años.
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Bibliografía:
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- LED lighting is now the low energy lighting of choice. Electrical Portal May 2010

La tecnología magnetohidrodinámica para generar energía

La generación de energía magnetohidrodinámica proporciona una forma de generar electricidad directamente de un fluido moviéndose con rapidez o sin la necesidad de partes mecánicas móviles - sin turbinas ni generadores rotatorios. Varios proyectos MHD se iniciaron en los años 60 pero fueron superados por los desafíos técnicos de ya que los sistemas prácticos resultaron ser muy caros. Consecuentemente el interés languideció en favor de la energía nuclear que en aquellos años parecía ser una opción más atractiva.
La generación de energía MHD también se ha estudiado como un método para extraer energía eléctrica de los reactores nucleares y también de sistemas de combustión de combustibles más convencionales.
Principio de trabajo
El generador MHD puede considerarse como una dinamo de un fluido. Es similara a una dinamo mecánica en la que el movimineto de un conductor de metal a través de un campo magnético crea una corriente en el conductor excepto que en el generador MHD el conductor metálico es reemplazado por un plasma de gas conductor.
Cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético crea un campo eléctrico perpendicular al campo magnético y la dirección del movimiento del conductor. Éste es el principio, descubierto por Michael Faraday, que está detrás de un generador de electricidad rotatorio convencional.
El flujo (movimiento) del plasma conductor a través del campo magnético genera un voltaje (y una corriente asociada al flujo) a través del plasma, perpendicular tanto al flujo del plasma como al campo magnético.
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El sistema MHD
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El generador MHD necesita una fuente de gas a alta temperatura, que puede ser el refrigerante de un reactor nuclear o más probablemente los gases de combustión generado por combustibles fósiles, incluyendo carbón, en una cámara de combustión.
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La tobera de expansión reduce la presión del gas y consecuentemente incrementa la velocidad del plasma a través del conducto del generador para incrementar la salida de potencia.
. Bibliografía:
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Magnetohydrodynamic (MHD) Power Generation. Electropaedia
Palabras clave: Magnetohydrodynamci power generation

Software gratuito para diseñar con LEDs


El despliegue masivo de la tecnología LED es un hecho, pues esta tecnología de ultrabajo consumo es una solución especialmente adecuada para reducir el consumo de los sistemas de iluminación. Su uso en ambientes domésticos es interesante, pero mucho más si se utilizan en iluminación pública.
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Presentamos en este artículo un software gratuito que permite diseñar con detalle un proyecto de iluminación con LEDS. Los pasos son los siguientes:
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1) Parámetros básicos del proyecto: Introducimos los parámetros básicos que definen el tipo de proyecto a realizar. Potencias, frecuencias, sensores utilizados, etc.
2) Start Design. Si elegimos diseñar un sistema de LED se cargará el programa que nos permite introducir los requerimientos de diseño: Potencia, LEDs y arquitectura.
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De forma sencilla podemos configurar una aplicación LED y diseñar fácilmente un proyecto. Automáticamente puede trabjarase sobre el proyecto para buscar optimizar el aumento de la eficiencia o disminuir los costes de materiales.

El software lo puedes usar gratuitamente en el siguiente enlace.

Sensores para prevenir rotura de cristales

Los edificios acristalados son cada vez más frecuentes, y ello supone que aparezca el riesgo de derrumbamiento de una fachada por colapso de algunos de sus elementos. De hecho se trata de un fenómeno bastante más frecuente de lo previsto en estos nuevos diseños. El problema está ahí, hasta el punto que en Alemania el Ministerio de Transporte, construcción y desarrollo urbano ha comenzado a hacer inspecciones regulares sobre el riesgo potencial. El problema: Los instrumentos de monitorización en uso hasta ahora simplemente registran el sonido del vidrio rompiéndose. Así, pueden valorar la rotura del vidrio pero solamente cuando ya ha ocurrido, y son incapaces de avisar de la llegada del peligro.
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Investigadores del Fraunhofer Institute for Silicate Reseach ISC han desarrollado un sensor que incluso detecta las microfisuras de 5 mm de longitud, y de esa forma señala la necesidad de reparar antes de que el vidrio se rompa. Para ello deben fijarse varios actuadores de sensores piezoeléctricos en el vidrio de la ventana. Cuatro sensores se sitúan en una superficie de un metro cuadrado, en el borde del vidrio a una distancia de un metro cada una de otra. Un módulo de actuador del sensor produce una onda de ultrasonido que es registrada por los otros. Si la señal acústica queda constante, entonces el vidrio no está defectuoso. si hay cambios, entonces esto indica que hay una fisura causada durante el transporte o debido a un error de instalación. Esta fisura más a menudo emana del borde del vidrio e inicialmente es invisible. Solamente con el tiempo las grietas se hacen más grandes debido a varios factores, como las fluctuaciones de las temperaturas.
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Los sensores se conectan a los sistemas de control del edificio por medio de un cable. Los datos recibidos ahí son analizados automáticamente, si ocurre una fisura, salta una alarma. Los investigadores han tenido éxito integrando sensores, que miden 15 por 15 por 0.5 mm, en vidrio laminado. Peden integrarse tanto en láminas de vidrio como al inicio del proceso de fabricación.
Los actuales socios del proyecto buscan constructores que desen usar los sensores a modo de prueba.
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Bibliografía: Special sensor detecting micro-fissures and warn of impending breakage of glass. Nanotechnology. May 2010

