31 marzo 2012

Modelo energético de la transferencia de calor (6ª PARTE)




Ver 5ª PARTE


En la mayoría de los equipos, el flujo es turbulento. Para flujo de baja velocidad en pequeños tubos, o líquidos altamente viscosos tales como glicol, el flujo puede ser laminar.

La longitud característica para el flujo interno en tuberías y tubos es el diámetro interior. Para tubos o conductos no circulares, el diámetro hidráulico Dh se usa para computar los números de Reynolds y Nusselt. Se define como:


30 marzo 2012

Modelo energético de la transferencia de calor (5ª PARTE)

Ver 4ª PARTE


Relación de reciprocidad


Relaciones de descomposición

Para estas tres superficies i, j, y k, con Aik indicando una superficie con dos partes denotadas por Ai y Aj,


29 marzo 2012

Modelo energético de la transferencia de calor (4 ª PARTE)




Tiempo de enfriamiento multidimensional
Las soluciones de temperatura transitorias uni-dimensionales pueden usarse para encontrar las temperaturas con temperaturas de sólidos de dos o tres dimensiones. Por ejemplo, considerando un cilindro sólido de longitud 2L y radio rm expuesto a un fluido a tc en todos lados con coeficientes de transferencia de calor de superficie constante h1 en las superficies de los extremos y h2 en la superficie del cilindro.

28 marzo 2012

Circuito para obtener 12 voltios en una instalación solar a 24 voltios


Las instalaciones fotovoltaicas se montan mayoritariamente a 24 Voltios, disponiendo de energía en corriente continua y a partir de ahí obteniendo corriente alterna. Pero en muchas aplicaciones  necesitamos obtener también energía a 12 voltios.

27 marzo 2012

Guía básica para calcular sistemas de calentamiento de procesos (1ª PARTE)




Actualmente hay muchas herramientas que permiten realizar fácilmente los cálculos de sistemas de calefacción pero normalmente están enfocadas a las aplicaciones de edificación y mayoritariamente pensadas para ámbitos geográficos muy determinados o para equipos concretos de fabricantes (ver recopilación de Calculadores gratuitos de calefacción y Calculadores gratuitos de transferencia de calor).

26 marzo 2012

Rodamientos en bombas trabajando a altas temperaturas y ambientes extremos

 
Graphite Metallizing Corporation ha desarrollado un nuevo rango de materiales estaño basado en Babbitt Graphalloy (aleaciones grafito/metal) para aplicaciones de rodamientos a altas temperaturas de hasta 175 ºC.

Los materiales están disponibles en grados certificados NSF para agua potable y son aceptados por FDA. Son convenientes para el uso como rodamientos auto-lubricados en aplicaciones sumergidos y secos.

25 marzo 2012

Refrigeración en la industria química




El uso de refrigeración en industrias como la del petróleo y otras similares es extenso. En el procesado de petróleo, la refrigeración se usa para (1) controlar la presión del vapor de constituyentes altamente volátiles (metano, etano, propano y butano), un control que es necesario durante la destilación, procesado, y para la recuperación de fracciones de gasolina del gas natural; para (2) cambiar las relaciones de solubilidad de forma que constituyentes tales como asfalto y cera en los aceites lubricantes puedan eliminarse por precipitación; (3) para producir reacciones químicas selectivas tales como las que ocurren cuando el ácido sulfúrico se usa para quitar constituyentes que forman gomas de combustibles ligeros o cuando una fracción de combustibles alquilatos se forman combinando un peso molecular bajo no saturado con un hidrocarburo saturado similar. El alquilato es un constituyente valioso e importante en los combustibles de aviación.

24 marzo 2012

¿Calefacción hidrónica o aire forzado?



La elección del sistema más de calefacción más conveniente para una aplicación puede ser una decisión difícil si nos enfrentamos a un proyecto con cierta complejidad. Una de las decisiones que podemos tener que tomar es comparar los sistemas hidrónicos con los sistemas de calor por aire forzado. En este artículo hablamos de una serie de factores a considerar a la hora de seleccionar entre ambos sistemas:


23 marzo 2012

La tecnología láser de fibra SPI




Los láseres SPI (Southampton Photonics Incorporated) comenzaron su andadura en 2000 en la Universidad de Southampton. Inicialmente se desarrolló fibre Bragg grating para adaptar las señales usadas en telecomunicaciones ópticas de recorrido ultralargo.

