Diseñando un sistema solar térmico para procesos industriales (2ª PARTE)

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Configuración, parámetros y control del sistema

En la mayoría de los casos nos encontraremos ya un calentamiento convencional instalado en un proceso. Debido a esto, en la mayoría de los casos la configuración siguiente será apropiada para el proceso.

El volumen del almacenamiento de calor solar se ajusta dependiendo de la diferencia de la temperatura de retorno y la temperatura máxima, ya que la capacidad disponible del almacenamiento depende de la diferencia entre estas dos temperaturas.

Control de la ventilación en producción intensiva de cerdos

La producción intensiva de cerdos requiere sistemas de ventilación para regular la humedad y calor producida por los cerdos además de la contaminación provocada por el estiércol, los alimentos y los propios cerdos.

Diseñando un sistema solar térmico para procesos industriales (1ª PARTE)

El diseño de un sistema solar integrado en un proceso industrial requiere un análisis previo del proceso: Análisis de las edificaciones, análisis de las características del proceso y redes de distribución de calor, planes futuros de la compañía, análisis potencial para la optimización del proceso y medidas de eficiencia energética. Para el diseño de un sistema térmico solar generando calor de proceso industrial se recomiendan los siguientes pasos:

Aplicación en la industria de proyectos de energía solar térmica (2ª PARTE)

Ver 1ª PARTE

Mataderos e industrias cárnicas

Los mataderos y las industrias cárnicas se presentan como subsector de elevado interés para la aplicación de soluciones solares térmicas. Las industrias cárnicas son, en su mayor parte, industrias transformadoras de pequeña dimensión. Una gran parte de las mismas realizan el ciclo completo (matadero, despiece, frío, secaderos y bodegas de añejamiento), si bien puede suceder que mataderos e industrias se hallen separados. En este último caso, imperan los mataderos especializados, muy modernos, de carácter municipal o privado.

Aplicación en la industria de proyectos de energía solar térmica (1ª PARTE)

El incremento en los costes energéticos continúa haciendo perder competitividad a los sistemas productivos tales como la industria, agricultura y servicios. Ello supone una búsqueda incesante de nuevas soluciones que permitan paliar esta situación. En este nuevo artículo abordamos los proyectos de utilización de energía solar térmica en procesos industriales.

Calefacción de invernaderos con energía solar (4ª PARTE)

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Cálculo de las pérdidas de calor

El equilibrio energético completo incluirá solar, intercambio de transmisión, pérdidas de ventilación, pérdidas por infiltración, intercambio con el suelo, intercambio generado por trabajadores y equipos, y calor proporcionado por el sistema de calefacción. Sin embargo, debido al tiempo en el que las cargas de diseño son más exigentes, por la noche y al comienzo de la mañana, muchos de estos factores no son considerados. Así, los requerimientos de calefacción están condicionados predominantemente por la temperatura ambiente cayendo por debajo de la temperatura umbral, y velocidad del viento, que influye en el coeficiente de transferencia de calor U. Para unas condiciones de crecimiento óptimas la temperatura en el invernadero no caerá por debajo de 19 ºC. Si ocurre esto debe entrar en funcionamiento la caldera. Para determinadas técnicas de cultivo se permite que esta temperatura caiga en ciertas horas del día hasta 12 ºC.

Calefacción de invernaderos con energía solar (3ª PARTE)

Ver 2ª PARTE

Cálculo de las pérdidas de calor

El equilibrio energético completo incluirá solar, intercambio de transmisión, pérdidas de ventilación, pérdidas por infiltración, intercambio con el suelo, intercambio generado por trabajadores y equipos, y calor proporcionado por el sistema de calefacción. Sin embargo, debido al tiempo en el que las cargas de diseño son más exigentes, por la noche y al comienzo de la mañana, muchos de estos factores no son considerados. Así, los requerimientos de calefacción están condicionados predominantemente por la temperatura ambiente cayendo por debajo de la temperatura umbral, y velocidad del viento, que influye en el coeficiente de transferencia de calor U. Para unas condiciones de crecimiento óptimas la temperatura en el invernadero no caerá por debajo de 19 ºC. Si ocurre esto debe entrar en funcionamiento la caldera. Para determinadas técnicas de cultivo se permite que esta temperatura caiga en ciertas horas del día hasta 12 ºC.

Calefacción de invernaderos con energía solar (2ª PARTE)

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Diseño general

Invernaderos high-tech en Holanda

Varias compañías en diversos lugares del mundo están trabajando en el desarrollo de invernaderos de alta tecnología diseñados para reducir la dependencia de los combustibles fósiles, mejorando la eficiencia energética e introduciendo prácticas para reutilizar el agua.

