31 diciembre 2009

La tecnología laser mejora los colectores solares

Un nuevo proyecto entre el Laser Zentrum Hannover (LZH) y varios partner industriales se propone probar que la unión con laser de los tubos usados en colectores solares tiene muchas ventajas respecto a la unión convencional con llama, y es además más eficiente en costes para la industria del vidrio. Mientras que las células fotovoltaicas transforman la energía del sol directamente en electricidad, los colectores Solares utilizan un líquido que se calienta por medio de la radiación solar. La energía térmica capturada por este proceso puede usarse para calentar agua en los hogares o en unidades más grandes para producir el energía a partir del un generador. El corazón de las unidades más grandes son tubos de vidrio rellenos con un líquido, que se calienta por la radiación solar. Estos tubos de vidrio deben unirse entre sí, y de acuerdo con el LZH, la tecnología láser es la más conveniente para este proceso. Las desventajas de la técnica de llama convencional pueden en parte compensarse si el personal estar debidamente adiestrado, pero también pueden llevar a que el producto falle. Durante el proceso de unión, pueden ocurrir impurezas en la zona de unión, que causen considerables variaciones en la calidad del vidrio. Asimismo, la entrada de calor es difícil de regular cuando se usa la técnica de llama. No es el caso con la tecnología láser. Las ventajas de la unión láser de tubos de vidrio son sobre todo en el control de la temperatura, la distribución de temperatura y la automatización. Adicionalmente, en contraste con la unión de la llama, la técnica de unión laser previene condensación y deposición en el tubo de vidrio, ofreciendo de esta forma una mejor calidad. En combinación con las resistencia química y vidrios de por los sindicatos robustos, la rotura se reduce el significativamente, lo cual lleva a una tasa de rechazo más baja.

Eficiencia energética mediante el mantenimiento preventivo y predictivo de motores

Todo lo que se conozca sobre mantenimiento de motores será bueno para la eficiencia energética de los motores. El propósito tradicional es doble: Prevenir que el equipo falle prematuramente y mantener el equipo calibrado para conseguir un rendimiento óptimo. Un estudio llevado a cabo en Estados Unidos durante dos años por Factory Mutual revela que los programas de mantenimiento preventivo pueden prevenir más de la mitad de las pérdidas asociadas con los fallos del equipo eléctrico. Pero este estudio demostró también que los motores bien mantenidos mejoran drásticamente la eficiencia total de la planta industrial. Más recientemente, se ha comenzado a prestar más atención al mantenimiento predictivo. El mantenimiento predictivo se refiere a la realización de ensayos programados, y al análisis de tendencias a lo largo del tiempo. El análisis apropiado de los resultados puede predecir fallos inminentes que sean necesarios reparar, limpiar, o alinear antes de que ocurra una costosa catástrofe. Un buen programa de mantenimiento contiene elementos tanto de mantenimiento predictivo como preventivo. Ambos implican acciones programadas en los motores y controles así como el mantenimiento de registros. Dependiendo de su situación, puede ser eficiente fundir las dos actividades. Sin embargo, dependiendo de la organización del staff de mantenimiento, y de los intervalos de servicio seleccionados, puede ser beneficioso separar las tareas. Las tareas mecánicas como lubricación y limpieza pueden requerir una planificación diferente y personas distintas que las tareas eléctricas. Las vibraciones y ensayos acústicos pueden incorporarse en cualquier categoría. Algunas tareas como la termografía de infrarrojo o la limpieza con dióxido de carbono sólido pueden requerir un contratista exterior. Debe diseñarse un sistema que se ajuste a cada situación única. En este artículo discutimos los elementos clave de cualquier buen plan de mantenimiento.
Para conseguir un mantenimiento efectivo debe ejecutarse la siguiente estrategia:
  • Identificar al personal responsable: Debe designarse al personal responsable para las actividades de mantenimiento.
  • Establecer una programación: Establecer una programación de mantenimiento es un proceso iterativo. A menudo es necesario prescribir intervalos frecuentes al principio, luego experimentar con la longitud de los intervalos. Algunas actividades pueden ser perjudiciales si se realizan con demasiada frecuencia (ej. Ensayos de aislamiento de alta tensión y engrase de rodamiento). Si se observa que ciertos resultados progresan uniformemente, puede establecerse un intervalo definido y a menudo largo. Si los rodamientos sobreviven bien en intervalos dados de lubricación, puede experimentarse con intervalos más largos.
  • Mantener registros: Los programas de mantenimiento deben implementarse siempre basándose en registros escritos. Actualmente puede utilizarse un registro en soporte informático. Nuevos productos se están introduciendo instrumentación especial que conecta eléctricamente y dirige los datos medidos a un archivo de un ordenador.
  • Resultados del análisis: El ensayo y registro puede realizarse utilizando herramientas de software, hojas de cálculo y programas de bases de datos que son útiles para almacenar y manipular datos y especialmente por tendencias gráficas. Es también muy interesante el uso de paquetes estadísticos que de forma muy sencilla realizan sofisticados estudios. Hay ciertos paquetes especiales de software que hacen este tipo de registros y análisis. MotorMaster + contiene un excelente módulo de inventario de motores que está dedicado a rastrear las tendencias de rendimiento del motor y calculan las alternativas más eficientes en costes cuando fallan los motores o se vuelven obsoletos.
Las siguientes secciones cubren categorías principales y hacen recomendaciones para la puesta en servicio y ensayo.

. Limpieza .

El polvo, la suciedad y la corrosión, residuos azucarados en la industria alimentaria, contaminantes electro-conductivo como depósitos de sal o polvo de carbón, pueden dañar el motor de tres formas. Puede atacar el aislamiento eléctrico por abrasión o absorción en el aislamiento, puede contaminar lubricantes y puede destrozar rodamientos. Un motor limpio trabaja más frío. La suciedad se acumula en las aperturas de admisión de un motor refrigerado por ventilador. Esto reduce el caudal de aire y se incrementa la temperatura de operación del motor. La suciedad en la superficie del motor reduce la transferencia de calor por convección y radiación. Esto es especialmente crítico para los motores totalmente encapsulados ya que todo el enfriamiento tiene lugar en la superficie exterior. Los motores sobrecargados son especialmente vulnerables al sobrecalentamiento, de forma que son poco tolerantes a la suciedad. La suciedad de superficie puede quitarse por varios medios, dependiendo de su composición. El aire comprimido (máximo 30 psi), limpieza por vacío y limpieza directa con trapos o cepillos. El interior del motor es más difícil retirar. Es mejor prevenir que la suciedad entre en el motor. Un motor completamente cerrado ayuda en este aspecto, pero el polvo fino puede invadir y destrozar incluso un motor a prueba de explosión. Algunos grandes motores pueden disponer de filtros en los pasajes de aire de ventilación para mantener fuera la suciedad. Mantener la humedad fuera puede hacer decrecer la deposición de suciedad en el interior del motor y reducir la conductividad eléctrica de algunos contaminantes. De esta forma se reducirá la frecuencia con que tiene que desmontarse el motor para su limpieza.

. Lubricación .

Muchos motores pequeños tienen los rodamientos sellados en factoría y no requieren lubricación. Los demás requieren lubricación. Desgraciadamente, la lubricación es más un arte que una ciencia. Inicialmente se seguirán las recomendaciones de los fabricantes del motor. Eventualmente, con algo de experimentación y análisis de registros bien mantenidos, pueden descubrirse que un tipo diferente de lubricantes o intervalos de lubricación son mejores. Los intervalos de lubricación típicos varían de menos de tres meses (para motores más grandes sujetos a vibración, cargas de rodamientos severas, o altas temperaturas) hasta cinco años para motores integrales con uso intermedio. Los motores usados estacionalmente se lubricarán anualmente antes de la estación de uso. Uno no puede ser simplemente conservador y sobre-lubricar. La lubricación inapropiada acorta la vida de las máquinas. La re-lubricación con diferentes grasas puede causar fallos en rodamientos cuando se mezclan dos grasas incompatibles. Añadir demasiada grasa o engrasar frecuentemente puede forzar a la grasa a pasar las carcasas de los rodamientos o sellos y entrar en el motor, resultando daños en el bobinado. Simplemente tener demasiada grasa puede provocar fallos por sobre-lubricación. Quizás el peor problema con la grasa es la introducción de contaminantes. La contaminación ocurre cuando no se siguen standards estrictos en el almacenamiento y aplicación de grasa.

. Montaje, acoplamiento y alineamiento .

