Archivo para 2012


Mis palabras han sido publicadas en mi Facebook personal y en:

http://jmirezmotivation.wordpress.com/2012/12/29/mp099-me-voy-a-paris-una-remembranza-desde-mis-inicios-y-de-las-buenas-personas-que-en-esta-vida-han-salido-a-mi-encuentro/

🙂

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curve_polarization_fuel_cell

curve_power_fuel_cell

Celdas de combustible tienen la perspectiva de ser cada vez más utilizadas en reemplazo de los combustibles fósiles en las unidades de transporte… el presente curva de una celda de combustible que utiliza hidrógeno (proviente de agua) como elemento de trabajo. Estas simulaciones pueden ser usadas en estudios y luego ser comparadas con los experimentos, si es que ya se tiene la celda de combustible o en caso se estén desarrollando los materiales para tal fin.

En las gráficas se presentan todas las condiciones de funcionamiento posibles. la separación entre puntos dan a saber la rapidez de cambio de la variable al cambiar la densidad de corriente. Tiene un parecido al de la celda fotovoltaica en la curva de potencia, con un máximo pico de entrega de potencia.

Las celdas de combustible son un buen tema a desarrollar, lo pueden hacer e interesante desarrollar modelos computacionales de celdas de combustible en las universidades y cenros de investigación. Quizás otros tipos de celdas de combustible se pueden desarrollar y por lo tanto, el código se tendrá que modificar en algo para adaptarse a ese nuevo material.

Hecho en Matlab, luego de numerosos intentos y os espero sirva de mucho.


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perfiL_NACA_4412

NACA 4412… no fue sencillo realizarlo pero ahí está hecho en Matlab/Simulink. Hay libros que mencionan que al álabe hay que dividirlo en secciones (como cortes seccionales que hacer un equipo de tomografía computarizada), en eso consiste el modelo, muchos cortes seccionales. Esto porque después se tratará (a corto plazo) en modelar las deformaciones producto de la interacción del álabe con el aire que circula.

Sería intersante modelar la aerodinámica y crear perfiles aerodinámicos de simples a cada vez más complejos. Esto requiere de tiempo y dedicación y progresivamente se irá realizando.

Esto permitirá hacer las simulaciones para luego ser comparadas con las de un túnel de viento. También se puede utilizar para la cuestión de esfuerzos mecánicos y deformaciones (como ya se dijo) en 3D y 4D 🙂 …

Espero que os sirva y quedamos en comunicación, sigan visitando el blog y pasen la voz…


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ejemplo_desplazamiento

Determinar los esfuerzos mecánicos en una pieza es de vital importancia en el diseño mecánico. También lo es determinar cuando es el desplazamiento o deformación que puede tener una pieza. Esto se puede simular dentro de las limitaciones del caso en Matlab/Simulink.

La llave de boca que se muestra en la figura al cual se ha sometido a una fuerza en el mango y se observa la deformación del caso y un mapa de los esfuerzos presentes. Ecuaciones en derivadas parciales utiliza MathWorks en su producto Matlab/Simulink para hacer todo esto posible y vaya que si da un buen resultado.

El modelo es un ejemplo sencillo, pero tomándose a gusto tiempo y dedicación, se puede lograr modelos más complicados de piezas. Se debe tener cuidado en tener capacidad computacional para ello. Es una alternativa a otros softwares complicados y costosos, al menos da un entendimiento de lo que sucede, esto puede servir para empresas que están comenzando en determinar con más precisión lo que sucede en las piezas de sus equipos, máquinas o diseños…. o también para las empresas grandes.


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the_magnet

Hola a todos. Por necesidad de afrontar nuevos exigencias (electricity and magnetism course in university) en el aprendizaje de este software. Encontré que se puede modelar estructuras electromecánicas y hacer el correspondiente simulación de los campos magnéticos, líneas de campo y distribución de la densidad de campo magnético. Si bien lo que les presento es solo un modelo bastante simple de un electroimán, el potencia se construir toda una estructura más complicada y hacer la simulación correspondiente.

Entiendo que a medida que se complica el modelo, se requerirá mayor capacidad computacional, es por ello que se realizará mientras sea posible con el medio personal que tengo. Pero está abierto la posibilidad de hacer algo más complicado en forma de colaboración y cooperación. Así queda abierto la invitación.