Hasta hace poco tiempo no se consideraba viable el uso de energías alternativas para calentar invernaderos pero el incesante incremento del precio de los combustibles sólidos y de la electricidad han propiciado que aparezcan interesantes paybacks.

Calefacción de invernaderos con energía solar (1ª PARTE)

Invernadero solar

Las exigencias de la agricultura de hoy buscan la tecnificación y eficiencia para poder competir en un mercado globalizado; y  entre los problemas que deben afrontarse destaca el aumento de los costes energéticos. Iniciativas innovadoras como el cultivo fuera de temporada quedan frenadas por la pérdida de competitividad que supone la elevación del precio de la energía al usar las calderas de gas o gasóleo. Como resultado del incremento del precio de los combustibles fósiles y las restricciones en las emisiones de CO2 y otros contaminantes, hay una necesidad real de encontrar sistemas alternativos para calentar invernaderos durante el invierno.

Diseño de aplicaciones de control de motores con microcontroladores

Los microcontroladores pueden utilizarse para control de motores y con ello conseguir todo tipo de aplicaciones. Podemos controlar motores de inducción, motores de corriente continua con o sin escobillas, motores síncronos de magnetismo permanente y motores por pasos.

Desarrollo de aplicaciones de ingeniería con microcontroladores

Últimamente nuestra empresa está dando un paso más en el diseño de aplicaciones de automatización enfocadas a la eficiencia energética. Cansados de comprar equipos caros hemos explorado la posibilidad de fabricar algunos sistemas a incorporar a nuestros diseños. El estudio de los microcontroladores ha sido una buena opción. En ese artículo hablamos de algunas ideas básicas que debe conocer quien se introduzca en el mundo de los microcontroladores. También describimos las características esenciales de MSP430™ microcontrollers (MCUs) de Texas Instruments (TI), un procesador de señal mixta de 16-bit, basado en RISC diseñado para ultra-baja potencia. MCUs ofrece el más bajo consumo energético y la mezcla perfecta de periféricos integrados para miles de aplicaciones. Con el MSP430 TI abre el camino a un mundo libre de baterías.

Cálculo del balance energético de un invernadero

El sector de los cultivos forzados en in­vernadero está sumido en un continuo progreso moti­vado, por un lado, por la aplicación de nuevas norma­tivas de calidad y medioambientales, y por otro, por la propia reestructuración del sector para mejorar su competitividad de cara a mantenerse en el mercado actual.

El consumo energético en los in­vernaderos es un factor muy importante a considerar dentro de los costes de producción, de ahí que se con­sidere prioritaria la optimización energética de estos sistemas.

Proyectos de riego solar

Riego de invernaderos con energía solar  para cultivo del clavel

Proyectos de riego por goteo solar

El abaratamiento de los módulos fotovoltaicos y los avances en la automatización nos permitió en 2008 comenzar a diseñar e implementar instalaciones de riego por goteo solar totalmente funcionales y autónomas. Con el paso del tiempo se han ido ejecutando muchas instalaciones, cada vez más complejas, y se ha ganado una valiosa y necesaria experiencia para implementar con buenos resultados este tipo de proyectos.

Según nuestros estudios el riego solar se ha convertido ya en la opción energética más competitiva en los países donde el coste de la energía eléctrica es más elevado y en todos los casos en las instalaciones que actualmente funcionan con generador. 

Técnicas de control de motores orientado al campo

En este artículo hablamos del control de motores usando microcontroladores en control orientado al campo. Se trata de un diseño efectivo en costes que utiliza controladores inteligentes para reducir los componentes del sistema e incrementar la eficiencia. El control orientado al campo o control vectorial de motores de inducción AC o síncronos es un método de control de variadores de frecuencia variable.

Aplicaciones de la ventilación controlada por la demanda

La ventilación es una parte de los procesos que supone un consumo de energía importante. El propósito de la ventilación es reducir los contaminantes en el aire.

El primer parámetro que un ingeniero de diseño debe evaluar es la extracción necesaria en un espacio que causa una baja calidad de aire interior.

Principios básicos de la regulación PID

Lazo de regulación y elementos finales de control

Lazo de regulación

Un ejemplo sencillo de un lazo de regulación es la regulación de la temperatura ambiente mediante una calefacción. La temperatura ambiente se mide con un sensor y se transmite a un regulador. Este compara la temperatura ambiente actual con una consigna y calcula un valor de salida (variable manipulada) para controlar la calefacción.

Operación de bombas centrífugas en un sistema. Teoría del bombeo

Teoría del bombeo

En este artículo describimos las bases teóricas para la conversión de energía en una bomba centrífuga. A pesar de los métodos de cálculo avanzados que han visto la luz del día en los últimos años, todavía hay mucho que aprender para evaluar el rendimiento de las bombas basándonos en modelos simples fundamentales.