El montaje no es realmente un asunto de mantenimiento, pero un montaje inadecuado puede resultar en serios problemas de mantenimiento. La estructura debe ser rígida con una superficie coplanar para las cuatro patas de montaje. Lo mismo se aplica a la estructura para montar la carga. Lo mismo se aplica a la estructura montando la carga. Ambos motores y estructuras de cargas deben unirse rígidamente al suelo o estructura común. Fallar en proporcionar un montaje sólido puede llevar a provocar vibración o deflexión que origine el fallo del rodamiento. Los motores verticales pueden incluso ser más demandados que los horizontales porque el círculo de montaje constituye una pequeña bancada para una gran masa en cantiléver colocada arriba. La flexibilidad en la estructura de montaje puede exacerbar las vibraciones de baja frecuencia a las cuales los motores son vulnerables. Los tornillos deben controlarse visualmente buscando indicios de grietas. El alineamiento de acoplamientos a menudo se promueve por eficiencia energética. La pérdida de energía en acoplamientos es a veces pasada por alto, pero el alineamiento apropiado siempre es importante para la vida de acoplamientos y rodaduras. Un ligero desalineamiento puede incrementar dramáticamente la carga lateral en los rodamientos. También puede acortar la vida de los acoplamientos. Algunas fuentes atribuyen el 40 – 80 % de los fallos de rodamientos y sellos a problemas de desalineamiento. El alineamiento significa que el eje de gravedad del motor y eje de carga coinciden. Si son paralelos, pero no coinciden, se trata de un desalineamiento en paralelo. Si el eje central no es paralelo sino que confluye hacia el interior del acoplamiento, es un desalineamiento angular. En algunos casos el desalineamiento se produce en ambas situaciones, es un desalineamiento angular en ambos aspectos. El desalineamiento es usualmente el resultado de errores en instalación. Sin embargo, la desalineación a veces se desarrolla después de la instalación. Esto puede ocurrir si la estructura de montaje no es completamente rígida, si la vibración o impacto causa algún deslizamiento, o si las juntas originales se ensucian o doblan. Condiciones de operación Las condiciones de operación afectan eficiencia y fiabilidad. Registrar las condiciones de operación a intervalos regulares asegurará que estarán dentro de las tolerancias del motor. Asimismo, seguir la tendencia de estas condiciones puede permitir detección temprana de problemas que se desarrollan en el motor, carga o sistema de distribución. La velocidad de operación y voltaje, ya la corriente en las tres fases deben registrarse. Asimismo, registrar potencia y factor de potencia, pueden determinarse usando medidores de factor de potencia o medidores de potencia.

. Bibliografía: Energy Management for Motor Driven Systems. US Department. Palabras clave: Predictive and preventative maintenance (PPM).

30 diciembre 2009

Algoritmos de diagnosis automatizados para enfriadoras, calderas, torres de enfriamiento y sistemas de distribución de agua fría

Un grupo de investigación ha desarrollado la lógica necesaria para diagnosticar problemas con enfriadoras, torres de enfriamiento, y sistemas de distribución de agua fría en edificios comerciales. Este trabajo ha sido desarrollado en un proyecto conjunto entre California Energy Commission Public Interest Energy Research Program (PIER) y el U.S. Department of Energy Building Technologies Program. La lógica se ha derivado de diagnosis basadas en la interpretación de bases de datos desarrolladas durante muchos años por AEC. La lógica está documentada y los requerimientos especificados para el software de automatización de la diagnosis se incluyen en un report de PNNL (Diagnostics Software Requirements Specification Version 1.1) y un informe final de California Energy Commission (Final Report Compilation for Pattern Recognition-Based Fault Detection and Diagnostics). El método depende de datos fijos que caracterizan el equipo (ej. Corrientes nominales o potencia de motores eléctricos, puntos de selección de temperatura para caudales de agua) y datos medidos (ej. Condiciones ambientales en exteriores, corriente eléctrica en motores de bombas y ventiladores, y temperaturas de agua en varios puntos del sistema) muestreados con el tiempo. Los datos fijos se entran durante la configuración del software, y los datos son colectados por sensores durante la operación del equipo. Los resultados de los procesos de diagnóstico son indicadores de varias condiciones del equipo. Las condiciones de operación inapropiadas o fallos llevan a un derroche de energía y desgaste acelerado del equipo. A continuación mostramos los principales fallos que pueden detectarse con esta lógica.
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Fallos de torres de enfriamiento
  • Los ventiladores de las torres de enfriamiento se ponen en funcionamiento demasiado frecuentemente.
  • Los ventiladores de las torres de enfriamiento no entran correctamente por etapas.
  • Pobre control del ventilador de la torre de enfriamiento y control de la temperatura de sumidero.
  • Rango de la torre de enfriamiento demasiado pequeño y existen problemas con el rechazo de calor de la torre de enfriamiento.
  • La torre de enfriamiento es demasiado grande y existen problemas con el rechazo de calor de la torre de enfriamiento.
  • Los ventiladores de la torre de enfriamiento y las bombas del condensador no se enclavan apropiadamente.
Fallos de la enfriadora
  • El ciclo de los compresores arranca con demasiada frecuencia.
  • El ciclo de los compresores se para demasiado frecuentemente.
  • Las enfriadoras operan fuera de los tiempos programadas.
  • Las bombas de agua fría primaria y secundaria no se enclavan apropiadamente.
  • Los ventiladores del compresor y condensador no se enclavan apropiadamente. Las bombas de agua fría y compresores no se enclavan apropiadamente.
Fallos de la caldera
  • La caldera se para cuando está operando.
  • La caldera funciona cuando tiene que estar apagada.
  • La bomba de agua caliente no se sincroniza apropiadamente con la caldera o no se controla correctamente.
  • El ciclo de la caldera es demasiado corto por encenderse o apagarse con demasiada frecuencia.
  • La temperatura de suministro de agua caliente es demasiado baja.
  • La temperatura de suministro de agua caliente es demasiado alta.
Biblografía: Automated Diagnostic Algorithms for Chillers, Boilers, Cooling Towers, and Chilled Water Distribution. Building Systems Program. Pacific Northwest National Laboratory

29 diciembre 2009

Paquetes de ahorro energético para sistemas de calefacción y aire acondicionado existentes

La calefacción y el aire acondicionado comprenden la mayor parte de los costes de operación de los edificios, tiene sentido por ello asegurar que estos sistemas funcionen tan eficientemente como sea posible. La clave para identificar las oportunidades de ahorro del estos sistemas es comprender el perfil de operación de los equipos que pertenece al calor y el frío. La de los edificios típicamente mayoría de los sistemas de calefacción y aire acondicionado, particularmente aquellos que tienen más de cinco años, fueron construidos con unidades de manejo de aire de volumen constante que usan controles simples del tipo on/off. En estos espacios, las unidades de manejo de aire se posicionan en diferentes zonas. El sistema de automatización del edificio controla la temperatura en estas zonas vía sensores y enciende el ventilador según se necesite. Con un diseño de aire de volumen constante, el sistema de calefacción y aire acondicionado opera con el ventilador suministrando aire al espacio acondicionado con un caudal diseñado para acomodar calentamiento del espacio y requerimientos de enfriamiento a cargas de diseño del 100 %. Por si fuera poco, esto no toma en consideración que la mayoría de los edificios típicamente operan a plena carga menos del 5 % del tiempo. Ya que el suministro de aire es constante, la potencia del ventilador – y por lo tanto el uso de energía – queda constante independientemente de la carga en la carga del flector sistema de calefacción y aire acondicionado. Usando un regulador para ajustar mecánicamente la salida de caudal de aire en las habitaciones apropiadas no se ahorra energía hasta que el ventilador no esté funcionando a plena potencia, independientemente de la posición del regulador. Ya que los reguladores a menudo operan 18 o más horas al día en muchas aplicaciones, los requerimientos de energía del ventilador son un componente mayor en los costes de energía.
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Constante a variable
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La mayoría de los edificios usan diversos controles simples para manejar los sistemas de calefacción y aire acondicionado, pero muchas instalaciones pueden aún beneficiarse de las nuevas opciones de actualización en controles y conseguir más ahorro energético de nuestras operaciones. Pero conseguir más de los controles requiere sistemas de edificios que sean capaces de hacer ajustes, tal es el caso de los sistemas de volumen de aire variable. Los sistemas de volumen de aire variable están diseñados para regular el volumen de aire repartido a zonas individuales en proporción a la carga de calentamiento y enfriamiento de la zona actual. En los últimos años, mejoras significativas se han conseguido en la tecnología de ahorro energético que permite a los propietarios de los edificios convertir sistemas de calefacción y aire acondicionado de aire constante en controles de volumen de aire variable (VAV) sin necesidad de realizar cambios en los sistemas de control de automatización o sistemas mecánicos existentes en los edificios. Estos paquetes retrofit ofrecen dos ventajas principales. En primer lugar, las temperaturas del espacio pueden controlarse dentro de unos límites aceptables en ganancias de calor externas e internas ampliamente variables, causadas por factores como las condiciones climáticas o la exposición al sol. En segundo lugar – y más importante aún – el consumo energético se reduce. Los sistemas VAV reculan el caudal de aire en los espacios acondicionados basándonos en los requerimientos de enfriamiento y calentamiento. Cuando la carga de calentamiento y enfriamiento cae, el sistema de ventiladores decrece la cantidad de aire que se suministra. Ya que la cantidad de energía requerida por el sistema del ventilador es proporcional al caudal de aire, y la mayoría de los edificios emplean la mayoría de sus horas de operación en cargas cuyo rango se encuentra entre el 40 y el 70 % de su capacidad de carga total. Los sistemas VAV pueden reducir significativamente los requerimientos de energía del ventilador. Como norma general, el consumo de energía de las cargas centrífugas, tales como ventiladores en aplicaciones de calefacción y aire acondicionado, varían con el cubo de la velocidad del motor. Por ejemplo, si la velocidad del motor de un ventilador puede disminuir un 2 0 %, la energía usada para hacer funcionar el motor se reduce aproximadamente un 50 %. En aplicaciones que implican cargas centrífugas, los variables de frecuencia variable pueden conseguir ahorro de energía significativo cuando el sistema de calefacción y aire acondicionado requiere menos del 100 % de uso.