25 mayo 2010

El poder del gigante energético africano: Sudáfrica

Profundizando en el conocimiento del uso de la energía en África, vamos a hablar hoy de Sudáfrica, una potencia que hasta hace poco proporcionaba dos tercios de la electricidad del continente, y era uno de los cuatro productores más baratos del mundo. Pero la falta de inversiones en los últimos años ha dejado a la compañía estatal Eskom en serios apuros para satisfacer la demanda.
. Como en tantos países en crecimiento intenso, los apagones son también un problema principal en Sudáfrica con el que la administración trata a duras penas de solucionar. La respuesta sudafricana a sus problemas energéticos sigue la tendencia de tantas otras economías emergentes, y siempre se responde mediante fuertes inversiones para tratar de incrementar a duras penas la capacidad de generación. Sudáfrica piensa en los 500.000 turistas que llegarán al mundial de futbol que comienza próximamente. .
Casi el 90 % de la electricidad sudafricana se genera en centrales térmicas de carbón. Koeberg, es una gran central nuclear cerca de situada cerca de Ciudad del Cabo, con una capacidad de 1.800 MW proporciona un 5 % y el resto se obtiene con esquemas hidroeléctricos y de almacenamiento por bombeo. .
La generación en el país está dominada por Eskom, que suministra alrededor del 95 % de la electricidad de Sudáfrica, y también posee y opera las redes de distribución. A nivel mundial Eskom ocupa el séptimo puesto en capacidad de generación. .
Pero la compañía tiene ahora varios frentes de lucha. Conflictos laborales amenazan con paralizar los planes de modernización. La elevada inflación, desigualdades socioeconómicas crecientes y enormes huecos salariales entre gestores y trabajadores. .
Entre los grandes proyectos energéticos del país destacamos la construcción de nuevas centrales térmicas de carbón cuya construcción ya se ha iniciado y finalizarán en 2017. Seis nuevas unidades de generación producirán aproximadamente 4.8 GW. .
El pasado año Sudáfrica tuvo problemas para satisfacer la demanda eléctrica. En 2007 dos nuevas centrales entraron en funcionamiento incorporando 1050 MW de electricidad durante los periodos de alta demanda, pero esta nueva capacidad resultó ser insuficiente para prevenir la crisis. Existen actualmente preocupaciones pues Sudáfrica no tiene actualmente suficiente energía como para satisfacer la demanda que va a tener lugar durante el próximo Campeonato Mundial de Futbol. Para prevenir el desastre, miembros de Southern African Power Pool (SAPP), se han agrupado para proporcionar apoyo desde Mozambique, Angola, Botswana, Malawi, Namibia, la República Democrática del Congo, Swaziland, Tanzania, Zambia y Zimbabwe. .
Pero las tensiones energéticas en Sudáfrica no quedan ahí. Tras mucha presión desde Eskom, el National Energy Regulator of South Africa ha autorizado aplicar en el mes de julio un incremento en los precios de la electricidad del 31.3 % a partir de julio. .
Los nuevos proyectos energéticos en Sudáfrica .
Para satisfacer el incremento en la demanda Eskom planifica inversiones en generación que ascenderán a $47.000 millones de dólares en los próximos cinco años. Específicamente, la compañía prevé doblar la capacidad de sus centrales térmicas de carbón, desde 40 GW a 80 GW. Otro de los proyectos destacables es el contrato que ha conseguido Siemens para asistir a Eskom en doblar la potencia de sus instalaciones de turbina de gas en ciclo abierto. Este proyecto incrementará la capacidad hasta 2000 MW. .
Preocupaciones por los costes .
Para incrementar la capacidad de generación en esta magnitud Eskom presiona con éxito para repercutir estas inversiones en los usuarios y ello está levantando críticas. No faltan inversores privados interesados en invertir miles de millones de dólares en energías verdes y dar paso a los productores de energía independientes. Pero la producción independiente mediante generación distribuida suele chocar de frente con gigantes como Eskom, y hasta ahora no se han producido los cambios regulatorios que son necesarios para impulsar la generación distribuida. .
Hay una gran hostilidad contra Eskom por los grandes incrementos en los precios que los usuarios soportan, pues las empresas sudafricanas cada vez tienen más problemas para poder pagar el recibo de la electricidad. .
Bibliografía: .
South Africa: Time is ripe for independent power. Power Energy September 2009

Sobre la vida útil y la fiabilidad de las baterías

La fotografía del fuego en ordenadores portátiles y aeronaves nos ha enseñado que las células de energía de ión litio pueden ser dispositivos incendiarios. Se basan en una química altamente reactiva bajo ciertas circunstancias y pueden originar fugas térmicas y serios daños físicos en consecuencia. Esto puede ser particularmente peligroso con las baterías de tracción de gran formato.

