Archive for marzo 28th, 2011
Hola a todos… coloque un anterior post sobre microturbinas. Resulta que las microturbinas se utilizan para generar entre 30Kw y 500Kw (este última potencia ya es algo apreciable). En este diagrama les muestro un esquemas más detallado de lo que es una microturbina. El aire ingresa aspirado por el compresor, mezclado con el combustible en la cámara de combustión libera parte de energía química contenida, los gases de escape salen de la turbina y pasan por un recuperador… resulta que el recuperar incrementa la eficiencia de la microturbina desde un 14% hasta cerca de un 26% dependiendo de los detalles de los componentes.
La turbina de gas se mueve producto de la aerodinámica de los alabes que logran captar parte del trabajo de expansión de los gases de escape. Convierte esa energía en mecánica que se ingresa al generador eléctrico. Según este diseño, la energía alterna generada en este generador síncrono se rectifica para luego ser nuevamente invertida y ser distribuida entre las cargas eléctricas conectadas.
Hay mucha literatura que describe teóricamente una turbina de gas, pero haber quien se anima a simularlo en Matlab/Simulink? … sería un interesante tema de investigación de pre o post grado.
El recuperador lo que hace es recuperar parte de la energía contenida en los gases de escape para calentar indirectamente otro fluido como aire o agua, con destino a usuarios finales residenciales o industriales.
Espero que esta información sea de interés y ya saben que comentarios, sugerencias, preguntas o pedidos de asesoramiento, clases, tutoriales, etc… me escriben.
Casi lo olvide, como sabrán algunos, las turbinas de gas cumplen el ciclo Brayton…
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Hola a todos… numerosos diseños se han propuesto para la producción de electricidad mediante lo que es un TORRE SOLAR. Lo explicamos el principio en una entrada anterior. Lo que hay que resaltar en las figuras mostradas es la gran altura que se maneja en los diseños de las torres solares, comparables incluso a los edificios más altos construidos hasta la fecha y otros que han sido programados ser construidos incluyendo torres.
Esto implica un fuerte costo en la construcción y el requerimiento de mano de obra especializada… pero acaso no puede haber aplicaciones de torres solares a nivel más cristiado, es decir, a nivel más doméstico ?… quizás que sí los hay y si nos enteramos, lo posteamos. Más lo principal es poder simularlo y mediante ello, llevarlo más cerca a la comprensión de estudiantes, profesionales e investigadores que obviamente no se tiene los recursos para ir hasta donde existen torres solares y no desean contentarse con una mera explicación hecho en algun lugar de internet.
Lo que son torres solares se puede simular en Matlab/Simulink, tengo avanzado algo pero cuando lo termine y publique lo postearé… más es un tema de fascinante investigación en mecánica de fluidos y transferencia de calor el realizar estudios sobre este tema.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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No es por decir mal, pero alguna vez escuche que tenían que evaluar el campo de vientos en un lugar determinado… pero por que hacer eso si ya existen mapas eólicos por parte de las instituciones del gobierno o por parte de otras como pueden ser hasta en Google. En el caso de Perú, como hacer una torre para medir vientos a 80 m ó más metros… eso es posible mediante tecnología satelital… además recursos como el mapa eólico de google son gratuitos.
Pero en fin, dejemos que los ingenieros y demás interesados alardeen sobre la necesidad de estudios de campo y saquen un mejor sustento de sus perspectivas económicas en sus proyectos involucrados.
Experiencias en el mundo los hay diversas y los mapas eólicos sirven para mostrar una potencialidad del recurso eólico en un lugar determinado. Que las velocidades que muestra son promedios, si lo es de cierto. De hecho que una turbina eólica, cualquiera que sea su tipo, estará sometida a velocidades de viento siempre fluctuantes que lo sometan a cargas variadas en la torre y en los álabes… sus mecanismos de autoregulación del ángulo de ataque tendrán que funcionar y así como en los sitemas de distribución de energía, cuando dicen que se va a electrificar tantas casas, el ingeniero eléctrico dice: usaremos una subestación estándar de 100KW (por ejemplo) y el diseño de la misma subestación, así como el cálculo éléctrico de los conductores de distribución, protección eléctrica queda reducido a un mero cumplimiento de lo que dice el protocolo… así tambien sucede con las turbinas eolicas.
Donde está el aprender de las turbinas… es en modelarlas y simularlas, conocerlas mejor para proponer nuevas aplicaciones, variaciones en el diseño, mejores explicaciones a su modo de funcionamiento y averías…el mercado de las renovables aún está empezando y los potenciales sitios de aplicación se muestran en los mapas eólicos.
