Tecnologías de producción de energía eléctrica en cogeneración (5ª PARTE)

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Células de combustible

Las células de combustible son una tecnología emergente para la generación de energía a pequeña escala con una eficiencia eléctrica alta y muy bajas emisiones. En células de combustible, el combustible es químicamente combinado con oxígeno para crear electricidad, con calor útil como subproducto. Debido a que no hay combustión, las células son silenciosas, no tienen partes móviles, y pueden alcanzar altas eficiencias eléctricas hasta dos veces mayor que los motores de combustión interna. Las células de combustible pueden dimensionarse para una gran variedad de aplicaciones – desde ordenadores portátiles (50 a 100 vatios) a vehículos (50 a  85 kW) a generación central de energía (0,2 a 2 MW).

Eficiencia energética en las aplicaciones industriales del gas natural para calentamiento de procesos

El ahorro en costes de gas natural no necesariamente requiere la sustitución de equipos por otros más eficientes o intervenciones complejas. En ocasiones medidas sencillas y costes de inversión reducidos pueden conseguir interesantes ahorros en el uso del gas natural. Veamos las más interesantes:

Tecnologías de producción de energía eléctrica en cogeneración (4ª PARTE)

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Motores de combustión interna recíprocos

Los motores de combustión interna recíprocos son una tecnología bien conocida. Tan solo en Norteamérica se producen más de 35 millones de unidades al año para automóviles, camiones, equipos de construcción y minería, propulsión marina, cortadoras de césped y una diversidad de aplicaciones. Una gran variedad de motores estacionarios están disponibles en un amplio rango de aplicaciones del mercado de generación y ciclos de generación de energía, incluyendo energía de emergencia y estacionaria, servicio para cargas picos, potencia para carga base e intermedia y cogeneración. Los motores de combustión interna están disponibles en tamaños que van desde unos pocos kW a más de 5 MW.

Tecnologías de producción de energía eléctrica en cogeneración (3ª PARTE)

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Microturbinas

Las microturbinas son turbinas de gas pequeñas que queman combustibles gaseosos y combustibles líquidos para crear energía mecánica que hace girar un generador eléctrico u otras cargas. La tecnología de microturbina es el resultado del trabajo de desarrollo de turbinas de gas de automoción y estacionarias, equipamiento de energía eléctrica auxiliar, y turbocargadores. Las microturbinas empezaron a ensayarse en 1997 y en 1999 empezó su lanzamiento comercial.

Tecnologías de producción de energía eléctrica en cogeneración (2ª PARTE)

Configuración de una turbina de gas en una instalación de gasificación de biomasa integrada

Ver 1ªPARTE

Turbinas de gas (combustión), incluyendo microturbinas

Las turbinas de combustión, o turbinas de gas, se vienen usando para generar energía desde hace décadas a escala comercial debido a su bajo coste, bajo mantenimiento y bajas emisiones. La tecnología de turbinas se desarrolló en los años treinta como medio para impulsar aeronaves. El uso de las turbinas para generar energía comenzó en los años 40 y 50, pero no fue hasta comienzos de los 80 cuando las mejoras en la eficiencia y fiabilidad de las turbinas dio como resultado un incremento en su utilización para generar energía.

Tecnologías de producción de energía eléctrica en cogeneración (1ª PARTE)

Ciclo de la turbina de vapor

La tecnología CHP es la generación simultánea o secuencial de múltiples formas de energía útil (usualmente mecánica y térmica) en un sistema único integrado. Se trata de una fantástica y eficiente tecnología que nos permite obtener energía de un sinfín de formas y utilizarla en muy diversos modos y aplicaciones. En los tiempos actuales en los que la generación distribuida se ha convertido en la industria con mayor crecimiento en todo el mundo, las aplicaciones CHP a nivel micro y en aplicaciones de mediana escala se convierten en un fascinante mundo que explorar.

Guía para capturar datos en los procesos industriales (6ª PARTE)

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4)      DETECTORES DE TEMPERATURA DE RESISTENCIA (RTDs)

Características de RTDs

Los detectores de temperatura de resistencia (RTDs) son sensores de temperatura fabricados generalmente con materiales puros (o ligeramente dopados) cuya resistencia se incrementa cuando aumenta la temperatura (coeficiente de temperatura de resistencia positiva).