Desde que se introdujeron por primera vez, mucho trabajo se ha hecho para mejorar la seguridad de las baterías de litio, tanto por la adopción de química de células más seguras como por un mejor control del proceso de fabricación de células, además de electrónica de protección externa incorporada en los packs de baterías. Pero aunque la seguridad de las células puede haber mejorado, incluso si nunca están expuestas al fuego, los packs de baterías de ión litio pueden ser bombas de tiempo financieras por su elevado coste.

Debido a que en baterías de tracción pueden costar tanto como el vehículo en el que se instalan el cliente espera que duren al menos la vida útil del vehículo. Ésto es típicamente ocho a diez años y desgraciadamente es más tiempo del que ha pasado desde que la tecnología de lítio de alta potencia se comercializa en el mundo. Para cumplir con las expectativas del cliente, los fabricantes se han visto obligados a hacer predicciones sobre el rendimiento de la batería para periodos que exceden su experiencia. Sin datos concretos sobre el rendimiento de la célula actual, predicciones sobre el rendimiento futuro y la vida útil de la batería es probable que sean inexactos.

Problemas prácticos en la estimación de la vida útil de las baterías

Determinar la vida útil de las baterías no está exento de dificultades. Los datos de rendimiento no están generalmente disponibles es costoso generarlos ya que deben ensayarse muchas baterías. Además, el periodo de ensayo requerido para verificar las predicciones es a menudo mayor que el tiempo necesario para tomar decisiones comerciales. Los tiempos de carga - descarga para baterías de alta capacidad son muy largos y deben usarse ensayos del ciclo de vida acelerados para determinar la vida útil de las baterías y mchos resultados son engañosos ya que la vida de las baterías depende de la temperatura, niveles de descarga y las condiciones de ensayo usados para acelerar la ocurrencia de fallo que probablemente introduzca nuevos modos de fallo representativos.
Predicciones de fallos
La forma más común de medir la vida de una batería o una célula es la vida del ciclo. Se define como el número de ciclos completados antes de que la capacidad caiga a menos del 80 % de la capacidad que tiene cuando es nueva. Es importante que las condiciones de ensayo especifiquen la profundidad de descarga para el ciclo de ensayo ya que la vida del ciclo de la batería se incrementa exponencialmente cuando la profundidad de descarga se reduce. Las hojas de especificaciones del fabricante típicamente muestran una serie de medidas de capacidad de la célula a lo largo del tiempo indicando una reducción bastante lineal de la capacidad con la edad o número de ciclos completados. La vida útil se especifica como el tiempo en el que la línea de capacidad cruza la marca del 80 % (10 años en el ejemplo de la figura).
Ya que la edad de la célula es razonablemente lineal durante el periodo de medición, suele intentarse extrapolar el rendimiento a largo plazo a partir conclusiones a corto plazo evitando así largos programas de ensayo. La degradación en el rendimiento con la edad implica que los fallos de agotamiento se deben a un mecanismo de envejecimiento simple a menos que los ensayos continúen hasta que las muestras del ensayo han fallado. El diagrama que ilustra este artículo muestra que basar las garantías de rendimiento en una única característica de la línea de edad puede ser muy peligrosa ya que en el objetivo de la vida útil la mitad de las células habrían fallado.
Modos de fallo
Otros dispositivos como los condensadores o las lámparas incandescentes están sometidas a modos de fallo consistentes y para los cuales hay muchos datos disponibles. Lamentablemente las baterías no son dispositivos simples y varios mecanismos de fallo pueden existir simultáneamente.
Pueden producirse accidentes como consecuencia de cortocircuitos resultantes de materiales contaminados, problemas de tolerancia mecánicas, rebabas, dentritas y recubrimientos de litio. Puede también ser debido a los circuitos abiertos causados por soldaduras rotas, conexiones perdidas, o grietas. Los fallos externos tales como fallos de BMS pueden causar fallos en las células a las que se supone protegen.
Los defectos latentes en los componentes usados en la construcción de la batería pueden causar fallos prematuros, o una serie de fallos aleatorios.
Los fallos por agotamiento se deben al deterioro gradual de la célula que puede ser causado por la descomposición o pérdida de agentes químicos activos causando una reducción en la capacidad de la célula. Estos fallos pueden acabar resultando en una condición fatal, tal como un cortocircuito, o pueden simplemente causar que la céllula quede fuera de tolerancia.
Los fallos por agotamiento pueden ocurrir durante un corto periodo de tiempo o extenderse en un largo periodo y cada tipo de fallo tiene una distribución característica. Mejorando la fiabilidad de las baterías
La fiabilidad de un sistema de baterías puede mejorarse adoptando una serie de principios de operación que minimicen las tensiones de la batería.
  • La política más obvia es usar siempre las células más fiables.
  • En general, los diseños con voltajes más bajos son más fiables que los de voltajes más altos. A nivel de célula, las células que operan ligeramente por debajo de sus niveles especificados máximos reducen las tensiones de las células y pueden incrementar la vida útil de la célula A nivel de sisema, la fiabilidad puede incrementarse disminuyendo el voltaje del sistema pero manteniento la potencia del sistema incrementando la corriente correspondiente.
  • Otra forma de incrementar la vida del ciclo es reduciendo las tensiones en las células especificando células con una capacidad ligeramente más alta de lo absolutamente neceario.
  • En vez de grandes células, usar cordones en paralelo de células más pequeñas. Las células más pequeñas tienen a tener menos tensiones y por lo tanto un nivel de fallo menor. Ya que se almacena menos energía en células más pequeñas, la energía liberada en caso de fallo catastrófico de una célula individual será menor. El fallo de una célula individual en configuración en paralelo no causará el fallo de toda la batería por lo que continuará funcionando a una potencia inferior.
Bibliografía: Battery reliability. Electropaedia