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Durante la tesis de maestria hemos trabajado en microgrids… bueno aca les muestro otro diagrama relacionado al tema. Como verán la microgrid esta compuesta por diferentes equipos con sus respectivas variables de entrada como pueden ser la velocidad del viento, irradiación, temperatura, etc. Pero tambien tienen un sistema de gestión de la microgrid que tiene que ver con la evaluación, control y fiabilidad de la energía produdica, generada y consumida.
A parte de eso se tiene una entrada de energía proveniente de una fuente de energía convencional. El sitio en donde se conectan tanto la microgrid con la fuente convencional se llama: Punto de Común Acoplamiento. Al cual también el sistema de control tiene acceso para monitorear cuanta energía está ingresando a la microgrid (comprando energía) o cuanta se está inyectando a la red convencional (vendiendo energía).
La figura ha considerado una microturbina de gas que aún no lo hemos desarrollado, pero por experiencia se puede desarrollar en Matlab/Simulink partiendo de los textos básicos de mecánica de fluidos, transferencia de calor, máquinas térmicas, energética, etc… De hecho, todo lo que ha sido modelamiento de una microgrid lo hemos iniciado y muestra de ello están en las entradas anteriores… que seguimos trabajando el tema, claro, además es interesante y mientras más alumnos esten desarrollando su tesis en esto… mejor y si hay cooperación en investigación y desarrollo? Bienvenidas sean las actividades de cooperación, además de las de presentación y desarrollo de proyectos de investigación.
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Hola, en mis ingresos anteriores al tema de los paneles solares les había mostrado algunas simulaciones de voltaje y corriente asi mismo como eficiencia… pero en esta entrada les muestro una figura con las curvas genéricas de todo panel solar como son las de voltaje, corriente y potencia.
Podrán apreciar varios puntos importantes dentro de esas curvas como son: el punto de máxima potencia, la de corriente de cortocircuito, voltaje en circuito abierto, corriente en el punto de maxima potencia y voltaje en el punto de maxima potencia. De hecho que los valores varían de acuerdo a cada fabricante y tecnología.
En entradas anteriores he mostrado la construcción de esas curvas para el caso específico de un panel y central solar hechos en Matlab/Simulink… pero que se habia reducido a trabajar netamente con silicio. Pero estas simulaciones bien pueden extenderse a otros materiales más complicados o a paneles solares que son multicapas… es decir, paneles solares con muchos materiales diferentes puestos en capas unos sobre otros, dado que cada material tiene una absorción de la luz mejor que los otros en cierta parte del espectro.
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No recuerdo si ya hice un ingreso similar… en esta entrada muestro una curva de potencia de una turbina de 1.5MW… si señor, como verán en el eje de las x esta la velocidad del viento y en el eje de las y esta la potencia de la turbina. A medida que la velocidad va creciendo se tiene que la potencia se va incrementando hasta cuando llegue la potencia nominal de la turbina.
Porque la potencia es nominal en la turbina, porque es la capacidad nominal de su generador eléctrico conectado mecánicamente con los alabes de la turbina. Entonces cuando se llega esa potencia hay que girar los álabes en un ángulo de ataque determinado para mantener la potencia nominal de generación a medida que sigue incrementandose el viento.
Pero mucho viento no es bueno y se crean condiciones peligrosas en el funcionamiento de la turbina, ya sean esfuerzos mecánicos y de fatiga, para eso crearon la «velocidad de corte» que es la velocidad a la que la turbina cesa de producir potencia porque las condiciones aerodinámicas no lo permiten y de esta manera se resguarda la seguridad física de la turbina.
Esta figura tanto para turbina de velocidad fija como turbina de velocidad variable se puede modelar con Matlab/Simulink, en una entrada anterior muestro los resultados para una turbina de velocidad fija que desarrollé para mi tesis de maestria.
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Datos Generales
Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian and live in Lima, capital of Perú in South America.I am Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr. Physics (title doctoral thesis: Control, Optimization, and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Principal Professor in Faculty of Oil, Gas and Petrochemical Engineering of Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU (Courses: Modern Physics, Differential Equations and Research's Methodology)
My subjects of my interest are control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
I have experience in Matlab/Simulink programming, biomedical equipment, electrical systems, renewable energies, microgrids, saturated steam systems 100 psi and organizing academic events.
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