Archive for the ‘Enviromental’ Category
Jorge Mirez Tarrillo, profesor asociado de la Facultad de Ciencias de la UNI y estudiante de doctorado en Física, fue Comandante de la Tripulación 140 que llegó a la Mars Desert Research Station, una estación de Mars Society destinada a la experimentación bajo condiciones similares a la superficie de Marte.
Como miembro de la Tripulación 140, Jorge Mirez viajó participó junto a otros cinco peruanos de la segunda expedición organizada por Mars Society Perú. Durante 14 días, los seis miembros del Team Perú II convivieron en las instalaciones del desierto de Utah, un lugar al que llegan personas de todo el mundo para probar sus proyectos.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Esta es la proyección que ha hecho la Dirección General de Hidrocarburos desde el año 2007 al año 2026 del consumo de gas natural en función al uso que se le va a dar: uso vehicular, uso residencial comercial, uso industrial, uso para generación eléctrica.
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Para interpretar y ajustar las estimaciones de la velocidad del viento se han de tener en cuenta los siguientes puntos:
- En los cálculos se ha supuesto que todos los puntos están libres de obstáculos susceptibles de alterar o de impedir el curso del viento. No se consideran obstáculos los árboles si son habituales en el entorno del punto de interés porque sus efectos ya se han tenido en cuenta por el modelo. Las singularidades, como puede ser una edificación aislada o un grupo de árboles en un espacio abierto, si que se consideran obstáculos. Por regla general, el efecto de estos obstáculos se manifiesta a una altura que duplica la del propio obstáculo, y una distancia a sotavento de entre 10 a 20 veces de la altura del propio obstáculo.
- Generalmente, los emplazamientos situados a una altura superior a la media del elemento de cuadrícula de 1000 x 1000 metros cuadrados son más ventosos que los que puedan estar por debajo. Se puede considerar que la velocidad se incrementa alrededor de 1 m/s por cada 100 m de ascenso, siendo mejor esta aproximación cuanto más aislado sea el elemento que se encuentra por encima de su entorno.
- Las alteraciones del parámetro de rugosidad de la superficie – determinado esencialmente por la edificación y el tipo de vegetación – pueden causar un impacto importante en el potencial eólico de un emplazamiento determinado, con un radio de influencia de entre 1 y 2 km. Si la rugosidad es mucho más pequeña que la utilizada por el modelo, la velocidad media será probablemente mayor. Los valores típicos de rugosidad van de 0.001 m en campo abierto sin árboles o arbustos significativos, a 0.1 m en terrenos mayoritariamente arbustivos, y a 1 m o más en zonas con muchos árboles. Vale la pena aclarar aquí que estos valores han sido relacionados indirectamente con la medida de la vegetación: en realidad se trata de una escala de longitud que se utiliza en las ecuaciones que gobiernan la estructura de la capa límite
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Los fallos más frecuentes en una alimentación pública suelen ser:
• Variaciones y huecos de tensión
• Micro cortes
• Picos de voltaje, transitorios
• Interrupciones de corriente
Las perturbaciones más importantes que provienen de las cargas son:
• Cargas no lineales
• Armónicos
• Corrientes pulsantes
• Picos de carga, cortocircuitos
La calidad de un suministro de energía eléctrica se debe caracterizar por la fiabilidad y la calidad del voltaje. Al parecer un fallo de alimentación, por ejemplo un cortocircuito próximo al usuario, con caídas de tensión del 50 % o más, se debe acudir a otra vía de alimentación, separar la instalación de la red y garantizar el suministro eléctrico a las cargas sensibles. Las variaciones de frecuencia y fase en la red son poco frecuentes y causan menor perjuicio a las cargas, que las desviaciones del voltaje. Muchos procesos admiten un amplio rango de la frecuencia de alimentación, y sin embargo, son altamente sensibles a huecos de tensión, distorsión armónica en voltaje y transitorios.
La campaña de medición (UNIPEDE-DISDIP) realizada en 9 países europeos, analizó las causas y número de fallos de la alimentación en Media Tensión, en 10.000 usuarios. El resultado se muestra en la figura del presente post.
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Hasta el año 2003 las fuentes de generación de energía eléctrica se resumían en hídricas y térmicas en base a carbón y diesel. Las fuentes hídricas dependen estrictamente de factores climatológicos, específicamente del nivel de lluvias registradas en nuestro país, por lo que el abastecimiento de energía generada en base a este recurso no es constante.