Economía de los digestores anaeróbicos para procesar residuos animales

El beneficio del digestor de una granja usualmente requiere la utilización de energía y otros co-productos tales como sólidos de abonos que se separan para formar compost. El metano producido por este proceso puede quemarse para generar electricidad y/o calor. Bajo circunstancias favorables, también hay un potencial para purificar el metano en un biogás de grado gas-natural conveniente para uso familiar o industrial.

Tecnologías con futuro: La producción anaeróbica del biogás en detalle (II)

Limpieza del biogás

La limpieza del biogás es importante por dos razones: (1) Incrementa el valor calorífico del gas, y (2) se cumplen los requerimientos de algunos aparatos de gas (motores, calderas, células de combustible, etc). La limpieza puede ser simple como la retirada de azufre, completa cuando implica la retirada de CO2, vapor de agua, y otros gases de traza, mientras que el “reforming” es la conversión de metano a hidrógeno.

Métodos para calcular la rentabilidad de los sistemas de cogeneración

El aumento en los precios de la energía propicia que puedan replantearse muchos proyectos que buscan solucionar el problema de un alto consumo energético que conlleva un aumento en los costes operacionales. Cada vez son más las tipologías de actuaciones que resultan rentables en el escenario actual. Pero conocer con exactitud cuál es la opción más rentable en cada situación y qué variables influyen en la rentabilidad de un proyecto no es una cuestión nada sencilla. Más complicado aún es el estudio de proyectos en los que aparecen dos tipos de energías, la energía eléctrica y la energía térmica. Muchas posibilidades aparecen en cada proyecto y ello conlleva la aparición de muy diferentes opciones, unas buenas y otras no tanto. De manera particular hablamos hoy de los sistemas de cogeneración o CHP y de los métodos existentes para calcular la rentabilidad de estos sistemas de generación.

Tecnologías con futuro: La producción anaeróbica del biogás en detalle (I)

La producción de biogás en las granjas ha sido siempre un tópico de interés para los granjeros, con registros históricos de producción de biogás desde hace años. En los sistemas de producción de ganado modernos, los beneficios de producir biogás incluyen:

Algunas nociones para la especificación de variadores de velocidad variable en mejora de procesos

Los variadores de velocidad variable han demostrado sus aplicaciones en todos los procesos de fabricación por sus capacidades para ahorrar energía en cargas de tipo centrífuga y regenerativa, mejoras de proceso, flexibilidad de producción, y aumentar la vida útil de los componentes de transmisión mecánica.

Pero la incorporación de los variadores en los procesos existentes no es una cuestión sencilla. El diseñador de soluciones necesita estar seguro de no estar sub- o sobre- especificando en términos de tipo exacto, tamaño y capacidades del VSD para sus requerimientos. Veamos algunas nociones esenciales que deberemos tener en cuenta al resolver aplicaciones con estos equipos.

WLAN en las redes industriales

Un nuevo artículo sobre redes industriales y como casi siempre trataremos de redactarlo de forma que pueda ser entendido sin conocimientos de automatización industrial.

Ethernet fue lanzado hace más de 20 años como una tecnología de transmisión basada en cable. Actualmente es el medio principal para transmitir datos en un entorno industrial. Ethernet ofrece alto ancho de banda, procedimientos de redundancia, estandarización y en consecuencia unos costes inferiores. Ya que los dispositivos de Ethernet industrial usan el protocolo TCP/IP, los componentes de las redes tales como switches o routers son fáciles de configurar y supervisar.

Últimos avances en la tecnología de soldadura

La soladura es uno de los métodos más usados para unir metales, con diseñadores e ingenieros de producción disponiendo de un amplio rango de procesos donde elegir. Los fabricantes de equipos de soldadura y consumibles continúan trabajando para mejorar sus procesos, y algunos de los últimos desarrollos tienen potencial en calidad y productividad, e incluso los ingenieros de diseño tienen la oportunidad de crear nuevos sistemas de fabricación que hasta ahora no han sido factibles.