Paquetes de ahorro energético
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Convertir un sistema de caudal constante en otro de caudal variable es complejo y costoso, pero hoy en día la tarea resulta sencilla gracias a los paquetes de actualización de ahorro energético. Estas nuevas soluciones de control integrado están diseñadas para conseguir más ahorro energético con una fracción del coste en comparación con la conversión con hardware tradicional. Diseñados para una fácil instalación como parte de una unidad auto-contenida, un paquete de ahorro energético puede incluir sensores de temperatura y dióxido de carbono, microcontroladores, variadores de velocidad de alto rendimiento y una interface de operador de pantalla táctil. Para muchas operaciones, esto significa que un paquete de actualización puede pagarse por si mismo con el ahorro energético conseguido en un corto periodo de tiempo, a menudo en menos de un año. El variador puede ajustar las velocidades del ventilador en respuesta a las necesidades de calefacción o enfriamiento, incluso si sólo se necesita un pequeño cambio de temperatura. En una solución de actualización VAV, los sensores de dióxido de carbono y temperatura se conectan directamente al microcontrolador. Basándose en la retroalimentación del sensor, el microcontrolador hará que el variador se acelere, disminuya su velocidad, encienda o apague el ventilador. Esto elimina la necesidad de reprogramar o hacer cambios en los sistemas de automatización existentes, ayudando a simplificar el proceso de conversión y minimizando los costes de ingeniería.
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Bibliografía: Leveraging the Power of Intelligent Motor Control to Maximize HVAC System Efficiency. Rockwell Automation
Palabras clave: Intelligent motor control, air handling unit (AHU), variable air volume (VAV), retrofit packages, VAV system

28 diciembre 2009

El negocio y las oportunidades de la construcción de infraestructuras en Polonia

Ahora que el Plan E da sus últimos coletazos la principal industria española se enfrenta a nuevas incertidumbres. Al respecto, hace ya más de un año hablábamos de la importancia que tenía conseguir que el sector de la construcción pueda dar servicios de mayor valor añadido (ver “Análisis en español del Report “The Economist” sobre la crisis de España”), y entre todos destacan a nuestro juicio las actividades de internacionalización. Elevado endeudamiento, sobreoferta e incertidumbres en los pagos hacen que el sector de la construcción se vea obligado a mirar hacia el exterior. La construcción de infraestructuras, actividad en la que España destaca, puede ser una salida interesante para la internacionalización. Pero las constructoras medianas y pequeñas españolas no tienen experiencia en esta actividad, y requerirá tiempo que aprendan lo que otros países como Italia, Inglaterra o China dominan de sobremanera, esto es, los secretos del comercio internacional. Quien suscribe conoció Polonia a mediados de los noventa, cuando las guías de viajes de la época decían que ni los alemanes se atrevían a recorrer el país. Pero tras un viaje bien completo por todo el país hasta la misma frontera con Bielorrusia, la principal conclusión fue que Polonia era un diamante en bruto en el que podemos hacer muchas cosas. El principal problema es entenderse con los polacos, un hándicap que nos encontramos en toda Europa del este; y lo enrevesado de sus empresas e instituciones, que en aquella época seguían siendo una prolongación de las antiguas estructuras de la época comunista. Pero la magnífica capacidad técnica del pueblo polaco; y su potente aunque obsoleta industria, presentaban en aquellos momentos grandes oportunidades. Aprovechando “Shots on goal”, un artículo publicado en The Economist el pasado 10 de octubre, hemos querido hacer una revisión de las oportunidades que en la construcción de infraestructuras presenta Polonia, y que me han hecho recordar las obras que a principios de los noventa pude ver en Berlín. Actualmente, veinte grúas gigantes trabajan duro en un proyecto de construcción de € 300 millones, es la obra de transformación del Estadio Nacional. Como en los años dorados de la construcción en España, grandes focos iluminan una obra en la que nunca se para. La transformación de Polonia es reciente, pues no fue hasta mayo de 2004, que tras la adhesión a la UE, comenzaron a llegar los fondos necesarios para modernizar sus antiguas infraestructuras. Las carreteras polacas no llegaban a ser las de sus vecinos rumanos o eslovacos, pero necesitaban una profunda transformación. El ferrocarril, no llegaba a estar prácticamente parado como ocurría en Rumanía, pero también era necesario transformarlo completamente. Los edificios públicos, presentaban aspecto de no haberse tocado en los últimos cincuenta años, y era evidente también que iban a recibir también fuertes inversiones. Pero el sistema de gestión local en Polonia, como ocurre en tantos otros países, es laberíntico. Normalmente una reunión siempre acaba organizando la siguiente reunión, y así indefinidamente. El gran momento fue cuando se puso un plazo para finalizar obras, concretamente cuando la UEFA asignó a Polonia-Ucrania celebrar el campeonato de futbol europeo en 2012. Los polacos tendrán que pagar € 20.000 millones de sus propios fondos, pero si se apresuran en los plazos recibirán € 67.000 millones de la UE. Un gran festín de € 87.000 que se repartirán solamente los más hábiles comensales, pues moverse en Polonia no es fácil. Pero las obras derivadas del futbol son sólo algunas de las que se están moviendo en el país, pero si están sirviendo para acelerar su ritmo. En cuestión de carreteras, por ejemplo, se ha duplicado la velocidad para la construcción de los nuevos desarrollos. Como suele ocurrir cuando se mueve dinero en el sector de la construcción, ya han empezado a destaparse los primeros escándalos importantes, que han obligado a sustituir a cuatro ministros, el primero evidentemente el de deportes. En Ucrania el boom es similar, pero ahí sí que no recomendamos aventurarse, pues los problemas surgidos han sido mayores. La UEFA se plantea incluso cancelar algunos partidos ya previstos.

27 diciembre 2009

Consumo de energía y comparaciones de eficiencia energéticas de los productos WLAN

En este artículo examinamos el consumo energético de las redes de área local inalámbricas en el principal standard, el 802.11. Una medida exacta del impacto de vida de la batería de cada tarjeta WLAN se hace midiendo el consumo de energía en la plataforma en un latop y midiendo como cambia el consumo de energía cuando la tarjeta WLAN se usa en varios modos. Una observación importante es que el consumo energético se incrementa debido a que la operación WLAN viene no solamente de la tarjeta WLAN en sí mismo, sino también de la actividad de la CPU principal adicional y otras partes de la plataforma del latop requerida para operar la interface WLAN. En algunos casos, la energía extra consumida por el resto de la plataforma es varias veces mayor que la energía consumida por la tarjeta WLAN en sí misma.
Comprendiendo el consumo de energía de la plataforma
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Una WLAN generalmente consiste en uno o más puntos de acceso (APs) que conecta a una red cableada y dispositivos de clientes remotos que conectan el AP a través de enlaces inalámbricos. Estos dispositivos son usualmente PCs portátiles con tarjetas WLAN instaladas. Ya que los dispositivos remotos son usualmente móviles y a menudo usan energía de baterías, mientras que un AP es estacionario y usa energía AC, el tópico del consumo energético está enfocado en
investigar la eficiencia energética de un dispositivo remoto WLAN. .
Factores que determinan el consumo de energía de la plataforma
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Los siguientes son factores que contribuyen al consumo de energía de la plataforma debido a la operación de WLAN:
Diseño de tarjeta WLAN – El diseño físico y especificaciones de la tarjeta WLAN, incluyendo placa, diseño de chip, transmisión de la salida de energía, eficiencia en regulación de voltaje y selección de componentes, afectan al consumo energético. Por ejemplo, el consumo de energía para la mini PCI puede ser menos de 2 W. Por ello, hay una amplia variación entre las implementaciones de WLAN debidas a diferentes configuraciones de chips, amplificadores de potencia, reguladores de voltaje, etc. Interacciones (NIC/CPU) – Además del consumo de energía de la tarjeta WLAN, debe considerarse el uso el uso de energía interactuando con el resto del hardware de la plataforma del latop tal como el host CPU, buses y memoria deben considerarse también. Una tarjeta WLAN comunica con el host CPU intercambiando datos en un bus de interface. Arquitecturas tales como las tarjetas de PC de 16 bit usan CPU, que transfiere manualmente cada palabra de datos a y de la tarjeta WLAN. Es un CPU intensivo y derrochador de energía ya que la CPU se usualmente mucho más rápida que el bus. Arquitecturas más nuevas tales como CardBus PC Card soportan un esquema conocido como DMA (Direct Memory Access). Las DMA descargan tareas de transferencia de memoria a un controlador separado, que permita a las CPU dormir durante la transferencia de datos. Esto puede reducir dramáticamente la potencia de la plataforma. Diseño de Protocolo y Software – La implementación del driver en la tarjeta WLAN es crítica para conservar la energía de la plataforma. Los siguientes asuntos deben considerarse cuando se determine la eficiencia energética del software WLAN. Gestión de energía – Ya que una red inalámbrica está ociosa la mayor parte del tiempo, no es necesario mantener la tarjeta WLAN completamente energizada todo el tiempo. Puede añadirse inteligencia de software para poner la tarjeta WLAN en modo “dormido” o “sleep” mientras sea posible a la vez que se mantiene una alta transferencia de datos. Interacciones Driver/CPU: La forma como los driver WLAN interactúan con el sistema operativo del PC afecta la forma como la CPU consume energía en las actividades relacionadas con WLAN. Algunas de las tareas de los driver son las siguientes: gestión de capas físicas, servicios de conexión y sondeos de ahorro de energía.
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Midiendo el consumo de una plataforma
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Las tarjetas WLAN pueden estar en cinco estados.
  • Off: Dispositivo completamente apagado.
  • Sleep: La mayoría de la circuitería está apagada, excepto ciertas partes críticas.
  • Oir. La radio escucha el tráfico pero no pasan datos al host.
  • Recibir: Las tarjetas WLAN detectan, demodulan y pasan los paquetes al host.
  • Transmitir: La tarjeta WLAN modula y envía paquetes por el aire.
Pruebas de consumo
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Las pruebas de consumo son un factor importante al evaluar productos WLAN por su impacto en las baterías. Más importante que aislar el consumo físico de energía de la WLAN es importante cuantificar la operación de WKAN en el consumo de energía de la plataforma de latop. Esta medida captura el efecto que la operación WLAN tiene en la CPU, subsistema de memoria, y consumo de energía en el bus I/O y por tanto la verdadera medida del impacto de la operación de WLAN en la eficiencia energética y vida de la batería. Las diferencias entre los factores implicados en el consumo energético de las tarjetas WLAN son los siguientes:
  • Protocolo WLAN: Si bien se incurren en consumos de potencia similar a 802.11b, los protocolos de alta transmisión tales como 802.11a y 802.11g permiten que la radio WLAN transmita activamente y reciba durante un tiempo mucho más corto por que la transmisión de datos es mucho mayor. Comparado con 802.11b, 802.11a y 802.11g consumen mucha menos energía para una carga de trabajo dada, y así se contribuye a la longevidad de la batería.
  • Implementación de WLAN: Diseños de arquitecturas, hardware y software diferentes producen diferencias en consumo de energía WLAN. Por ejemplo, en un latop Sony VAIO PCG Z1-AP1 empleando un procesador Pentium M, la solución Atheros 802.11b es más de dos veces eficiente en energía que la solución Centrino de Intel 802.11b.
  • Host CPU: Los procesadores eficientes en energía tales como el Transmeta Crusoe o Pentium M incurren en penalidades mucho menores para operaciones WLAN que los procesadores que consumen más energía como Pentium 4.
Bibliografía: Power Consumption and Energy Efficiency Comparisons of WLAN Products. Atheron Communications. Palabras clave: Wireless local area network (WLAN) cards