Las fuentes térmicas por su parte (carbón y diesel) se rigen por precios internacionales, por lo que se ven expuestos a volatilidad, afectando los costos de generación.
Sin embargo, desde agosto de 2004 con la puesta en marcha del proyecto del gas natural de Camisea, se dio un cambio fundamental en la matriz energética del país. El crecimiento actual de la generación eléctrica ha tomado impulso a través del uso del gas de Camisea, y por la iniciativa de inversión por parte de las empresas generadoras en la implementación de centrales térmicas.
Pero tal como aparece en la figura puedo pensar lo siguiente: la disponibilidad del agua (recurso hídrico) ha disminuido lo que hace insostenible la generación a partir de hidroeléctricas; y, los nuevos proyectos hidroeléctricos son más difíciles de hacer dado que ahora hay una mayor conciencia de la población por el gran y funestro impacto ambiental que generan los grandes embalses de agua de las represas para las hidroeléctricas (caso de las hidroeléctricas que se piensan implementar en el Río Marañón y que no es tanto el fin de vender la energía al Perú sino de exportarla al Brasil, he ahí el interés económico de las empresas). Las renovables en este panorama no pintan de manera apreciable, dado que las inversiones en infraestructura de rápida implementación como son la generación a gas con ciclo combinado ya ha sido comprometida. Por lo tanto, el Perú desconoce muchas cosas en parte también a que llena de tanta televisión chatarra, cortinas de humo y un sistema educativo que está calificado entre los peores del mundo.
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La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) es una organización de cooperación internacional, compuesta por 34 estados, cuyo objetivo es coordinar sus políticas económicas y sociales. Fue fundada en 1960 y su sede central se encuentra en el Château de la Muette, en París (Francia). En la OCDE, los representantes de los países miembros se reúnen para intercambiar información y armonizar políticas con el objetivo de maximizar su crecimiento económico y colaborar a su desarrollo y al de los países no miembros. Conocida como «club de los países ricos», la OCDE agrupa a países que proporcionaban al mundo el 70 % del mercado mundial y representaban el 80 % del PNB mundial en 2007. Los principales objetivos de la organización son: Contribuir a una sana expansión económica en los países miembros, así como no miembros, en vías de desarrollo económico; favorecer la expansión del comercio mundial sobre una base multilateral y no discriminatoria conforme a las obligaciones internacionales, y; realizar la mayor expansión posible de la economía y el empleo y un progreso en el nivel de vida dentro de los países miembros, manteniendo la estabilidad financiera y contribuyendo así al desarrollo de la economía mundial.
Entonces en su compromiso con el medio ambiente, los países de la OCDE han asumido compromisos, pero no los que no pertenecen a la OCDE. La figura muestra una proyección a futuro en referencia a las emisiones de CO2, así que no sean envidioso e increpes contra algún país, porque la gráfica muestra el compromiso asumido por cada quien.
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El futuro de la industria eléctrica se basa en la necesidad para el desarrollo de un infraestructura del sistema eléctrico inteligente y altamente flexible la cual facilite substancialmente las grandes cantidades de energías renovables que habrá en comparación a lo que hay en los sistemas de energía de hoy. Esta infraestructura flexible e inteligente es un prerrequisito en lograr las metas establecidas por IPCC en el 2007 sobre la reducciones de CO2 como también asegurar la seguridad futura del suministro de energía en todas las regiones del mundo. El IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change se un evento decisivo en el compromiso de la implementación y desarrollo de las tecnologías emergentes que usan fuentes renovables. Queda en nosotros (estudiantes, ingenieros, empresas, autoridades) el ir desarrollando los mecanismos y tecnologías (crearlas, adaptarlas o implementarlas) para que tengamos un plan de tal manera que en un futuro no tan lejano tengamos energía verde al 100%.
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convencion_mars_society_2014_USA (image in pdf)
CV Jorge Mírez: CV_Jorge_Mirez_Super_Short_2014
memory help about i in Mars Desert Research Station (April/May 2013) ayuda_memoria_MDRS_2014
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El concepto “peer-to-peer” asegura que no hay componentes, tales como controladores master o unidad de almacenamiento central que sean críticos para la operación de la microgrid. Esto implica que la microgrid puede continuar operando con pérdida de cualquier componente o generador.