Si, puedo colocar la intensidad de corriente pero en su equivalente de densidad de corriente… el software puede dar una proximidad bastante buena y barata en comparación con software más complicados que exigen mucho más capacidad computacional y el costo elevado.


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Este tema si que estuvo muy pero muy interesante, no sólo porque tenía que ser con el Almacenamiento de Energía Térmica (TES), sino de estudiar bien las empresas con productos en el mercado. Me interesó mucho los productos que usan material de cambio de fase (PCM), tecnología del tipo almacenamiento térmico por calor latente por cambio de fase. No sólo eso, sino de abarcar el mercado peruano de solar térmica. A todo esto me pidieron hacer un breve benchmarking de las instituciones de R&D y de las empresas con productos comerciales relacionados a nivel mundial, juntanto todo esto y comparando con lo que se tiene en Perú, hago un breve listado de oportunidades en Péru netamente del almacenamiento térmico en conjución con Solar, Eólica y Biomasa. Si algo me olvidé considerar, pues lo podemos mejorar el trabajo. El pdf de la presentación me reservo publicarlo… favor comprensión, salvo mejor opinión.

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Expuesta el día jueves 6 de Diciembre del 2012, como parte de mi formación en el Programa de DOctorado Cooperativo en Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Ingeniería.

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Elaboremos con el Profesor del Curso Dr. Javier Verástegui una publicación sobre éste tema… obvio, que bienvenido quienes deseen aportar y hacer grupo de investigación y trabajo.


visitas_jmirez_noviembre_2012

Muchas gracias por sus visitas, ha sido un mes bastante ajetreado y aun inconcluso en varias actividades.Es difícil es un medio a veces muy hostil hacer investigación, pues hay que trabajar en varios sitios a la vez, para poder cumplir con las responsabilidades y encima que no hay los medios adecuados de apoyo, y hay que estar de acá para allá en uno que otro ajetreo… y muchas veces, olvidarme de la vida personal y familiar que debe tener uno como cualquier ser humano.

Sin embargo, éste blog como los otros más, llevan el ánimo de contribuir al conocimiento y difusión de las diversas temáticas que se tratan. Quizás mañana pueda ser el último post, pero por mientras se pueda seguir escribiendo se hará… a ratos, ya me siento cansado y aburrido de estudiar y trabajar, esto es muy desgastante; he dejado tantas cosas mucho más importantes por lidiar con este camino que da pocos resultados positivos y muchos malos…. Finalmente, espero que esto valga la pena y que sirva a quienes lo lean estos posts.

En resumen las visitas fueron:
Noviembre 2012 –> 15545
Octubre 2012        –> 13527
Setiembre 2012  –>  11637
Agosto 2012         –>   9627
Julio 2012             –>    8054

Atte

Jorge Mírez
PERU


figura_3_2_Costos_de_capital_y_eficiencias_para_dispositivos_ES

Hay diferentes formas de almacenar energía, estos involucran tanto un gasto (costo) como también influenciado directamente por la calidad de los materiales que repercuten en lo que es la eficiencia.

Doy en esta entrada esta tabla inicial, mientras tenga acceso a mas información, podré aumentar de más datos a medida que se desarrolla la tecnología. Es necesario acotar que hay mucha investigación en realización tanto en universidades como en empresas, la continuidad de productos noveles en el mercado es bastante alta.


figura_3_1_Una comparacion_tecnica_de_tecnologias_ES

Diferentes tecnologías se disponen en el mercado del almacenamiento de energía. Influenciado con la tendencia de la generación en función de energías alternativas renovables, existen muchas en el mercado.

Las consideraciones técnicas de cada una de ellas es la que se muestran en el presente post. Aunque la referencia es al parecer muy distante, el texto desde donde se saco es de reciente publicación.


 

Los perfiles aerodinámicos NACA son los que usan en los álabes de las turbinas eólicas de eje horizontal (a seguridad, pues son los que más me dedico).

Estos perfiles cuyas dimensiones se pueden extraer de bases de datos en la WWW, sirven para no solo ver la forma y la construcción en el caso de los que son fabricantes, sino tambien, hacer las simulaciones como para mecánica de fluidos y dinámica de gases, ambas cosas complejas pero que se están implementando.

Para simular estas cosas hay que tener en cuenta el código que sea el de menos costo computacional… ante esto en los siguientes entradas iremos colocando los resultados de lo que se vaya desarrollando y que espero sirva como una motivación a quienes visitan el blog.