22 marzo 2012

Protección contra el rayo de las instalaciones fotovoltaicas




La vida en servicio de una instalación y generadores fotovoltaicos y la electrónica sensible del inversor puede requerir una protección efectiva en lugares expuestos al rayo.

Debido a los requerimientos de espacio del generador fotovoltaico, los sistemas PV son especialmente amenazados por la descarga de rayos durante las tormentas. Las causas de las sobretensiones en los sistemas fotovoltaicos son voltajes inductivos o capacitivos derivados de las descargas de los rayos además de las subidas de voltaje y conmutación aguas arriba en el suministro de potencia. Esto puede tener serias consecuencias para la operación del sistema. En primer lugar, altos costes de reparación, por ejemplo, en el inversor pueden tener un efecto negativo.

20 marzo 2012

Un estudio demuestra que los paneles solares incrementan el valor de las casas


Un estudio llevado a cabo en USA ha demostrado que la instalación de paneles fotovoltaicos en viviendas residenciales incrementa su valor. El estudio ha demostrado que la venta de viviendas que incorporan paneles fotovoltaicos recibe un premium adicional por incorporarlos.


19 marzo 2012

Ahorro de un 90 % en bombas de lodos


ABB ha lanzado un nuevo método reactivo para controlar lodos en plantas de tratamiento de aguas residuales que puede recortar la demanda en un 90 %.

El método de control reactivo usa un variador AC de bajo voltaje combinado con un algoritmo de software escrito especialmente para medir viscosidad y alcanzar el control de flujo demandado por las bombas de lodos.

18 marzo 2012

La solar fotovoltaica reduce el precio de la energía eléctrica un 10 % en Alemania



En estos tiempos en los que tanto electricidad como hidrocarburos escalan de precio se plantea cada vez más la viabilidad de la energía fotovoltaica. A nuestro parecer esta tecnología es más que interesante si el usuario produce su propia energía mediante la sistemática del autoconsumo. Los lobbies de las eléctricas se empeñan en comparar el precio mayorista de la fotovoltaica con el de otras energías y esos cálculos son erróneos. Lo que hay que comparar realmente es lo que paga realmente un usuario por la electricidad teniendo en cuenta todos los costes. Según nuestros registros esos costes oscilan entre un 0,21 y un 0,31 €/kWh, una cantidad muy superior a la que usan las eléctricas en sus cálculos.


17 marzo 2012

Operación parcialmente sombreada de sistemas fotovoltaicos conectados a red (2ª PARTE)



Ver 1ª PARTE

Se requiere un sombreado muy específico y distribuido sombreado para alcanzar tan alta multiplicación en efecto de sombreado. El beneficio de los diodos de bypass en módulos sombreados llega a ser clara cuando la célula llega a estar adicionalmente sombreada. Cualquier sombreado adicional en la célula, o cualquier otra célula en el mismo grupo no produce reducción en la potencia del módulo o sistema. Una medida útil del impacto relativo del sombreado en un sistema es el Shade Impact Factor (SIF) que es una relación entre la extensión espacial de la sombra en un módulo o sistema, y su reducción de potencia resultante. El factor de impacto de la sombra puede ser representado por:

16 marzo 2012

Operación parcialmente sombreada de sistemas fotovoltaicos conectados a red (1ª PARTE)




Hay un interés creciente entre los instaladores, reguladores y propietarios de sistemas fotovoltaicos en obtener información exacta de los sistemas fotovoltaicos operando bajo condiciones mismatching. Es mejor eludir las sombras donde sea posible; pero las instalaciones parcialmente sombreadas pueden todavía producir energía útil para una porción del día, y el sombreado generalmente da como resultado una reducción de potencia significativa. Esto es particularmente verdad para sistemas fotovoltaicos integrados en los edificios lo cual a menudo requiere la integración de módulos con estructuras existentes en ambientes urbanos a veces poblados. En el interés de expandir el número de instalaciones fotovoltaicas en todo el mundo y proporcionar el máximo beneficio de estos sistemas, es útil considerar en más detalle la pérdida de potencia en sistemas fotovoltaicos parcialmente sombreados.

