31 julio 2010

Algunas consideraciones técnicas sobre las plantas de biogas (I)




Un nuevo artículo en el que continuamos explicando detalles técnicos para la construcción de plantas de biogás, un sistema sencillo con buenas aplicaciones en áreas rurales. Se consigue producir energía a la vez que se reducen los gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera.

Panel de aire termosifónico para calentamiento solar pasivo

En este artículo hablamos del colector de aire termosifónico, cuyo propósito es extraer el aire frío de una vivienda.

30 julio 2010

Los regímenes políticos de África y el clima para los negocios




Los artículos que escribimos sobre África suelen caer en el olvido fácilmente aunque ello no va a disuadirnos de seguir estudiando la economía y la cultura del continente más virgen para los negocios.

Curiosamente, en junio las cosas cambiaron, y nuestros artículos sobre Sudáfrica se convirtieron en los más leídos de Todoproductividad: El mundial de futbol hizo milagros.

29 julio 2010

El papel del almacenamiento de energía con generación de electricidad a partir de fuentes renovables


La variabilidad de las fuentes renovables ha originado que surjan preocupaciones relativas a la fiabilidad a la fiabilidad de la red eléctrica que deriva del aumento de la fracción de energía que se integra en la red y de los costes de integrar fiablemente gran cantidad de energía variable en las redes eléctricas. Debido a que el viento no siempre sopla y el sol no siempre brilla en cualquier localización, cada vez hay más voces que apuntan a la necesidad de desplegar el almacenamiento de energía como un componente esencial de los sistemas de energía del futuro.

Seguimiento internacional de los tipos de interés

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29-07-2010. Nueva Zelanda sube los tipos dos veces este mes

El Banco Central de Nueva Zelanda ha elevado los tipos dos veces este mes. El país se une así a naciones como Corea, India y Malasia que dieron por finalizada la crisis financiera.


Bloomberg

28 julio 2010

Diseño de micro-centrales hidroeléctricas y sus aplicaciones en generación distribuida


Un nuevo artículo sobre la generación hidroeléctrica a pequeña escala en el que buscamos ganar conocimiento sobre esta tecnología y las oportunidades que ofrece en regiones donde es difícil el acceso a las redes de distribución convencionales. El criterio que elegimos son plantas con capacidad de al menos 20 kW, un caudal superior a 0,3 m/s en la estación seca y diferencias de altura de más de 10 m.

27 julio 2010

China ya es el principal consumidor de energía del mundo


El gigante asiático alcanzó el liderazgo con mayor rapidez de lo esperado, pero sigue utilizando mucho menos energía que los EE.UU. sobre una base per cápita, y es menos eficiente energéticamente.

Eliminación del desequilibrio de voltaje en los sistemas de motores



En otros artículos hemos hablado del desequilibrio de voltaje en los sistemas de motores, en esta ocasión vamos a abordar con algo más de profundidad este problema.

El desequilibrio de voltaje degrada el rendimiento y acorta la vida de los motores trifásicos. El desequilibrio de voltaje en los terminales del estator del motor causa desequilibrio de la corriente de fase. Las corrientes desequilibradas originan pulsaciones del par, vibraciones incrementadas y tensiones mecánicas, pérdidas incrementadas, y sobrecalentamiento de motores, lo cual acaba originando un acortamiento en la vida del aislamiento del devanado.

Las nuevas capacidades de los motores por pasos



Los motores por pasos siempre se han usado poco en el mundo del control de movimiento. Sin embargo, los motores por pasos se están mejorando con software y componentes, tales como PLC, que les permite realizar el trabajo que hacen los motores servo.

26 julio 2010

La importancia del alineamiento del eje de los motores

El objetivo de optimizar el alineamiento de un eje es incrementar la vida operacional de las máquinas rotatorias.

El alineamiento incorrecto ocurre cuando el eje del motor y el eje de la transmisión no están en la misma línea. El alineamiento inadecuado produce excesiva vibración, ruido, incremento en la temperatura del rodamiento y el acoplamiento, y fallo prematuro de acoplamientos y rodamientos.

25 julio 2010

Cómo calcular el ahorro conseguido en un programa de eficiencia de motores



Los ingenieros que proponen al cliente proyectos de eficiencia energética se habrán percatado que no resulta fácil conseguir convencer a la propiedad embarcarse en un proyecto de eficiencia energética. Muchos asesoramientos con poco sentido realizados en el pasado tienen en cierta medida la culpa de este rechazo. Pero además, entramos en el mundo de los beneficios intangibles, los más difíciles de entender y de ejecutar. Solamente una metodología rigurosa, detallada y una propuesta convincente servirán para conseguir nuestro objetivo.

24 julio 2010

Los motores eléctricos ante problemas de calidad e inestabilidad de la red eléctrica (III)





ver 2ª PARTE

Dispositivos de arranque suave

La energización de grandes motores arrancando “across-the-line” usualmente crea grandes corrientes “in-rush”, que a menudo son seis u ocho veces la corriente de operación. Las corrientes de arranque como éstas pueden causar sags de voltaje u otros problemas de calidad. En realidad, los motores de eficiencia Premium han incrementado la frecuencia de los problemas de las corrientes de arranque. Las ganancias de eficiencia obtenidas con los motores más nuevos derivan en gran medida de la reducción en la resistencia del circuito del rotor, comparando con los motores convencionales más antiguos. De esa forma, el par de arranque de los motores más nuevos es más bajo y las corrientes de arranque son más altas.

22 julio 2010

Los motores eléctricos ante problemas de calidad e inestabilidad de la red eléctrica (II)

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Ver 1ª PARTE

Desequilibrios

Los sistemas eléctricos trifásicos tendrían tres vectores, cada uno con igual magnitud pero un desfase de 120 º. Un sistema no simétrico o desequilibrado tiene diferencias en alguna de las tres fases.

20 julio 2010

Los motores eléctricos ante problemas de calidad e inestabilidad de la red eléctrica (I)


(1ª PARTE)

Las características del suministro eléctrico y los problemas de calidad e inestabilidad tienen una fuerte influencia en el comportamiento de los motores. Los usuarios que soportan redes de distribución con problemas de calidad sufren en sus motores una serie de problemas que vamos a estudiar en detalle.

Calcula con facilidad el consumo de tus aparatos eléctricos de uso doméstico


La demanda de electricidad en el mundo sigue creciendo con fuerza y ello hace que el coste de la energía continue su senda alcista. En consecuencia los usuarios se ven en la necesidad de planificar medidas de ahorro energético. Pero muchas veces no es fácil saber si es o no justificable sustituir un viejo equipo por otro eficiente energéticamente. Es por ello que la herramienta que presentamos es de gran utilidad.

19 julio 2010

Los motores de corriente continua y sus aplicaciones en eficiencia energética



El motor de corriente continua fue uno de los objetivos centrales de investigación de Thomas A. Edison. Pero por sus ventajas competitivas, los motores de AC pronto llegaron a ser los favoritos de la industria. A pesar de la predominancia de los motores AC trifásicos, los motores DC tienen ventajas en ciertas aplicaciones industriales y son todavía ampliamente usados.

18 julio 2010

Congo podría producir petróleo en el Este a partir de 2013


La República Democrática del Congo podría producir petróleo dentro de tres años a partir de uno de sus bloques en la región oriental del Lago Edward.

Congo se une a los esfuerzos de Uganda para encontrar petróleo, pues los decretos de junio del presidente Joseph Kabila dieron luz verde a las empresas que esperaban desde hace tres años para empezar a explorar sus lagos del este, lagos que rebasan la frontera con Uganda.

Nuevo proceso efectivo en costes para reciclar aguas residuales


Recientemente se ha comercializado un nuevo proceso de tratamiento de aguas residuales que produce menos lodo y permite reutilizar hasta un 75 % del agua – incluso para indagar el coche y uno dos ser utilizada como agua potable. El fabricante es The Linde Group (Munich, Germany).

17 julio 2010

Cámaras de infrarrojos para controlar la calidad de los alimentos


Gracias a su imagen y la capacidad combinada de medición de temperatura, el uso de cámaras infrarrojas puede ser muy rentable en procesos automatizados de producción de de alimentos.