26 diciembre 2009

Eficiencia en el control de motores

La industria está redoblando esfuerzos por la eficiencia energética y los costes de la energía impulsando a los gestores de planta e ingenieros a mirar más de cerca la integración de tecnologías eficientes tales como los variadores de frecuencia y los arrancadores suaves en sus plantas. El éxito lo conseguimos controlando la corriente pico, para la cual las distribuidoras locales establecen cargos, puede ahorrarse energía y reducir los costes operacionales.

VFDs .

Históricamente, VFDs se desplegaron para control de procesos, pero la conservación de energía es ahora mucho más importante. La primera generación VFD apareció en los 70 y era solamente aplicable a los grandes motores de potencia. Usaban rectificadores controlados por silicio y a menudo no eran fiables. La segunda generación de VFDs se introdujo en los ochenta. Usaban tecnología de transistores de potencia y eran más fiables. Eran mucho más caros y su tiempo de transmisión relativa era bastante alto. Hoy, la tercera generación de VFDs usa la tecnología de modulación de pulso ancho permitida por transistores bipolares de puerta aislada con altas frecuencias de conmutación. Cuando se aplican correctamente, estos variadores pueden conseguir recortar el consumo energético entre 15 y 50 % con cargas parciales. Ya que VFD permite a los motores AC operar a velocidades rotacionales diferentes, pueden usarse para sistemas de ventilación, bombas, transportadores, etc. Las aplicaciones incluyen HVAC, torres de enfriamiento, VAV, suministro y retorno, campana para humos de escape, composición de aire, ventiladores forzados e inducidos y control de temperatura de hornos. Las aplicaciones de las bombas incluyen agua fría, impulsores de presión, torre de enfriamiento, agua residual, enfriadora, irrigación e hidro-almacenaje.

Arrrancadores suaves .

Aunque las aplicaciones VFD son extensas, no siempre son la mejor forma de adaptarse a cada situación. Por ejemplo, si la corriente alta de arranque es un problema, debe considerarse usar un arrancador suave. En vez de medios tradicionales para reducir el voltaje en los arranques usando auto transformadores, reactores, o resistores, un arrancador suave utiliza voltaje reducido y tecnología digital avanzada para proteger y controlar los motores. Puesto que la aceleración y deceleración del motor hasta su velocidad nominal tiene que ser controladas con precisión, los arrancadores suaves electrónicos reducen el desgaste mecánico y el riesgo de rotura. Este rendimiento uniforme reduce el shock mecánico al arrancar el sistema, y como resultado obtenemos componentes y motores con larga vida útil además de disminuir los costes de energía en los picos. La nueva tecnología de arrancadores suaves y los controles sofisticados previenen que las bombas alcancen una condición de sobrepresión al final de la fase de aceleración, y permiten que las bombas supriman condiciones de martilleo de agua en la fase de parada. Su control del par produce resultados cercanos a una velocidad lineal sin retroalimentación de tacómetros.
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La elección correcta .

Tanto VFDs y arrancadores blandos ayudan a los operadores de planta a ahorrar energía, recortar costes y extender la vida de sus motores. Cuando tratemos de seleccionar la tecnología correcta ara nuestras aplicaciones, la siguiente guía puede ser de utilidad. Deberemos preguntarnos las siguientes cuestiones:
  • ¿Cuál es la carga en nuestra aplicación? – Si está previsto controlar cargas de par variables tales como bombas, de considerarse usar VFDs como ahorro de energía potencial.
  • ¿La aplicación tiene una alta corriente de arranque? – Si la aplicación tiene una alta corriente de arranques, debemos considerar arrancadores suaves porque reducen el desgaste mecánico y el riesgo de rotura y disminuyen las cargas de energía pico asociadas con las cargas de motores para bombas, ventiladores, compresores, sopladores, enfriadoras, transportadores y herramientas de máquinas.
  • ¿Es necesario controlar la velocidad durante todo el proceso? – Si se requiere control de velocidad en vez de arranque-parada, se usará VFDs para realzar el proceso e incrementar el ahorro energético.
Bibliografía: Motor control efficiency. Plant Engineering December 2009

25 diciembre 2009

Sobre inversiones multimillonarias en Brasil y multinacionales brasileñas

El comercio con Brasil, como con el resto de América del Sur, no siempre ha sido sencillo. Pero las cosas han cambiado, Brasil es uno de los colosos mundiales y es ahora quién pone las condiciones. Nuestra experiencia en Sudamérica indica además que Brasil está adquiriendo un papel relevante como líder tecnológico en los países de la región, pues los conceptos tecnológicos de Europa y Estados Unidos (sobre todo Europa), están muy alejados de las necesidades reales del mercado latinoamericano. Así, Brasil y fabrica ya desde tornos CNC hasta autómatas programables, y a un precio muy inferior al de las grandes multinacionales europeas o norteamericanas. Todo ello, y especialmente su enorme en riqueza en recursos minerales y nos debe llevar a estudiar con más detalle lo que ocurre en Brasil. No sólo para intentar venderles nada para las olimpiadas de Río, como intentan ahora muchos, sino para saber cómo se está moviendo la economía brasileña. Brasil es ya junto con países como Turquía o China uno de los principales competidores de las empresas españolas. Y como muchas han podido dar percibir, la competencia brasileña es dolorosa. A muchos no les gusta que escribamos estas cosas pero nuestro consejo es que se asuma esta realidad. Nuestros competidores no son Alemania o Estados Unidos, los que nos hacen perder las licitaciones son Brasil, Turquía o China. Aprovechamos el artículo “Arrival and Departures” publicado sobre Brasil en el especial sobre el país que publicó The Economist el 14 de noviembre para echar una nueva ojeada a Brasil y profundizar más allá de los tópicos bien conocidos. Si hay algo que caracteriza a la economía brasileña en estos momentos son las fuertes inversiones que se están realizando en el país, mayoritariamente por empresas extranjeras. Pero las inversiones en Brasil no son recientes. Los primeros inversores fueron los británicos y uno, que construyeron ferrocarriles en el siglo XIX. General Electric entró en este mercado emergente en 1919. Las primeras bombillas iluminaron el famoso Cristo redentor de Río en 1919. Pero la oleada de inversiones llegó cuando en los 50, China e India se cerraron y la península de Corea estaba en guerra. Los fabricantes de vehículos, por ejemplo, llevan ya muchos años en Brasil, y en los últimos años Fiat, GM y Volkswagen intensifican sus inversiones en el país. ¿Qué sentido tiene fabricar algo en España cuando puede hacerse lo mismo en otro país como Brasil mucho más barato? A veces parece olvidarse que las empresas tienen como objetivo principal la obtención de beneficios, y no la creación de puestos de trabajo. Es por ello que las grandes empresas (las que pueden) hacen uso de su derecho a abrir y cerrar plantas industriales donde consideren oportunos en cada momento. Esa triste realidad es el motivo principal por el que España no saldrá de la crisis en mucho tiempo. España ha invertido en cemento y especulación, en vez de en competitividad, y ahora lo estamos pagando. Pero no nos salgamos de la idea principal y sigamos con Brasil. Otro de los proyectos fuertes en Brasil es el que anunciaron China Development Bank y Sinopec, una compañía petrolífera china. Se invertirán 10.000 millones de dólares para obtener 200.000 barriles diarios en nuevos campos. Las inversiones que han fallado en Brasil tienen una característica común. Compañías extranjeras llegan llenas de optimismo, paran demasiado por una firma local y luego dejan que las cosas se estropeen. Para tener éxito en Brasil, igual que en el resto de Sudamérica, hay que patear mucho el país y aprender lo que sólo enseña la convivencia con la población local. De nada valen los viajes organizados, lo primero es saber moverse por Brasil sin meterse en problemas, y eso sólo se aprende metiéndose en problemas previamente. Los brasileños llaman el arte del jeitinho, a la forma de sortear los innumerables obstáculos que tiene que ir sorteando el europeo o norteamericano que intenta hacer negocios en Brasil. Lo más difícil en Brasil, como en toda Sudamérica es cerrar los negocios, y eso sólo se consigue con un largo aprendizaje y por supuesto, un sólido apoyo local fiable. Pero las cosas siguen cambiando rápidamente, ya en los últimos años han aparecido nuevos jugadores en el escenario de América del Sur, las flamantes multinacionales brasileñas. Algunas de ellas, Petrobras y Vale, se encuentran entre las mayores compañías del mundo; pero tenemos compañías como Embraer, el tercer fabricante más grande del mundo de aviones de pasajeros. Otras son sectoriales, como los fabricantes de acero Gerdau y CSN; Marco Polo, un fabricante de autobuses; o los gigantes de la sector alimentario JBS-Friboi, Perdigão y Sadia. Pero también tenemos a WEB, que fabrica componentes eléctricos; Odebrech y Carmago Corrêa, firmas de construcción; Natura, fabricante de cosméticos; Votorantin, Coteminas y otras. Así que, cuando viajemos por América del Sur más allá de los resorts y de Machu Pichu; vamos a poder ir percibiendo continuamente la sombra de todas estas multinacionales. Vamos a darnos cuenta también cómo junto con los chinos se están repartiendo el pastel de América del Sur.