24 mayo 2010

Biodiesel a partir de lodos de aguas residuales

Según un reciente artículo publicado en ACS´Energy & Fuel, las tecnologías existentes pueden producir biodiesel de lodos de aguas residuales municipales por unos céntimos el galón, lo cual es competitivio con el diesel refinado a partir del petróleo. Los lodos son el material sólido que queda tras el tratamiento de aguas residuales en las plantas de tratamiento.
La demanda por biodiesel ha llevado a buscar materias primas efectivas en costes, ya que el uso de plantas cultivadas resulta costoso. Los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales son una alternativa interesante. En Estados Unidos, solamente, se producen siete millones de toneladas de lodo al año. Los lodos procedentes de aguas residuales son buenos para producir biodiesel si son tratados con microorganismos que activen la producción.
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El artículo completo puede leerse aquí

Nuevo software gratuito de Schneider para estimar ahorro energético en edificios

El programa SeeTool de Schneider Electric es una herramienta que permite calcular el ahorro energético que puede lograrse en un edificio utilizando soluciones KNX.
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SeeTool acerca el concepto de eficiencia a la edificación, gracias a un potente motor de cálculo basado en el estándar europeo EN-15232 y la directiva europea 2002/91/EC relativa a la eficiencia energética de los edificios.
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Las aplicaciones son los proyectos que por sus características requieran la instalación de un sistema de automatización y control de iluminación, climatización y control de persianas.
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Información detallada en la web de Schneider

23 mayo 2010

Herramienta gratuita para simular la facturación de energía reactiva

El coste de la factura eléctrica puede reducirses sensiblemente si se corrige la energía reactiva, y desde enero de 2010 en España la penalización por no hacerlo ha aumentado y afecta a los consumos superiores a 15 kW.
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Este recargo afecta a todo tipo de negocios (restaurantes, supermercados, hoteles, etc) pero puede eliminarse utilizando baterías de condensadores.
En el siguiente link presentamos una herramienta gratuita que permite calcular cómo afecta individualmente a cada usuario el sobrecoste de la energía reactiva.
El sobrecoste por no corregir la reactiva es realmente importante. Veamos algunos ejemplos:
  • Con una potencia contratada de 80 kW el recargo puede pasar mensualmente desde 104 euros a 1.248 euros.
  • En una mediana industria con 400 kW contratados el recargo puede pasar de 490 euros a 5.888 euros.
La herramienta puede descargarse aquí.

21 mayo 2010

Philips reemplaza la bombilla standard de 60 W por un LED alternativo de 12 W


La nueva propuesta de eficiencia energética de Philips es EnduraLED, la alternativa de la compañía holandesa a su bombilla incandescente.

Las dos principales ventajas del nuevo producto son que disminuye el consumo en un 80 % y aumenta su vida útil 25 veces.

Para crear la nueva alternativa a las bombillas, los investigadores de Philips han creado una nueva tecnología de fósforo remota y diseño de distribución de la luz.

Los consumidores disponen ahora de una alternativa LED que puede sustituir a las bombillas incandescentes más comunes.

El mercado de la iluminación mueve cifras multimillonarias en el mundo y por tanto la irrupción de estas tecnologías generará una importante actividad económica. Solamente en U.S.A., se venden cada año 425 millones de bombillas incandescentes.

Excediendo las especificaciones de Energy Star para una bombilla de 60 W, EnduraLED requiere solamente 12 vatios de potencia para producir 806 lúmenes.

De acuerdo con los cálculos de Phillips, la utilización de la tecnología LED tiene el potencial de ahorrar 32,6 teravatios-hora de electricidad en un año, una energía suficiente como para iluminar 16,7 millones de hogares en Estados Unidos. También eliminaría la generación de 5,3 millones de toneladas de emisiones de carbono anualmente.