El concepto “plug-and.play” implica que una unidad puede ser ubicada en cualquier punto sobre el sistema eléctrico sin re-ingeniería de los controles. El modelo plug-and-play facilita la ubicación de generadores próximos a cargas de calor permitiendo así un más efectivo uso del calor residual sin complejos sistemas de distribución de calor tales como tales como vapor y bombas de agua fría.
Cuando uno hace modelamiento recrea escenarios sencillos y complejos de estos esquemas con fines de evaluar técnicas de control o de testar costos de funcionamiento. Cuestiones que se pueden hacer mediante programación de alto nivel como en Matlab/Simulink.
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Los datos de campo son importantes para cualquier estudio en energías renovables, desde la producción de energía eléctrica hasta vibraciones o cosas más técnicas. En la gráfica les muestro los datos de todo un año (sólo que no he ajustado en el eje horizontal según el número de días del año) . Se puede observar que existen muchos datos, sin embargo, hay una zona en que los datos no existen, por lo tanto, es data ideal para hacer estudios de predicción (para lo cual podría jugar con contraer la escala de tiempo), así como para estudiar la respuesta de alguna máquina ante las variaciones súbitas de viento tanto en su resistencia como el ajuste de energía eléctrica producida como sucede en el caso del control droop. La gráfica muestra valores bastante elevados de velocidad de viento. La data tiene la particularidad de mostrar la velocidad promedio en cada hora durante un año.
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El viento se genera por el calentamiento desigual que sufre la tierra. En las regiones ecuatoriales se produce una mayor absorción de radiación solar que en las polares; por estas razones el calentamiento es más intenso cerca del ecuador y durante el día, esto quiere decir que las zonas más calientes se mueven sobre la superficie de la tierra en su movimiento de rotación. Generalmente el aire caliente sube, para después circular por la parte superior de la atmósfera y caer en las zonas más frías. A nivel del suelo la circulación es en sentido inverso. El efecto combinado del desigual calentamiento de la tierra y de las fuerzas centrífugas y de Coriolis debidas a la rotación, da lugar a vientos a escala terráquea, con unas tendencias más o menos permanentes.
Un fenómeno similar sucede en zonas montañosas donde las brisas de montaña y de valle son originadas por el calentamiento del aire en contacto con las laderas.
A lo largo de un año las variaciones estacionales de la radiación solar incidente provocan cambios en la intensidad y dirección de los vientos dominantes en cada uno de los puntos de la corteza terrestre.
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La energía contenida en el mar se puede aprovechar de diferentes formas:
Como energía térmica, utilizando la diferencia de temperaturas entre las aguas de superficie y las aguas profundas, diferencia que en las aguas subtropicales puede alcanzar los 20-30º C
Como energía mecánica: aprovechando el movimiento de las olas mediante sistemas de boyas flotantes; las corrientes marinas mediante turbinas ancladas en el fondo del mar o el cambio de nivel debido a las mareas
La forma más eficaz es aprovechar el desnivel producido por las mareas, acumulando agua en los períodos de marea alta y descargándola a través de una turbina cuando la marea está baja.
La energía mareomotriz no está demasiado desarrollada, en parte debido a las elevadas inversiones que se requieren, y en parte a los problemas técnicos asociados a la salinidad del agua del mar, de difícil solución.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
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La radiación solar viaja en línea recta, pero los gases y partículas en la atmósfera pueden desviarla. Este proceso es conocido como dispersión. La dispersión ocurre cuando un fotón se encuentra con un obstáculo en su camino, el cual sólo hace que el fotón cambie la dirección de su recorrido, sin ser absorbido. La dispersión depende de la longitud de onda, en el sentido de que mientras más corta sea ésta, mayor será la dispersión. Moléculas de gas con tamaños relativamente pequeño comparadas con la longitud de onda causan que la radiación incidente se disperse en todas las direcciones, hacia adelante y hacia atrás, este fenómeno es conocido como dispersión de Rayleigh. Aerosoles cuyos tamaños son comparables o exceden a las longitudes de onda de la radiación incidente, hacen que ésta no se disperse en todas las direcciones de manera igual, sino que mayormente hacia adelante, fenómeno llamado dispersión de Mie.
El proceso de la dispersión explica por qué un área con sombra o un lugar sin luz solar está iluminada: ella recibe la radiación difusa, la cual parece venir desde toda la bóveda celeste.