23 diciembre 2009

Modernización del control y protección en centrales hidroeléctricas existentes

Ayer revisábamos algunas opciones de automatización para centrales hidroeléctricas (ver “Soluciones de automatización para centrales hidroeléctricas”). Hoy vamos a hablar de las soluciones existentes para la modernización de centrales hidroeléctricas existentes.
. ¿Por qué nace la necesidad de modernizar una central hidroeléctrica?
  • Los generadores obsoletos trabajan en un régimen forzado que acaba originando paradas no previstas: Ello se debe a esquemas de protección, aparatos, reguladores, reguladores de tensión automáticos que hayan quedado envejecidos.
  • La duración de las paradas de mantenimiento del generador aumentan por necesidades de mantenimiento: componentes envejecidos, falta de personal cualificado, etc.
  • Comportamientos del generador diferente a lo esperado como consecuencia de reparaciones improvisadas con los años (diferentes generaciones de relés y controles, diferentes planteamientos de una unidad a otra…).
  • La estación de generación no pueden controlarse remotamente.
  • Ineficientes gestión del agua y pobre optimización de la salida del generador.
  • Equivocaciones de operación causadas por datos insuficientes proporcionados por el centro de operación y control.
Implementación de sistemas de automatización, control y protección

La implementación de sistemas de automatización modernos, equipos de protección y control ofrecen reducción de costes y ventajas operacionales. Por ejemplo por los nuevos reguladores, excitación más rápida o protección digital. Nuevos y poderosos sistemas de control ofrecen también la incorporación de características de optimización de planta. Las modernas MMI´s (interfaces hombre máquina) proporcionan una visión general de los datos operacionales de una forma ilustrativa. Dependiendo de las condiciones de plantas existentes el alcance de la implementación de un proyecto de modernización del control y protección tiene que revisar lo siguiente:
  • Sustituir los sistemas existentes por sistemas digitales.
  • Revisar y actualizar la instrumentación de campo.
  • Actualizar o modernizar los sistemas de control del proceso.
  • Implementar nuevos sistemas de comunicación (station bus, comunicación remota).
  • Instalar o actualizar equipos de control para habitaciones de control central y/o centro de control de grupos.
  • Implementar funcionalidad por mantenimiento remoto y soporte experto.
Bibliografía: Modernization of automation, control and protection. VA TECH HYDRO.

22 diciembre 2009

Soluciones de automatización para centrales hidroeléctricas

La energía hidroeléctrica es la fuente renovable más utilizada en el mundo. Produce aproximadamente el 20% de la energía eléctrica mundial y casi el 90 % de la electricidad generada de fuentes renovables. Una central hidroeléctrica puede generar energía con un amplio rango de capacidades, en este artículo hablamos del equipamiento electrónico de las centrales hidroeléctricas.
Sistema de generación: El sistema de generación de las instalaciones modernas integra los sistemas eléctricos en un único ambiente de control. Las deseables del sistema de generación son:
  • Soportar protocolos de interface eléctricos como IEC 61850 e IEC 60870-5-103 y 104.
  • Arquitectura abierta que permita la integración de una amplia variedad de dispositivos y sistemas de terceras partes.
  • Capacidad para migrar hacia sistemas futuros y evolucionar en proyectos de inversión que incluyan gráfica de procesos, aplicaciones de control y datos históricos.
  • Escalabilidad – incluyendo diferentes niveles de redundancia – y eminentemente convenientes tanto para las combinaciones más pequeñas y simples como las más complejas en plantas nuevas y existentes.
  • Funcionalidades a nivel de control de planta, incluyendo conectividad OPC, procesado de datos de masa y redundancia auto-sostenida, así como funcionalidades usuales como alarma auditorías y tendencias.
  • Sistemas de protección del equipo integrados para unidades de generación y transformación.
  • Integración de sistemas de protección de equipos para el generador y unidades transformadoras, cuadros de distribución de alta tensión, y sistemas de media y baja tensión.
Automatización con sistemas SCADA

La automatización de la central hidroeléctrica comprende todos los sistemas necesarios para conseguir el funcionamiento autónomo e independiente de la planta de generación. Para ello se utiliza sistemas escalables y modulares que gestionan la automatización de las unidades, plantas auxiliares, su prestación, regulación de cuencas y trabajos hidráulicos, así como control de carga/velocidad de las hidroturbinas. Ya sea para pequeños controles de unidades hidro pequeñas o para complejas aplicaciones de almacenaje y bombeo, las características de los componentes de control recomendables con las siguientes:
  • Control de unidades (turbinas, generador, transformador de potencia y equipos auxiliares).
  • Control de planta: HV switchyard, esclusas, admisión y otros sistemas hidráulicos).
  • Funciones de control complejas, tales como control de juntas, control de cascada, control de inundación y ríos, control de frecuencia de planta, control de potencia activa y reactiva.
  • Control remoto y conectividad del centro de envío de datos.
Otras funcionalidades
  • Análisis gráfico de máquinas rotatorias. Presenta los datos de vibración históricos y representación gráfica de las variables del proceso de forma que puedan reconocerse rápidamente las tendencias.
  • Control de datos y fallos en las máquinas rotatorias.
Ingeniería del proyecto .
La ingeniería de detalle se requiere para ejecutar el proyecto correctamente. En todos los proyectos es necesario evaluar el sitio, analizar los sistemas de transmisión y generación, elaborar diagramas de línea y calcular las cargas y las corrientes de cortocircuito. También es necesario determinar los componentes y dimensionar o redimensionar el cableado, y realizar los cálculos de iluminación, tierras y selectividad.
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Soluciones inteligentes
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Las últimas tendencias proporcionan soluciones de control inteligentes completamente integradas que alcanzan a un amplio rango de aplicaciones de hidrogeneración. Las últimas soluciones incluyen todas las funciones de control básicas y requerimientos como respuesta rápida del sistema, ancho de banda y completo cumplimiento con las normas IEEE e IEC. .

Bibliografía: Harnessing the power of water. ABB.

21 diciembre 2009

Honeywell realza el sensor de posición inteligente

Honeywell introduce el sensor de posición inteligente o SMART en una configuración lineal de 75 mm, permitiendo un control del movimiento altamente exacto, y mejorando la eficiencia y seguridad de operación. Es simple, un diseño sin contacto elimina mecanismos de fallo mecánico, reduciendo el desgaste, mejorando la fiabilidad y durabilidad, y minimizando tiempos muertos. Los sensores de posición inteligentes pueden pensar por sí mismos. Usan una disposición de sensores magneto resistivo para determinar la posición de un imán fijado a un objeto móvil. Un perfecto sellado permite una robustez que resiste ambientes agresivos tales como shock, vibraciones, temperaturas extremos, agua salada, terreno agreste y polvoriento. La instalación se simplifica a cuatro pasos simples respecto a 14 pasos para algunos productos competitivos, reduciendo los costes de configuración. Para los ingenieros de diseño, el sensor de posición SMART proporcionan flexibilidad de diseño e interface por su espacio en aire de hasta 3.0 ± 2.5 mm [0.118 ± 0.098 in] entre el sensor y el imán, y una gran variedad de opciones de salida (estándar analógico; bus CAN e interface RS232 disponible). El dispositivo tiene también un panel electrónico, haciendo que sea fácilmente adaptable a la mayoría de las plataformas comerciales, eliminando la necesidad de electrónica externa adicional. Debido a que se ofrece salida de temperatura compensada y estable, los diseñadores no necesitan emplear recursos de ingeniería para construir sus propios algoritmos de salida, reduciendo el coste total. El sensor de posición SMART, la configuración lineal de 75 mm, puede usarse potencialmente para:
  • Aplicaciones industriales tales como maquinaria (ej. Cortadoras y líneas de corte, manejo de materiales, embalaje, moldeado de plástico, manipulación de obleas, trabajos con madera), elevadores, control del caudal industrial (ej. Posicionamiento de válvulas para plantas de procesado de alimentos y bebidas).
  • Aplicaciones aeroespaciales y de defensa tales como control de puertas de aeronave y posicionamiento de brazos de suspensión de vehículos militares.
  • Aplicaciones médicas tales como bombas de jeringas, hardware de hospital, imágenes, etc.
  • Aplicaciones de transporte tales como las agrícolas combinan control del movimiento y posicionamiento del brazo de grúas.
Según el fabricante, el sensor de posición SMART es una forma revolucionaria de detectar posición lineal. El debut de este sensor proporciona a los diseñadores el más alto nivel de exactitud, durabilidad y rendimiento comparado con otros productos equivalentes.