EnduraLED trabaja con reguladores standad, por lo que se simplifica su uso. La vida útil de estos equipos es de 25.000 horas, muy superior a las 1.000 horas que en promedio dura una bombilla incandescente.

Esto significa que comprando un LED, nos ahorraremos la compra de 60 bombillas standard.

Bibliografía:

Philips replaces 60 W standard bulb with 12 W LED alternative. Embedded. May 2010

Conector de panel solar de alta eficiencia energética

Las miles de conexiones que se hacen en un parque fotovoltaico son una fuente de pérdidas de energía que poco a poco van penalizando la producción. Mucho cuidado con esto porque no es nada extraño que los montadores simplemente se limiten a cortar y a empalmar si no disponen de conectores adecuados.

Amphenol Industrial, un líder global de sistemas de interconexión, ahora ofrece Helios H4 connector para sistemas fotovoltaicos que se caracterizan por un diseño de bloqueo que cumpla NEC 2008, y materiales de juntas mejorados para realzar la fiabilidad en el uso a largo plazo en cualquier ambiente. El conector incluye una carcasa certificada por TUV para aumentar la seguridad del producto y del usuario. El Helios H4 se caracteriza por auto-limpieza, contacto entre conductores de alta eficiencia y una resistencia a largo plazo al ozono que extiende la esperanza de vida y rendimiento del producto. Incorporando la tecnología de contacto Amphenol probada, el nuevo conector ofrece un rendimiento incrementado a bajo coste.

20 mayo 2010

Selección de acero inoxidable para aplicaciones críticas

El acero inoxidable de alta resistencia y las superaleaciones que endurecen con el envejecimiento están ganando el favor de los diseñadores en la industria aeroespacial, militar y otras actividades críticas. Con estos materiales se pretende cumplir con las expectativas de alto rendimiento y requerimientos regulatorios exigentes al menor coste en el ciclo de vida que sea posible.

Esta especialidad de aleaciones son en gran medida mejoras del acero inoxidable y aleaciones de acero de alta resistencia que son más capaces de cumplir con los requerimientos más exigentes de aplicaciones críticas que están creciendo en número y variedad.

La resistencia a la corrosión es la principal preocuación ya que los costes de la corrosión, con su degradación de materiales, continúan subiendo más de lo que la mayoría piensa. De acuerdo con un reciente estudio llevado a cabo por CC Technologies Laboratories, Inc., por la Federal Highway Administration (FHWA), el coste directo de la corrosión en los Estados Unidos asciende a $279.000 millones de dólares al año, un 3,2 % del P.I.B. de la nación. Si uno añade los costes indirectos el coste se dobla en términos de dólares respecto al P.I.B.

El acero inoxidable convencional puede proporcionar la resistencia necesaria para muchas aplicaciones, pero cada vez más falta la combinación de alta resistencia, resistencia, facilidad de fabricación y tolerancia al daño. Los aceros de baja aleación y alta resistencia standard (HSLA) pueden ofrecer la alta resistencia necesaria para algunas aplicaciones difíciles pero falta la resistencia a la corrosión.

Los esfuerzos para mejorar la resistencia a la corrosión de los aceros de alta resistencia con revestimiento de cadmio u otros medios de protección de superficie parece que están cayendo en desuso. Además, muchos reconocen que el tratamiento superficial no es viable, una solución a largo plazo que proporcione resistencia a la corrosión no alcanza los costes del ciclo de vida más bajos posibles.

Acero inoxidable de alta resistencia

Un acero se considera generalmente de alta resistencia cuando cumple varios requerimientos clave. Primero debe tener una carga límite de rotura (UTS) de 225 ksi (1550 MPa) o más, y un límite elástico mínimo (YS) de 200 ksi (1378 MPa). La ductilidad a la tensión debe ser buena, con una elongación mínima del 10 % preferida.

Para ser cualificado como de alta resistencia, la aleación generalmente exhibe una resistencia a la fractura tan buena como del acero inoxidable de PH 15-5, También debe tener una resistencia a la corrosión similar a la del acero inoxidable de tipo 304, con buena resistencia a las tensiones por grietas de corrosión.

Los sectores militar y aeroespacial, entre otros, capitalizan las ventajas del peso ligero de metales como aluminio y titanio, a la extensión permitida por los requerimientos de resistencia. Un acero inoxidable de alta resistencia, custom 465 stainless en particular, está adaptado a las necesidades de peso ligero. Ofrece una ratio resistencia-a-peso que se aproxima al del titanio. Además, ofrecer un ratio de mayor capacidad en tiras, alambres y barras de pequeño diámetro enrolladas.

El acero inoxidable 465 hecho a medida para el cliente es excelente en tolerancia al daño, un atributo codiciado por sectores como el aeroespacial y militar. Esto, en efecto, es una medida de la capacidad del acero para absorber la energía y continuar funcionando en la presencia de un fallo.

Selección de aceros

Los fabricantes disponen de técnicas simplificadas para elegir aceros inoxidables (por ejemplo el método Selectaloy&Reg de Carpenter. Los criterios utilizados son corrosión y resistencia.