Las cámaras termográficas y su software asociado pueden reconocer el tamaño, forma y ubicación relativa de los objetos.
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16 julio 2010

Tecnologías para mejorar la eficiencia energética en hornos y calderas


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Las nuevas tecnologías permiten optimizar el proceso de combustión de instalaciones que procesan hidrocarburos. Restricciones económicas y ambientales requieren mejorar la operación a la vez que se mitigan las emisiones de dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y otras partículas. En este artículo describimos los criterios generales la implementación de una nueva tecnología de control de la combustión. El objetivo del proyecto es reducir las emisiones de CO2 y NOx y mejorar la fiabilidad.

15 julio 2010

Perspectivas para los negocios en Indonesia



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Indonesia no es un país fácil para hacer negocios, pero desde luego merece la pena prestar atención al crecimiento económico de este increíble país.

Hace diez años el país estuvo al borde de la desintegración como consecuencia de la violencia, piratería y migración en masa. Pero Indonesia es hoy en día la tercera democracia más grande del mundo y el cuarto país más poblado.
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Tecnología de calefacción solar



Sabemos que la energía solar produce agua caliente de forma competitiva y el mismo efecto podemos utilizarlo para calentar el aire de una vivienda o edificio. En este artículo vamos a explicar en detalle las tecnologías disponibles actualmente.

14 julio 2010

Tecnología solar a bajo coste para África


Hasta hace muy poco tiempo el planeamiento energético de África se basaba en las grandes obras de infraestructuras energética negociadas entre gobiernos locales y las grandes multinacionales del sector de la construcción. Estas soluciones son bien lucrativas para los que hacen las obras pero poco prácticas para solucionar los problemas de casi 1.000 millones de personas que viven dispersas en una superficie sesenta veces la de España.

Países sin crisis: Singapur


Las noticias en España siguen confundiendo a la población al hablar de la crisis, o mejor dicho, de la depresión en la que estamos entrando como consecuencia de la burbuja inmobiliaria. No podemos más que seguir sintiéndonos pesimistas en el medio y largo plazo.
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Discusión de aspectos técnicos en el diseño de MicroGrids (II)


(Ver 1ª PARTE)

B) MÚLTIPLES MICROGRIDS CONECTADAS A RED

En la mayoría de las aplicaciones, múltiples unidades de generación distribuida se usan para poner en marcha un MicroGrid. De forma similar a una unidad de generación distribuida (DG), la instalación de MicroGrid debe detectar aislamiento no intencional y poder aislarse a sí misma en el punto de acoplamiento común. Sin embargo, la mayoría de las protecciones anti funcionamiento en isla y los esquemas de control se desarrollaron y probaron para una única unidad DG aislada de otra DG.

13 julio 2010

Eficiencia energética mediante lubricación inteligente de motores


Muchas décadas de experiencia confirman el éxito de la niebla de aceite en los elementos que se mueven a alta velocidad en motores de las bombas de proceso. En los pasados 40 años, se han empleado datos empíricos para verificar la aplicabilidad de la niebla de aceite en bombas y motores eléctricos. La aplicabilidad de la niebla de aceite se valora en función del tamaño del rodamiento, la velocidad y la carga.

12 julio 2010

Discusión de aspectos técnicos en el diseño de MicroGrids (I)


En muchos artículos venimos hablando de las tecnologías emergentes que se vienen utilizando en generación distribuida. Las MicroGrids están recibiendo un interés creciente de la industria de generación, en parte porque su estructura técnica y comercial se muestra prometedora como medio para tomar ventaja de la generación distribuida.

Diseño de equipos electrónicos eficientes energéticamente


Varias empresas de la industria de semiconductores más importantes, incluyendo ON Semiconductor, Numonyx, NXP, y STMicroelectronics están trabajando con centros de investigación y universidades europeas para establecer normas que contribuyan a la construcción de un diseño de electrónico bajo en consumo energético.
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11 julio 2010

Aplicaciones del frío por absorción – cogeneración en áreas tropicales remotas


En varios artículos venimos hablando de la obtención de frío mediante tecnologías emergentes, artículos especialmente interesantes para aportar soluciones en las nuevas regiones de expansión donde la energía eléctrica convencional no está siempre disponible.
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En este nuevo artículo nos centramos en una aplicación bien interesante, que es el uso de la cogeneración para obtener frío en áreas tropicales remotas.
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10 julio 2010

Tecnologías para mejorar la eficiencia energética en hornos y calderas


Las nuevas tecnologías permiten optimizar el proceso de combustión de instalaciones que procesan hidrocarburos. Restricciones económicas y ambientales requieren mejorar la operación a la vez que se mitigan las emisiones de dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y otras partículas. En este artículo describimos los criterios generales la implementación de una nueva tecnología de control de la combustión. El objetivo del proyecto es reducir las emisiones de CO2 y NOx y mejorar la fiabilidad.
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El nacimiento de China como imperio en telecomunicaciones


Huanwei, una marca que hace muy poco acabamos de descubrir en España pero ya es el cuarto fabricante de equipos a de telecomunicaciones más grande del mundo. Sólo Ericcson, Nokia Siemmens Networks y Alcatel-Lucent resisten su empuje.

09 julio 2010

Compuestos de alto rendimiento en membranas de ósmosis inversa

Estudios recientes muestran que los procesos de membranas osmóticas pueden ser una tecnología viable para la desalación, tratamiento de agua y residuales, y generación de energía. Sin embargo, la ausencia de una membrana diseñada para estos procesos es un obstáculo significativo que puede obstaculizar los avances de esta tecnología.
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El cultivo de cereales para producir etanol es altamente ineficiente


Es mucho más eficiente energéticamente cultivar cereales para la alimentación humana que para producir etanol, que energéticamente es más rentable elaborarlo con plantas herbáceas. En este artículo explicamos los resultados de un estudio llevado a cabo por la Michigan State University.

08 julio 2010

Llega internet mil veces más rápido





El corazón de Internet es una red de alta capacidad de fibra óptica que abarca continentes. Pero mientras que las señales ópticas transmiten la información mucho más eficientemente que las señales eléctricas, son más difíciles de controlar. Los routers que dirigen el tráfico en Internet suelen convertir las señales ópticas en eléctricas, a continuación, las convierten de nuevo para la transmisión, un proceso que consume tiempo y energía.
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Las nuevas tecnologías reducen el impacto ambiental de las centrales térmicas de carbón


Las plantea térmicas de carbón juegan un papel importante en proporcionar energía a bajos precios. La realidad es que el carbón es abundante, eficiente, y menos caro que la mayoría de las otras opciones y desempeñará un papel importante en la economía del futuro.

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Varios componentes críticos de equipos electrónicos están con suministros muy escasos


Según un informe de la compañía de investigación de mercados iSuppli Corp., la demanda es superior a la oferta en productos básicos para distintos elementos clave de la cadena de artículos electrónicos. Las consecuencias son que varios de estos componentes están en un estado de crítica escasez.
ISuppli señaló que la situación es extremadamente difícil por la necesidad de amplia disponibilidad de componentes utilizados en circuitos integrados y analógicos ICs, La situación del suministro es aún más crítica para los componentes de lógica estándar CI y de administración de energía discretos como MOSFETs de potencia y los condensadores de tantalio, que ahora están experimentando escasez. Los proveedores son incapaces de responder a la demanda prevista por las Naciones Unidas, según a la empresa de investigación.

07 julio 2010

El ejército de Estados Unidos crea Microgrids con tecnología inteligente


En ambientes militares la energía es bien costoso y en ocasiones difícil de obtener. Es por ello que aunque con bastante retraso los ejércitos están explorando nuevas opciones de gestión energética, y las nuevas tecnologías de generación están en el punto de mira.

El ejército de EE.UU. está ampliando su interés en la energía solar y otras tecnologías alternativas, con dos nuevos proyectos de demostración para la tecnología de microrredes o Microgrids inteligentes. Las microGrids pueden obtener energía indistintamente de las células solares y de otras fuentes para reducir costes, mejorar la logística y reducir los riesgos de seguridad de los convoyes de tropas dependientes de combustibles fósiles. Los proyectos están diseñados para demostrar la eficacia de las microrredes en las instalaciones militares. .