Nueva tecnología de ahorro energético para los UPS

Eaton ha introducido su Energy Saver System technology, actualmente disponible para actualizar actualmente sus Eaton 9395 and 9390 UPSs. La compañía defiende que esta nueva tecnología permite que los grandes sistemas de potencia ininterrumpida trifásicos operen con una eficiencia energética del 99 % sin sacrificar fiabilidad. Otra de las ventajas de este sistema es que reduce las pérdidas de energía del UPS a casi cero, reduciéndose dramáticamente el consumo energético, el impacto medioambiental y los costes de energía. El fabricante defiende que el sistema puede detectar cambios en las condiciones de energía y cambiar al modo correctivo más rápido y de una forma más fiable de las capacidades “eco-mode” convencionales de los UPS. Dependiendo de las condiciones, los UPS que trabajan con el Energy Saber System puede operar en modo de detección standard, doble conversión, tormentas, etc. Sí bien los avances en los últimos años ha mejorado de forma importante la eficiencia de los UPS, la mayoría de las especificaciones de los ingenieros sólo buscan especificaciones exclusivas, ya sea alta eficiencia o alta protección. Con el nuevo sistema un UPS es consistente con la protección y la calidad de los sistemas IT con la mayor eficiencia en todos los rangos de carga.
Más información aquí

20 diciembre 2009

Algunas tecnologías emergentes en el diseño de edificios eficientes

Una estrategia clave para conseguir mejorar la eficiencia energética en comerciales y residenciales es el uso de últimas tecnologías. Las últimas tendencias en I+D apuntan al estudio del edificio como un todo, aproximaciones de ingeniería de sistemas que optimizan la eficiencia para zonas climáticas y aplicaciones específicas, mientras que integran la eficiencia con tecnologías de energías renovables.
Estudio del edificio como un todo
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El estudio del edificio como un todo tiene en cuenta las interacciones complejas y dinámicas que existen entre y el medio ambiente, entre un sistema de energía de un edificio, y entre un edificio y sus ocupantes. Este tipo de aproximaciones ha conseguido alcanzar ahorros de un 30 % más allá de la alcanzable enfocándose solamente en componentes del edificio individuales. Las siguientes realmente interesante áreas tecnológicas contribuyen a una estrategia efectiva de tratar un edificio como un todo a efectos de eficiencia energética:
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Controles avanzados
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Los controles avanzados juegan un papel muy significativo en la mejora del rendimiento energético de un edificio. Los controles avanzados prometen niveles sin precedentes de respuesta sensórica y automatizada ante los cambios en el ambiente interno y externo. La transmisión de una información actualizada y continua sobre el sistema del edificio y el rendimiento de los componentes permitirá equipos más efectivos en costes, disminuir los costes de operación y aumentar los niveles de confort.
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Controles inalámbricos
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Un área de especial interés son los controles inalámbricos y el motivo es bien claro. Los controles inalámbricos tiene el potencial de reducir significativamente el coste de los proyectos de reacondicionamiento de edificios utilizando sensores avanzados. Esto es muy importante el coste del cableado puede representar del 20 al 80 % de los costes del proyecto de control. Los sensores y controles inalámbricos ofrecen una gran flexibilidad pueden instalarse y moverse sin necesidad de cableado. Esta opción da especialmente nuevas posibilidades a los espacios comerciales de hoy. Últimamente, los controles inalámbricos pueden soportar también control personalizado, ofreciendo confort térmico mejorado, niveles de iluminación ajustadas individualmente, y otras condiciones ambientales de interior personalizadas.
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El Mercado de los controles avanzados
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Los controles inalámbricos tienen su mercado más claro en la creciente implantación de superficies comerciales, edificios por cierto muy intensivos en consumo de energía. Su potencial es conseguir la reducción del consumo energético en calefacción, aire acondicionado, e iluminación. Según estudios realizados en estados unidos el consumo energético pueden reducirse en un 6 %. Adicionalmente, ofrecen un gran potencial en la reducción de la demanda pico. Las funciones más relevantes de los controles inalámbricos en los edificios son las siguientes:
  • Control de planta: Control de la temperatura del espacio, secuenciación de calderas.
  • Mantenimiento de planta: Informe de fallos/alarmas, control de las condiciones de filtros, control del tiempo de funcionamiento.
  • Ahorro energético: Programación de la iluminación, calefacción y aire acondicionado.
  • Registradores: Medición de energía, control del uso de la energía.

Respecto a los controles de iluminación, calefacción y aire acondicionado los más comunes son los siguientes:

  • Control de acceso: Sistemas de acceso a los edificios.
  • Seguridad: Seguridad contra el fuego, alarma, respuesta al fuego, supresión del fuego, circuitos cerrados de televisión, etc.
  • Calefacción y aire acondicionado: Control climático (temperatura, humedad), ventilación.
  • Iluminación: Control de iluminación.
  • Transporte vertical: Elevadores.

Bibliografía: Brambley et al. 2005. Advanced Sensors and Controls for Building Applications: Market Assessment and Potential R&D Pathways. U.S. Department of Energy .

Palabras clave: Building's energy systems

Archivos 3D CAD de ingeniería eléctrica para libre descarga

Progresivamente muchas empresas se dan cuenta de la gran promoción que supone para ellas transferir mediante internet algo de su Know-how a la sociedad. Estas empresas u organizaciones consiguen una rápida fidelización de personas de todo el mundo que comienzan a utilizar sus conocimientos. De nada vale tener el know-how relegado al uso de pequeños círculos de usuarios en un alarde de autocomplacencia.
Un pequeño ejemplo lo vemos en JVL Industri Elektronik, que acaba de liberar para su descarga gratuita un estupendo catálogo de datos 3D CAD, enriqueciendo así la buena colección de conocimiento sobre control del movimiento que ya incluía la página.
La compañía también da soporte a usuarios del software de ingeniería eléctrica Eplan P8 y los diseñadores pueden descargar macros de Eplan que les ayudarán en sus diseños.
Los macros contienen toda la información gráfica, técnica y comercial que es necesaria para sus diseños y documentación electro-ténica.
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Descargas en la web de la compañía.

19 diciembre 2009

Mejoras en el rendimiento del control en tiempo real de plantas industriales

El control del rendimiento no es algo nuevo. El concepto es obtener un informe regular sobre las operaciones de fabricación que están teniendo lugar. Sin embargo, la persecución de la gestión del rendimiento en tiempo real (RPM) requiere que los gestores consideren activamente qué métrica rastrear en los procesos claves de forma eficiente permitirá obtener mejoras en el proceso. Deben identificarse los procesos y en segundo lugar las variables a medir para asegurar que se consigue supervisar el rendimiento óptimo. Debe considerarse cómo ajustar los objetivos que impactan en los cambios del negocio o en las condiciones operacionales en tiempo real. Finalmente, los gestores deben implementar los procesos comerciales que permitan el reconocimiento de problemas y luego faciliten la toma de acciones correctivas inmediatas y a largo plazo.
Beneficios de la optimización
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Para asegurar la estabilidad y permitir la optimización se requiere un buen conocimiento de cómo se comporta el proceso en tiempo real. El control de procesos avanzados en tiempo real debe seleccionar cuidadosamente los indicadores clave y la métrica a la que se expone el rendimiento del controlador, ayudando a los gestores a identificar las oportunidades de mejora en el rendimiento. El control de los KPIs y la métrica derivada de los sistemas de control de procesos avanzados puede ayudar a incrementar el rendimiento del proceso:
  • Controlando continuamente el punto óptimo de rendimiento.
  • Identificando rápidamente y resolviendo los problemas del proceso.
  • Rastreando para asegurar que se alcanzan los beneficios de control de procesos.
Implementando soluciones RPM
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La implementación RPM requiere medición, análisis y corrección. Al menos estos tres elementos se requieren para un sistema de gestión del rendimiento. Las señales analíticas/diagnóstico – o métricas – deben definirse para determinar si existe algún problema. KPIs asociados con estos problemas proporcionan medidas cuantitativas del valor comercial. Una vez se mide y compara el objetivo, cualquier acción correctiva debe ser identificada y ejecutada – colocando un sensor de fallo o un controlador, por ejemplo.
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Palabras clave: Real-time performance management

La economía de Sudáfrica sale de la recesión

La economía sudafricana ha vuelto también el crecimiento en el tercer trimestre de 2009, aunque el crecimiento experimentado ha sido muy leve. El PIB anualizado se incrementa a un ritmo del 0,9 %. Según Pretoria, el rebote en la economía se ha debido a las manufacturas, los servicios gubernamentales, la industria de la construcción y los servicios personales. La actividad en otras industrias –finanzas, inmobiliarias, servicios comerciales, minería y canteras, agricultura, forestal y pesca, comercio al menor y hoteles y restaurantes – han continuado menguando. Parece ser que serán sobre todo las manufacturas las que pueden sacar a la economía sudafricanas de la recesión. A pesar de todo, la economía sudafricana queda vulnerable.
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Bibliografía: Allafrica.com