Información detallada en Carpenter

19 mayo 2010

Nueva tecnología de refrigeración de chips y energy harvesting

Volvemos a tratar en este artículo la tecnología Energy Harvesting, y en esta ocasión profundizamos más en la nanotecnología describiendo los elementos termoeléctricos que fabrica la compañía alemana micropelt.
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DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
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Concepto de doble-oblea
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La tecnología en la que se basan estos elementos termoeléctricos se basa en el concepto de doble capa. En los dispositivos fabricados se utilizan materiales semiconductores tipo n- y tipo p- que se producen de forma separada y se optimizan en dos obleas diferentes. Despues de cortarse, las partes n- y las partes p- se conectan juntas a un único dispositivo.
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Proceso microelectrónico del film delgado
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El proceso de fabricación usa técnicas de micro electrónica. El sustrato utilizado son obleas de silicio/dióxido de silicio. El material termoeléctrico relacionado es el Bi2 Te3 que se denomina mediante un proceso de nebulizado, o más correctamente sputtering. Finalmente, las obleas n- y p- se estructuran mediante un proceso de grabado al ácido, o etching, en seco.
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Las obleas finalmente se ven como una única unión de tipo n- o tipo p-. Soldando entre sí las partes n- y p- se producen los dispositivos Micropelt Peltier cooler y Micropelt thermogenerator.
APLICACIONES
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Enfriamiento, calentamiento, control de la temperatura con rapidez, estabilización de la temperatura y capacidad sensora son algunas de las posibilidades que ofrece esta tecnología. También la generación de energía y energy harvesting para redes de sensores inalámbricos son otras aplicaciones.
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La ventaja de estos dispositivos respecto a los convencionales es que son más pequeños y la conmutación de temperatura más rápida.
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Refrigeración de chips
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Los refrigeradores de esta tecnología proporcionan densidades de alta potencia y tiempo de respuesta rápida en chips cuyo tamaño son milímetros y son convenientes como soluciones de gestión térmica en muchas aplicaciones existentes y nuevas.
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Estos refrigeradores extraen calor de materiales sólidos, líquidos y gases. Pero la ventaja de thinfilm thermoelectric Peltier cooler es que pueden hacer esto con una rapidez extremadamente rápida y en huellas sorprendentemente pequeñas - con una densidad de potencia de hasta diez veces superior a los termogeneradores convencionales.
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Una de las aplicaciones de esta tecnología es la refrigeración rápida y poderosa de dispositivos chips cuyo rendimiento puede quedar limitado por los llamados puntos calientes. Ultra-small thermoelectric coolers (TECs) pueden quitar calor directamente del punto caliente. Esto previene que el chip se sobrecaliente y permita velocidades de reloj más altas, y fiabilidad y tiempo de vida mejorada.
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Refrigeración de fibra óptica
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Los refrigeradores de chips ofrecen nuevas posibilidades para controlar la temperatura en aplicaciones con sensores, fotónica y fibra óptica. Las dimensiones ultrapequeñas y altas impedancias rompen los límites de las soluciones TEC convencionales.
Energy Harvesting
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Thermoelectric (TE) energy harvesting se basa en el flujo de calor a través del elemento termoeléctrico o un termogenerador que comprende una multitud de tales elementos. El flujo de calor es impulsado por la diferencia de temperatura a través del elemento. El voltaje generado es proporcional al número de elementos y la diferencia de temperatura. Micropelt thermogenerators contienen cientos de tales elementos - 10 a 100 veces más que los dispositivos TE convencionales. Estos termogeneradores producen voltajes en el rango de 0,5 - 5 voltios dependiendo de las diferencias de temperatura y en superficies tan pequeñas como 12 mm2 son suficientes para haceer funcionar a un amplio rango de aplicaciones inalámbricas de baja potencia, incluyendo sensores remotos, data loggers y pequeños actuadores.
Palabras clave: Thermoelectric element, two-wafer concept, thermogenerator

Análisis del código fuente como parte de los procesos de desarrollo de software

Las modernas herramientas de análisis de código fuente (a veces llamado análisis estático o herramientas SCA) analiza programas de software en las primeras etapas de desarrollo. Las herramientas SCA analizan un programa para calcular métricas y encontrar grietas potenciales y defectos en el código.

Al contrario que otras herramientas del pasado, que tienden a hacer simples acoplamientos de modelos, las modernas herramientas SCA realizan un análisis del flujo de datos y trayectoria y pueden encontrar problemas de forma sorprendentemente significativa con buena exactitud.

Desde una perspectiva comercial, las herramientas SCA proporcionan muchas promesas. Pero descubriendo problemas en las primeras partes del proceso de desarrollo, las herramientas SCA pueden disminuir los costes de calidad y seguridad del producto.

El esfuerzo requerido para conseguir valor es relativamente bajo. Para la mayoría de las organizaciones, tan sólo unas pocas horas de análisis descubrirán cientos o incluso miles de defectos potenciales.

