28 febrero 2013

Vulnerabilidad de las comunicaciones SCADA




La ingeniería de ciberseguridad es cara.  Sin embargo, la presencia de vulnerabilidades lo requiere. Sin embargo, la presencia de vulnerabilidades lo requiere. En este artículo hablaremos de las vulnerabilidades de los sistemas SCADA. El orden en la lista de vulnerabilidades no refleja una prioridad en términos de probabilidad de ocurrencia o severidad de impacto.

26 febrero 2013

Guía de armónicos con variadores de frecuencia




Las corrientes y voltajes de armónicos se crean por cargas no lineales conectados al sistema de distribución de potencia. La distorsión de armónicos es una forma de contaminación en la planta eléctrica que puede causar problemas si la suma de corrientes de armónicos se incrementan por encima de ciertos límites.


24 febrero 2013

Estabilidad y dinámica de los sistemas de potencia (5ª PARTE)


Ver 4ª PARTE


La ecuación de oscilación

En una máquina síncrona, la fuerza motriz ejerce un par mecánico Tm en el eje de la máquina y la máquina produce un par electromagnético Te. Si, como resultado de una perturbación, el par mecánico es mayor que el par electromagnético, existe un par de aceleración Ta que viene dado por:



Esto ignora los otros pares causados por la fricción, pérdidas del núcleo, y pérdidas por rozamiento con el aire en la máquina. Ta tiene el efecto de aceleración de la máquina que tiene una inercia J (Kg m2) acumulada la inercia del generador y la fuerza motriz y, por tanto:



Donde t es el tiempo en segundos y ωm es la velocidad angular del rotor de la máquina en rad/s mecánicos. Es práctica común expresar esta ecuación en términos de inercia constante H de la máquina. Si ωom es la velocidad angular nominal en rad/s mecánicos, J puede ser escrito como:

Por lo tanto,

Y ahora, si ωr denota la velocidad angular del rotor (rad/s) y ωo su valor nominal, la ecuación puede ser escrita como:

Finalmente puede mostrarse que:

                                               
Donde δ es la posición angular del rotor (elec. rad/s) con respecto a una estructura rotatoria de referencia.

Combinando las ecuaciones anteriores obtenemos la ecuación de oscilación, llamada así porque describe las oscilaciones del ángulo δ del rotor durante las perturbaciones.

Puede añadirse el siguiente término adicional

Al lado derecho de la ecuación para considerar un componente de par de amortiguación no incluido explícitamente en Te.

Para un sistema estable transitoriamente durante una perturbación, es necesario para el ángulo del rotor (como su comportamiento se describe en la ecuación de oscilación) oscilar alrededor de un punto de equilibrio. Si el ángulo del rotor se incrementa indefinidamente, se dice que la máquina es inestable transitoriamente ya que la máquina continua acelerándose y no alcanza un nuevo estado de equilibrio. En sistemas multimáquinas, tales máquinas “se salen de paso” y pierden sincronismo con el resto de las máquinas.

Relaciones ángulo – potencia

Consideremos un modelo simple de un generador simple conectado a un bus infinito a través de un sistema de transmisión como el que mostramos en la figura con la que abrimos el artículo.



El modelo puede reducirse como mostramos reemplazando el generador con un voltaje constante detrás de una reactancia transitoria (modelo clásico). Es bien conocido que hay una potencia máxima que puede transmitirse al bus infinito en tal red. La relación infinita entre la potencia eléctrica del generador Pe y el ángulo del rotor de la máquina δ viene dada por:

Donde:

Bibliografía  

  • Grigsby, L.L. The Electric Power Engineering Handbook. CRC Press LLC, 2001

21 febrero 2013

Estabilidad y dinámica de los sistemas de potencia (4ª PARTE)




Ver 3ª PARTE


Estabilidad de frecuencia

La estabilidad de frecuencia es relativa a la habilidad de un sistema de potencia en mantener una frecuencia estacionaria dentro de un rango nominal siguiendo un trastorno del sistema severo resultando un desequilibrio significativo entre generación y carga. Depende de la capacidad para restaurar el equilibrio entre la generación del sistema y carga, con pérdida mínima y carga.