Operación de bombas centrífugas en un sistema

En este nuevo artículo dedicado a las bombas centrífugas explicamos como operan las bombas en un sistema y cómo pueden regularse.

Una bomba siempre se conecta a un sistema donde debe circular o elevar un fluido. La energía añadida al fluido por la bomba es en parte perdida como fricción en el sistema de tubería o usado para incrementar la altura.

Herramienta para el cálculo de intercambiadores de calor de carcasa y tubos

El objetivo de esta completísima herramienta Excel que presentamos es utilizar el método Bell-Delaware para el cálculo de intercambiadores de calor de carcasa y tubos. La plantilla puede utilizarse tanto con unidades imperiales como con el sistema internacional y es aplicable a procesos en los que no tiene lugar el cambio de fase.

El procedimiento de cálculo permite ensayar distintos caudales y caídas de presión para encontrar la relación óptima en el proceso de intercambio.

Determinando la causa de los fallos en los motores eléctricos

Se estima que el 92 % de los fallos de los motores eléctricos ocurren en el arranque. La mayoría de estos fallos ocurren debido a la baja resistencia. También son comunes los fallos por sobre-corriente.

Los motores eléctricos son una parte esencial de la vida diaria como muchos sistemas, aplicaciones, y servicios dependen de ellos. Los motores hoy en día tienen una larga vida en servicio y requieren un mínimo nivel de mantenimiento para estar seguros que trabajan eficientemente. En grandes edificios, los motores se mantienen sobre una base regular porque necesitan operar en continuo; un pequeño problema puede causar grandes pérdidas a la organización.

La energía solar es ya “mucho” más barata que la convencional

La principal trampa que suele hacerse por los lobbies eléctricos al comparar costes entre las distintas fuentes de energía para tratar de frenar el avance de las energías renovables es utilizar como referencia el coste de la generación. Beneficiados por el factor escala en los proyectos energéticos es bastante obvio que les salen las cuentas. Pero el engaño está en que lo que realmente hay que comparar es el coste de la energía para el consumidor, no lo que cuesta producirla.

Entendiendo la suciedad en las calderas

Fouling del área de superficie de transferencia de calor de una caldera es un factor que puede reducir la disponibilidad de la caldera así como reducir la eficiencia de operación de la planta. La composición del combustible, disposición de la superficie de transferencia de calor, velocidad de gas adoptado, etc, son los factores claves para la reducción del fouling en la caldera.

Principios de control de los convertidores de frecuencia

Control PID en lazo cerrado

Los convertidores de frecuencia rectifican la tensión de CA de la red de alimentación y la convierten en tensión de CC, después de lo cual dicha tensión de CC se convierte en corriente CA de amplitud y frecuencia variables. De este modo, el motor recibe una tensión / intensidad y frecuencia variables, lo que permite un control de velocidad infinitamente variable en motores CA trifásicos estándar y en motores sincrónicos de magnetización permanente.

Los terminales de control ofrecen al cableado realimentación, referencia y otras señales de entrada al convertidor de frecuencia, salida de estado del convertidor de frecuencia y condiciones de fallos, relés para utilizar equipos auxiliares e interfaz de comunicación en serie. También se proporciona una alimentación común de 24 VCC.

Consideraciones de diseño de sistemas de calentamiento radiante en espacios industriales

La instalación de sistemas de calor radiante en factorías o plantas industriales requiere un conocimiento del uso futuro y actual del espacio. Los diseños estarán enfocados a la producción de rendimiento óptimo con mínima huella.

La tecnología de los sistemas de calor radiante se basan en el principio de la radiación térmica. Este sistema usa radiación electromagnética (infrarroja) para calentar una habitación, fábrica o taller. Los bucles de tubos hidráulicos se calientan usando electricidad, gases licuados del petróleo, o hidráulicos, que distribuyen el calor a través del espacio a través de radiación térmica. El calentamiento radiante proporciona el mayor rendimiento en talleres y fábricas que la mayoría de otras formas de calentamiento del espacio.

Almacenamiento de energías renovables con aire comprimido

Las baterías recargables probablemente puedan considerarse el mejor dispositivo de almacenamiento de energía para varias formas de energías renovables, pero el almacenamiento de energía en aire comprimido es también una tecnología prometedora y no debe ser pasada por alto. Al contrario que estas baterías estos sistemas son más baratos, ligeros, y lo que es más importante, permanentes.

Los métodos de almacenamiento de aire comprimido parecen prometedores y se han ideado varias formas de almacenamiento de energía para aire comprimido en tanques especializados.