Los perfiles aerodinámicos son unas características ya bien definidas en su geometría, queda además, estudiar en el caso de deformaciones, usualmente son caros los materiales que tienen una alta resistencia a la deformación, pero en el caso de desarrollo con materiales deformables, es un buen tema para ver como afecta en el rendimiento la deformación del perfil por la deformación del álabe debido a las fuerzas que actúan sobre ella durante el funcionamiento del aerogenerador.


 



 


Esta temperatura de equilibrio resulta del análisis del comportamiento de un colector solar como un cuerpo negro. Es decir, en primer lugar parte de la radiación que llega del Sol es absorvido por el colector solar (su variable característica se llama absotividad) influido también por el ángulo de incidencia del colector solar (que por lo general se coloca de tal manera que durante todo el año se tenga la mayor captación de calor). Entonces tenemos esta energía que es capturada del Sol. Luego, como todo cuerpo negro emite radiación con cierta emisividad menor a uno que lo acerca a ser un objeto real porque cuerpo negro perfecto no existe.

En ese equilibro que resulta de la energia recibida y la energia emitida como cuerpo negro (Ecuación de Boltzmann) resulta esta temperatura máxima o temperatura de equilibrio radiante de la superficie negra del colector solar, luego de que se ha establecido el equilibrio térmico (trabajo en estado estable)


La variación de la distancia Tierra-Sol ocurre durante todo el año y esto llega consigo a que se debetenerse en cuenta, dado que va a producir una variación del flujo de radiación en el rango de ±3%. La dependencia de la radiación extraterrestre con el día del año se muestra en la figura del presente entrada.

Al atravesar la capa atmosférica, la radiación va a ser difundida y absorbida, incluso reflejada, por las moléculas en suspensión dentro de la misma, como por ejemplo el vapor de agua condensado en las nubes. No obstante, como habrá una cierta cantidad de radiación solar que no encontrará obstáculo y otra cantidad que sí, se introducen los siguientes conceptos:

  • Radiación directa: es la radiación solar recibida en la superficie terrestre sin que haya sufrido ningún cambio de dirección en su recorrido.
  • Radiación difusa: es la componente de la radiación solar recibida en la superficie terrestre despuésde que los procesos de dispersión (reflexión y difusión) por la atmósfera hayan modificado su recorrido.
  • Radiación de albedo: es la componente de la radiación solar procedente de la reflexión del suelo.

La radiación total será la suma de la radiación directa, difusa y de albedo.


 

Los sistemas solares de concentración están adquiriendo cada vez mas fuerza como tecnologías para la producción de energía eléctrica. Prueba de ello, son los más de 2000 MWe que figuran como inscritos provisionalmente en el Registro de Instalaciones de Producción de Energía Eléctrica en el Régimen Especial, en España. En la figura que aparece a continuación se muestran los proyectos, en fase de explotación, ejecución o promoción, en mayo de 2007.

De todos los proyectos que se muestran en la figura, la mayor parte, a excepción de las plantas PS10 y PS20, se refieren a centrales termosolares de colectores cilindro parabólicos. Todas ellas utilizan aceite como fluido calorífero en el campo solar, tecnología que se denomina Heat Transfer Fluid, pues se caracteriza porque el fluido de trabajo en el campo solar no es igual al fluido del ciclo de potencia (en general, aguavapor), por lo que precisan de un intercambiador de calor  intermedio. Esta tecnología ha sido la que se ha utilizado hasta el momento en plantas comerciales, desde las primeras plantas instaladas en California durante la década de los ochenta, hasta ahora.

Frente a esta tecnología convencional, la generación directa de vapor en colectores cilindro parabólicos (proceso GDV) se presenta como una opción muy atractiva para reducir el coste de la electricidad generada utilizando estos sistemas de concentración solar. Mediante esta tecnología se aumenta el rendimiento anual de la planta debido, entre otros factores, a la eliminación de las pérdidas de calor asociadas a los intercambiadores de calor intermedios entre el campo solar y el bloque de potencia, necesarios en caso de que el fluido calorífero del campo solar no coincida con el fluido de trabajo del ciclo de potencia. Además, se reducen los costes del sistema solar, ya que la mayor inversión en tuberías que aguanten las presiones óptimas de trabajo del vapor queda compensada por el ahorro en otros sistemas específicos del uso de aceites, sales u otros fluidos de trabajo en el campo solar: cambiadores de calor, sistemas anti-incendios, tanques de
expansión, sistemas calefactores para el tanque de almacenamiento, etc.