20 febrero 2013

Estabilidad y dinámica de los sistemas de potencia (3ª PARTE)



Ver 2ª PARTE


Estabilidad del voltaje

La estabilidad del voltaje está relacionada con la capacidad del sistema de potencia para mantener voltajes firmes en todos los buses del sistema bajo condiciones de operación normal, y después de ser sometidas a perturbación. La inestabilidad que puede resultar ocurre en la forma de una caída o elevación progresiva del voltaje de algunos buses. El resultado posible de la inestabilidad del voltaje es la pérdida de carga en el área donde el voltaje alcanza valores bajos inaceptables, o una pérdida de integridad de los sistemas de potencia.
La caída progresiva en los buses de voltaje puede también ser asociada con los ángulos del rotor que están fuera de paso. Por ejemplo, la pérdida gradual de sincronismo de las máquinas como los ángulos del rotor entre dos grupos de máquinas para aproximarse o exceder 180 ºC resultarían voltajes muy bajos en puntos intermedios en la red cerca del centro eléctrico. En contraste, el tipo de caída sostenida de voltaje que está relacionada con la inestabilidad del voltaje ocurre donde la estabilidad del ángulo del rotor no es un problema.

19 febrero 2013

Estabilidad y dinámica de los sistemas de potencia (2ª PARTE)

Ver 1ª PARTE


Estabilidad del ángulo del rotor

La estabilidad del ángulo del rotor está relacionada con la capacidad de las máquinas síncronas interconectadas de un sistema de potencia de quedar en sincronismo bajo condiciones de operación normales y después de ser sometidas a perturbación. Depende de la capacidad de mantener/restaurar el equilibrio entre par electromagnético y par mecánico de cada máquina síncrona en el sistema. La inestabilidad que puede resultar ocurre en la forma de incrementar las oscilaciones angulares de algunos generadores llevando a su pérdida de sincronismo con otros generadores.

17 febrero 2013

Estabilidad y dinámica de los sistemas de potencia (1ª PARTE)



En este artículo hacemos una descripción general del fenómeno de la estabilidad de los sistemas de potencia, incluyendo conceptos fundamentales, clasificación, y definición de términos asociados.

Conceptos básicos

La estabilidad de los sistemas de potencia es la capacidad del sistema, para una condición de operación inicial dada, para reganar un estado normal de equilibrio después de haber estado sometido a una perturbación. La estabilidad es una condición de equilibrio entre fuerzas opuestas; la inestabilidad se produce cuando una perturbación lleva a un desequilibrio sostenido entre fuerzas opuestas.


15 febrero 2013

Ecuaciones básicas de un intercambiador de calor


Coeficiente de transferencia de calor total


Consideremos la situación de la figura anterior. El calor está siendo transferido desde el interior del fluido (a una temperatura promedio Ti), a través de una película de suciedad, a través de la pared del tubo, a través de otra película de suciedad al fluido del exterior a una temperatura de carga del local To. Ai y Ao son respectivamente las áreas de superficie del exterior y del interior para transferencia de calor para una longitud dada de tubo. Para un tubo cilíndrico desnudo o plano,


14 febrero 2013

Tutorial de bombas centrífugas (4ª PARTE)

Ver 3ª PARTE

La tabla anterior nos da el caudal y pérdidas de altura de fricción para agua moviéndose a través de tuberías de diferentes diámetros a una velocidad de 10 ft/s. Se ha elegido 10 ft/s debido a que es un valor típico de velocidad en tuberías, no es demasiado grande para crear bastante fricción ni demasiado pequeña. La velocidad depende del caudal y del diámetro de la tubería.