Uno de los proyectos Microgrid se está completando en estos momentos en la mayor base mundial de la Infantería de Marina, Base Twentynine Palms en California. Otro se se llevará a cabo en la Base Aérea Wheeler, en Hawai a partir de septiembre. En Wheeler solo, el Ejército tiene la esperanza de recortar el consumo de combustible de hasta un 60%, consiguiendo de esa forma reducir notablemente el derroche energético que tiene lugar con el uso continuo de generadores. .

El Departamento de Defensa que realmente está sucediendo después de la energía sostenible en todo el mapa, que incluye células de combustible microbianas, energía solar portátil para los infantes de marina, además de un biocarburante jet de combate para la Armada. La Fuerza Aérea está aumentando el número de paneles solares utilizadas en el campo militar en bases tales como Pearl Harbor. .

Mejorar la eficiencia energética es otro punto de atención. A través de proyectos tales como los recubrimientos anti-lapa no tóxicos en los cascos de los buques, las técnicas de desalación de última generación, y los vehículos híbridos diesel-eléctrico. Las MicroGrid son una medida de transición que permiten electricidad sostenible que complementan a los combustibles fósiles tradicionales. .

Con estos proyectos la distribución de electricidad es efectiva a partir de la energía solar junto con otras fuentes complementarias. Además, se está desarrollando una oferta de energía portátil que permite a los soldados en zonas de batalla y otros lugares remotos llevar menos equipaje de reabastecimiento del que se requieres con los combustibles fósiles. También se está diseñado para sacar mucha más eficacia de los actuales generadores y asegurarse que la energía se suministra sin interrupción en casos de emergencia. .

Bibliografía: U.S. Military Creates Projects for Smart Microgrid Technology. Solar Power Engineering. June 28 2010

El 97 % de los científicos relevantes dan por hecho la influencia humana en el calentamiento global

Un pequeño número de científicos se han manifestado claramente en contra de la influencia antropogénica (causada por el hombre) en el cambio climático. ¿Qué valor tienen estas conclusiones? Para averiguarlo, en Stanford se ha llevado a cabo un trabajo de investigación en el que se repasan las publicaciones que defienden o no esta influencia antropogénica. .
Los resultados son abrumadores y demuestran concluyentemente que los científicos que cuestionan la influencia antropogénica tienen mucha menos experiencia en el área y mucha menor relevancia como científicos. El estudio es el primero de su tipo que analiza el número de trabajos de investigación publicados por investigadores del clima y el número de veces que cada trabajo ha pasado a continuación a ser citado por otros científicos o simplemente han caído en el olvido. .
"Es triste que tengamos que hacer esto", dijo Stephen Schneider, profesor de biología y coautor del estudio publicado en “Proceedings of the National Academy of Sciences”. "Nunca me opongo a citar este tipo de opiniones". “Creo que no hay nada malo en ello”. Pero si los medios de comunicación no informan de que algo es un "Way Out" de la corriente principal, la ciudadanía no puede saber la credibilidad que tiene lo que se dice. .
En el análisis se analizaron más de 900 investigadores del clima de una lista de todos los que participaron en la elaboración del informe 2997, así como cualquier investigador del clima que haya firmado una importante declaración pública en desacuerdo con las conclusiones del informe del grupo especial. .
Para considerar a alguien como experto e incluir sus trabajos en el estudio, se consideró que el investigador debería tener al menos 20 publicaciones realizadas con antelación a la publicación analizada. La prominencia se evaluó de manera similar, tomando los cuatro documentos más citados publicados en cualquier campo por cada científico y contando el número de veces que esos documentos fueron citados a continuación por otros investigadores. .
Los investigadores del clima que están convencidos del cambio climático antropogénico, en promedio, tienen el doble de publicaciones que los escépticos. Asimismo, los documentos de los investigadores del clima convencidos de los efectos de las personas se citaron cerca de 64% más frecuentemente que los documentos publicados por los escépticos. .
Con este estudio se pretende desterrar la idea que sigue siendo repetida en los medios de comunicación y por algunos miembros del público según la cual los científicos no están de acuerdo acerca de si la actividad humana está contribuyendo al cambio climático. .
Los investigadores de Stanford también identificaron a los 100 principales investigadores del clima en función del número de publicaciones relacionadas con el clima que tiene cada uno en revistas científicas de renombre. Los resultados fueron más reveladores aún. .
Cuando nos fijamos en los principales científicos que han hecho algún tipo de declaración sobre el cambio climático antropogénico, encontramos que el 97 por ciento de los 100 mejores científicos encuestados expresamente están de acuerdo o aprueban la evaluación del IPCC. Este resultado ha sido confirmado por otros estudios publicados que utilizaron metodologías diferentes, así como por algunos que se publicarán en breve.

Sensor de infrarrojos para medición de temperatura en procesos de fabricación


Raytek ha introducido la serie MI3 de sensores de infrarrojos para medición de temperatura, destinados a fabricantes de equipos originales (OEM) en aplicaciones y procesos de fabricación. .
Los sensores Raytek MI3 proporcionan servicio de alta calidad en la industria, flexibilidad y bajos costes de instalación. Al combinar una robusta cabeza sensora de acero inoxidable IP65 (NEMA 4) con un módulo de comunicaciones separado, el MI3 ha sido diseñado para cumplir virtualmente cualquier requerimiento de medición de temperatura sin contacto.
. Los termómetros infrarrojos, tales como el MI3, son los más rápidos, los más seguros y la manera más rentable para medir temperaturas críticas, necesarios para el control de procesos y automatización. .
El coste de energía es típicamente uno de los tres principales costes en cualquier planta de fabricación, y el calentamiento del proceso es lo que mayor incidencia tiene en el sobrecoste. .
El MI3 de Raytek reduce los costes de energía al permitir un control del proceso más ajustado y un proceso de calentamiento más eficiente. .
El nuevo sensor MI3 provee toda la funcionalidad de la ya probada Serie MI de Raytek con una gran cantidad de nuevas características. Estas incluyen una amplia selección de rangos de temperatura y respuestas espectrales en las cabezas sensoras, una interfaz digital USB 2.0 para una fácil configuración y puesta en marcha del sensor, una plataforma electrónica completamente programable y tiempo de respuesta tan rápido como 20 mSeg. La innovadora interfaz para múltiples cabezas sensoras del termómetro soporta hasta ocho cabezas que se pueden direccionar de manera individual por cada caja de comunicaciones. .
Los sensores de la serie MI3 de Raytek ofrecen una selección de salidas analógicas escalables de 0/4-20 mA y 0 a 5/10 VCD, o salidas de termopar Tipo J, K, R o S, así como una interfaz opcional para red RS485 – lo que permite una integración sin límites con equipos de control existentes o con sistemas de OEM’s. .
La comunicación USB 2.0 estándar facilita la configuración del sensor y es muy valioso para el diagnóstico de fallos cuando el dispositivo se instala en ubicaciones hostiles o remotas. Adicionalmente, esta capacidad ahorra tiempo de mantenimiento y minimiza la exposición de los técnicos en ambientes peligrosos. El robusto software de calibración también permite la calibración de los sensores in situ, lo que reduce más aún el tiempo y coste del servicio. .
Gracias a su óptica de silicio de alta resolución de precisión, los sensores MI3 proveen un rango de resoluciones ópticas (2:1, 10:1 o 22:1) a un precio muy atractivo. Para aplicaciones OEM de alto volumen, las cabezas sensoras permiten una interfaz digital directa con el controlador de la máquina principal.

