Archivo para febrero 17th, 2011


En las células de combustible el elemento principal es el electrolito que permite el transporte de los protones. En los bordes del electrolito se dispone de elementos que hacen la separaciòn de cargas, las cargas negativas recorren el circuito eléctrico hecho de cobre para su utilización en forma de electricidad, los protones pasan a través del electrolito y al llegar al otro extremo se reunen nuevamente con moléculas de oxígeno para formar agua… dicen que calienta algo y lo es, el autor de la figura menciona unos aprox. 85ªC, también se menciona, una eficiencia eléctrica entre 40% y 60%…

Por la eficiencia alta son bastante tentadores, pero por su costo no lo son, al menos por ahora. Son muy costosos y se requerirá más investigación y desarrollo de prototipos para probar modelos eficientes pero econòmicos (lo mas importante con esta tecnología por que su eficiencia es alta, pero si logran más alta mucho mejor).

En este caso utilizan agua como fluido operativo, pero se sabe que hay investigaciones en que utilizan otros fluidos, pero casi la gran mayoría sigue el mismo principio.

Las células de combustible también se pueden modelar… mediante Matlab/Simulink… y como habrán visto estas últimas entradas son para visualizar las tecnologías existentes que se utilizan como alternativas energéticas y las que se dislumbran para el mañana o que serán fuente principal de abastecimiento de energia en el futuro… ya en las próximas entradas, a medida que vamos investigando, colocaremos simulaciones en Matlab/Simulink, pero ya de hecho, que si alguien está interesado a desarrollar estas simulaciones, lo podemos asesorar o si desea llevar el curso de Matlab/Simulink sólo es necesario escribirme.

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Explicamos a continuación el diagrama de la central. Se tiene que este tipo de central tiene muchos muchos espejos que adecuamente controlados y dispuestos reflejan la radiación solar hacia la parte alta de una torre en donde se ha instalado una caldera. En esta caldera es calentado un fluido operante que al salir de la torre es almacenado en un tanque, para que cuando sea necesario, es derivado hacia un intercambiador de calor en donde cede parte de su calor hacia un segundo circuito con agua, que lo vaporiza e ingresa a una turbina de vapor de agua, la cual acciona un generador. Ambos fluidos se desplazan en su propio circuito y retornan su ciclo.

No son tan usuales estas instalaciones, pero las hay, y como todas las energias renovables, están en proceso de desarrollo, mejora de eficiencias y disminución de costos. El proceso se puede modelar y simular, de hecho, uno de los programas fuertes es Matlab/Simulink para hacerlo.


Este es el caso de una central termosolar en el cual, el fluido operante pasa a través de un tubo dispuesto en el punto focal de espejos parabólicos. El fluido se calienta y pasa a un depósito que es almcenado. Cuando es necesario, este primer fluido pasa a unos intercambiadores de calor, en donde ceden su calor a agua que se vaporiza en la cantidad y presiòn suficiente para mover una turbina de vapor de agua que acciona un generador. El vapor de agua  ya exhausto, sale de la turbina y pasa a unas torres de enfriamiento simples, que vierten el agua al aire para que enfríe; luego el ciclo se repite con un precalentamiento del agua y enfriamiento del lìquido operante en el lado solar.

Esta primera vista, muestra un detalle estático de la central solar… más sin embargo, si desearamos colocarlo en situaciones diversas con una variación de la carga, entonces sería necesario variar los flujos circulantes… eso no se puede ver en este diagrama, pero si en una simulación, que puede ser en Matlab/Simulink y que al desarrollarlo, quien lo hace aprende mucho del proceso mismo, porque para simular hay primero que modelar, y para modelar hay primero conocer bien el proceso.


En la presente entrada observan una microturbina esquemàticamente. El autor de la figura ha hecho un cálculo de las eficiencias que se dan en cada parte del equipo.

Es parecida a la entrada anterior, sólo que adicionalmente han considerado un calentador de agua que se aprovecha de los gases de combustiòn que provienen de la turbina de gas.

Estos ciclos termodinàmicos se estudian en lápiz y papel, lo mismo que sus cálculos, pero el desarrollar software que permita hacer los cálculos en mayor cantidad y fácilmente adaptarse a una nueva configuración de la microturbina, ayuda mucho al diseñador como al profesional y estudiante a comprender mejor estos procesos. Es por ello lo importante que es la simulaciòn y el modelamiento, no es necesario llegar a construir el equipo, cosa que resulta cara y en algunas situaciones imposible, pero bien podemos programar y al menos dar un primer sentido a lo que se hace. Un tema interesante, si desean modelar y simular, favor contactar.


Hola, a veces resulta un tanto dificil hacer la traducción, a este equipo se llama MICROTURBINA. Como verán el equipo ya contiene su generador, es por ello que lo hemos colocado como central eléctrica.

Veamos el proceso, el aire ingresa forzado por el compresor, luego pasa por un intercambiador de calor (se aire ingresante se calentado por los gases de combustión) para luego ir a una cámara de combustión, la expasiòn de los gases ocurre en la turbina de gas y luego los gases residuales pasan al intercambiador de calor para el calentamiento del aire fresco ingresante. La turbina de gas acciona un generador y que en éste mismo eje se acciona también la turbina.

Estos sistemas también se utilizan actualmente en lo que se refiere a la microgeneración de electricidad… ya que son equipos pequeños, de fácil instalacion y funcionamiento… de hecho que no son tan sencillos en el mantenimiento, dado que tiene elementos de alta tecnología como la misma turbina de gas y hay partes del equipo que funcionan a alta velocidad de rotaciòn y otras con altas temperaturas.

Estos modelos se pueden simular también en Simulink y Matlab… completos o si es el deseo, quizás modelar bien una parte del proceso o del equipo.