China dice adiós al átomo

El varapalo más fuerte recibido hasta el momento por la industria nuclear tras el accidente de Fukushima proviene de China. El país que más centrales estaba construyendo ha decidido aplazar sus planes para aprobar la construcción de más unidades. La suspensión de los nuevos planeamientos es en principio provisional pero ello ha creado una gran incertidumbre en el sector.

Suiza sustituirá el 40 % de su energía nuclear por eficiencia energética y otras fuentes de energía

Desde que aconteció la crisis de Fukushima, la mayor parte de los países con centrales han iniciado estudios destinados a examinar y, en su caso, reforzar los medios existentes ante condiciones extremas, las que parecen ser el punto crítico de las centrales nucleares. La energía nuclear se ha mostrado vulnerable frente a fenómenos tales como terremotos, inundaciones, explosiones, incendios o falta total prolongada de energía eléctrica. Ante ese tipo de situaciones la refrigeración de los combustibles nucleares en los núcleos o en las piscinas no está garantizada. Los alemanes fueron los primeros en darse cuenta que incrementar la seguridad de las centrales nucleares para disminuir el riesgo de accidente grave genera unos costes que pueden hacer perder gran parte de la competitividad que quedaba a las centrales nucleares.

Diseño de una infraestructura Ethernet industrial en ambientes extremos

Ethernet se ha convertido en la infraestructura de comunicaciones industriales preferida para la automatización y control de misiones críticas. El desafío es diseñar sistemas hechos para resistir condiciones ambientales peligrosas y a menudo extremas.

Aumentando la transferencia térmica en los intercambiadores de calor (1ª PARTE)

Como ocurre siempre con la energía es fácil diseñar intercambiadores de calor que funcionen pero otra cosa es conseguir que trabajen al máximo rendimiento posible. En ese sentido vamos a hablar en este nuevo artículo sobre las formas de realzar la transferencia de calor.

Sistemas híbridos de energía fotovoltaica y térmica

La producción de energía a partir del sol tiene dos posibilidades diferenciadas. Por una parte obtenemos energía eléctrica a partir de células fotovoltaicas y por otra podemos obtener también energía térmica a partir del calor del sol. Generalmente ambos tipos de energía se obtienen en instalaciones separadas por lo que se desaprovecha una u otra energía en cada caso.

¿Cambiará Fukushima el uso de la energía tal y como lo conocemos?

En muchos artículos hemos hablado de los efectos del desastre de Fukushima en la energía del futuro pues la catástrofe demostró la vulnerabilidad de las centrales nucleares ante fenómenos naturales, un problema que puede repetirse en otras partes del mundo con efectos más letales aún que los del Japón. Una planta dotada con los máximos sistemas de seguridad como la japonesa no pudo superar los efectos de un terremoto y un tsunami.

Aprendiendo a calcular el rendimiento de los intercambiadores de calor

En los intercambiadores de calor estándar el fabricante suele proporcionar información suficiente sobre el rendimiento de estos equipos. Y si trabajamos con equipos convencionales (tubulares o placas) encontraremos herramientas gratuitas para calcular sus prestaciones. El software de propietario nos permitirá calcular muchas cosas en todo tipo de intercambiadores pero hay que comprarlo. Es por ello que si diseñamos sistemas de intercambio de calor especiales como se requieren para muchas aplicaciones no convencionales nos veremos en un problema.

Evaluación de la viabilidad de las plantas de biogas a pequeña escala

La evaluación de la viabilidad de las plantas de biogás es el punto crítico a valorar en los proyectos en los que se usa esta tecnología. Se trata de una actividad actualmente en auge pero que requiere un análisis de detalle riguroso en la fase previa de la toma de decisiones. El estudio de la disponibilidad de materia prima, el rendimiento de los generadores y las posibilidades de uso de la energía térmica producida son cuestiones críticas a considerar y serán determinantes en la viabilidad de la planta.

Modelo energético en la transferencia de calor (1ª Parte)

Continuamos con los artículos dirigidos a explicar los procesos que determinan los modelos energéticos y en esta ocasión nos centramos en explicar la transferencia de calor.