18 diciembre 2009

La tecnología de sensores con menor consumo de energía hasta ahora conocida

Silicon Laboratories ha anunciado la unidad microcontroladora de ultra-baja-potencia C8051F91x/0x. La compañía defiende que es que este dispositivo tiene el modo activo de consumo de corriente más bajo conocido hasta ahora, unos 160 microA por MHz. La familia F91x/0x está bien adaptado para un amplio rango de aplicaciones donde el consumo de baja potencia es crítico. Algunos ejemplos de estas aplicaciones son los medidores inteligentes, etiquetas RFID, dispositivos médicos personales, interfaces de sensores, energy harvesting, sistemas de seguridad domésticos, detectores de humo y fuego. El MCU ofrece un consumo de corriente en modo actico de 160 microA por MHz, que ahorra energía cuando el sistema está funcionando. También consumen la corriente más baja en modo sleep. En sistemas que usan modo sleep, una cantidad significativa de energía puede usarse despertando el MCU y preparándolo para adquirir datos del proceso. La familia F91x/0x se ha diseñado para despertar en un tiempo extremadamente corto de tiempo (menos de dos microsegundos), minimizando la cantidad de tiempo empleado en un estado de derroche de energía.
. Bibliografía: Ultra-efficient 8-bit MCUs target smart metering, sensor interfaces. DesignLine December 2009

Siemens automatiza la producción de biocombustibles a partir de algas

Renewed World Energies (RWE) seleccionó a Siemens Industry para automatizar sus nuevas instalaciones de Georgetown County, S.C. Ahora, en la fase piloto del desarrollo, la planta convierte algas cultivadas en aceite usado como combustible diesel y jet. RWE espera alcanzar plena capacidad a finales de 2010. El sistema de control incluye un controlador Simatic S7-300 con software de control de procesos Simatic, además de Siemens Micromaster drives. El sistema de control y automatización ayudará a la compañía a cumplir la creciente demanda de combustibles alternativos. Adicionalmente, RWE está incorporando un proceso que captura CO2 y emisiones y emisiones de óxidos nitrosos de humos industriales y luego reciclar los productos químicos para realzar el proceso de crecimiento de las algas. .
Bibliografía: Siemens to automate algae biofuels production. Automation December 2009

Últimas tecnologías en cargadores de baterías



Freescale Semiconductor desveló hace unos meses una nueva aproximación en la última generación de tecnologías, la 130-nm SMARTMOS 10 technology. Esta tecnología de utiliza el cargador de célula-batería PC900840EP Li-ion, que permite unas capacidades de voltage desconocidas hasta hoy de 0,315 V a una eficiencia de conversión de energía de casi el 90 %.

El voltaje de entrada ultra bajo es crítico para mejorar las capacidades de captación de energía en los paneles Solares ya que permite que un único panel funciones satisfactoriamente en días de poca luz. Este cargador de batería está previsto para ser usados en sistemas de energía de una sola cúla y en otras aplicaciones de energy-harvesting.

Freescale ha conseguido este logro mediante el uso de un chip que trabaja en cuatro niveles de metanización, doble polisilicio y STI (shallow trench isolation). En la parte del circuito, el chip incorpora técnicas de diseño de bajo voltaje que llevan este desafío hacia voltage es extremadamente bajo. El circuitos utiliza un oscilador de circuitos bootstrap que inicialmente da un voltaje de salida de 2,9 V.

Bibliografía: Battery-charger IC drives energy efficiency. Electronics Design, Strategy, News. December 2009

17 diciembre 2009

La carrera contrarreloj por el negocio del cambio climático ha comenzado

Los líderes mundiales se preparan ya con el permiso de Obama para iniciar la carrera contrarreloj cuya meta es forjar el negocio futuro del cambio climático, un negocio que esta vez se decanta también a intentar reducir las diferencias entre países ricos y naciones pobres en recortar sus respectivas emisiones. Desde un punto de vista puramente práctico esto también supone la más que probable aparición de oportunidades de negocio de la eficiencia energética y las renovables en los países pobres. El viejo orden mundial se esfuma. El nuevo negocio, probablemente se convierta en un tratado en los próximos años y de esta forma comprometa a todos los países a tomar acciones concretas y efectivas contra el cambio climático. En 1997 el protocol de Kyoto nunca fue ratificado por USA, y no tuvo exigencia alguna hacia los países en desarrollo como China. Nuevamente ha sido el presidente Obama quien ha desbloqueado los asuntos clave de la cumbre de Copenhage al acordar un acuerdo global de asistencia financiera de este el mundo rico al mundo pobre que ascenderá a 100.000 millones de dólares. Pero Hillary Clinton, Secretaria de Estado, ha dejado claro que el precio de la firma US será que China y otros países en desarrollo acepten que sus recortes de emisiones sean internacionalmente controlados. China ha asumido su compromiso de transparencia, pero es improbable que sus planes de someter sus emisiones sólo al control doméstico sean bastante.

Estados Unidos destinará 564 millones de dólares para proyectos de biocombustibles

El impulso que Estados Unidos viene dando en los últimos meses a la eficiencia energética y las energías renovables puede ser el revulsivo definitivo para que estos nuevos campos de la ingeniería despeguen con fuerza en los próximos meses. Tras aflojarse las presiones del lobby del petróleo que tanto atenazó la era Bush, la administración norteamericana no deja día tras día de lanzar propuestas respaldadas por los tan codiciados dólares. Grandes oportunidades surgen cuando tan profundos cambios tienen lugar en un país que desconocía los conceptos básicos de eficiencia energética en el mundo real. La noticia de hoy son los 564 millones de dólares que Obama destinará ahora a proyectos de biocombustibles. Occidente depende energéticamente de países políticamente inestables por lo que la independencia energética es un argumento estratégico que está tomando peso en la mayoría de los países de occidente. Los nuevos fondos están destinados al desarrollo completo a pilotos a escala comercial de la industria de la biomasa en los Estados Unidos. Los proyectos seleccionados producirán biocombustibles avanzados, bioproductos y materia prima biomásica para proyectos a escala piloto, demostración y comercial. Estos fondos se complementan con inversiones privadas y fondos no federales, por lo que estos proyectos alcanzan inversiones totales de 1.300 millones de dólares. Se estima que la industria biomásica doméstica proporcione nuevos puestos de trabajo en muchas áreas rurales del país. Un nuevo ejemplo más que ilustra la forma en que este tipo de son mucho más efectivas en creación de empleo. Estas nuevas tecnologías ayudarán a cerrar el hueco entre la producción de biocombustibles actual que proceden de un pequeño número de biorefinerías avanzadas y el agresivo propósito de desarrollar biocombustibles avanzados a partir de celulosa.

Las grandes empresas se reparten el gran pastel de las subvenciones en eficiencia energética

Leyendo este artículo nos daremos cuenta por qué la eficiencia energética no está ni siquiera en haciendo en las pequeñas empresas y en el sector residencial. Realmente triste lo que está ocurriendo. Los grandes esfuerzos que el contribuyente está haciendo para conseguir evitar el derroche energético en nuestro país deberían estar generando actividad económica en pymes, ingenierías, instaladoras, etc. Pero lo cierto es que si nos movemos en el mundo de la industria nos daremos cuenta que esas grandes cantidades que se barajan no están llegando a la pequeña empresa. El número de pequeñas y medianas empresas que están recibiendo apoyo para mejorar la competitividad de sus procesos es realmente exiguo en un momento en el que la competitividad es vital para conseguir salir de la recesión económica. Lo poco que se palpa en la calle sobre eficiencia energética no va más allá de campañas publicitarias mediáticas en las que se entregan “bombillas” o se sustituye el alumbrado público municipal ¿Qué está ocurriendo con el reparto de los fondos de ayuda a la eficiencia energética tan vitales en estos momentos? La siguiente gráfica puede darnos una pista sobre lo que está sucediendo. Las grandes empresas del sector eléctrico absorben nada menos que el 58,3 % del reparto porcentual del origen de fondos públicos. Estos datos, ilustrados en la figura que acompaña a este artículo, proceden de la información del Plan de Ahorro y Eficiencia Energética: E4 2008- 2012. Los fondos públicos se reparten en una distribución tan sorprendente que el 58 % la absorbe el sector eléctrico y un 12 % el sector del gas. Las CCAA gestionan un 16,9 % de los fondos y un 10,1 % se reparten en los Presupuestos Generales del Estado. Puesto que las administraciones públicas municipales absorben gran parte de los fondos del estado y las CCAA, ¿qué dinero llega a las empresas realmente?
Bibliografía: Idae

16 diciembre 2009

Gran colección de software libre para modelización del fuego

Analizamos en este artículo una magnífica colección de software de simulación que puede descargarse gratuitamente en la página del NIST (National Institute of Standards and Technology). Este software está dirigido a diseñadores avanzados de sistemas en los que conocer el comportamiento de los humos es una cuestión relevante.