Bibliografía: Making source code analysis part of the software developement process. Embedded. April 2010

18 mayo 2010

Nuevo envase inteligente para controlar la calidad de los alimentos

Un interesante avance es el conseguido con los sensores de los que hablamos en este artículo. Se trata de una nueva tecnología que puede controlar la calidad de los alimentos directamente en el supermercado. Para ello se usa un embalaje plástico inteligente que utiliza sensores integrados que detectan el punto de maduración de los alimentos.
Éste es el objetivo último de un proyecto financiado con fondos de la UE (FlexSmell project), desarrollado por Switzerland´s Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). El equipo incluye una representación de las universidades de Manchester y Sheffield. El proyecto consiste en el desarrollo de un sistema olfativo eficiente en sustratos plásticos que puedan ser producidos en masa utilizando métodos de fabricación roll to roll. La idea es que el plástico pueda utilizarse en productos de embalaje de supermercado o productos de transporte. El sistema incluirá también la incorporación de sensores, electrónica y una antena capaz de enviar datos inalámbricamente. Estos sensores se usarán para medir parámetros básicos tales como temperatura y humedad y marcadores más avanzados que indican la calidad del producto. Los parámetros medidos incluyen el gas etileno, una hormona de las plantas esencial que estimula la maduración de la fruta, la apertura de las flores y la caída de las hojas. El gas, que se encuentra en niveles de trazas, representa la madurez de la fruta. El nuevo envase inteligente también mide la cantidad de hexanol - un indicador del deterioro de los alimentos - en los vapores emitidos por los alimentos. Hay tres formas de medir estos marcadores, la primera técnica usa un sensor químico capacitivo compuesto por dos electrodos separados por un material dieléctrico sensible a ciertas especies químicas. La detección capacitiva depende del cambio de constantes dieléctricas o en el espesor de la capa dieléctrica debido a la hinchazón del producto. El otro método, se basa en el principio de resonancia. Cuando se combinan con una capa sensible química, el transductor será extremadamente sensible. La sensibilidad del dispositivo es proporcional al cuadrado de su frecuencia resonante. Otros medios de detección usan el principio de efecto de campo, que utilizan un transductor fabricado a base de un transistor que opera a voltaje constante. Si una señal inducida por un estímulo alter la distribución potencial en el dispositivo o la movilidad del semiconductor, modificaría la corriente de salida.
Toda esta información puede a la vez enviarse inalámbricamente a través de la tecnología RFID (identificación por radiofrecuencia). En supermercados, esta tecnología puede llevar a la aparición de fechas de caducidad inteligentes en el envase del producto.
Bibliografía: Sensors monitor freshness of food. April 2010

17 mayo 2010

Calculando la eficiencia energética en variadores de frecuencia variable



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El principal e inmediato objetivo de ahorro energético usando variadores de frecuencia variable son los viejos sistemas mecánicos, típicamente usando bombas y ventiladores, en los que varía el caudal de aire o agua en edificios o instalaciones industriales. Para identificar el ahorro obtenido los fabricantes están proporcionando apliaciones de PC e incluso iTunes y el know-how para hacer rápidos cálculos y cuantificar el ahorro energético potencial (ver ejemplo).

La disponibilidad de software de ahorro y programas de ahorro energético están dirigidos al ingeniero y a la propiedad. La comunidad de ingenieros está muy bien informada sobre las aplicaciones requeridas para ahorrar energía.

La herramienta que presentamos en el ejemplo es útil para estudiar sistemas como ventiladores de extracción, ventiladores de suministro de aire, ventiladores de retorno, bombas de circulación, ventiladores de tipo retorno, bombas de circulación de agua, eliminación de válvulas de sistemas mecánicos, etc. Para ello se utiliza un ventilador o bomba para controlar velocidad, caudal, presión o temperatura. Algunas de estas áreas suelen pasarse por alto mejorando la eficiencia energética y creando controles de edificios efectivos y sistemas de gestión de plantas industriales. VDFs también ahorran energía en torres de refrigeración, y los usuarios pueden fácilmente modelar una torre de enfriamiento como un ventilador.

El calculador que mostramos en el ejemplo proporcina una herramienta de utilidad y sencilla. Los usuarios selecciona el tipo de aplicación, los parámetros de entrada para el caudal y la curva operacional, luego añaden la energía y la demanda para calcular las estimaciones de ahorro energético.
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El cálculo manual asume un perfil de carga del 70 % en el bombeo y un 60 % para aplicaciones de ventilación. Una ventaja de de usar el calculador iTunes es que los usuarios puedan proporcionar el perfil de carga en si mismo. Esto permite al gestor del edificio o al ingeniero comprender el flujo del sistema para calcular de forma muy sencilla el ahorro energético y el payback.
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La capacidad para entrar en el perfil de operación puede ayudar con el proceso de diseño de ventiladores o bombas que los ingenieros pueden implementar en una máquina. Si hay requerimientos específicos para un caudal específico o presión, y la aplicación usa una bomba centrífuga (no una bomba de desplazamiento positivo) o un ventilador centrífugo (no un ventilador axial de paletas), el calculador trabaja muy bien.
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Bibliografía: Calculating VFD Efficiency. Design News April 2010
Palabras clave: Variable frequency drive (VFD)