El calor se transfiere debido a una diferencia de temperatura. La energía se mueve de la región de alta temperatura a la región de baja temperatura: conducción, radiación y convección.  en este artículo hablamos de los principios fundamentales de transmisión del calor en una sola fase, con un énfasis especial en las aplicaciones de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Nueva batería para almacenamiento de energía de la red

Los nuevos sistemas de producción de energía a gran escala necesitan disponer de medios para almacenar la energía. Cada vez es más fácil producir energía de múltiples formas pero también nos enfrentamos a la producción de energía variable a lo largo del tiempo. La energía solar y eólica destacan por lo intermitente de su almacenamiento. No es costosa la producción de electricidad con estas fuentes de energía pero si que resulta caro su almacenamiento con los sistemas de baterías actuales. Las baterías disponibles para el almacenamiento a nivel de red o son demasiado caras o no duran los miles de ciclos necesarios para hacerlas competitivas en costes.

El negocio de la producción de peces nativos en la Amazonía

Retomamos los artículos relativos a los nuevos nichos de negocio potencialmente desarrollables a partir de la increíble biodiversidad del bosque lluvioso y en esta ocasión nos vamos a centrar en la producción de peces nativos en la Amazonía (ya hablamos del singular paiche en un artículo anterior).

El liderazgo español y las últimas innovaciones en la tecnología solar CSP

En este blog fuimos muy críticos con el componente especulativo de la expansión fotovoltaica en España a mediados de la pasada década, pero lo cierto es que la ingeniería española adquirió en esos años un know-how sin parangón en otros países del que ahora nos beneficiamos. En muy pocos lugares se dispone de la capacidad en ingeniería e industria auxiliar que sobre energías renovables disfrutamos en España.

Estudio del modelo energético de las baterías (1ª PARTE)

Entender el proceso energético bajo el cual las baterías cargan y descargan nos ayuda a mejorar los diseños en los que se integran estos sistemas de almacenamiento de energía.

Algunas tecnologías de energy harvesting solar

Texas Instruments dispone de algunos productos energy harvesting destinados a trabajar como una solución completa. Una amplia selección de microcontroladores ICs y de gestión de energía destinados a los inversores centrales conectados a red, micro-convertidores y micro-inversores, así como soluciones e carga de baterías off-grid, que maximicen el punto de potencia y proporcionen la eficiencia del sistema más alta posible.

Energy harvesting a partir del calor del cuerpo para hospitales con problemas de energía

En muchos lugares del mundo es necesario realizar pruebas médicas y se carece de energía. Los ejércitos en sus campañas, los hospitales en lugares sin energía o los lugares donde ocurren catástrofes como los terremotos son un ejemplo de ello. Hay que tener en cuenta que los equipos electrónicos más sofisticados fallan si se usan con grupos generadores a base de hidrocarburos.

La tecnología de seguidores solares y su eficacia

Hace algunos años no teníamos muy clara la efectividad de los seguidores solares, una tecnología innovadora que se empezó a utilizar para mantener los módulos fotovoltaicos siempre orientados hacia el sol. Pero hoy en día, con mucha mayor experiencia sobre sus resultados podemos decir que incrementan la obtención de energía hasta un 45 % en algunas regiones en comparación con un módulo fijo.

Modelización energética de sistemas completos

(7ª PARTE de Modelización de sistemas energéticos en detalle)

Ver 6ª PARTE

En el desarrollo de un modelo de simulación para construir predicciones de energía, deben considerarse dos asuntos básicos: (1) Componentes de modelización o subsistemas y (2) estrategias de modelización total. Los componentes de modelización comprenden una serie de ecuaciones describiendo los componentes individuales. La estrategia de modelización total se refiere a la secuencia de procedimientos usados para solventar estas ecuaciones. La exactitud de resultados y recursos computerizados para alcanzar estos resultados se depende de la estrategia de modelización.