15 marzo 2012

Guía de cálculo para procesos con bombas centrífugas (3ª PARTE)



1)      Cálculo de los costes de bombeo de agua

Los costes del bombeo de agua podemos estimarlos usando la siguiente expresión:

Donde:
  • C = Coste por hora
  • Q = Caudal (gpm)
  • h = Altura (ft)
  • c = Coste por kWh


2)      Cálculos de los costes por fricción

La energía consumida para superar la altura estática en un sistema de bombeo varía linealmente con el caudal y poco puede hacerse para reducir el componente estático del sistema. Sin embargo, varias oportunidades de ahorro existen si trabajamos sobre el componente de fricción del sistema de bombeo.

La energía por fricción es dependiente del caudal, tamaño de tubería (diámetro), longitud de la tubería, características de la tubería (rugosidad de la superficie, material, etc.) y propiedades de los líquidos bombeados.


Donde el Factor de Fricción, se basa en la rugosidad de la tubería, diámetro de la tubería, y el número de Reynolds. Para la mayoría de las aplicaciones, el valor de este factor de fricción estará entre 0,015 y 0,0225.

3)      Adaptación de las capacidades de la bomba a la demanda del proceso

A menudo es necesario adaptar la capacidad de la bomba a un cambio permanente en la demanda del proceso. La capacidad de una bomba centrífuga puede recularse a:
  • Velocidad constante, o
  • Velocidad variable

Regulación de la capacidad por velocidad variable

La regulación de velocidad es eficiente energéticamente ya que la energía en el bombeo se reduce cuando decrece la velocidad.

La velocidad de la bomba puede variar con:

  • Transmisión hidráulica/hidrostática – El acoplamiento hidráulico entre el eje de entrada y salida – ratio de velocidad 5 a 1 es controlado ajustando el volumen de aceite en el acoplamiento.
  • Transmisión mecánica – Transmisión de correa y polea.
  • Embrague/transmisión de corrientes de Eddy – El acoplamiento magnético transfiere el par de carga entre el eje de entrada y salida.
  • Variadores de velocidad variable – inversores – variadores AC – variadores de frecuencia ajustable – operan variando la frecuencia y el voltaje del motor eléctrico.

Los cambios en los consumos pueden estimarse usando las leyes de afinidad.

Regulación de la capacidad por velocidad variable

La capacidad puede regularse a velocidad constante por:
  • Estrangulación.
  • Bypass del caudal.
  • Cambiando el diámetro del impulsor.
  • Modificando el impulsor.

Estrangulación

La estrangulación puede llevarse a cabo abriendo y cerrando una válvula de descarga.

La estrangulación es ineficiente en energía ya que la energía no se reduce al bombear. La energía es derrochada incrementando la pérdida dinámica.

Bypass en el caudal

La capacidad de descarga puede regularse llevando una parte del caudal de descarga a la bomba del lado de succión.

Cambiando el diámetro del impulsor

Reduciendo el diámetro de los impulsores es un cambio permanente y el método puede usarse donde el cambio en la demanda del proceso no es temporal. El método puede ser eficiente en energía si el motor cambia y el consumo de energía se reduce.

El cambio en el consumo de energía, altura y caudal pueden estimarse mediante las leyes de afinidad.

Modificando el impulsor

El caudal y la altura pueden modularse cambiando el paso de los álabes. Complicado y raramente usado.

4)      Uso de bombas centrífugas con fluidos viscosos

La viscosidad de un fluido es una propiedad importante en el comportamiento de un líquido. La viscosidad es la resistencia a fluir y es causada por la fricción intermolecular ejercida cuando las capas de los fluidos intentan deslizarse entre sí.