06 julio 2010

Experiencias en Alemania sobre Aire Acondicionado Solar

Continuamos con la revisión de tecnologías emergentes sobre refrigeración y climatización, y en este nuevo artículo revisamos algunas de las experiencias que se vienen llevando a cabo en Alemania.
. Un gran esfuerzo se viene llevando a cabo para poner a punto los equipos de refrigeración solar ya que esta tecnología es actualmente completamente factible. En Alemania en particular, German Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety BMU están promoviendo amplios ensayos para probar los sistemas de aire acondicionado solar. Los partners implicados en este proyecto son Solvis GmbH & Co. KG, SorTech AG, el Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE y la University of Applied Sciences Offenfurg. .
La tecnología sobre la que se viene trabajando es la adsorción solar, cuyo principio es a la vez simple pero sofisticado. En este proceso el frío también se produce durante la evaporación del refrigerante. Pero en contraste con la refrigeración convencional en esta tecnología se usa energía térmica en vez electricidad. Se trata de un acoplamiento óptimo, ya que el sol es especialmente abundante cuando hay mayor es la demanda de aire acondicionado. .
Con el actual auge del aire acondicionado y la sobrecarga en la red que se produce como consecuencia de los picos de demanda, la tecnología de aire acondicionado solar es a nuestro parecer una de las más interesantes para mejorar la red de distribución de energía a escala global. Comparado con las técnicas de enfriamiento convencionales, las enfriadoras de adsorción pueden conseguir un ahorro energético del 80 %. .
Fraunhofer ISE ha estado trabajando en esta tecnología desde hace muchos años y el prestigioso centro de investigación ha demostrado que esta tecnología está ya lista para el mercado. .
En el mismo instituto Frauhofer se ha estado probando la tecnología, utilizando la energía producida por 22 m2 de colectores planos de alta eficiencia. Durante el verano, el calor del sistema térmico solar proporciona energía para la enfriadora de adsorción. El calor residual producido en el proceso de enfriamiento es liberado a tierra por medio de una sonda de tierra vertical. Si la radiación solar no es suficiente, la energía adicional se obtenía de la red. Durante la operación de invierno, el calor de las sondas del suelo se llevaba al nivel de temperatura requerido para calentar la habitación con la ayuda de la unidad de adsorción que funciona como bomba de calor en invierno. La bomba de calor alcanza un COP térmico de hasta un 1.5, y la eficiencia de la fuente de calor se incrementa hasta el 50 % .
Bibliografía: Solar Cooling is Ripe for the Market. Fraunhofer ISE. March 2010 Palabras clave: Solar-driven adsorpción chiller

Supercomputador refrigerado por agua con recuperación de calor

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The Swiss Federal Institute of Technology Zurich (ETH) e IBM han construido un supercomputador refrigerado por agua que a la vez recupera el exceso de calor para el edificio de la universidad.
. El sistema se estima evita la emisión de 30 toneladas de CO2 al año si lo comparamos con un sistema convencional. .
Se trata de un paso más destinado a mejorar la eficiencia energética de los centros de datos y los sistemas de computación. El problema actual es que en los centros de datos refrigerados por aire el 50 % de la energía se utiliza para tareas que no están directamente relacionadas con la computación, sino para refrigerar el sistema y evitar el sobrecalentamiento – una situación que está lejos de ser óptima. .
Bibliografía: IBM plans water-cooled supercomputer facility for Zurich. Scientific Computing World

05 julio 2010

Microgrids: Las claves de la generación distribuida inteligente

Venimos hablando en muchos artículos del auge de la generación distribuida, un campo emergente de especial interés para todos aquellos que nos interesamos por la generación de energía en los segmentos no ocupados por las grandes multinacionales del sector. .
Los estudios de mercado que vienen realizándose indican que la creación de pequeñas redes de distribución a escala local, microgrids, van a experimentar un asombroso crecimiento en los próximos cinco años y en gran medida ello va a deberse a la incorporación creciente de las tecnologías inteligentes o “smart” a las pequeñas redes de distribución. .
El desarrollo de la “Smart Grid” implica la integración de muchas de las tecnologías que abordamos en TODOPRODUCTIVIDAD, que sirven para automatizar el sistema de transmisión y distribución. . T&D AUTOMATION .
En su forma más simple, los sistemas T&D reparten la electricidad desde las plantas de generación a los usuarios finales, pero la infraestructura que se requiere es muy extensa. En Estados Unidos, por ejemplo, existen 482.800 km de líneas de transmisión de alto voltaje y más de 8 millones de kilómetros de líneas de distribución. Pero tan colosales sistemas son también un gran agujero por el que se pierden ingentes cantidades de energía. Este enorme sistema envejece rápidamente y necesita ser modernizado, ya que el 60 % de los componentes del sistema T&D – transformadores, interruptores, subestaciones, etc. – tienen más de 50 años y han superado con creces la vida útil esperada. .
Pero los problemas de los sistemas T&D no solamente quedan en que sus componentes son obsoletos en muchos países, sino que también tenemos serios inconvenientes desde el punto de vista conceptual. En Estados Unidos, por ejemplo, el diseño del sistema T&D actual tiene más de 100 años, un época en la que ni siquiera se soñaba con la existencia de los microprocesadores. .
Una red de distribución obsoleta supone grandes problemas de eficiencia energética y encarecimiento de la energía, pero las repercusiones negativas no solamente quedan ahí. Una red obsoleta genera grandes pérdidas a las firmas industriales y comerciales a lo largo del año como resultado de cortes de energía, sobreintensidades y otros problemas. Estas pérdidas se estima que ascienden en Estados Unidos a 100.000 millones de dólares al año. .
Los nuevos conceptos de Smart Grid se espera que rectifiquen estos problemas. Con un mayor control y concienciación sobe el estado operacional del sistema eléctrico, se espera que se consiga una mayor fiabilidad y mejoras en los precios. ¿Qué es microgrid? Las definiciones pueden variar, pero esencialmente microgrid es una versión más pequeña de las grandes redes de distribución pero están diseñados para servir cargas eléctricas localizadas. Los Microgrid se diseñan para gestionar recursos de energía distribuida (DER) que proporcionan energía y hacen a la red auto-suficientes. .
Las Microgrids típicamente se conectan a una red de distribución, pero tienen la capacidad de aislarse a si mismas cuando ocurren problemas y actuar en modo aislado. Son redes pequeñas que pueden abastecer las necesidades de un solo edificio o de pequeñas comunidades. .
Las Microgrids se han desarrollado por numerosas razones. La más importante es que han sido diseñadas específicamente para servir a cargas eléctricas designadas y configuradas para asegurar que estas cargas puedan ser servidas de una forma más fiable y con alta calidad de energía. Conectadas a una red de distribución proporcionan recursos de apoyo pero están a salvo de los problemas que afectan a las grandes redes de distribución. .
Las microgrids pueden también ser más efectivas en costes que comprar electricidad a una compañía suministradora. Ya que la mayoría de las microgrids pertenecen a una propiedad local y son controladas localmente, permiten tomar decisiones de una forma más rápida. .
Las microgrids también ofrecen la oportunidad de llevar electricidad a áreas donde el servicio eléctrico no está disponible. Alrededor de 1.600 millones de personas en el mundo no tienen acceso a la electricidad por residir en lugares pobres o remotos. Los países que están desarrollando infraestructuras eléctricas pueden usar microgrids para proporcionar electricidad a muchos de estos individuos. Construyendo microgrids inteligentes Las grandes empresas de distribución de energía siempre han sido reacias a usar nuevas tecnologías no probadas. Solamente a base de incentivos públicos se ha conseguido avanzar en el desarrollo de las redes inteligentes. Pero muchas empresas comercializadoras de energía se han limitado a concentrar los esfuerzos en medidores inteligentes, comunicaciones, procesado de información, u otras áreas. .
Las microgrids, por el contrario, son mucho más fáciles de automatizar y volverse inteligentes ya que usualmente pertenecen a un solo propietario. .
Las Smart Grid, por definición, controlan de manera inteligente el sistema eléctrico y proporcionan electricidad fiable y efectiva en costes. Ya que las microgrids son parte del sistema, proporcionan un medio para desarrollar pequeños sistemas de distribución inteligentes, que pueden interconectarse entre sí para formar mayores entidades. Tendencias en el desarrollo de microgrids La creación de microgrids se ha llevado a cabo en el mundo desarrollado y en la mayoría de los casos a modo de prototipos aunque en algunos casos está completamente desarrollado. En Estados Unidos, el incremento en los costes de la distribución ha llevado a considerar su implantación a nivel de distritos y ciudades, lo cual a la vez impulsará el desarrollo de nuevos negocios. Varias ciudades, por ejemplo Sacramento en California y Austin en Texas han creado distritos especiales para ayudar al desarrollo de estos sistemas innovadores. También en Europa se están popularizando los microgrids. . Bibliografía: Microgrids key to the Smart Grid´s evolution. Power Enginering International April 2010 . Palabras clave: Transmission and distribution (T&D) system, distributed energy resources (DER)