Calculadores de agricultura, ganadería y desarrollo rural

• Calcula el agua que cayó tras una tormenta: De interés para agricultores y ganaderos es saber cuanta agua ha caído tras una tormenta. Con este calculador lo podemos averiguar muy fácilmente y estimar aproximadamente cuanta agua de la que cayó en las cumbres puede llegar a un embalse.
• Calculador de semillas.
• Cálculo de nutrientes del forraje.
• Cálculo del consumo de grano.
• Coste del consumo de nitrógeno.
• Costes de producción de una explotación agrícola.
• Distribución de agua de riego.
• Herramientas de información de calidad de agua rural
• Herramienta de selección de sitios para cultivos.
• Herramienta para la selección de cultivos.
• Mezclas de semillas forrajeras.
• Rendimientos de variedades.
• Selector de herbicidas.
• Selector de pesticidas.
• Software de gestión de nutrientes.
• Software de gestión de nutrientes.

Ganadería

• Calculador interactivo del precio de la leche.
• Calculador de ahorro en calentamiento de agua.
• Cálculo de entresacar vacas: Con este calculador los granjeros pueden estimar el beneficio o coste neto de entresacar vacas.
• Estudio de rentabilidad de la cría de ganado.
• Ahorro energético con preenfriadores de leche.
• Ahorro energético con ordeñadores automáticos.

Costes energéticos

• Cálculo del coste del calentamiento de agua.
• Calculador del coste energético de bombas de vacío.
• Cálculo del coste energético de enfriar la leche en una granja.
• Estimador de energía para alojamiento de animales.
• Estimador de energía en riego.
• Estimador de energía para la labranza.
• Estimador de energía: Nitrógeno.

Explotaciones avícolas

• Calculador para comparar túneles de ventilación.
• Calculador para comparar trampas de iluminación / ventiladores.
• Comparador de iluminación en granjas avícolas.

Explotaciones porcinas

• Rankings y comparativas de granjas porcinas.
• Simulador de granja porcina en ciclo cerrado.
• Simulador de engorde.
• Simulador financiero de granja porcina.
• Calculador para comparar túneles de ventilación.

Recursos naturales

• Recursos naturales ¡250 herramientas! Extensa colección de herramientas para la planificación de los recursos naturales.

Quimigación

• Aplicación a granel/lotes.
• Calibración.
• Tasa de inyección de agentes químicos (masa).

Riego, drenajes

• Cálculo de sprinkler manual.
• Cálculo del beneficio que puede obtenerse con drenaje.
• Cálculo del drenaje agrícola. Drenaje que puede conseguirse con una tubería. 
• Cálculo del drenaje agrícola. Cálculo de la tubería necesaria para conseguir un drenaje.
• Cálculo del drenaje agrícola.
• Cálculo del drenaje agrícola.
• Cálculo de sistemas de retención de agua de tormentas. 
• Densidad de sprinkler.
• Tasa de descarga de sprinkler.
• Software de diseño para sistemas de riegos por goteo.
• Sprinkler de gran desplazamiento.
• Desplazamiento de sprinkler.
• Tiempo de aplicación de pivot central.
• Área de apllicación de pivot central.
• Tiempo de aplicación de pivot central.
• Tiempo de rotación de pivot.
• Requerimientos de sistema de bombeo.
• Calculador de ahorro con riego eficiente.

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Los problemas de los ejércitos con el precio del combustible y las aplicaciones de las energías renovables

Los ejércitos requieren el uso de componentes robustos que puedan resistir todo tipo de situaciones problemáticas y ello debe hacerse en lugares donde la energía eléctrica de las redes convencionales no está disponible. Pero los componentes robustos tienen un problema y es que su consumo energético es elevado. Cuando la energía era barata el uso masivo de generadores diesel podía paliar el problema pero cuando el petróleo supera los 100 dólares por barril el uso de los hidrocarburos supone un sobrecoste insostenible en las campañas militares. El coste de la energía crece exponencialmente cuando es necesario transportar el combustible a largas distancias o a lugares inaccesibles.

Nuevo material promete mejorar las células solares

Los científicos han ideado un truco que hace que un material absorba el 99 % de la luz que incide sobre él. La pintura negra ordinaria absorbe un 85 % de la luz incidente. De esta forma haciendo algo que parezca simple aseguramos que se abosrbe al menos tanto como esto.