Esta tecnología se ha probado con éxito en el proyecto DISS, donde actualmente se produce vapor sobrecalentado a 100 bar en los tubos receptores de los colectores LS-3. A partir de este proyecto, se han puesto en marcha dos proyectos para la construcción de centrales termosolares empleando esta tecnología en España. El primer proyecto, Almería GDV, pretende construir una central de 3 MWe en la Plataforma Solar de Almería. El segundo proyecto, Real DISS, tiene por objetivo final la construcción de una central de 50 MWe en Carboneras, aunque como paso previo, se quiere ensayar un lazo de pruebas con componentes mejorados, también en Almería.

La elaboración de componentes mejorados para la generación directa de vapor en colectores cilindro parabólicos es uno de los aspectos clave para el desarrollo de esta tecnología. Se espera que en breve se puedan comercializar tubos absorbedores para trabajar a más alta temperatura y presión (525 ºC y110 bar). De esta forma quedaría todavía más patente las ventajas del vapor frente al aceite sintético, ya que la temperatura límite de operación de este último es 400 ºC; por encima de dicha temperatura, el aceite se degrada. Con los tubos absorbedores actuales, esta limitación no supone un inconveniente propiamente, ya que la superficie selectiva del tubo absorbedor limita también la temperatura a estos valores. Otro sistema clave para el despliegue de la generación directa de vapor en colectores cilindro parabólicos es el sistema de almacenamiento térmico, pues hasta el momento no se ha desarrollado ningún sistema eficiente para la generación directa de vapor. Dentro del proyecto Real DISS se quiere probar un sistema de almacenamiento basado en módulos especialmente adaptados a cada una de las secciones del proceso de generación directa de vapor: precalentamiento, evaporación y sobrecalentamiento.


La energía termoquímica es almacenada como los enlaces de energía de una acoplamiento químico. Durante la reacción termoquímica, los enlaces atómicos son rotos a través de reacciones químicas reversibles y son catalizados por un incremento en la temperatura – el cual permite a la energía ser almacenada.

Después que la separación termoquímica ocurre, los constituyentes son almacenados aparte hasta que la reacción de combinación sea deseada. La recombinación de los enlaces entre átomos libera la energía termoeléctrica almacenada. La principal ventaja del almacenamiento termoquímico incluye una alta densidad de energía  y largo plazo de descarga más capacidad de almacenamiento en baja temperatura.

Sin embargo, los procesos electroquímicos son complejos; los materiales termoquímicos son frecuentemente caros y pueden ser peligrosos. Un listado de las principales reacciones termoquímicas usadas en la actualidad se da en la figura.

 

Extracto de mi informe de curso de curso de Gestión Tecnología (2012-II) en Programa Doctorado en Fisica de la Universidad Nacional de Ingeniería, Lima. PERU.


De manera similar para el caso de calor latente, en que la cantidad de energía en la forma de calor es liberada o absorbida por un material durante un cambio de estado o transición de fase tal como un sólido a líquido (melting) o de líquido a gas (vaporización). El almacenamiento de energía de calor latente es atractivo para materiales que se someten a un significativo alto cambio de energía interna durante un cambio de fase. Materiales usuales para almacenamiento por calor latente se muestran en la figura.

La energía de cambio de fase (calor de fusión o vaporización) de un material determina su capacidad de almacenamiento térmico como un PCM. Para ser apropiado para almacenamiento de calor latente, los materiales deben exhibir un alto calor de transición, alta densidad, apropiada temperatura de transición, baja toxicidad, performance long-term a bajo costo, almacenar energía a reducidas temperaturas.

Además, con calor latente es mucho mas difícil de transferir que con calor sensible, debido a algunos PCMs tiene baja conductividad en estado sólido, otros son inflamables por lo cual es necesario adicional diseño de seguridad en los recipientes de almacenamiento


El material seleccionado para TES con calor sensible debe ser térmicamente estable y no debe tener ningún cambio de fase durante temperaturas extremas. La sustancia también debe tener una alta capacidad de calor, alta densidad y una aceptable baja presión de vapor. Para ser económicamente viable, no debe ser cara. Varios usuales materiales de almacenamiento de calor sensible y sus propiedades son mostrados en la figura.

Extracto de mi informe de curso de curso de Gestión Tecnología (2012-II) en Programa Doctorado en Fisica de la Universidad Nacional de Ingeniería, Lima. PERU.