Cuando un fluido viscoso es manejado por una bomba centrífuga:
  • Se incrementan los requerimientos de potencia de frenado.
  • La altura generada se reduce.
  • La capacidad se reduce.
  • La eficiencia de la bomba se reduce y el punto de mejor eficiencia BEP se mueve.

La altura, caudal a otras viscosidades que las usadas en la documentación original pueden ser modificadas por coeficientes.

Caudal

qv = cq q

Donde:
  • qv = caudal compensado por viscosidad (m3/h, gpm)
  • cq = Coeficiente de caudal de viscosidad
  • q = Caudal original de acuerdo con la curva de la bomba (m3/h, gpm).

Altura

hv = ch h

Donde:
  • hv = Altura compensada por viscosidad (m, ft)
  • ch = Coeficiente de altura por viscosidad
  • h = Altura  original de acuerdo con la curva de la bomba (m, ft).

Eficiencia






Potencia corregida por viscosidad



Donde:
  • Pv = Potencia compensada por viscosidad (kW)
  •  ρv = Densidad de fluido viscoso (kg/m3)
  • g = Aceleración de la gravedad (9,8 m/s2)

Bibliografía:

  • ANSI/API 610-1995 - Centrifugal Pumps for General Refinery Service - Covers the minimum requirements for centrifugal pumps, including pumps running in reverse as hydraulic power recovery turbines, for use in petroleum, heavy duty chemicals, and gas industry services. The pump types covered by this standard can be broadly classified as overhung, between bearings, and vertically suspended.
  • ASME B73.1-2001 - Specification for Horizontal End Suction Centrifugal Pumps for Chemical Process - This standard covers centrifugal pumps of horizontal, end suction single stage, centerline discharge design. This Standard includes dimensional interchangeability requirements and certain design features to facilitate installation and maintenance. It is the intent of this Standard that pumps of the same standard dimension designation from all sources of supply shall be interchangeable with respect to mounting dimensions, size and location of suction and discharge nozzles, input shafts, baseplates, and foundation bolt holes
  • ASME B73.2-2003 - Specifications for Vertical In-Line Centrifugal Pumps for Chemical Process
  • BS 5257:1975 - Specification for horizontal end-suction centrifugal pumps (16 bar) - Principal dimensions and nominal duty point. Dimensions for seal cavities and base plate installations.
  • DIN EN ISO 5199 - Technical specifications for centrifugal pumps
  • Reduce Pumping Costs through Optimum Pipe Sizing. Energy Tips. Office of Industrial Technologies Energy Efficiency and Renewable Energy. U.S. Department of Energy
  • The engineering ToolBox.
Palabras clave:  Estimating Frictional Pumping Costs, efficiency  as a function of specific speed (Ns) and capacity (GPM)

La subida retroactiva de la factura de la luz obligará a tres incrementos simultáneos en el recibo


Los recortes de diciembre de enero hicieron desaconsejable una subida de la luz en enero y el gobierno optó por mantener inalterable el recibo de la luz. Pero los costes de la energía siguen subiendo con fuerza y esa congelación del precio era difícil de sostener.


14 marzo 2012

Guía de cálculo para procesos con bombas centrífugas (2ª PARTE)


Veer 1ª PARTE


Leyes de afinidad


Las leyes de afinidad se usan en hidráulica para expresar las relaciones entre las variables de una bomba o el rendimiento del ventilador (tales como altura, caudal volumétrico, velocidad del eje) y potencia. Se aplican a bombas, ventiladores y turbinas hidráulicas. En estos implementos rotatorios, las leyes de afinidad se aplican tanto a caudales centrífugos como axiales.

13 marzo 2012

Estimando los parámetros de diseño en sistemas con propano como refrigerante





PRO-290 representa al propano, que es un refrigerante altamente inflamable con una clasificación de seguridad A3. Necesita aceites lubricantes basados en poliol ester o alkali-benzeno. El propano es un refrigerante con importantes aplicaciones de bajas temperaturas porque tiene una temperatura de vaporización de – 44,33 ºC (la del amoniaco es -33,33 ºC).

