Saca partido del hardware en código abierto

Continuando con un artículo sobre el software libre escrito el mes pasado (ver "El avance del software libre") vamos a hablar hoy de las organizaciones que ofrecen hardware en código abierto, una disciplina menos conocida que la del software libre. Estas organizaciones liberan información gratuitamente, incluyendo esquemas, lista de materiales, datos de configuración de circuitos impresos, alcanzando asimismo al diseño de todo el hardware. Los diseñadores, con esta información pueden construir o añadir nuevos diseños. En muchos casos, el software en código abierto soporta el diseño original, proporcionando ventajas adicionales. Algunos aspectos del hardware en código abierto van más allá de compartir el diseño en si mismo. Estos aspectos pueden ahorrar tiempo y dinero no solamente para los desarrolladores de hardware sino también para los diseñadores de circuitos impresos. Pueden licenciarse proyectos en código abierto de organizaciones tales como Creative Commons. Esta entidad estipula que los usuarios deben atribuir el trabajo en código abierto de la forma que el diseñador especifica. Otras organizaciones como BSD (Berkeley Software Distribution) permiten asignación de copyrights y proporcionan ciertas restricciones al uso del diseño del hardware. Si los usuarios están considerando crear su propio diseño en código abierto, necesitan conocer bien qué licencia trabajará mejor para ellos.

Hay que considerar varios factores, incluyendo energía, coste, y documentación, cuando se selecciona una plataforma de hardware en código abierto. Debe estarse seguro que la licencia proporciona documentación comprensible de alta calidad, incluyendo esquemas, lista de materiales y datos de los circuitos impresos. La documentación debe tener el soporte de una gran cantidad de usuarios, y debe alinearte con tus necesidades de productos.
Algunas plataformas de hardware en código abierto son Gumstix, Arduino, y BeagleBoard. Gumstix usa un modelo de hardware en código abierto colocando la composición esquemática y configuración de todos los paneles de expansión de la serie Overo de la compañía. Arduino emplea un microcontrolador como hardware y tiene su propia comunidad de diseñadores y aficionados. Los esquemas de Arduino vienen en Eagle y PDF, y la información del circuito impreso en Eagle. La licencia de Creative Commons cubre la licencia para la plataforma, y está disponible un extenso soporte de software y bibliotecas. El BeagleBoard usa OMAP3530 de Texas Instruments. Una gran comunidad de software en código abierto basado en LINUX soporta a BeagleBoard, y los esqeumas están disponibles en OrCAD de Cadence. La lista de materiales está en Microsoft Excel, y la información PCB está en Allegro de Cadence y Gerber files.
Debido a su alto nivel de tecnología, el BeagleBoard presenta algunos interesantes desafíos para usuarios del dispositivo OMAP3530, pero pueden superarse tomando ventajas del hardware en código abierto.

Esbozando el diseño

Puede reducirse el riesgo basándose en hardware en código abierto y tomando ventaja de un diseño probado que ha operado con éxito en el pasado. De esta forma, puede trabajarse comenzando en un punto conocido desde el que partir para ir trabajando con nuevo hardware o hardware terminado hasta finalizar el diseño. Teniendo acceso a la lista de materiales y al número de partes es fácil ajustarse rápidamente. Puede buscarse lugares para sustituir condensadores y resistencias y conseguir acceso a piezas más familiares.
Por ejemplo, OrCAD schematic tool permite acceder rápidamente y añadir nuevos dispositivos al esquema. De esta forma se obtiene ventaja de pins no utilizados en el procesador e incluso reemplazar dispositivos en el diseño de hardware en código abierto. Crear componentes puede llevar bastante esfuerzo, pero hacerlo sobre el esquema ahorra tiempo y reduce el riesgo de errores. Alternativamente, puede usarse una versión PDF del esquema del hardware para crear esquemas con la herramienta preferida de cada uno.
Usando el formato de archivo Allegro es la trayectoria más corta para completar una composición. Puede importarse la plantilla de la base de datos de la biblioteca, ahorrando una cantidad significativa de tiempo.

Consiguiendo más velocidad

Muchos nuevos dispositivos usan tecnología más avanzada, incluyendo vías ciegas, vías apiladas, trazas estrechas, y tecnología via-in-pad. Todas estas tecnologías son más avanzadas que los circuitos impresos convencionales.En muchos casos, puede llevar varias fases trabajar con pliegues en un ensamblaje. Usando el diseño de hardware en código abierto y ensamblando los circuitos que sean necesarios, pueden solventarse muchos problemas. Es siempre preferible trabajar con una tecnología probada y ensayarla en el primer prototipo.
En resumen, usando una herramienta de diseño esquemático OrCADA o implementando nuestra propia versión usando hardware en código abierto se reducen riesgos y se ahorra tiempo de desarrollo. Tan solo hay que preocuparse en definir que añadir o eliminar del diseño básico para completar el diseño final. Pueden usarse archivos CAD de Allegro o archivos Gerber para obtener un mapa que se reutiliza para trabajar correctamente.
La ventaja del hardware en código abierto es que se comparte el trabajo con otros para beneficiarse uno mismo. Los cambios que se producen sobre el producto no tienen por qué divulgarse entre la comunidad de desarrolladores. Aunque es aconsejable y beneficioso para todas las partes proporcionar actualizaciones y adiciones a la comunidad cuando sea posible para que otros usuarios puedan añadir ciertas mejoras. Cuando se añade una función al hardware, afecta al software, lo cual añade un motivo para realzar y mejorar el rendimiento total del software y tomar ventajas de las nuevas características. Ya que los desarrolladores de productos se basan en este diseño, es posible que otro miembro de la comunidad añada la función que completa el trabajo del software que tú necesitas y ayude a mejorar en el producto.

Bibliografía: Take advantage of open-source hardware. EDN August 2009

Sitios web recomendados:

http://www.arduino.cc/

http://www.beagleboard.org/

http://www.bsd.org/

http://www.cadence.com/

http://creativecommons.org/

http://www.gumstix.com/

http://www.realtimedsp.com.cn/

http://www.ti.com/

Palabras clave: Open-source-hardware platform

España, el agujero de las cuentas europeas

Comentamos hoy un nuevo artículo en el que la prensa económica internacional mira con sorpresa lo que está ocurriendo en España. Según un artículo publicado en investorsinsight, la situación española se resume en cuatro puntos:

• Spain = Japan 2.0? – Se argumenta que 1) el crash español es peor de lo que se cree, 2) los bancos españoles están escondiendo pérdidas, y 3) los inversores españoles fuman crack si creen que sus bancos están entre los bancos más fuertes (se cita Forbes latest Spanish Banks). Si todo esto es verdad, España pronto tendrá bancos zombis como Japón. La situación en España puede considerarse como un desastre que se espera que ocurra. La severidad de la crisis es poco comprendida y sus efectos serán costosos para los inversores y tendrá profundas repercusiones en el sistema bancario europeo. España se prepara para soportar una larga y dolorosa deflación que se manifestará vía un muy alto nivel de desempleo para una economía industrializada, un colapso del estado e insolvencias del sistema bancario. El artículo cita literalmente que "España tiene la madre de todas las burbujas". Para hacernos una idea de la magnitud del problema español, el país tiene tantas casas sin vender como Estados Unidos, pese a que este país es seis veces más grande. España supone aproximadamente el 10 % del P.I.B. europeo, pero a base de crédito externo ha construido nada menos que el 30 % de todas las casas construidas en Europa desde 2000. El impacto en el sector bancario será severo. Los préstamos a promotores de casas crecieron un 850 % en 8 años. Si sumamos la deuda de los constructores y de los promotores, la cifra que debe el sector de la construcción es de 470.000 millones de euros. Esto es el 50 % del P.I.B. español. La mayoría de estos préstamos son malos préstamos. Pero analistas internacionales de la situación española apuntan a que el crash español puede ser mucho peor que la década perdida japonesa, ya que la economía japonesa de 1992 pudo equilibrar sus ahorros, ya que tenía un excedente por cuenta corriente del 3 %. Sin embargo, otro de los grandes problemas españoles es precisamente el déficit por cuenta corriente, que alcanza al 10 % del P.I.B. español (el más alto del mundo por renta per cápita y el segundo en términos absolutos). Las empresas españolas, al contrario que las japonesas de 1992, son incapaces de exportar y afrontar con éxito aventuras internacionales, y ello empeora mucho más la situación.
• Los bancos están escondiendo pérdidas – Los analistas creen que los bancos españoles no están registrando el estado real de sus préstamos y están extendiendo el crédito a compañías zombis de construcción. Los bancos hacen esto para 1) conseguir impulsar cambios en su contabilidad, 2) no marcar préstamos a los mercados, 3) continuar prestando a las compañías zombis, 4) por seguir prolongando los préstamos a 40 años que dieron sobre el valor de las casas, y otras prácticas de la época de la burbuja inmobiliaria.
• España está en deflación – En un ambiente deflacionario, las deudas son más duras de llevar. Incluso aunque los tipos lleguen a cero las deudas están aumentando en España. Es por ello que la deflación es tan terrible. Europa del este, Irlanda y España están experimentando el inicio de la deflación. Según el artículo la deflación irá mucho más allá, y sus ramificaciones se extenderán a lo largo de todo el sector bancario europeo.
• ¿Quién está sosteniendo todo esto? – Las interrelaciones económicas en Europa han provocado que la situación de España esté desequilibrando a todo el continente, y de ahí que la ingeniería financiera de todo el continente está haciendo malabarismos para sostener esta situación. Los países de la periferia del continente europeo son deudores netos, y el resto de Europa es quien les ha prestado el dinero. Si los deudores no pueden pagar, los prestamistas sufren. Alemania, Francia y otros necesitan arreglárselas para capitalizar la periferia y especialmente España.

Los efectos de la burbuja inmobiliaria española, tan ocultada por todos, pasó de los promotores a sus proveedores, y de ahí a los trabajadores que pasaron al desempleo. Pero la magnitud de la deuda de los inversores del ladrillo es tan colosal que las perturbaciones desencadenadas tras el estallido de la burbuja inmobiliaria acabaron trasladándose al sistema bancario español, que tuvo que ser apalancado por el estado español. Ahora, el problema ha saltado fuera de nuestras fronteras y el miedo es que el sistema financiero europeo quede también afectado.

La situación de la burbuja inmobiliaria española es mucho peor de lo que la gente piensa

La línea standard que la mayoría de los analistas piensa sobre España es la siguiente:

• Provisiones dinámicas - En 2000, el banco central de España introdujo un sistema de provisiones dinámicas que forzaba a los bancos a constituir reservas contra pérdidas futuras. Los bancos españoles reservaban tres o cuatro veces más que sus competidores internacionales. En cierto sentido, el Banco de España estaba construyendo un sistema de amortiguación contracíclica para prepararse ante una crisis crediticia.
• Préstamos prudentes – Los grandes bancos privados defienden que ellos gestionen sus riesgos concentrando los préstamos en residencias primarias en las ciudades a un ratio razonable préstamo/valor, dejando que los préstamos a los desarrolladores y compradores de segundas residencias se concentrasen en las cajas.

Sin embargo, a pesar de las provisiones dinámicas, los bancos españoles se han apresurado en sostener su capital. Lo han hecho instando a sus clientes más desinformados a invertir en acciones preferentes. Es un buen comienzo, pero aún insuficiente.

La magnitud del problema español es asombroso, y sobrepasará todos los beneficios de las provisiones dinámicas. Con datos conservadores, España tiene aproximadamente un millón de viviendas sin vender. Desafortunadamente, muchas de esas casas están en la costa, y sin el retorno de los sobreendeudados turistas británicos, es probable que queden sin venderse. Las casas españolas están en el lugar equivocado.

La burbuja de los activos inmobiliarios españoles es mucho mayor que la burbuja de Estados Unidos y otras burbujas clásicas. Si se multiplicaron por 10 los precios, luego bajarán un 90 %. Las matemáticas son así de simples.

Dado como está el panorama en España, pudiera suponerse que los precios de las casas han sufrido tanto como en Estados Unidos. Pero este no ha sido el caso. Según los precios oficiales, los precios de la vivienda han caído en España poco más del 10 % desde su pico.

¿Por qué los bancos españoles no han experimentado el mismo destino que los bancos americanos, irlandeses o británicos? Es asombroso que con las tesis anteriores no hayan aparecido más víctimas. Según el artículo, se defiende que los bancos españoles están escondiendo sus problemas. Veamos cómo están haciendo esto.

1. Aumentando el valor de sus activos contabilizados.

Se piensa que el Banco de España es una institución prudente y conservadora. Esto es verdad, pero ahora está cambiando su tono. Ahora está muy preocupado por el destino de algunos bancos españoles y algunos analistas estiman que ayudará a eludir que anoten pérdidas este año.

En Julio, el Banco de España cambió sus regulaciones sobre provisiones de las hipotecas de riesgo, disminuyendo los porcentajes de provisiones. Ahora los bancos sólo tienen que reservar por la diferencia entre el valor del préstamo y el 70 % del valor de mercado de la propiedad. Para muchos bancos, este cambio ha conseguido que no pierdan dinero este año.

Fuente: http://www.ft.com/cms/s/0/adcd2d5c-725d-11de-ba94-00144feabdc0,dwp_uuid=4034778a-37aa-11dd-aabb-0000779fd2ac.html

Fuente: http://www.economist.com/businessfinance/displaystory.cfm?story_id=14133692&CFID=75849280&CFTOKEN=62919779

1. No marcar préstamos según el valor del mercado

Los bancos españoles podrían no estar anotando el valor de Mercado real, y ello es posible porque los bancos controlan la mitad de todas las tasaciones que utiliza el estado para estudiar los precios de la vivienda. Los bancos españoles controlan el 25 % de las tasaciones directamente y otro 25 % indirectamente a través de sus acciones. La tasación de las garantías de los préstamos hipotecarios de cajas y bancos es de importancia fundamental para saber si los bancos y cajas están o no en pérdidas. De esta forma se permite que las entidades financieras controlen si declaran o no sus propias pérdidas.

Las tasaciones han cobrado especial relevancia en el estado de recesión actual ya que son un instrumento para calibrar la solvencia del sistema financiero español.

Fuente: http://www.expansion.com/2009/04/19/inversion/1240172606.html

Las estadísticas oficiales del precio de la vivienda no se corrobora con evidencias muestreales, búsquedas web o ventas reales. De acuerdo con un estudio citado por El Mundo, el precio en la costa habría caído ya un 30 – 50 %

Fuente: http://www.elmundo.es/elmundo/2009/08/07/suvivienda/1249655305.html

Otra estrategia que realizan los bancos para ocultar créditos fallidos es convertir un préstamo no pagado en un activo inmobiliario. El banco compra al promotor la casa por el precio de la hipoteca, y de esa forma se enmascaran las pérdidas.

Para evitar los apuntes negativos también están consiguiendo transferir viviendas a ciertos clientes o amigos a cambio de cancelar los préstamos impagados.

Fuente: http://www.surveyspain.com/articles/asp-stats-comments.htm

1. Refinanciación de préstamos a compañías de construcción zombies

Muchas compañías inmobiliarias españolas consiguen refinanciar sus deudas, postponiendo de esta forma la entrada en concurso de acreedores por un tiempo. Algunos ejemplos son Realia, Aisa, Afirma, Reyal Urbis y Renta Corporation. Después de la debacle producida tras la caída de Martinsa-Fadesa en 2008 el sistema bancario se las está arreglando para sostener a otras muchas compañías. Lo que se está haciendo simplemente es posponiendo el problema para el futuro y alargando la recesión.

Los bancos han comprendido que instar a la entrada en un proceso de concurso de acreedores a los constructores que no pueden ni pagar préstamos ni vender sus casas no es bueno para ello. Así que se las ingenian para que los constructores no reporten grandes pérdidas y van refinanciando las deudas.