Nueva red inalámbrica para supervisar y controlar sensores en ubicaciones remotas


Banner Enginnering ha introducido una nueva red inalámbrica escalable que puede supervisar y controlar funciones I / O, o proporcionar comunicaciones serie desde hasta 56 ubicaciones remotas. El DX80, de la nueva línea de productos SureCross sustituye al costoso cableado en una amplia gama de productos industriales, agrícolas, generación de energía, suministro de agua y eliminación de residuos. Los dispositivos que pueden controlados por la red incluyen sistemas discretos, serie y dispositivos analógicos, incluyendo sensores de ultrasonidos y fotoeléctricos, bombas, contadores, termopares y sensores de temperatura RTD.
. Los nodos remotos recopilan datos y/o transmiten los comandos de control entre los sensores u otros dispositivos a una Gateway central. La Gateway mapea las entradas de los nodos remotos y sirve como intereface para un PLC o HMI vía RS-485 Modbus o Ethernet / IP. .
Diseñados para aplicaciones donde el cableado no es práctico o inasequible, los nodos DX80 y los dispositivos que controlan pueden ser alimentados por 10 - 30 V de corriente continua, baterías o paneles solares. Esta capacidad puede eliminar la necesidad de cableado de alimentación, así como el cableado de control, proporcionando importante reducción en costes y facilidad de instalación en las situaciones que requieren cubrir amplias áreas. La capacidad de potencia y gestión y el bajo consumo del nodo permiten que el sensor funcione durante años con una batería como fuente de energía. .
Todas las unidades tienen protección ambiental IP67 y están disponibles modelos con seguridad intrínseca y Clase I, División 2 para ambientes extreemos. .
El alcance de la transmisión por radio frecuencia es de 3 km a 2,4 GHz o o 10 km a 900 MHz (línea de vista). El alcance de la señal puede ser prorrogado o desviado alrededor de los obstáculos naturales mediante la adición de módulos DataRadio como repetidores. .
La red inalámbrica DX80 SureCross es apropiada para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo:
  • Seguimiento de niveles de tanques y control de bombas a distancia para asegurar el suministro eficaz y fiable en sistemas de agua alimentados por gravedad.
  • Control de nivel, flujo, temperatura y emisiones de gases.
  • Activación de bombas para la extracción de lixiviados.
  • Seguimiento de los niveles de fluidos en tanques.
  • Posición de válvulas en plantas para el tratamiento de agua y plantas químicas para asegurar que los materiales se mantienen en la cantidad deseada.
  • Control de la humedad y temperatura del suelos y la humedad del aire para el crecimiento vegetal.

04 julio 2010

Tecnología innovadora: Geotermia en aplicaciones de frío

Un nuevo artículo centrado en la descripción de tecnologías emergentes en el sector del frío, y en esta ocasión hablamos de las aplicaciones de la geotermia en climatización. .
La energía geotérmica se ha usado en refrigeración desde hace tiempo, en forma de bombas de calor geotérmicas reversibles. Las primeras instalaciones proceden de finales de los años 40, donde la bomba de calor actuaba en verano como máquina de enfriamiento y vaciaba el calor en el sistema geotérmico. La ventaja aquí es una eficiencia mucho mayor que cuando el calor se vierte en el aire atmosférico. En Canadá y USA esta tecnología es muy popular bajo el nombre de “geoexchange system”. .
A mediados de los 80, la idea de enfriamiento directo se describió en Suiza y se ensayó en Alemania. Aquí las regiones más frías en la parte superior de la corteza de la tierra (a unos 100 m de profundidad) se usan como sumidero directo, junto con unidades de fan coil, techos fríos, etc., aceptando temperaturas de enfriamiento de hasta 18 ºC. Esta tecnología puede no proporcionar dehumidificación del aire frío por lo que está restringida a ser usada en climas no demasiado húmedos, o requieren dehumidificación adicional. Actualmente, la mayoría de las bombas de calor geotérmicas en aplicaciones comerciales (oficinas, etc.) usan una de estas opciones, y también un número creciente de instalaciones en el sector residencial. .
Un nuevo uso de enfriamiento en combinación con la tecnología geotérmica ha sido demostrado en Renewable Energy House en Bruselas, donde los intercambiadores de calor del hueco taladrado para un sistema de bomba de calor geotérmica actúa como un sumidero de calor para re-enfriamiento del condensador de un sistema de enfriamiento de absorción solar. .
Existe muy buen potencial para los sistemas más grandes que pueden utilizar enfriamiento por absorción geotérmico. El calor geotérmico aquí es la energía impulsada por una enfriadora de absorción. La tecnología básica existe, sin embargo, los conceptos del sistema están todavía bajo desarrollo, y tan solo hay hasta ahora algunas plantas de demostración (en Europa por ahora). Con esta tecnología innovadora, un nuevo mercado para las aplicaciones geotérmicas puede abrirse, y los sistemas de calefacción geotérmicos pueden mejorarse y usar el calor también en verano. .
Tecnología de enfriamiento por absorción geotérmica .
El enfriamiento por absorción impulsado por la energía geotérmica puede cubrir cargas de enfriamiento; re-enfriamiento del condensador por aire o UTES. .
Las máquinas de enfriamiento por absorción son frecuentes, y utilizan el calor no necesario en verano para proporcionar frío. Esta tecnología está disponible con temperaturas de red por encima de 90 ºC. La mayoría de las máquinas de absorción requieren aproximadamente 90 ºC y más como energía de activación. .
En la mayoría de los sistemas de calentamiento geotérmico los niveles de temperatura son inferiores, en el rango de 70 – 90 ºC. Esto es debido a que las temperaturas predominantes en los acuíferos geotérmicos usados para este propósito en Francia, Alemania, Polonia, Hungría y otros. Por ello el enfriamiento por absorción geotérmica necesita o temperatura geotérmica inicial alta, o sistemas adaptados funcionando con temperaturas más bajas y con sistemas de re-enfriamiento eficientes. .
El ciclo de absorción es un proceso por el cual el efecto de refrigeración se produce a través de dos fluidos y alguna cantidad de calor de entrada, en vez de la alimentación eléctrica del más familiar ciclo de compresión de vapor. Tanto el ciclos de absorción como de compresión llevan a cabo la retirada del calor a través de la evaporación de un refrigerante a baja presión y el rechazo de calor a través de la condensación del refrigerante a una presión más alta. .
El método de crear la diferencia de presión y circulación del refrigerante es la principal diferencia entre los dos ciclos. El ciclo de compresión de vapor emplea un compresor mecánico para crear las diferencias de presión entre los dos ciclos. El ciclo de compresión de vapor emplea un compresor mecánico para crear las diferencias de presión necesarias para circular el refrigerante. En el sistema de absorción, un fluido secundario o absorbente se usa para hacer circular el refrigerante. Debido a que los requerimientos de temperatura para el ciclo caen en el rango de temperatura bajo a moderado, hay un potencial de ahorro en energía eléctrica, por lo que la temperatura de absorción parece bien interesante para las aplicaciones geotérmicas. .
Las máquinas de absorción están hoy en día comercialmente disponibles en dos configuraciones básicas. Para aplicaciones por encima de 15 ºC (principalmente aire acondicionado), el ciclo usa bromuro de líquido como absorbente y agua como refrigerante. Para aplicaciones por debajo de 15 ºC, se emplea un ciclo amoniaco/agua con amoniaco como refrigerante y agua como absorbente. .
Hay algunas restricciones de diseño para la adopción de enfriamiento por absorción geotérmica, así que es necesario evaluar los siguientes factores cuando se consideran tales aplicaciones para el acondicionamiento de espacios: .
  • Temperatura del recurso: Con temperaturas del recurso inferiores a 100 ºC deben aplicarse consideraciones especiales. Si se requiere refrigeración a baja temperatura se requiere una temperatura del recurso muy alta o diseños en dos etapas.
  • Requerimientos del agua caliente de la máquina de absorción comparados con los requerimientos de caudal para calentamiento de espacios: Los costes de bombeo se aplicarán a la máquina de absorción.
  • Capacidad de absorción requerida: Las máquinas más grandes tienen menores costes de capital en una base €/kw.
  • Carga de enfriamiento anual para acondicionamiento de espacios: Cuanto mayor sea el uso del equipo más rápido es el payback.
  • Energía de bombeo del recurso geotérmico: La potencia necesaria para el bombeo puede ser aproximadamente el 50 % del consumo de la enfriadora eléctrica de alta eficiencia.