  • LOFT-FT – (A Large Outdoor Fire plume Trajectory model - Flat Terrain) modelo computerizado para predecir la distribución de las partículas de humo y productos de la combustión en el viento en dirección descendente. El simulador resuelve las ecuaciones de dinámica de fluidos fundamentales para las columnas de humos y sus alrededores con el terreno llano. Este programa contiene una interface de usuario gráfico para entrada y salida y una base de datos modificable de los parámetros de emisión del humo y los combustibles. El resultado puede modelarse como una concentración de humos.

  • ASCOS – (Analysis of Smoke Control Systems) Este programa está dirigido al análisis del caudal de los humos en los sistemas de control de humos. Este programa puede analizar cualquier sistema de control de humos que produzcan diferencias de presión y así intentar limitar el movimiento de los humos en situaciones de incendio en un edificio.

  • ASET-B – (Available Safe Egress Time - BASIC) Con este programa puede calcularse la temperatura y posición de las capas de humo caliente en una habitación individual con puertas y ventanas cerradas. Las entradas requeridas son fracciones de pérdida de calor, la altura del fuego, la altura del techo de la habitación, el área del suelo de la habitación, el tiempo máximo para la simulación, y el régimen de calor liberado por el fuego. El programa da como resultado la temperatura y espesor.

  • ASMET – (Atria Smoke Management Engineering Tools) Consiste en una serie de ecuaciones y un modelo de fuego de zona para análisis de sistemas de gestión de humos para grandes espacios como centro comerciales, hangares de aeroplanos, etc. El método predice el movimiento de los humos en el espacio.

  • BREAK1 – (Berkeley Algorithm for Breaking Window Glass in a Compartment Fire) es un programa que calcular la historia de temperaturas de una ventana de vidrio expuesta a las condiciones de fuego descritas por el usuario. Los cálculos se paran cuando el vidrio se rompe. Las entradas requeridas son la conductividad térmica del vidrio, difusividad térmica, longitud de absorción, tensión de rotura, módulo de Young, coeficiente térmico de expansión lineal, visibilidad, espesor de sombreado, etc.

  • CCFM – (Consolidated Compartment Fire Model version VENTS) Modeliza la compartimentación del fuego. Simula las condiciones según las condiciones del fuego en multi-room.

  • CFAST – Modeliza zonas que predicen el efecto del fuego especificado en temperaturas, varias concentraciones de gas y alturas de capa de humos en una estructura multi-compartimentos.

  • DETACT-QS – (DETector ACTuation - Quasi Steady). Calcula el tiempo de actuación de dispositivos térmicos bajo u techo no confinado. Puede usarse para predecir el tiempo de actuación de detectores de calor de temperatura fijos y sprinklers

  • DETACT-T2 – (DETector ACTuation - Time squared)

  • ELVAC – (Elevator Evacuation) Programa computerizado interactivo requerido para evacuar personas de un edificio con el uso de elevadores y escaleras. Debe tenerse en cuenta que los elevadores no están pensado para ser usado en caso de incendios. Sin embargo, es posible diseñar elevadores que sean usados en caso de emergencia.

  • FASTLife – Se utiliza para calcular fenómenos producidos por el fuego durante el diseño de un edificio.

  • FIRDEMND

  • FIRST – Simulador de las propiedades fundamentales del combustible.

  • FPETool – Ecuaciones de ingeniería utilizadas para estimar el riesgo potencial de incendio como respuesta a los sistemas de protección del fuego y espacio ante el riesgo de desarrollo del fuego.

  • Jet

  • LAVENT

  • NIST Fire Dynamics Simulator and Smokeview
Todos los programas pueden descargarse gratuitamente aquí

Herramienta para calcular el ahorro energético en urinarios

Los urinarios son equipamientos gravosos desde el punto de vista del consumo energético, especialmente los modelos antiguos en edificios públicos concurridos. Es en estos casos cuando especialmente merece la pena estudiar el consumo y valorar la posibilidad de sustituirlos. Esta herramienta realiza todas las operaciones de forma cómoda y sencilla. Se trata de una herramienta que estudia los costes de este tipo de instalaciones y recomienda alternativas. Siempre hablamos de alternativas fundamentadas, y debidamente calculado el ahorro económico conseguido. El calculador de costes es una herramienta de planificación que estudia en la en todo el ciclo de vida del producto.
Descargar herramienta gratuita aquí

Técnicas de inteligencia artificial para el control de hornos y calderas de gas

Imágenes de video y técnicas de inteligencia artificial pueden usarse para obtener información para el control óptimo de hornos de gas. Esta tecnología sensora implica el uso tanto de cámaras de video como observaciones espectroscópicas ópticas junto con análisis de imágenes avanzadas y técnicas de reconocimiento de modelos. .
Beneficios que pueden obtenerse con este proyecto
  • Equilibrio del quemador mejorado que permite la operación con niveles de aire en exceso reducidos que resultan en eficiencia térmica mejorada, consumo de combustible reducido, y emisiones de NOx reducida.
  • En calderas de gran tamaño un 10 % de reducción en las emisiones de óxido de nitrógeno puede resultar en un ahorro de 1 millón de dólares al año en derechos de emisión.
  • En una caldera grande una reducción en el consumo de combustible del 0,5 % originará un ahorro de más de 250.000 dólares por año.

Aplicaciones

Las aplicaciones de eficiencia energética de esta tecnología incluyen:
  • Control de procesos en tiempo real de hornos de gas multi-quemador para fusión de escorias y materiales reciclados en la industria del aluminio.
  • Sensores de lectura directa de la llama para control continuo de NOx y otros contaminantes en hornos y otros contaminantes en acerías, hornos de forja, hornos para tratamiento térmico, etc. La temperatura mejorada servirá para una mejor calidad en el producto en la industria del acero, particularmente en hornos para tratamientos térmicos.
  • Reacondicionamiento de bajo coste para la implementación de controles de procesos avanzados para hornos de gas usados en la industria del vidrio. El control del proceso de fusión del vidrio avanzado originará una mayor eficiencia del quemador, emisiones reducidas, y calidad mejorada en el producto como consecuencia de la mayor uniformidad de la temperatura.

Descripción de la tecnología

Una nueva aproximación para la detección de las propiedades en tiempo real de la llama puede ser empleada para desarrollar sistemas de diagnóstico para los hornos de gas natural. La imagen sensórica de la llama implica el uso tanto de cámaras de video como observaciones espectroscópicas junto con análisis de imagen avanzado y técnicas de reconocimiento de modelo. Esta técnica se usa para identificar las características de la llama que pueden correlacionarse con el ratio aire/combustible, nivel de emisiones de óxido de nitrógeno, y temperatura de la llama. Este sistema on-line proporcionará elementos de juicio para guiar el equilibrio del ratio aire/combustible entre quemadores individuales en hornos multi-quemadores. Identificar y corregir quemadores ricos en combustible originará una eficiencia energética mejorada. Adicionalmente, si las temperaturas de la llama se controlan cuidadosamente, las emisiones de NOx de la llama del gas natural se reducirá a valores extremadamente bajos. Las temperaturas de la llama son por lo tanto una variable de control muy importante, y la temperatura en varias regiones de la llama puede obtenerse de la medición óptica continua. Otro importante aspecto importante del control de la combustión en industrias como la del vidrio o aluminio es la calidad del producto. La uniformidad de temperaturas en el horno es importante para que en ambas industrias se alcance calidad en el producto para reducir pérdidas. La factibilidad de estos proyectos implica la captación de datos de la llama de detectores de fibra óptica o espectrómetros junto con imágenes de llama obtenidas por video cámaras. El tratamiento de los datos se hace mediante Adaptive resonance theory neural networks para el reconocimiento de la llama como una función de las condiciones operacionales. Esta información, junto con sensores de temperatura de la llama virtuales se usan para desarrollar estrategias de control para el control óptico del horno.

Bibliografía: Diagnostics and control of natural gas fired furnaces via flame image analysis. Office of Industrial Technologies Energy Efficiency and Renewable Energy U.S. Department of Energy Washington.

Una forma más sostenible de conseguir electricidad a partir del gas natural

Una nueva forma producir energía eléctrica a partir del gas natural ha sido propuesta por los investigadores del MIT que puede proporcionar energía eléctrica con cero emisiones de dióxido de carbono, y costes comparables a las plantas de carbón o gas natural convencionales. Esta nueva tecnología utiliza células de combustible de óxido-sólido, que producen energía del combustible sin quemarlo. El sistema no requiere ninguna nueva tecnología, sino simplemente se combinan tecnologías existentes, o alguna que está ya bajo desarrollo, en una nueva configuración (se ha solicitado patente). El sistema tiene la ventaja de funcionar con gas natural, una fuente de energía bastante abundante, con unas reservas probadas de al menos 60 años al ritmo actual de consumo. El gas natural es además medioambientalmente más positivo que el carbón o el petróleo. El gas natural produce la mitad o la tercera parte del dióxido de carbono emitido por las plantas de carbón. El gas natural produce ya el 22 % de toda la producción de electricidad de los Estados Unidos, y el porcentaje probablemente se eleve si aumenta el precio del carbón. Por estas y otras razones, un sistema que pueda producir electricidad a partir del gas natural a un precio competitivo y con cero emisiones de gases de efecto invernadero puede ser una alternativa atractiva a las plantas de producción convencionales a base de combustibles fósiles. Las plantas de gas natural de ciclo combinado – la forma más eficiente de plantas de producción con combustibles fósiles – pueden reacondicionarse para capturar carbono y reducir los gases de efecto invernadero en un 90 %. Pero los investigadores del MIT defienden una reducción del 100 % La investigación fue llevada a cabo en el Massachusetts Institute of Technology