A las pequeñas empresas españolas no se les trata de la misma forma, tan pronto como dejan de satisfacer sus deudas, incluso aunque haya sido un buen cliente durante años, se considera una plaga. Pero en el caso de los grandes constructores, con tal intentar frenar la caída del valor de los activos inmobiliarios, los bancos refinancian la deuda como si no hubiese pasado nada.

Fuente: http://www.cotizalia.com/cache/2009/08/02/noticias_96_pymes_solventes_credito_inmobiliarias.html

1. Ofrecer préstamos por valor del 100 % de lo prestado, hipotecas a 40 años y otras prácticas de la burbuja

Los bancos españoles son ahora los mayores propietarios de activos inmobiliarios en España. Han obtenido las propiedades de muy diferentes formas. Para esconder los efectos del crash real, los bancos españoles han estado comprando propiedades para evitar que los créditos otorgados se conviertan en malos préstamos y pongan en aprietos a sus propias compañías. Los bancos, conscientes del problema que supone la depreciación de su principal valor, se han dedicado a cambiar deuda por casa para evitar que la vivienda acelere su caída en los precios. Se estima que los bancos han adquirido en los últimos meses propiedades por valor de 16.000 millones de euros. También han obtenido decenas de miles de casas a través de deudas por permutas financieras.

Los bancos españoles han creado ahora sus propios portales de venta de pisos ya que de hecho se han convertido en las principales inmobiliarias del país.

Fuente: http://www.elmundo.es/elmundo/2009/05/19/suvivienda/1242718086.html

Pero el gran batacazo de los bancos no ha venido de los préstamos a las familias. El banco tiene medios para asfixiar hasta el límite a los pequeños y la ley española propicia que los endeudados compradores de pisos paguen la letra a toda costa. En muchos casos los familiares de los más endeudados ayudan a pagar la letra durante meses para evitar que el banco ponga en marcha su maquinaria contra el moroso. Si el banco embarga, y vende el piso por una cantidad mucho menor a la deuda (como es lo más probable) su propietario arrastrará el resto de la deuda hasta que pueda satisfacerla. Ello ha llevado a muchas familias a una situación próxima a la indigencia por haberse embarcado en una compra que estaba por encima de sus posibilidades.

Pero el principal problema no está en las familias, sino que está en los préstamos a los promotores. Ante el paroxismo de la burbuja inmobiliaria, los bancos prestaban con la única garantía del suelo, sabiendo que la inflación de la vivienda les haría correr pocos riesgos. Pero los pisos no se vendieron y muchos edificios no llegaron a acabarse, y ahora las garantías del banco son esqueletos de edificios o viviendas que se devalúan conforme pasan los meses. La situación se vuelve delicada y los bancos buscan soluciones imaginativas para tratar de escapar del desastre. Una de esas soluciones es la financiación de la compra del 100 % de la vivienda en aquellos edificios que el promotor acepte bajar el precio un 20 %. Esta es otra forma de proporcionar crédito indirecto a los desarrolladores zombis.

Fuente: http://www.elmundo.es/elmundo/2009/07/29/suvivienda/1248879035.html

¿Cómo puede solucionar España su problema?

Las fórmulas existentes para salir de una situación en la que se encuentra España son claras y probadas, no hay milagros sino que simplemente hay que cuadrar las cuentas. Pero para hacerlo los españoles deben sufrir mucho y no es fácil aplicar las únicas medidas que harán salir antes a España de la crisis. La salida de la crisis será muy lenta, pues realmente de lo que se trata es de pagar las deudas, algo que llevará a los españoles decenios. No olvidemos que los españoles estarán pagando deudas por un bien que continuará depreciándose durante mucho tiempo, y ese fenómeno deflacionista paraliza cualquier economía.

La única forma de conseguir solventar el problema en un plazo de tiempo más corto es aumentar de forma "espectacular" la productividad de las empresas españolas. España produce bienes de poco valor añadido y sus principales competidores son las economías emergentes con unos costes salariales 5 veces inferiores a los españoles. Es improbable por ello que España consiga aumentar de forma importante la productividad, pues para ello deberá desarrollar mucho su tecnología a la vez que reduce los precios y salarios en un 20-30 %. Este fenómeno, reducción de precios y salarios se denomina "devaluación interna" y es uno de los procesos más dolorosos que puede sufrir cualquier país.

Pero no serán los españoles de la calle los únicos que sufran esta "devaluación interna", también sufrirán los bancos y los que prestaron el dinero a los bancos.

Esta situación no sólo la va a vivir España, sino que se extenderá a todos los países europeos que basaron su reciente prosperidad en la especulación inmobiliaria.

El desorbitado consumo interno en el que se ha fundamentado el crecimiento experimentado por España en el último decenio ha llevado a que el país se enfrente a una deuda incobrable realmente espectacular, con pérdidas que pueden alcanzar los 250.000 millones de euros. Claramente ni España ni los bancos extranjeros van a reconocer esta deuda tan fácilmente, y es por ese motivo que las pérdidas se esconden a toda costa.

El gran crecimiento de España se basó en los préstamos de bancos extranjeros y ahora España tiene un déficit del 10 %, el segundo más elevado del mundo tras Estados Unidos. La economía española actuó durante años como un consumidor gigante que absorbía los ahorros de los disciplinados centroeuropeos, que obtenían unas jugosas plusvalías con el crecimiento español. El crecimiento español no se basó en la producción interna, sino en los préstamos externos ya que el ahorro interno era casi inexistente.

También la deuda externa española es extremadamente alta en términos absolutos, pues España ocupa el quinto lugar tras Estados Unidos, Reino Unido, Francia y Alemania; todas economías mucho más potentes que la española.

El interés real y la deflación

Si bien los tipos de interés oficiales están en mínimos históricos, los tipos de interés real están aumentando rápidamente en España, lo que ahogará más a las endeudadas familias. El motivo es que España e Irlanda están experimentando actualmente el comienzo de un periodo inflacionista. Pero la deflación que llegará puede ser mucho peor que la ya existente, y sus ramificaciones se extenderán al sector bancario europeo. Alemania, Francia y otros países europeos necesitan arreglárselas para recapitalizar la deuda española, pues ellos van a sufrir también. Una espiral deflacionaria significa que gran parte de la deuda no podría cobrarse, y los prestamistas europeos tendrían que absorber las pérdidas. En una espiral deflacionista, las deudas son cada vez más duras. Incluso si los tipos llegan a cero, los precios y salarios pueden caer tan rápido que la deuda seguiría subiendo empeorando la situación aún más.

Bibliografía: Inverstorsinsight

Aumentan los precios de las materias primas

En el mundo algo está cambiando estos días, y es que el fin de la crisis financiera internacional es vista ya por muchos en el horizonte. Otro indicador nos llega hoy de Asia, donde las bolsas suben como consecuencia del aumento de los precios de las materias primas. Los productores de energía y el sector minero ven como los precios suben aliviando sus maltrechas cuentas.

Rio Tinto Group, la tercera compañía minera más grande del mundo ha ganado hoy un 1,5 % después de que el cobre aumentara su precio tres días consecutivos.

Un índice de seis metales en Londres subió un 1,6 % ayer, la mayor subida desde el 28 de agosto. Los futuros del cobre en New York también subieron un 0,4 % hoy, extendiéndose el avance de un 1,4 % registrado ayer.

Fuente: Bloomberg

Las últimas tendencias tecnológicas en instrumentación

Los transmisores de nivel ultrasónico y microondas (radar) continúan su rápido crecimiento gracias a su fiabilidad probada y bajos requerimientos de mantenimiento. Mientras tanto, los sistemas a nivel de transmisor diferencial continúan su rápido crecimiento a través de una base de aplicación en expansión, y gracias a su fiabilidad probada y sus bajos requerimientos de mantenimiento.

. Mientras tanto, sistemas a nivel (DP) de transmisión diferencial se benefician de unas mejores prácticas de construcción, dimensionamiento e instalación, consiguiendo una fiabilidad instalada incrementada. .