13 febrero 2013

Tutorial de bombas centrífugas (3ª PARTE)



Ver 2ª PARTE

Cuánto más pequeña es la tubería, menor es el caudal. ¿Cómo se ajusta la bomba en sí misma al diámetro? La bomba instalada está diseñada para producir un cierto caudal promedio para sistemas que tienen sus tuberías dimensionadas convenientemente. El tamaño del impulsor y su velocidad predisponen a la bomba a suministrar el líquido a un cierto caudal. Si intentamos empujar el mismo caudal a través de una tubería pequeña la presión de descarga se incrementará y el caudal decrecerá. Similarmente si intentamos vaciar un tanque con un tubo pequeño, tardaremos un largo tiempo en drenarlo.


12 febrero 2013

Tutorial de bombas centrífugas (2ª PARTE)

Ver 1ª PARTE


Ahora veamos qué es la altura. La altura es una forma de simplificar el uso de la energía. Para usar energía necesitamos conocer la altura del objeto desplazado.

La energía de elevación EE es el peso del objeto W veces la distancia d:



La energía de fricción FE es la fuerza de fricción F veces la distancia que el líquido es desplazado o la longitud de la tubería l.


07 febrero 2013

Tutorial de bombas centrífugas (1ª PARTE)




Hay muchos tipos de sistemas de bombas centrífugas y muchas variaciones en esto incluyendo los equipos que pueden conectarse al sistema. El papel de la bomba es proporcionar suficiente presión para mover el fluido a través del sistema al caudal deseado.

Presión, fricción y caudal son tres características importantes de un sistema de tuberías. La presión es la fuerza de impulsión responsable del movimiento del fluido. La fricción es la fuerza que ralentiza las partículas del fluido. El caudal es la cantidad de volumen que es desplazado por unidad de tiempo. Las unidades para medir el caudal son gaón por minuto (gpm), litros por segundo (l/s) y metros cúbicos por hora (m3/h).


Conceptos de transformadores de corriente





Un transformador de corriente es un aparato eléctrico muy simple. Por ejemplo, el transformador de corriente de buje es simplemente un devanado en un núcleo aislado que llega a ser un transformador solamente cuando se coloca sobre el conductor primario.

05 febrero 2013

Enfriando el gas de los humos para maximizar la eficiencia de las plantas de energía




La alta eficiencia energética de una nueva unidad de generación en Belchoatow, Polonia, implementó un innovador sistema de enfriamiento del gas de los humos con conductos a presión de intercambio de calor hechos con un sistema de fluoropolímeros llamado AIWoFlon sobre aleaciones resistentes a la corrosión basadas en níquel. Esto se hace así debido a que aunque los metales permiten una mejor transferencia de calor, son incapaces – al contrario que el politetrafluoroetileno de resistir los niveles de exposición a la corrosión asociados con esta aplicación.

03 febrero 2013

Variadores de frecuencia variable para ahorrar energía en prensas

En su planta de Burton-on-Trent, Trelleborg Sealing Solutions fabrica soluciones y productos que sellan, protegen y amortiguan vibraciones en un amplio rango de industrias, incluyendo productos sellantes para aeronaves tanto civiles como militares. Como parte del Trelleborg Group Energy Excellence Initiative, el staff de la planta expresó su preocupación sobre el uso de la energía de sus packs de energía hidráulica, que suministran fluido hidráulico a numerosas prensas usadas para conectar fábrica a goma.


01 febrero 2013

Obteniendo energía a partir del vapor de agua




Si intercalamos una pieza de plástico absorbente de agua en un sensor piezoeléctrico, creamos un ensamblaje que puede curvarse en respuesta al vapor de agua y, si lo hace así, se genera una pequeña cantidad de corriente eléctrica. Esto es exactamente lo que los investigadores en el Massachusetts Institute of Technology dicen haber hecho con un polímero de respuesta al agua especial que ellos han creado.