12 marzo 2012

Guía de cálculo para procesos con bombas centrífugas (1ª PARTE)




Las bombas centrífugas son equipos omnipresentes en la vida diaria, y conocer la ingeniería de su funcionamiento proporciona interesantes oportunidades para la mejora de los procesos. En muchos artículos hemos incluido recopilaciones diversas que ayudan a entender estas máquinas (Ver Calculadores y utilidades de fluidos, Calculadores gratuitos para diseños con bombasCalculadores gratuitos de eficiencia energética en bombas y Artículos sobre transporte de fluidos).

Modelo energético de la transferencia de calor (3ª PARTE)




Ver 2ª PARTE

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN TRANSITORIA

A menudo se requiere conocer la transferencia de calor y la distribución de temperatura bajo condiciones transitorias (variando con el tiempo). Ejemplos son (1) variaciones en la temperatura de almacenamiento en frío en el arranque y parada de una unidad de refrigeración, (2) variación de la temperatura de aire externa y la irradiación solar que afecta a la carga de calor de una cámara frigorífica o las temperaturas de las paredes, (3) el tiempo requerido para congelar un material dado bajo ciertas condiciones de almacenamiento en la cámara, (4) objetos de congelación rápida por inmersión directa en salmuera, y (4) calentamiento o enfriamiento repentino de fluidos y sólidos de una temperatura a otra.

10 marzo 2012

Modelo energético de la transferencia de calor (2ª PARTE)






Resistencia total y coeficiente de transferencia de calor 

En las ecuaciones de conducción en una placa, tasa de transferencia de calor entre dos superficies y en la tasa de transferencia de calor convectivo, la tasa de transferencia de calor se expresa como una diferencia de temperatura dividido por una resistencia térmica. Usando la analogía de la resistencia eléctrica, con la diferencia de temperatura y tasa de transferencia de calor en vez de diferencia de potencial y corriente, respectivamente, pueden aplicarse los circuitos de las resistencias eléctricas para resolver los circuitos de transferencia de calor. Por ejemplo, consideremos la tasa de transferencia de calor de un líquido al gas circundante separado por un sólido de sección constante. La tasa de transferencia de calor del fluido a la superficie adyacente es por convección, luego cruza el cuerpo sólido por conducción, y finalmente, de la superficie del sólido a los alrededores por convección y radiación. Un circuito usando las ecuaciones de resistencia para cada modo también es conocido. De este circuito, la tasa de calor es:

09 marzo 2012

Estudiando la corrosión a altas temperaturas (5ª PARTE



Los ensayos han indicado que en las aleaciones basadas en cobalto y níquel comerciales, las adiciones del cromo juegan un papel importante en la limitación de este tipo de daños. Las aleaciones con menos de 15 % de cromo son aleaciones que se consideran altamente vulnerables a los ataques.

08 marzo 2012

Estudiando la corrosión a altas temperaturas (4ª PARTE)



Polvo de metal

El polvo de metal está relacionado con la carburización y se ha localizado en industrias similares. En esta forma de degradación, los productos de la corrosión aparecen como finos polvos (metal dusting) y consisten en carburos, óxidos y grafitos (hollín). La morfología de los ataques pueden ser localizados en forma de picaduras o daños uniformes. La aleación principal puede mostrar o no evidencias de carburización en la microestructura. El polvo metálico se manifiesta a temperaturas más bajas que la carburización, típicamente entre 425 y 815 ºC. Las tasas máximas de daño de polvo se considera ocurre alrededor de 650 a 730 ºC.


07 marzo 2012

Guía de introducción a los autómatas programables (4ª PARTE)


CONTADORES

La función de contar es fundamental en muchos programas PLC. El PLC puede ser requerido para contar el número de elementos en un lote, o registrar el número de veces que ocurre algún evento. Con grandes motores, por ejemplo, el número de arranques tiene que ser registrado. No sorprendentemente, todos los PLCs incluyen algún elemento de conteo.