Mercado potencial

El uso de la energía geotérmica para propósitos de enfriamiento tiene unas buenas perspectivas, especialmente en las regiones más calurosas de Estados Unidos. Como la producción de energía geotérmica de baja temperatura, el enfriamiento por absorción lo térmico está restringido a las arias cuyos recursos geotérmicos son de 100º C o más. .

En Europa las oportunidades de alta entalpía están limitadas a las siguientes regiones:

  • Dentro del territorio de la Unión Europea: Italia, Grecia, DOM-TOM francés, islas canarias españolas y las Azores en Portugal.
  • Resto de Europa: Islandia y Turquía.

En todas estas aplicaciones con temperaturas por encima de los 100 ºC puede surgir un conflicto con la producción de energía geotérmica, ya que la misma cantidad de fluido geotérmico sólo puede ser utilizada para producir energía eléctrica o frío al mismo tiempo. No surgen conflictos en los campos geotérmicos de alta temperatura, donde la temperatura del fluido después de la conversión a energía eléctrica todavía es lo bastante alta como para hacer funcionar las enfriador de absorción. Otra opción es desarrollar enfriadores de absorción que puedan proporcionar alta eficiencia en el rango de 70-80 ºC. Este tipo de máquinas también pueden usarse muy eficientemente obteniendo el calor del sol o los residuos..

Comparada con el enfriamiento convencional e incluso con el enfriamiento con bombas de calor geotérmicas reversibles, el enfriamiento por absorción geotérmico tiene las mismas ventajas ecológicas que el enfriamiento directo desde plantas geotérmicas poco profundas. La ventaja técnica sobre la tecnología poco profunda es que con el enfriamiento por absorción, es posible la deshumidificación y pueden cubrirse cargas mucho más altas. .

Bibliografía: Innovative applications geothermal utilisation for cooling. EGEC – European Geothermal Energy Council Palabras clave: Reversible geothermal heat pump, geothermal absorption cooling

03 julio 2010

Oportunidades de ahorro energético en válvulas de control



Las acciones sugeridas para conseguir ahorrar energía en las válvulas de control son las siguientes:
  • Controlar las condiciones de operación para todas las válvulas de control de proceso en la planta.
  • Consultar catálogos y usar Pumping System Assessment Tool (PSAT), herramienta gratuita de DOE para calcular los datos de caída de presión de las válvulas.
  • Usar PSAT para estimar las pérdidas de energía y costes de las válvulas de admisión.
Las ineficiencias de las válvulas de control en los procesos de planta ofrecen oportunidades de ahorro energético para ahorrar energía y costes de mantenimiento reducido. Las válvulas consumen una fracción importante de la caída de presión del sistema o son excesivamente estranguladas proporcionan oportunidades para el ahorro energético. Las caídas de presión en los equipos de bombeo incrementan los requerimientos de energía del sistema. Las caídas de presión son causadas por la resistencia o fricción en las tuberías y curvas, codos, o uniones, así como por el estrangulamiento en las válvulas de control. La energía requerida para superar la caída de presión es proporcional tanto al flujo de fluido como a la magnitud de la caída de presión (expresada en metros). La energía requerida para superar la caída de presión es proporcional tanto al caudal del fluido (dado en metros cúbicos por hora) y la magnitud de la caída de presión (expresada en metros). .

Oportunidades de ahorro energético .

Los controles del sistema de bombeo se evaluarán para determinar el método de control más económico.

Las válvulas con alta pérdida de presión, como las válvulas de globo, se usan para propósitos de control.

Pérdidas significativas ocurren con estos tipos de válvula, sin embargo, incluso cuando están completamente abiertas.

Si la evaluación muestra que se necesita una válvula de control, se elegirá un tipo que minimice la caída de presión a través de la válvula. A menudo se recomiendan variadores de velocidad variable (VSDs) para los sistemas de bombeo que tienen requerimientos de caudal variable.

Cuando los sistemas se reacondicionan con VSDs, la válvula de control puede eliminarse en el sistema y disminuir así caídas de presión innecesarias. La válvula de control puede reemplazarse por una válvula de pérdidas bajas.

. Bibliografía: Energy saving opportunities in control valves. World pumps October 2009

02 julio 2010

Ventiladores de refrigeración de alta eficiencia

Conforme aumenta el tamaño de una instalación frigorífica más opciones tenemos para ahorrar energía. En este nuevo artículo sobre refrigeración nos centramos en el ahorro que podemos conseguir actuando sobre los ventiladores.
Motores de ventiladores de alta eficiencia
Los motores de los ventiladores mueven aire a través del serpentin del evaporador o condensador y lo hacen típicamente a velocidad constante. El fabricante acoplará tamaño de motor y aspas al serpentín para cumplir con la carga esperada bajo las condiciones más extremas. Los motores de los ventiladores de alta eficiencia cumplen la carga esperada bajo la mayoría de las condiciones de operación. Los motores de los ventiladores de alta eficiencia reducen el consumo de energía ya que requieren menos energía eléctrica para hacer moverse al eje del ventilador. Hay una gran variedad de tipos y tamaños de motores dependiendo de la aplicación. Las características claves que definen el motor incluyen el par generado en el eje, el suministro de energía necesario (AC o DC, voltaje, frecuencia, número de fases), tipo de refrigeración del motor, condiciones ambientales, vida de diseño, etc. La potencia de salida típica de estos motores va desde tan solo 6 W a múltiplos de HP para grandes motores de los ventiladores del condensador.
Los motores eléctricos operan basándose en la interacción entre los campos magnéticos del rotor y el estátor. Los motores de inducción son muy comunes, y estos motores no tienen imanes permanentes, sino que generan campos magnéticos en el rotor induciendo el flujo de corriente en el devanado del rotor. Algunos motores tienen imanes permanentes.
Los motores de inducción monofásicos requieren devanados de arranque separados para asegurar una apropiada rotación de arranque y para de arranque. El tipo de arranque diferencia entre sí a los tres tipos principales de motores de inducción monofásicos, que incluyen el motor de polo sombreado, el motor de condensadores con división permanente (PSC), y el motor con magnetismo permanentemente conmutado (ECM). En un motor de polo sombreado, el devanado de arranque está sombreado por un bucle de cobre. La interacción entre el campo magnético generado por la parte sombreada y la generada por una porción no sombreada inducen a la rotación cuando el motor es energizado. El desequilibrio entre la porción sombreada y no-sombreada del imán permanece durante toda la operación. Como resultado de ello, los motores de polo sombreado que se usan en aplicaciones de refrigeración cuyo rango de salida de potencia en el eje va de 6 W a 37 W son ineficientes, con eficiencias de motor típicas inferiores al 20 %. Los motores de motor sombreados son, sin embargo, electricamente simples y no son caros.
En un motor PSC, además del devanado principal hay presente un devanado de arranque más pequeño. El devanado de arranque está conectado electricamente en paralelo con el devanado principal y en serie con el condensador. En el arranque, las interacciones entre el campo magnético generado por el devanado del arranque y el generado por el devanado principal inducen rotación. Debido al condensador, sin embargo, la corriente al devanado de arranque se corta cuando el motor alcanza el estado estacionario. Debido a esto, los motores PSC son más eficientes energéticamente que sus equivalentes de polo sombreado, con eficiencias para motores con energía en el eje que va de 6 W a 37 W en el rango del 50 al 70 %. Como los motores de polo sombreado, los motores de PSC se producen en grandes cantidades y son relativamente económicos. El motor sin escobillas ofrece entre un 50 y un 60 % de reducción en vatios.
Un tercer tipo de motor eléctrico, el motor de imán permanente conmutado electrónicamente (ECM) (también conocido como motor magnético permanente sin escobillas), es más eficiente que los motores PSC o los de polo sombreado. Los motores ECM son más complejos que cualquier motor de polo sombreado o PSC, particularmente para aplicaciones de refrigeración comercial, ya que internamente funcionan con corriente DC. Se requiere por ello convertir desde AC a DC, y control electrónico para manejar la conmutación electrónica, p.ej. conmutar la potencia de los devanados del motor en sincronización con la rotación del motor. Por esta razón, los motores ECM pueden pesar más que un polo sombreado o motores PSC, y son más caros.
Los ventiladores del evaporador ahorran energía adicional debido a una carga de refrigeración reducida y a que requieren menos energía del compresor.
Control de velocidad variable en los motores del ventilador
Trabajando con velocidad variable puede reducirse el consumo de energía del ventilador y la carga de calor del ventilador asociada cuando los requerimientos de capacidad de enfriamiento permiten que disminuya el caudal de aire del evaporador. Sin embargo, cuando se opera a plena capacidad, no hay beneficio de ahorro energético con los controladores del motor del ventilador del condensador.
Aspas del ventilador de alta eficiencia
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Las aspas de ventiladores de alta eficiencia reducen los requerimientos de energía en el eje del motor moviendo el aire de forma más eficiente. La mayoría de los ventiladores del evaporador y condensador usan aspas de ventiladores axiales de plástico o metales estampados. Estas aspas del ventilador son de peso ligero y no son caros. Las aspas son típicamente suministradas por un fabricante de aspas de ventilador y montado al motor por el fabricante del equipo. Estos sistemas de ventiladores se producen en masa para un amplio rango de aplicaciones, y no están necesariamente optimizados para tipos de equipos específicos. Por ejemplo, los ventiladores del evaporador pueden operar con la eficiencia comprometida, debido a que los ventiladores de metal de láminas de diseño estándar no son convenientes para las altas caídas de presión requeridas.
Bibliografía: Energy Savings Potential and R&D Opportunities for Commercial Refrigeration. Final Report. U.S. Department of Energy. Energy Efficiency and Renewable Energy.
Palabras clave: Shaded pole motor, permanent split capcitor motor (PSC), electronically commuted permanent magnet motor (ECM)