Energy harvesting: Energía de la convección ascendente del calor

Un nuevo artículo sobre Energy Harvesting, que como ya sabemos consiste en obtener energía de lugares poco convencionales. Una pequeña cantidad de energía que a veces puede darnos un excelente resultado.
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el motor vortex atmosférico explota el contenido de energía natural del torbellino que se produce durante el movimiento del calor cuando asciende a la atmósfera. La fuente de calor puede ser energía solar, agua del mar caliente, aire húmedo caliente o incluso el calor residual rechazado por una torre de refrigeración. Cuando esté madura, la tecnología - actualmente en fase de ensayo a pequeña escala - promete ser una eficiente forma de obtener energía en las plantas de generación a base de combustibles sólidos.
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El vortex engine (AVE) promete explotar los procesos naturales responsables de huracanes y tornados, aunque a escala mucho menor. La idea es que un torbellino originado por el hombre ascienda varios kilómetros en el cielo y actúe como una chimenea muy alta, donde los efectos en la densidad y temperatura del aire pueden ser aprovechados para producir electricidad de gases con contenido de energía bajo, tales como los rechazados por una torre de refrigeración.
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Las torres de refrigeración se usan conmúnmente para transferir el calor de los residuos a la atmósfera inferior. Rechazando el equivalen a 1.000 MW de calor de los residuos a la atsmósfera superior en vez de a nivel del suelo, es posible generar una energía eléctrica adicional de 200 MW, incrementando por tanto la producción de la planta en un 40 %. El AVE incrementa la eficiencia de una central térmica reduciendo la temperatura de la fuente fría desde +30 ºC a nivel del fondo de la atmósfera a - 70 ºC en la tropopausa, que es el límite atmosférico entre la troposfera y la estratosfera. El sistema AVE reemplaza las torres de enfriamiento.
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Desde el interior, un AVE parece como una gran estructura circular abierta con un torbellino firmemente anclado en su centro.
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El aire caliente entra en el área dentro de la pared cilíndrica, llamada la arena, vía un conducto de entrada tangencial, provocando en el aire un torbellino. Un AVE con un diámetro de 200 m y una altura de 50-100 m producirá una columna de aire en elevación (el vortex) con un diámetro de 30 m extendiéndose hasta 15 km en la atmósfera. La energía mecánica se produce en turbo-generadores periféricos que generan 200 MW de potencia eléctrica en un ACE de ese tamaño. Intercambiadores de calor secos o húmedos similares a los utilizados en torres de refrigeración se usan para calentar el aire.
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Bibliografía: Harnessing Energy from Upward Heat Convection. Power March 2020
Palabras clave: Atmospheric vortex engine

16 mayo 2010

El sistema energético de Venezuela al borde del colapso

Como ya explicamos en un artículo anterior, la situación (ver Venezuela declara el estado de emergencia eléctrica) energética en Venezuela a comienzos de este año era realmente crítica.

Las noticias que nos llegan ahora son peores aún, pues la demanda se ha incrementado un 7 % y ello ha llevado al sistema energético del país al borde del colapso.

El presidente Chaves ha estado implementando una serie de medidas de emergencia de ahorro energético, incluyendo cortes de suministro rotarorios, que duran dos o cuatro horas al día. Esto supone una catástrofe para el país ya que para empezar los negocios se han visto obligados a abrir tan solo media jornada.

El mayor problema del país es que dependen prácticamente de una sola fuente de suministro de energía, todo lo contrario de la generación distribuida (ver Diseño de sistemas de generación distribuida). Se trata del reflejo de antiguas políticas desarrolladas en Latinoamérica dirigidas a las grandes infraestructuras energéticas.

La llegada de la estación lluviosa en mayo aliviará la situación, pero continua el riesgo de colapso de todo el sistema energético nacional.

El sistema energético de Venezuela tiene problemas realmente crónicos y muy difíciles de solucionar. El país tiene una capacidad instalada de 23.649 MW, aunque tan solo 10.516 MW están disponibles. Se trata de problemas muy difíciles de solucionar, de errores del pasado que hicieron optar por tecnologías ineficientes y un mantenimiento inadecuado.

La escasez crónica de energía en Venezuela es la peor en seis años ya que como ocurre en toda América del Sur, la demanda es creciente. Realmente el problema de Venezuela no es muy distinto al de otros países de América del Sur, aunque aquí es más difícil de resolver.

Las previsiones apuntan que para paliar esta situación de aquí al 2015 se requieren unas inversiones de 1.000 millones de dólares, que añadirían 15 GW.

Los datos proceden de:

Venezuela´s Power System on Brink of Collapse. Power March 2010