Teoría del control PID

Un controlador PID (Proporcional, Integral y Diferencial) se usa para controlar dispositivos, tales como variadores para mantener el control de un sistema variando. Esto en la mayoría de los casos se hace mediante el examen de señales de sensores colocados en el sistema, llamadas señales de retroalimentación. Cuando la señal de retroalimentación se recibe, se compara con el valor deseado, o punto de consigna (ej. 5 bares). Basado en esta comparación se hace un cálculo de la que será la respuesta necesaria, en orden de hacer que la señal de retroalimentación se acerque al punto de consigna. Este cálculo se realiza por un controlador P, PI o PID. La principal diferencia entre un controlador P, PI y PID es la exactitud a la que es posible controlar la retroalimentación al punto de consigna.

Generadores eléctricos de potencia

La energía eléctrica se genera según el principio de inducción electromagnética.

Fue descubierta en 1830 por Michael Faraday en 1830, y esto llevó más tarde al desarrollo de la dinamo por Pixie. Así comenzó la generación de electricidad convirtiendo energía mecánica de turbinas de vapor e hidro turbinas. La generación desde unos pocos vatios a millones de vatios utiliza el mismo principio.

Diseño de un inversor solar de alto voltaje

Los inversores han recibido atención en los últimos años, especialmente en el ámbito de la energía solar, el control de motores y los UPS. La función principal del inversor es convertir la potencia DC en AC usando electrónica de potencia como el IGBT, y MOSFET. Tradicionalmente, muchos sistemas de inversores se implementan por componentes analógicos. Con el desarrollo de los procesadores digitales, más y más microcontroladores de bajo coste y alto rendimiento se han introducido en el mercado. Al mismo tiempo, más y más sistemas de inversores tienden a usar los microcontroladores para implementar el controlador digital, que pueden no solamente simplificar la estructura del sistema sino también mejorar el rendimiento de salida de los inversores.

La energía fotovoltaica es ya más barata que la procedente de energías fósiles

Estos días estoy luchando por conseguir que Repsol me aclare el periodo de consumo de mi factura de calefacción y lo único que consigo es que me pasen de un teléfono a otro. Así está realmente todo el país, pagando religiosamente a los todopoderosos señores de la energía. Concesiones energéticas de hace un siglo, acceso en regimen de monopolio a todo el estado español a algunas grandes familias, un poder económico colosal solamente al conseguido por los grandes oligopolios del sector financiero.

Llevo años tomando datos y no me cuadran las cuentas. He tomado más de 50.000 lecturas en tiempo real en mi contador eléctrico y lo que me sale a mi es casi un 20 % menos que lo que me refleja la factura eléctrica, unos datos con los que aún no sé que hacer.

Aplicaciones de telecontrol con pequeños módulos I/O

No todas las aplicaciones de telecontrol requieren un controlador con un gran número de módulos I/O. El ECO Telecontroller (750-880/025-002) tiene un número limitado de módulos, que proporcionan alternativas efectivas a las unidades de control complejas.

Este modelo conecta hasta un máximo de cuatro módulos I/O. Las ventajas son obvias: la versión ECO es más de un tercio menos cara y también se ahorra más espacio. El ECO Telecontroller proporciona una solución de alto rendimiento para pequeñas aplicaciones (ej. control de plantas de energía, reducción de potencia en plantas, supervisión de estación de red local).

Técnicas de diseño de intercambiadores de calor (2ª PARTE)

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Diseño de tubos

El cálculo de tubos es bastante directo, ya que el flujo en el lado de los tubos representa un caso simple de caudal a través de un conducto circular. El coeficiente de transferencia de calor y la caída de presión varían con la velocidad en el lado del tubo, la segunda más fuertemente. Un buen diseño hará mejor uso de la caída de presión permitida, ya que producirá el coeficiente de calor más alto.

Convirtiendo biomasa en pellets

La biomasa tiene una baja densidad, alta humedad, y baja densidad de energía. Convirtiéndola a pellets se hace más portable y fácilmente utilizable. La peletización tiene ventajas para los productores de madera y las plantas térmicas

La peletización de biomasa tiene una tradición practica en comunidades indígenas durante años

Técnicas de diseño de intercambiadores de calor (1ª PARTE)

El diseño térmico de intercambiadores de calor de tubo y carcasa (STHEs)  se realiza hoy en día por sofisticado software. Sin embargo, una buena comprensión de los principios de diseño del intercambiador de calor es necesaria para usar este software de forma efectiva.

¿Qué es el factor de corrección de potencia para transformadores?

La corrección o mejora del factor de potencia de equipos eléctricos como transformadores se hace para reducir la energía eléctrica requerida y por lo tanto ahorrar electricidad. En este artículo, discutimos cómo se hace la corrección del factor de potencia y también los pasos de cálculo para el proceso.

Herramienta para el cálculo de la eficiencia de bombas centrífugas

Presentamos una nueva herramienta de cálculo que permite estimar la eficiencia energética y rendimiento energético de las instalaciones de bombeo de agua.