Los últimos desarrollos en diagnosis de instrumentos permiten una interrogación remota de las condiciones de los instrumentos y avisos con antelación de los problemas potenciales.

Radar

Two-wire radar es una solución poderosa y versátil aplicable a un amplio rango de aplicaciones difíciles. Proporciona métodos de medición fiables donde fallan otras tecnologías, y puede también proporcionar mediciones de interface. La tecnología radar está disponible en dos formas, con transmisor sin contacto a través del aire, o "through-air" o radar de ondas con transmisor con contacto (contacting transmitter guided wave radar – GWR), que usa una varilla o conductor de guía.

Ambas tecnologías son capaces de medir casi cualquier líquido y no están afectadas por propiedades del fluido tales como densidad y viscosidad. Un radar sin contacto es ideal para aplicaciones con líquidos agresivos y corrosivos, mientras que GWR es particularmente conveniente para líquidos dieléctricos bajos tales como los hidrocarburos, a menudo bajo altas temperaturas y presiones. GWR mide niveles e interfaces en tanques, incluyendo separadores o tanques de condensado. Puede también ser usado para gases licuados como GLN, GLP o amoniaco anhidro.

El radar a través del aire depende de señales de eco que se reflejan de la superficie del líquido al transmisor. Proporciona una lectura de nivel exacta y fiable sin partes móviles o contacto con el líquido, y eliminando de esta forma costosos requerimientos de mantenimiento. En aplicaciones difíciles, las señales perdidas rebotan en el tanque o contenedor causando reflexiones o interferencias que pueden distorsionar la medición, y las condiciones de superficie difíciles como espumas pesadas, que pueden reducir el tamaño del eco considerablemente. Los avances en procesado de señales disponibles en la última generación, los transmisores de gama alta permiten mediciones repetibles, fiables en tanques de formas inusuales, obstáculos tales como o agitadores en el recipiente, altas temperaturas de proceso o altos niveles de interferencia electromagnética.

Similarmente con algunas aplicaciones GWR, especialmente las que implican hidrocarburos, reducen significativamente la señal reflejada. Uno de los últimos es la denominada tecnología de interrupción directa (direct switch technology (DST), el sistema proporciona una señal de medición mucho más fuerte que la de los dispositivos GWR para proporcionar mediciones fiables en largas distancias y con materiales dieléctricos muy bajos, incluso con una sonda principal simple.

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El uso de una interface galvánica inteligente (SGI) incrementa la capacidad del transmisor para manejar interferencias electromagnéticas – un fenómeno común en silos abiertos y recipientes de plástico.

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Uno de los más interesantes desarrollos en la tecnología de medición de nivel con radar es el uso de gráficos de tanques – de manera efectiva un mapa de los ecos del tanque. Analizando y comparando tales gráficos en el tiempo, los procesadores pueden identificar tendencias, que pueden ser útiles para planificar el mantenimiento o la realización de mejoras a largo plazo.

Ultrasonidos

La tecnología de medición de niveles por ultrasonidos está probada y es fiable, particularmente para líquidos acuosos, hidrocarburos y agentes químicos no volátiles, sólidos suspendidos y control de superficies de lodos. Ofrecen una solución efectiva en costes, altamente fiable y simple para aplicaciones de menor demanda tales como aplicaciones de almacenaje o recipientes de proceso no complicados.

Los avances en los métodos de compensación de temperatura han conseguido que los transmisores ultrasónicos pueden ser usados fiablemente en aplicaciones de flujo de canal abiertos.

Presión diferencial

Los transmisores de nivel DP son un método preferencial para medir niveles en todo tipo de aplicaciones. Estos instrumentos de presión basados en transmisores de presión tienen dos conexiones al recipiente de proceso, uno en la base y otro en la parte superior, tal que cualquier presión de contenedor puede medirse y sustraerse de la presión medida en la base del recipiente, dando una medición del nivel del líquido.

Las continuas mejoras en la construcción de sistemas de nivel de DP y configuraciones de montaje directo realzan la fiabilidad. Para su uso en tanques abiertos o venteados, están disponibles transmisores de nivel hidrostáticos. Fabricado en acero inoxidable rugoso o bronce aluminio, los productos más robustos tienen un sensor cerámico de bajo coste que es simple de instalar.

Medición del nivel de puntos

Si bien los transmisores de nivel continuo pueden proporcionar funcionalidad para control sofisticado, la detección del nivel de punto es ampliamente requerida para cumplir standards de seguridad sobre desbordamiento y nivel mínimo.

La tecnología de interruptores de nivel de puntos incluye interruptores de flotación magnéticos y dispositivos de horquilla vibrantes. Si bien estas tecnologías no han cambiado en lo fundamental en muchos años, los fabricantes continúan avanzando para impulsar la fiabilidad a largo plazo. Ejemplos de las últimas tecnologías incluyen una nueva versión del interruptor de flotación magnético aprobado ATEX de Mobrey, y una nueva versión interruptor de nivel de líquido fork vibrante de alta temperatura de Rosemount 2100, diseñado para uso en temperaturas extremas en el rango – 70 a + 260ºC.

Ejemplo 1: Control del nivel de superficie de propano líquido usando GWR

El propano líquido se usa como refrigerante en muchas plantas industriales. Un problema común es controlar el nivel de propano líquido en tanques de acumuladores para controlar el proceso de recirculación y asegurar que el suministro de propano es suficiente. Debido a la turbulencia de superficie, baja constante dieléctrica y temperatura del líquido, la medición del nivel ha sido históricamente impracticable.

Para solucionar este problema, los ingenieros aplican sistemas de medición de nivel GWR, el Rosemount 3300. Puede utilizarse un diseño de sonda coaxial, que concentra la medición en un área definida. Esto incrementa la señal respecto al ratio del ruido de la señal de superficie en un fluido con constante dieléctrica variable o baja.

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El punto de ensayo tiene una longitud de sonda de 1,5 m, y puede instalarse a través de una brida en una conexión de proceso existente en el tanque. El nivel de propano se detecta inmediatamente y el sistema de medición hace que se informe de las medidas inmediatamente.

Ejemplo 2: Mediciones de caudal en canales abiertos.

El sensor de temperatura remota es ideal para ayudar para procesos industriales. Típicamente, tales sistemas consisten en un transmisor de nivel ultrasónico, usado en aire abierto, los transmisores de nivel ultrasónicos convencionales son propensos a sufrir inexactitudes causadas por la "ganancia solar" cuando el sol brilla directamente sobre él y calienta el aire entre el transmisor y la superficie del líquido. El transmisor MSP00FH se ha diseñado para superar este problema usando un sensor de temperatura cableado directamente al transmisor. .

Midiendo tan sólo una longitud de 10 mm x 10 mm de diámetro, el sensor compacto puede estar localizado fácilmente en un punto sombreado apropiado entre la superficie del líquido y el transmisor. De esta forma, el sistema asegura que la medición de la temperatura del aire usado en la velocidad del cálculo del sonido es auténticamente representativa. El sensor es cableado hacia el transmisor con un cable de dos metros, de forma que no se requiere cableado adicional, y sólo una simple conexión al controlador, manteniendo los costes de instalación al mínimo. La señal al transmisor es realimentada al controlador MCU90F, lo cual convierte la lectura de nivel en lectura de caudal.

Los pasos básicos para mejorar la eficiencia energética industrial

Pese a que los edificios industriales representan una ínfima parte de las edificaciones de uso humano, son los responsables del 31 % del consumo energético mundial. Puesto que el transporte es también el otro gran consumidor de energía, ese dato supone que los edificios de uso industrial son auténticos devoradores de energía. Una sola industria de procesos, por ejemplo agroalimentaria, puede consumir fácilmente lo mismo que mil hogares o más. En consecuencia, si trabajamos la eficiencia energética de la industria estaremos consiguiendo grandes avances en la lucha contra el problema energético global y el cambio climático.