Sistemas de iluminación que consumen entre 3 y 5 vatios y su vida útil es de 30 años

Uno de los inventos más importantes de la humanidad fue la lámpara incandescente, cuyo descubrimiento se atribuye a Edison porque fue el primero que la patentó. En 1880 Edison se asoció con el financiero J. P. Morgan y fundaron General Electric. Habían creado un fabuloso negocio que aún persiste, la iluminación eléctrica; pero también una de las formas más poderosas de consumir valiosos energéticos. Estamos produciendo luz de forma ineficiente y a la vez generamos calor que no necesitamos para nada o incluso puede ser bien incómodo. Aquel primitivo invento, en el que a la vez de emitir luz se genera una importante cantidad de calor, ilumina aún a la mayor parte de la humanidad. .
En términos generales, la iluminación representa alrededor del 10 al 15 por ciento de la factura de electricidad, y por lo tanto es una de las formas más activas de devorar recursos energéticos. Pero esto puede pasar pronto a la historia, cuando se popularice la tecnología de luz LED de super ahorro energético que ya es mucho más competitiva y eficaz. Son ya varios los fabricantes que han desarrollado estos nuevos sistemas de iluminación, consiguiendo nuevas lámparas cuya eficiencia es un 90 % superior a la de sus homólogos halógenos o incandescentes. Pero también es destacable la tecnología LED por su larga vida útil, pues estos dispositivos pueden alumbrar durante 48 – 50.000 horas, mientras que una lámpara incandescente suele fundirse a las 1.000 horas de funcionamiento. .
Esto supone que uno de estos dispositivos pueda estar funcionando en una vivienda sin reponerse durante un periodo de casi treinta años. Es por ello que algunos fabricantes dan un certificado “de por vida” de forma que el consumidor sólo compra el dispositivo una sola vez y se le reemplaza de por vida. Esto lo pueden hacer los fabricantes porque más del 70 % de los componentes de la tecnología LED son reciclables. .
¿Qué ahorro puede conseguirse con estos equipos? .
El cálculo de lo que podemos ahorrar en energía es muy sencillo, pues sabiendo el número de lámparas de una vivienda y el número de horas que en promedio tendremos encendidas las lámparas actuales podemos calcular el ahorro conseguido. .
Si de lo que se trata por ejemplo es de sustituir unas 10 lámparas con una potencia de unos 50 vatios, y que se usan unas seis horas al día, el ahorro que conseguiremos con precios de electricidad europea es de unos 190 euros al año. .
El ahorro es mucho mayor para las empresas que tienen que iluminar áreas grandes y muchas veces no es fácil obtener la energía. .
Respecto a la calidad de la luz, es similar a la de las bombillas halógenas, que no parpadean y encienden al instante. Las actualmente disponibles proporcionan en torno a 400 lúmenes por unidad.