06 marzo 2012

El boom de las exportaciones españolas




En 2011 las exportaciones españolas de mercancías han registrado el punto más alto en el periodo de intenso crecimiento que viene registrándose desde el año 2008. Un aumento de 16,8% en el año 2010 ha sido seguido por una tasa positiva de 15,4% en el último año. El valor de las exportaciones en 2011 alcanzó la cifra de € 214.500 millones, lo que representa una cuota del 20% del PIB de España. Este porcentaje es equivalente a la de las exportaciones en Francia e Italia en términos de su PIB.

05 marzo 2012

Guía de introducción a los autómatas programables (3ª PARTE)


Ver 2ª PARTE

TIPOS DE ESTRATEGIAS DE CONTROL

Muy pocas plantas industriales pueden funcionar por sí mismas, y la mayoría necesitan alguna forma de sistema de control para asegurar la operación segura y económica. Es muy fácil confundirse y abrumarse por el tamaño y complejidad de los grandes procesos industriales. En la mayoría de los casos, si no todos, pueden simplificarse considerándolos compuestos por muchos pequeños subprocesos. Estos subprocesos puede generalmente considerarse que caen en tres áreas distintas.

Guía de introducción a los autómatas programables (2ª PARTE)


Ver 1ª PARTE

PROCESADORES Y SUMINISTRO DE ALIMENTACIÓN

El procesador y el suministro de alimentación son partes importantes de la unidad de procesado central.

Los tres componentes de la CPU son:
  • El procesador.
  • El sistema de memoria.
  • La fuente de alimentación.

03 marzo 2012

Nuevo récord histórico en el precio de los combustibles




Los precios de la gasolina y del gasóleo mantienen su escalada y han marcado nuevos récord históricos en las estaciones de servicio españolas, según datos recogidos por Europa Press a partir del Boletín Petrolero de la UE.

El precio del litro de gasolina se sitúa en 1,432 euros y marca, por tercera semana consecutiva, su máximo histórico. Tras subir un 1,2% en la última semana, suma quince días por encima del umbral de los 1,4 euros y acumula un encarecimiento del 10,4% en lo que va de año. La súper 95 roza ya en algunas gasolineras de Madrid los 1,47 euros el litro, mientras que el litro de la súper 98 llega a registrar un precio de 1,607 euros.

Guía de introducción a los autómatas programables (1ª PARTE)

Los autómatas programables son elementos de estado sólido que usan circuitos integrados en vez de elementos electromecánicos para implementar funciones de control. Son capaces de almacenar instrucciones, tales como la secuenciación, tiempos, contar, aritmética, manipulación de datos, y comunicación, para controlar máquinas y procesos industriales.

01 marzo 2012

Guía técnica para el diseño de sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales (6ª PARTE)



Ver 5ª PARTE

Lecho compacto anaeróbico o filtro anaeróbico

El filtro anaeróbico es un proceso de tratamiento de aguas residuales biológico en film fijo en el que una matriz fija (medio de soporte) proporciona una superficie de fijación que soporta los microorganismos anaeróbicos en forma de un biofilm. El tratamiento ocurre cuando las aguas residuales fluyen hacia arriba a través de este lecho y los contaminantes disueltos son absorbidos por el biofilm. Los filtros anaeróbicos fueron los primeros sistemas anaeróbicos que eliminaron la necesidad de separación de sólidos y reciclaje proporcionando un alto SRT: ratio HRT. Varios tipos de material de soporte pueden ser utilizado, tales como plásticos, carbón activado granular (GAC), arena, polímeros de espuma reticulado, granito, cuarzo y piedra. Estos son usualmente partículas, materiales en láminas o moldeados que han sido producidos específicamente para la tarea, a menudo teniendo áreas de superficie excepcionalmente altas en ratios de volumen (400 m2/m3) y bajos volúmenes de huecos. Esta simplicidad y robustez del filtro anaeróbico, ej su resiliencia a cargas de choque y perturbaciones operacionales (ej. inhibidores de la tasa de caudal, pH), la hacen idealmente conveniente al tratamiento tanto de aguas residuales solubles diluidas como tratamiento de aguas residuales solubles de alta resistencia que pueden diluirse por reciclado.