Pese a que los datos estadísticos son irrefutables, lo cierto es que la industria es el patito feo de las políticas de eficiencia energética. Edificios bioclimáticos, aparatos de consumo eficientes energéticamente, energías renovables; los comercializadores de productos imponen la venta de nuevos productos como una estrategia sostenible y eficiente. Pero las fundiciones siguen vomitando enormes cantidades de calor sin que a nadie se le ocurra impulsar políticas eficientes de reordenamiento de lo que ya se está consumiendo; y es ahí donde realmente podemos conseguir resultados realmente eficaces.

Pero siempre ha sido difícil deshacer los errores del pasado, y la ingeniería y tecnología requeridas para reacondicionar los centros de gran consumo requieren aplicar métodos complicados e inversiones cuantiosas, que sin embargo, son rápidamente recuperables.

Los pasos básicos para iniciar sistemáticamente mejoras de eficiencia energética en un establecimiento industrial son los siguientes:

Paso 1: Medir

El primer paso hacia una mejor gestión de la energía es valorar el uso actual. Eso quiere decir colectar datos de los consumidores principales dentro de nuestras instalaciones y analizar su impacto en el consumo total de energía. Instalar medidores de consumo y controlarlos es un paso importante para conocer exactamente las medidas a tomar y calcular su rentabilidad.

Las auditorías energéticas pueden proporcionar unas ideas generales sobre el estado actual del uso energético actual de las instalaciones, pero sus recomendaciones tienen poca utilidad práctica si no se utilizan métodos más precisos que nos permitan calcular la rentabilidad real de las inversiones previstas. Hablaremos en un próximo artículo sobre cómo obtener estos datos de forma fiable.

Paso 2: Fijarse en lo básico

Fijarse en lo básico es típicamente la única táctica de gestión de las instalaciones que suele deducirse de una auditoría energética. Las estrategias deducidas de la auditoría no suelen ir más allá de instalar dispositivos de consumo energético bajo.

Cierto es que incluso estas medidas sencillas son importantes ya que pueden trasladarse en resultados como incrementar la eficiencia energética un 15 %.

Otras medidas que pueden implementarse en esta fase pueden ser la sustitución de transformadores por otros más eficientes, o las opciones de autogeneración renovables.

Paso 3: Automatizar

Mejores opciones de eficiencia energética pueden alcanzarse implementando sistemas de automatización y regulación de procesos y edificios. Medidas eficaces son por ejemplo el control de la iluminación basado en la ocupación, que se consigue instalando sensores que automáticamente enciendan la luz sólo cuando se necesita. También la regulación automática del calor y el frío ambiental en los niveles óptimos es una medida eficiente. Mediante variadores de frecuencia, por ejemplo, podemos regular sistemas de ventilación y bombas centrales de los sistemas de aire acondicionado y calefacción. Estas medidas combinadas pueden conseguir proporcionar una mejora en eficiencia energética del 15 %.

Pero lo más importante es que esta estrategia facilita una aproximación a un sistema de gestión activo, puesto que estos sistemas pueden ajustarse según nuevas oportunidades de eficiencia energética que puedan generarse en el futuro. Un reciente ejemplo es la respuesta a la demanda, donde cargas eléctricas preseleccionadas se apagan basándose en el consumo de la instalación o cuando se superan unos umbrales preseleccionados.

Paso 4: Control

Un plan de acción estratégico ayudará a asegurar que los ahorros de costes iniciales no disminuyan con el tiempo. La instalación de medidores de potencia, servicios de control, análisis de eficiencia energética y verificación de las tarifas pagadas a la compañía eléctrica pueden ayudar a conseguir esto, pero uno de los sistemas más efectivos es el denominado Enterprise energy management (EEM) system, una herramienta que proporciona business intelligence relacionada con la energía a la gerencia de la compañía. Esencialmente, un sistema EEM colecta datos relevantes de energía, como agua, aire comprimido, electricidad, gas natural, valores de vapor, información de producción y temperatura del aire exterior. Esta información es clasificada y se presenta a sistemas business intelligence en formato panel que puede ser supervisado por el usuario.

La información de un sistema EEM proporciona nuevos caminos para mejorar el uso de la gestión de la energía, o solucionar problemas energéticos. Por ejemplo, un sistema EEM puede ser usado para modelar las diferencias en eficiencia de una instalación respecto a otra, y puede controlarse el uso energético entre distintos departamentos o secciones, lo que nos ayudará a detectar desviaciones y tomar medidas efectivas. Un sistema EEM puede también cuantificar el payback de las medidas de eficiencia energética que se implementan.

Bibliografía: A four-step process to energy control. Plant Engineering. September 2009

Otro país que deja atrás la recesión: Australia

El crecimiento de Australia se aceleró más de lo previsto en el segundo trimestre como consecuencia del gasto del consumidor. Un nuevo país que empieza a alejarse también de la recesión.

El problema que surge en estos casos es que con tanto estímulo económico el gasto empieza a aumentar más de la cuenta y vuelven las amenazas de inflación. En consecuencia ya empiezan a aumentar las presiones sobre el banco central australiano para elevar los tipos de interés, que se encuentran en una cota no vivida en los últimos cincuenta años.

A la vista de lo que ocurre en Australia, da miedo pensar lo que ocurrirá si Alemania y Francia empiezan a crecer con fuerza mientras que España continúa en estado agónico. El BCE se vería obligado a subir los tipos de interés y ello sería un duro castigo para la endeudada y castigada población española.

Y el crecimiento de Australia apunta alto, puesto que el incremento registrado ha sido un 0,6 %. El trimestre anterior ya había crecido un 0,4 % como ya comentamos en Todoproductividad.

La economía australiana se muestra más fuerte de lo esperado, tanto en gasto del consumidor como en las exportaciones e inversión comercial.

También hemos indicado en otros artículos que Australia viene reaccionando sobre todo a los planes de estímulo público a la inversión.

También la economía japonesa crece con fuerza, y en el mismo trimestre ya crecía un 3,7 % anualizado, lo que contrasta con la caída del 11,7 % del trimestre anterior.

Todas las previsiones apuntan hacia un crecimiento sostenido de la economía australiana en 2010.

Fuente: Bloomberg

La importancia de planificar adecuadamente la instalación de válvulas de drenaje en tanques

El rendimiento apropiado de una válvula de drenaje en el fondo del recipiente de un reactor o una línea de tubería puede alcanzarse únicamente cuando la válvula se aplica y monta convenientemente. Lo mismo puede decirse de las válvulas de muestreo tipo ariete. Demasiado a menudo la válvula falla en realizar lo que se espera debido a la falta de planificación suficiente antes de la instalación.

Cada instalación debe considerarse cuidadosamente en su conjunto, no solamente el hardware implicado.

1. ¿Qué fluido está fluyendo? Fluye libremente o es extremadamente viscoso.
2. ¿Contiene sólidos? Cuantos y de qué tamaño.
3. ¿Es pegajoso y se adherirá a las paredes interiores del recipiente, válvula de drenaje y tubería?
4. ¿Se solidificará al enfriarse?
5. ¿Se trazará el calor de la válvula y tuberías?
6. ¿Es la metalurgia correcta para el material de construcción seleccionado? Sólo la porción humedecida de la válvula durante la reacción requiere especial consideración.
7. ¿Se ha seleccionado apropiadamente la actuación manual, neumática e hidráulica?
8. ¿Hay suficiente presión de aire, potencia eléctrica, presión hidráulica y volumen disponible para la localización de la válvula del recipiente?
9. ¿Hay suficiente espacio bajo el reactor para instalar la válvula y su actuador?
10. ¿La válvula se ha dimensionado apropiadamente para el flujo requerido o tiempo necesario para vaciar el recipiente o drenar la tubería?

Una vez se han respondido estas preguntas, hay muchos más detalles que deben contemplarse en el proyecto, incluyendo la forma cómo se montará la válvula en el reactor para que se comporte como se espera.

El drenaje del fondo del recipiente se realiza con una válvula de drenaje. Se proporcionará un drenaje completo al recipiente sin puntos muertos o áreas estancadas donde el material pude colectarse o deteriorarse y provocar malfuncionamiento de la válvula o contaminar el siguiente lote de material drenado.