01 julio 2010

Diseño de aplicaciones de refrigeración solar

En un buen número de artículos venimos hablando de tecnologías de refrigeración y climatización solar, ya que la eficiencia energética ha conseguido que estas tecnologías emergentes abran las puertas a un buen número de aplicaciones interesantes.
. Profundizamos en el estudio de estas nuevas tecnologías centrándonos en aquellas aplicaciones que requieren frío entre 0ºC y 32 ºC. Los investigadores demostraron que la energía solar es una fuente ideal para las aplicaciones de baja temperatura tales como las que se requieren en el ámbito doméstico y comercial. .
Diseño del ciclo refrigeración por compresión de vapor con energía fotovoltaica .
En el ciclo de compresión de vapor, el frío se obtiene en el evaporador cuando el refrigerante entra en el evaporador como una mezcla de líquido y vapor y se vaporiza por la entrada térmica de la carga. El resto de los equipos en el sistema reciben el refrigerante y lo restauran a una condición en la que pueda usarse de nuevo para proporcionar frío. El vapor que sale del evaporador está en una condición saturada o ligeramente sobrecalentado y entra en el compresor que eleva la presión y, en consecuencia la temperatura del refrigerante. El refrigerante caliente y a alta presión entra en el intercambiador de calor del condensador que usa aire o agua para enfriar el refrigerante a su temperatura de saturación antes de condensarlo a líquido. El líquido a alta presión se hace pasar por la válvula de expansión a baja presión, lo que origina que el refrigerante se vaporice cuando su temperatura se reduce. El líquido a baja temperatura que queda está disponible para producir refrigeración útil. .
La mayor entrada de energía en el sistema de refrigeración por compresión de vapor es la energía mecánica necesaria para hacer funcionar el compresor. .
El rendimiento del sistema de refrigeración por compresión de vapor es su coeficiente de rendimiento (COP), definido como el ratio de la capacidad de enfriamiento respecto a la energía eléctrica requerida. .
El ciclo de refrigeración operado con energía fotovoltaica .
Los sistemas fotovoltaicos implican la conversión directa de radiación solar en electricidad de corriente directa (DC) usando un material semiconductor. Conceptualmente, la operación del ciclo de refrigeración con paneles fotovoltaicos es simple. Los paneles fotovoltaicos producen energía eléctrica DC que puede usarse para operar un motor DC, que posteriormente se acopla al compresor de un sistema de refrigeración por compresión de vapor. Las principales consideraciones de diseño del ciclo de refrigeración fotovoltaico son el acoplamiento adecuado entre las características eléctricas del motor que hace moverse al compresor con la corriente y voltaje producidos por la instalación fotovoltaica. .
La cantidad de energía eléctrica que puede generar un sistema fotovoltaico la proporciona el fabricante del módulo para unas condiciones estándar, por ejemplo radiación solar incidente de 1.000 W/m2 y una temperatura del módulo de 25 ºC. Pero en la práctica los módulos fotovoltaicos operan en condiciones que no suelen ser tan favorables como las fijadas por el fabricante en sus ensayos de rendimiento. Además, la energía producida por una instalación fotovoltaica es tan variable como el recurso solar del cual se deriva. El rendimiento de un módulo fotovoltaico, expresado en térmicos de sus características de corriente-voltaje depende principalmente de la radiación solar y de la temperatura del módulo. .
A cualquier nivel de radiación solar y temperatura del módulo, un voltaje de operación simple originará una producción máxima de energía eléctrica en el módulo. Configuraciones comunes producen energías en un rango entre 30 y 35 voltios o más. .
La eficiencia de los paneles solares, definida como el ratio de la energía eléctrica producida por la radiación incidente es superior al 10 % en las condiciones más propicias Si el sistema de refrigeración fotovoltaico opera a alta eficiencia, es esencial que el voltaje impuesto por la instalación fotovoltaica sea próxima al voltaje que proporciona la máxima energía.
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Este requerimiento puede cumplirse de varias formas. Puede transformarse el voltaje requerido al voltaje máximo. Si el sistema incluye una batería, el voltaje de la batería controlará el voltaje de operación del módulo. Los paneles fotovoltaicos pueden entonces elegirse de forma que su voltaje máximo esté próximo al voltaje del sistema de baterías. .
La batería también proporciona almacenamiento eléctrico de forma que el sistema pueda operar cuando la radiación solar no está disponible. Sin embargo, las baterías incrementan el peso del sistema y reducen la eficiencia en régimen estacionario. El almacenamiento eléctrico puede no ser necesario en sistemas de refrigeración solar cuando el almacenamiento térmico, por ejemplo, hielo u otro medio de almacenamiento, puede ser más eficiente y menos caro. .
Una opción final es seleccionar un motor eléctrico que tenga unas características de voltaje-corriente lo más próximos a la salida de energía máxima del módulo. Estudios de motores trabajando con energía solar han mostrado que los motores DC con magnetismo permanente o excitación separada son siempre mejor elección que los motores DC de excitación serie en los sistemas de acoplamiento directo. .
Refrigeración mecánica solar .
La refrigeración mecánica solar usa un sistema de compresión de vapor convencional impulsado por energía mecánica que se produce con un ciclo de energía térmica obtenida del sol. El ciclo térmico usualmente considerado para esta aplicación es un ciclo de rankine en el que el fluido es vaporizado a una presión elevada por intercambio de calor con un fluido calentado mediante colectores solares. Un depósito de almacenamiento puede incluirse para obtener almacenamiento térmico de alta temperatura. El vapor fluye a través de una turbina o expandidor de pistón para producir energía mecánica. El fluido saliendo del expandidor se condensa y bombea nuevamente a la caldera donde de nuevo se vaporiza. .
La eficiencia del ciclo de Rankine se incrementa con el aumento de la temperatura del fluido vaporizado entrando en el expandidor. La eficiencia del ciclo de Rankine se estima para un fluido orgánico de alta temperatura asumiendo que el vapor saturado se proporciona a un expandidor de eficiencia 70 %, la expansión y condensación eficiente ocurren a 35 ºC. La eficiencia de un colector solar, sin embargo, decrece cuando se incrementa la temperatura de la energía repartida. .
La eficiencia de los colectores solares depende tanto de la radiación solar como de la diferencia de temperatura entre el fluido entrante y la temperatura ambiental. La eficiencia total de la refrigeración mecánica, definida como el ratio de energía mecánica producida en la radiación solar incidente, es el producto de las eficiencias del colector solar y el ciclo térmico. .
Esta eficiencia es significativamente más baja que la alcanzada con módulos fotovoltaicos. Los sistemas mecánicos solares son competitivos solamente son competitivos con colectores de alta temperatura, lo cual sólo es aplicable en grandes sistemas de refrigeración (ej. 1.000 tons o 3.517
kWt). .
Bibliografía: Solar Refrigeration. Building for the future. A supplement to ASHRAE Journal .
Palabras clave: PV-refrigeration cycle

Dióxido de carbono como refrigerante alternativo

CO2 (R-744) se usó ampliamente como refrigerante a comienzos del siglo XX; sin embargo, durante la mitad del siglo XX fue sustituido por los fluorocarbonos. En las últimas décadas, las compañías químicas han introducido nuevos refrigerantes en respuesta a las disposiciones vigentes para proteger la capa de ozono.
En las últimas décadas, las compañías químicas introdujeron nuevos refrigerantes en respuesta a las exigencias de refrigrantes libres de agentes nocivos para la capa de ozono. Cuando se introdujeron los hidrofluorocarbonos (HFC) muchos pensaron que estábamos ante una solución permanente, pero debido al impacto del calentamiento global, el uso futuro de estos refrigerantes puede restringirse.
El uso de refrigerantes naturales, tales como el dióxido de carbono, que están libres de cloro y tienen bajo potencial de calentamietno global están ganando atención. El dióxido de carbono tiene un comportamiento favorable respecto al calentamiento global comparado con 1300 para HFC-134a). Como beneficio adicional, no hay necesidad de capturar el dióxido de carbono durante el mantenimiento, simplificando de esta forma el ahorro de costes.
El dióxido de carbono no es tóxico ni inflamable; por lo tanto, es abundante y barato. El CO2 tiene una presión de operación 3-10 veces superior a otros refrigerantes convencionales (7.38 MPa). El dióxido de carbono tiene una temperatura crítica baja (31.1 ºC), requiriendo un ciclo de refrigeración transcrítica. En un ciclo transcrítico, el condensador se reemplaza por un enfriador de gas. El refrigerante se evapora en la región subcrítica y rechaza calor a temperaturas por encima del punto crítico en el enfriador de gas. Las elevadas presiones a las que trabaja el dióxido de carbono representa tanto un desafío como una oportunidad, ya que el tamaño y peso del sistema pueden potencialmente reducirse.
Actualmente, el dióxido de carbono atrae más interés en sistemac con tasas elevadas de pérdidas de refrigerantes que son lo bastante significativas como para traer regularmente la atención (aire acondicionado de automoción y sistemas de estanterías de supermercados) y también aplicaciones de bombas de calor de alta temperatura y aplicaciones de refrigeración militar seleccionada atractiva por motivos logísticos.
Sin embargo, el uso de dióxido de carbono tiene sus desventajas. La eficiencia termodinática de los ciclos de dióxido de carbono es menor a la de los sistemas convencionales, especialmente con altas temperatura. Esta reducción de eficiencia puede contrarrestar los beneficios ambientales de los sistemas de dióxido de carbono, y puede no ser aceptable. Por lo tanto, la eficiencia debe ser mejorada antes de que los sistemas de dióxido de carbono se extiendan.
El uso de nuevos compresores scroll y de tornillo económicos pueden mejorar significativamente las eficiencias de los sistemas de dióxido de carbono que trabajan próximos, o por encima de la temperatura crítica. Los compresores actualmente disponibles son capaces de proporcionar hasta 100 bares, pero estos compresores no se han diseñado para uso en refrigeración. Sin embargo, la demanda del mercado de compresores de dióxido de carbono puede posiblemente resultar en el desarrollo de compresores de alta presión para aplicaciones de refrigeración.
El dióxido de carbono probablemente se use ampliamente en etapas de baja temperatura de sistemas en casacada y, cuando los compresores de dióxido de carbono económicos estén disponibles, se usarán también para sistemas de una ecapa en acondicionamiento de aire y refrigeración. El uso de dióxido de carbono puede presentar beneficios significativos para aplicaciones de acondicionamiento de aire y refrigeración. Los beneficios incluyen mejor transferencia de calor, tuberías mucho más pequeñas, energía para el bombeo reducida, y eliminación de agua fría.
Bibliografía: Energy Saving Potential and R&D Opportunities for Commercial Refrigeration. U.S. Department of Energy. Energy Efficiency and Renewable Energy. Building Technologies Program.
Palabras clave: Gas cooler