Bibliografía: Tank/Drain valve installation: The importance of proper planning.

Recuperando calor en los sistemas de enfriamiento

Cuando una planta de enfriamiento está trabajando, rechaza una cantidad de calor que es igual a la carga de enfriamiento más la entrada de energía a los compresores. En las instalaciones que tienen grandes cargas de frío, el calor se descarga a la atmósfera en enormes cantidades. Esta energía está pidiendo a gritos ser reutilizada.

Afortunadamente, recuperar calor de las enfriadoras a la temperatura de condensación normal es usualmente simple y está libre de problemas. Sin embargo, la baja temperatura del calor recuperado es una limitación fundamental. Para alcanza la máxima eficiencia, las enfriadoras se diseñan normalmente para operar con temperaturas de condensación próximas a la temperatura del aire exterior. La mayoría de estas instalaciones no pueden usar gran parte del calor que se recupera a estas bajas temperaturas. El precalentamiento de agua para uso sanitario es con mucho la aplicación más común. Otras aplicaciones son inusuales pero son útiles en aplicaciones más especializadas.

Aumentando la recuperación de calor incrementando la temperatura de condensación

Puede incrementarse la temperatura del calor recuperado de 11ºC a 28ºC incrementando la temperatura de condensación. También se incrementa la cantidad de calor que puede recuperarse. Y, es factible también encontrar nuevas aplicaciones para el calor recuperado, incluyendo calentamiento del espacio y aplicaciones de calentamiento industrial.

Sin embargo, incrementar la temperatura de condensación puede también penalizar seriamente la eficiencia de la enfriadora. También se producen otras complicaciones y problemas. Las enfriadoras están diseñadas para producir una capacidad especificada a una temperatura máxima ambiente máxima, que típicamente implica temperaturas de condensación en el rango de 38 ºC a 43 ºC. En operaciones normales, la temperatura de condensación promedio es inferior a éstas. Es usualmente seguro operar una enfriadora continuamente a su temperatura máxima de diseño, o incluso a temperaturas más altas, pero la vida del motor puede reducirse.

Puede incrementarse la temperatura de recuperación de calor más aún usando una enfriadora que esté diseñada específicamente para recuperación de calor. Una enfriadora de recuperación de calor es simplemente una unidad convencional que está optimizada para temperaturas de condensación más altas.

El efecto de la temperatura de recuperación de calor en el COP de la enfriadora

Si se incrementa la temperatura de condensación, se equilibra el valor del calor recuperado contra el coste incrementado de enfriamiento. Incrementando la temperatura de condensación típicamente se reduce el COP de la enfriadora entre un 1 % y un 2 % por grado.

El mayor compromiso depende del valor relativo de la energía de entrada de la enfriadora y el calor recuperado. El calor recuperado es usualmente menos valioso que la energía de entrada de la enfriadora. La energía de entrada para las enfriadoras de compresión son usualmente electricidad u otra fuente cara. En la otra mano, el efecto bomba de calor de una enfriadora hace que la cantidad de calor recuperado sea varias veces mayor que la cantidad de energía de entrada de la enfriadora.

Si se selecciona una nueva enfriadora para una temperatura de condensación más alta, tendrá un COP algo más alto en la operación de recuperación de calor que una enfriadora similar a la seleccionada para temperaturas de condensación normales. Sin embargo, esta enfriadora de recuperación de calor tendrá un COP más bajo a temperaturas de condensación normales.

El efecto de una temperatura de recuperación de calor mayor en la capacidad de enfriamiento

Operando una enfriadora a una temperatura de condensación de calor incrementada se reduce su capacidad sustancialmente. El efecto de la temperatura de condensación en la capacidad varía con el tipo de compresor. Las enfriadoras centrífugas sufren unas pérdidas más serias de capacidad que otros tipos porque el gas refrigerante en un compresor centrífugo no se mueve por desplazamiento positivo. Cuando el gas fluye a través de la enfriadora, baja su velocidad por el incremento de la presión de descarga causad por una temperatura de condensación más alta.

El efecto de la temperatura de condensación más alta en la vida del equipo

Si se incrementa la temperatura de condensación por un largo periodo de tiempo, la capacidad del compresor y la fiabilidad del motor puede quedar afectada severamente. El efecto depende del tipo de compresor, el tipo de refrigerante y los detalles del modelo específico. Deben controlarse las especificaciones de la enfriadora antes de operar a temperaturas de condensación elevadas durante un largo periodo.

La amenaza más seria a largo plazo es el aislamiento del motor. La vida del aislamiento declina rápidamente cuando su temperatura se incrementa. La temperatura del motor se eleva debido a que la corriente del motor se incrementa cuando el motor debe producir mayor presión de condensación. El fallo de un motor interno es especialmente negativo porque los productos calientes son corrosivos y se desplazan a través del circuito del refrigerante, requiriendo un farragoso procedimiento de limpieza. Si el motor de limpieza es externo, puede ser aconsejable reemplazarlo con un motor que tenga un rating de temperatura superior.

Algunos refrigerantes tienen temperaturas de descarga especialmente altas. Incrementando la temperatura de condensación puede elevarse la temperatura de descarga lo bastante como para descomponer el aceite de lubricante que se transporta en el refrigerante. Este problema puede solucionarse seleccionando un aceite lubricante conveniente para altas temperaturas.

Limitaciones de descarga de comprensores centrífugos a temperaturas de condensación elevadas

Las enfriadoras centrífugas tienen la mayor eficiencia pico de todos los tipos de enfriadoras. Desafortunadamente para la recuperación de calor, un compresor centrífugo es menos tolerante de tener temperaturas de condensación incrementadas que otros tipos de compresores. El más serio problema es que las enfriadoras centrífugas pierden su capacidad de estrangulamiento cuando se incrementa la temperatura de condensación.

La sobrepresión es un problema especial de los dispositivos centrífugos. Incrementando la temperatura de condensación para la recuperación de calor se eleva la presión de descarga. Para evitar la sobrepresión, la enfriadora debe operar con cargas altas ara incrementar la fuerza centrífuga que impulsa el flujo de gas exterior. Surge puede ocurrir incluso a plena carga si la temperatura de condensación es demasiado alta.

Las enfriadoras centrífugas ofrecidas como modelos de recuperación de calor no son diferentes de las enfriadoras centrífugas básicas. Simplemente están diseñadas para producir mayor fuerza centrífuga en el gas.

Bibliografía: Donald R. Wulfinghoff. Energy Efficiency Manual. Energy Institute Press

Eficiencia energética en los procesos de transferencia de calor

Todos los equipos de enfriamiento y calentamiento (vapor y agua) operan sobre la base de que la energía, en forma de calor, fluye del nivel de más alta temperatura al nivel de temperatura inferior. En cualquier situación de transferencia térmica, el objetivo es maximizar el flujo de calor donde se requiere el calentamiento o enfriamiento y minimizarlo en otras áreas. Es decir, el calor/frío hay que aprovecharlo justamente en el lugar que se necesita y en ninguno otro más. En este artículo vamos a introducir conceptos de transferencia de calor que son de interés para aprovechar las numerosas oportunidades de gestión de la energía que existen en cualquier sistema de transferencia y distribución de calor. Conseguir ahorrar energía en los procesos de transferencia de calor es fácil y barato.

EFICIENCIA EN LA CONVERSIÓN DEL CALOR

La energía en forma de calor, trabajo y electricidad puede convertirse de una forma a otra sólo de las siguientes formas:

• Energía mecánica a energía eléctrica usando un generador: 50-95 % de eficiencia.
• Energía mecánica a energía térmica: Es factible pero no práctico.
• Energía eléctrica a energía térmica mediante un elemento de calefacción: 100 % de eficiencia para un elemento de calefacción.
• Energía eléctrica a energía mecánica usando un motor eléctrico: 50 a 95 % de eficiencia.
• Energía calorífica a energía eléctrica a energía mecánica usando un motor: Eficiencia máxima del 40 %.
• Energía calorífica a energía eléctrica usando termopares. Es factible pero no práctico.

TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR

El vapor se produce en calderas y se distribuye mediante tuberías y válvulas. Si el sistema de transporte de vapor no se diseña conociendo los principios básicos del transporte de vapor, se cometerán errores que costarán dinero durante toda la vida útil del sistema. Suelen recomendarse unos límites prácticos de velocidad de vapor en las tuberías, normalmente entre 40-60 m/s con un máximo de 75 m/s. Si la tubería es demasiado larga, se produce una innecesaria pérdida de calor como consecuencia de grandes áreas de superficie expuestas que aumentarán los costes de aislamiento. Si la tubería es demasiado corta, habrá un ruido mayor como consecuencia de la excesiva velocidad, así como pérdidas de presión y capacidad.

PURGADOR DE VAPOR

El propósito de instalar purgadores de vapor es obtener un calentamiento rápido del producto y equipo manteniendo las líneas y equipos de vapor libres de condensado, aire y gases no condensables. Un purgador de vapor es una válvula que descarga condensado y aire de una línea de vapor o pieza del equipo sin vapor de descarga. Cuando arrancan los sistemas y equipos, las líneas y equipos están llenos de aire que debe ser evacuado. También debe ventearse en los procesos de operación continuos una pequeña cantidad de aire y gases no condensables, que entran en el sistema con el agua de alimentación de la caldera. Si este material no se retira puede originar que el purgador puede bloquearse en posición abierta, y no se impida que el vapor fluya al sistema de captación de condensado. Las válvulas también están disponibles con sistemas de control que protejan contra el retroceso del condensado.

Pérdidas en los purgadores de vapor: En los sistemas de vapor se estima que sin un buen programa de mantenimiento preventivo incluya un mantenimiento rutinario de los purgadores de vapor, aproximadamente el 25 % de los purgadores pueden tener pérdidas. Si esto se relaciona con la cantidad de vapor derrochado, es obvio que el mantenimiento de los purgadores permite obtener beneficios. Sin embargo, el método de determinar las pérdidas de los purgadores de vapor no es fácil. Consideremos un purgador descargando a la atmósfera, y ya que el vapor no es visible sólo podemos evaluar la posibilidad de pérdida usando alguno de los siguientes métodos:

• Dispositivo de escucha en la línea de descarga del purgador.
• Pirómetro con el que se establece la temperatura de la tubería en la entrada y descarga del purgador. El purgador puede estar perdiendo vapor si la temperatura de la tubería de descarga es casi tan alta como la temperatura de la tubería de entrada.
• Visor instalado en la tubería de descarga para controlar la descarga. Permite controlar visualmente la descarga.

PÉRDIDAS DE VAPOR:

Las pérdidas son una de las causas principales de derroche energético en los sistemas de vapor. Las pérdidas de vapor de tuberías aisladas pueden ser difíciles de localizar. Los signos de pérdidas que podemos detectar mediante inspección visual son el aislamiento empapado o agua rezumando del material aislante y, por supuesto, una columna de vapor visible. En la mayoría de los casos, las pérdidas tienen lugar en válvulas y bridas en un sistema de tuberías, y pueden repararse apretando una conexión soldada, reemplazando una junta, o reajuste de un prensaestopas.

VAPOR FLASH Y GOLPE DE ARIETE

Cuando el condensado a baja presión se libera a una línea de retorno a menor presión, el condensado inmediatamente se vaporiza. A este fenómeno se denomina flashing y el vapor producido es vapor flash. El condensado de temperatura más alta y/o una línea de descarga de temperatura más baja, causa que la proporción de flashing se incremente. Este flashing puede ser severo si el condensado viene del vapor de alta presión. Ya que solamente una parte del condensado pasa en forma de flash a vapor, existen posibilidades de que el flash de vapor pueda forzar al condensado líquido a través de las tuberías de condensado. Este líquido se desplaza por las tuberías y puede provocar golpe de ariete originando daños en tuberías, accesorios, válvulas de regulación y equipos.

SEPARADOR DE VAPOR

En los sistemas de distribución los separadores quitan el condensado del vapor. Usualmente, los separadores están instalados en el lado aguas arriba del equipo donde el vapor seco es obligatorio, o en la tubería de distribución secundaria donde pueden estar presentes porcentajes bastante más grandes de condensado pueden estar presentes. El grado de transferencia de calor en el equipo puede mejorarse eliminando condensado del sistema de distribución de vapor.

CAPACIDAD DE DESCARGA DEL CONDENSADO

La capacidad de descargar el condensado, por un purgador de vapor, que se produce durante las operaciones de arranque y funcionamiento, es una cuestión importante. Cuando el vapor se hace circular por un equipo frío, el grado de condensación producida es mucho mayor que cuando el equipo está funcionando a la temperatura de operación.

El diseño de los purgadores de vapor se basan en la cantidad de condensado producido durante condiciones de operación de estado estacionario, y aplicando un factor de seguridad adecuado para la carga de condensado del arranque. Dependiendo de la aplicación, el factor de seguridad estará entre 2 y 10. Por ejemplo, un purgador con una capacidad de 200 kg/h no es adecuado para un serpentín de capacidad de 200 kg/h a una presión diferencial de 793 kPa. Bajo las condiciones de arranque el condensado formado puede ser más de 200 kg/h o la presión diferencial puede caer. En cualquier caso, el serpentín se inundará con condensado que hará decrecer el ritmo de transferencia de calor.

EFECTO DEL AISLAMIENTO EN LA TRANSFERENCIA DE CALOR

La cantidad de calor requerido para el calentamiento es el calor necesario para elevar la temperatura de un objeto hasta una temperatura deseada, más la pérdida de calor al área circundante. Aplicando aislamiento a la superficie exterior del equipo se reduce el nivel de transferencia de calor a los alrededores

El efecto del movimiento del aire en la superficie exterior de un depósito o equipo es incrementar el grado con el que el calor se pierde en los alrededores. Por ejemplo, en un depósito de almacenamiento, el calor total requerido es la suma del calor necesario para elevar la temperatura del producto almacenado a la temperatura requerida, más la pérdida de calor del depósito y superficies del líquido a la atmósfera. Aplicando aislamiento a la superficie exterior del equipo se reduce el nivel de transferencia de calor a los alrededores. Para encontrar herramientas de cálculo ver "Todo para facilitar el cálculo".

CALENTAMIENTO DEL VAPOR

En las aplicaciones de calentamiento se usa normalmente vapor saturado, ya que las aplicaciones de vapor a baja presión se usan muy poco. Hablaremos pues de vapor saturado, el cual se usa para producir calor mediante calentamiento directo o indirecto, y, en la mayoría de los casos, no se recupera condensado.

Debemos hacer notar algunas situaciones que pueden ocurrir donde no se recupera condensado de equipos calentados indirectamente. En estos ejemplos, por ejemplo el calentamiento de aceites vegetales o glucosa en intercambiadores de calor, un fallo en el intercambiador de calor puede propiciar que el material caliente se mezcle con el condensado. Si este condensado se reutiliza como agua de alimentación de la caldera, el producto mezclado con el condensado puede ensuciar las superficies de transferencia de calor interna de la caldera, y reducir su eficiencia.

El vapor puede calentarse utilizando métodos directos o indirectos. En la mayoría de las aplicaciones directas de calentamiento el material es un recipiente a la presión atmosférica. La temperatura máxima a la cual el líquido puede elevarse es su punto de vaporización. Cualquier adición de vapor al líquido vaporizado no producirá un incremento en la temperatura. El calentamiento de vapor directo es económico y rápido, pero puede ser muy peligroso si no se toman algunas medidas específicas en el diseño.

La eficiencia de los equipos de vapor que utilizan calentamiento indirecto lo hemos estudiado en un artículo específico.

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LOS EQUIPOS DE ENFRIAMIENTO DE AGUA

Los equipos de agua fría operan bajo las mismas leyes de la termodinámica y transferencia de calor de los equipos de vapor. La energía en forma de vapor fluye del nivel más alto de temperatura al nivel más bajo. El rango de temperaturas bajo el cual puede usarse el agua es limitado. A presión atmosférica, el agua se congela a 0 ºC y se vaporiza a 100 ºC. El agua de los suministros municipales varía entre 4-20 ªC durante el verano. Si es la fuente de agua para enfriar, debe considerarse la variación de temperatura cuando se seleccione el intercambiador de calor, bombeo, tubería y controles.

Aplicaciones de enfriamiento directo e indirecto

El agua fría puede usarse en aplicaciones de enfriamiento directo e indirecto. En aplicaciones de enfriamiento directo, el agua fría entra en contacto con el producto. Usualmente este sistema se reserva para enfriar productos sólidos donde el producto se sumerge en un depósito que contiene agua, o se hace pasar a través de cortinas de agua rociada. En estos casos, la temperatura final del producto no es crítica, ni lo es la cantidad de agua o la temperatura. Otro método de enfriamiento directo es la introducción de agua en productos acuosos.

El método más comúnmente utilizado es el enfriamiento indirecto, con el cual agua de enfriamiento y el producto a enfriar se separan por una membrana. Un criterio importante de diseño es seleccionar equipos que sean capaces de aceptar las variaciones de temperatura previstas en el agua de alimentación. En sistemas en bucle cerrado el agua se reutiliza. Usualmente estos sistemas están equipados con algún dispositivo de rechazo de calor, tal como una fuente de enfriamiento evaporativo, una torre de enfriamiento, o una enfriadora que rechace el calor recogido por el agua, y devuelva la temperatura del agua a la requerida para las operaciones de enfriamiento. También suele incluirse alguna forma de tratamiento químico, para eliminar, o al menos reducir los depósitos originados por las impurezas contenidas en el agua.

OPORTUNIDADES DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LOS PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Las oportunidades de eficiencia energética que encontramos en los equipos descritos en apartados anteriores son las siguientes:

• Sellado de pérdidas, válvulas accesorios, y juntas. La revisión de puntos donde se producen pérdidas es una forma muy eficaz de ahorrar energía a bajo coste.
• Reparación de aislamiento dañado.
• Mantenimiento de los controles de presión y temperatura. El correcto mantenimiento de la instrumentación y los dispositivos de control es un método para asegurar que se cumplen las condiciones apropiadas .
• Mantenimiento de purgadores de vapor. Es especialmente importante en las grandes compañías que consumen mucho vapor. Particularmente problemáticos son los purgadores que se conectan a un colector de condensado común.
• Limpieza de superficies de transferencia de vapor. La limpieza de superficies de transferencia de calor aseguran la máxima transferencia de calor, por lo que es importante eliminar lodos o depósitos acumulados.
• Asegurar que la calidad del vapor es adecuada para la aplicación. Es importante asegurar que el equipo recibe vapor seco a una calidad cercana a 1,0. En vapor saturado, la calidad es 1,0, ya que el vapor de agua se ha convertido en vapor. En muchos ejemplos, la calidad del vapor que deja una caldera u otros dispositivos de generación de vapor es aproximadamente 1,0. Sin embargo, cuando el vapor se desplaza por los sistemas de distribución, comienza la condensación y la calidad se reduce. A menos que se empleen técnicas apropiadas en el sistema de distribución de vapor el sistema eliminará el condensado, este condensado entrará en el equipo. Si esto ocurre, el nivel de transferencia de calor se reducirá, y el equipo puede inundarse con condensado.
• Asegurar que los rangos de temperatura y presión están dentro de las tolerancias especificadas para el equipo. La reducción de la temperatura y la presión no siempre es tan fácil.
• Asegurar que los purgadores de vapor están correctamente dimensionados para quitar todo el condensado. El condensado que queda en las unidades de transferencia de calor ocupa espacio, y reduce el espacio físico disponible para el vapor. Esta condición tiene lugar sobre todo si los purgadores tienen un tamaño más reducido que el recomendable. Para evitar la inundación, el purgador debe dimensionarse de forma que tenga en cuenta la mayor cantidad de condensado que se genera bajo las condiciones de arranque del equipo. A veces, para superar este problema, lo que se hace es incrementar la presión y la temperatura del vapor. Si se hace esto, se requiere energía adicional para producir el vapor a mayor presión y temperatura.
• Asegurar que los serpentines de calentamiento tienen suficiente pendiente desde la entrada de vapor al purgador para prevenir la inundación con condensado. La inundación del equipo de transferencia de calor con condensado reduce la superficie disponible para la transferencia de calor. Esto puede ser causado por un diseño o instalación inapropiados de los serpentines. Los serpentines deben diseñarse e instalarse de forma que haya siempre pendiente hacia abajo desde la conexión de vapor del intercambiador de calor al purgador de vapor.

OTRAS OPORTUNIDADES DE BAJO COSTE

a implementación de oportunidades de bajo coste para gestionar la energía ofrece opciones interesantes. Veamos algunos ejemplos:

• Apagar los equipos que no se requieren. Muchos equipos suministradores de vapor integrados en máquinas no tienen sus acciones coordinadas con las acciones que realizan. Por ejemplo, un equipo de suministro de aire caliente a un túnel de secado puede estar operando sin que el túnel esté funcionando. La detección de este tipo de incidencias puede generar ahorros de energía significativos. La instalación de una válvula de solenoide que apague el suministro de vapor cuando no sea necesario su uso se amortiza en pocos días.
• Proporcionar tapas de tipo bloqueable para los equipos de control tales como termostatos y prevenir de esta forma su uso no autorizado. En muchas ocasiones, los termostatos utilizados para calentar los espacios de trabajo se mantienen a temperaturas superiores a las aceptables. El coste que esto supone es también importante cuando hablamos de espacios grandes.
• Operar los equipos siempre que sea posible en o cerca de su capacidad. Evitar que múltiples unidades funcionen a capacidades reducidas. Los equipos de generación de vapor se usan en muchas ocasiones a capacidades que están muy por debajo de su capacidad de diseño. Operar a las capacidades de diseño hace que los equipos trabajen a su máxima eficiencia. Por ejemplo, cuatro recipientes, cada uno con la mitad de su capacidad de un producto calentándose, pierde casi dos veces la energía térmica con los alrededores de lo que perderían dos recipientes completamente llenos.
• Añadir venteos de aire termostáticos. El aire entra en los equipos de vapor de dos formas. La primera es porque siempre hay algo de aire presente en el agua de alimentación de la caldera. La segunda es cuando un sistema de vapor se está llenando, ya sea inicialmente o después de una parada, siempre hay aire presente en la línea de vapor. Cuando el aire u otro gas no condensable está presente en un espacio de vapor, el vapor no puede mantenerse a la temperatura de vapor. El venteo de aire termostático hace un excelente trabajo al eliminar aire de los sistemas de vapor. Para conseguir un mejor rendimiento del sistema los venteos deben localizarse de forma que el aire fluya fácilmente a ellos.
• Añadir equipos de medición y control que proporcionen datos de operación que asistan en la mejora de la operación del sistema. Sin medir y controlar equipos instalados en sistemas de enfriamiento o calentamiento, es más difícil establecer si los equipos operan dentro de las especificaciones previstas. Por ejemplo, a menos que se instale un termómetro en un recipiente que se usa para calentar o enfriar un líquido, puede que no se detecten errores en la operación de un controlador de temperatura.
• Valorar convenientemente la localización de los dispositivos de control de forma que se asegure la mejor operación. La localización de los dispositivos de control de enfriamiento o calentamiento es importante. Los termostatos que controlan el calentamiento de un departamento pueden estar localizados en las paredes de exterior del edificio. Debido a su localización, están sujetos a condiciones que causan que sientan una temperatura inferior a la real en el área y demandarán más calor que el requerido.

Bibliografía: Heating & cooling equipment (Steam & water). Energy, Mines and Resources Canada. Palabras clave: Steam trap, valve gland, steam coil, jacketed vessel, heat exchanger