Los gases de la atmósfera dispersan más efectivamente las longitudes de onda más cortas(violeta y azul) que las longitudes de onda más largas (naranja y rojo), lo que se aprecia en la siguiente figura:
La dispersión de Rayleigh explica el color azul del cielo durante el día y los tonos rojizos del amanecer y atardecer. La dispersión de Rayleigh es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda λ, lo cual significa que la longitud de onda más corta de la luz azul se dispersará más que las longitudes de onda más largas de la luz amarilla y roja, lo cual da al cielo su apariencia azul. Por el contrario, cuando se observa el Sol directamente, lo que se aprecia son los colores que no fueron dispersados, siendo ellos los asociados a las longitudes de onda como las del amarillo y rojo. A su vez, cuando el Sol está cerca del horizonte, el rayo de luz debe recorrer un volumen de aire mucho mayor al que recorre cuando el Sol se encuentra lejos del horizonte, haciendo que casi toda la luz azul sea dispersada antes de llegar al observador. Es por eso que la luz reflejada por las nubes o la difundida por las capas brumosas hacia el observador aparece rojiza durante atardeceres y amaneceres.
En la siguiente figura se aprecia el comportamiento típico de la absorción provocada por la atmósfera.
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Esto es parte de una presentación del Dr. DK Kim de KERI y que reproduce la experiencia de Corea del Sur en el desarrollo de microgrid experiementales y demostrativas. Esta idea de Green Village es conocer la respuesta de la microgrid interactuando con los usuarios reales. 
Power IT es un sistema dual de energía eléctrica y calorífica. Es el manejo de la información lo que se da a notar acá. En primer lugar algunos equipos tienen protocolo propietario y en otras partes el procotolo es libre. Esto indica que están acá probando la funcionalidad del sistema en cuanto a la seguridad de información del sistema, dado que en el futuro, estos podrían ser atacados a través de las interfaces de comunicación. Imagino que software desarrollado para este experimento se ha realizado y numerosos casos en funcionamiento normal, transitorio y de ataque habrán sido probados.
KERI-IIT es un proyecto que trata de la implementación de un sistema que monitorice un área local. Y esto que tiene que ver con microgrid?… es que los futuros sistemas eléctricos serán constituidos por muchas pequeñas «cápsulas» o microgrids, los que deben tener un control local y este control local interactuar con las otras «cápsulas» o con la red eléctrica general que abastece a estas «cápsulas» en condiciones desfavorables para ellas. De esta manera, la información se distribuye y mejora la performance del sistema.
K-MEG destinado a los usuarios independientes, sea por distancia o por que así desean serlo (no depender de la red eléctrica externa, quizás sean aplicaciones específicas y especiales). Hay una fuerte inversión, posiblemente acá interviene el factor de desarrollo de equipos y materiales para los diferentes equipos que intervienen en la aplicación, así como la elaboración del software, monitoreo y todo lo que es señales, su procesamiento, tratamiento y almacenamiento. El negocio no está por las bajas potencias, sino por lo que los usuarios (casas, industria, colegios, universidades, manufacturas, etc…) en verdad necesiten.
OTG Microgrid, puedo decir que va relacionado al estudio en sí de lo que es la forma de operación. Pienso que acá se asume que los datos se tienen disponibles desde las diferentes elementos y el que hago con esta data? es lo que trata de resolver el sistema. Imagino que numerosos casos en estado normal y transitorio se han probado, asi como, con diferentes configuraciones (cargas, generadores, almacenamiento) de la microgrid. 
Diferentes grupos de investigación en Corea del Sur.
KERI es ya una planta piloto de microgrid, una instalación experimental muy bien constituida para investigación y demostración. Son muy buenas inversiones las que realizan las universidades y empresas involucradas en esta temática.
KEPRI tiene lo que a mi parecer es un mejor concepto, el de clasificar las cargar y en base a la importancia de la carga se prioriza, siendo la microgrid capaz de determinar esos estados de decrepitud y tomar las decisiones para la reconfiguración de la microgrid. Esto alivia el trabajo del control y no permite que toda la microgrid se pierda (desconecte o sufra un apagón).
MJU es un proyecto para el desarrollo de tecnologías para microgrid inteligentes, con diversas áreas que se pueden visualizar en la gráfica.
KNU se basa en el desarrollo de recursos humanos y la gráfica a continuación muestra las diferentes áreas de colaboración.
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The Korean experience is very interesting. Various operations modes of microgrid in probe actually. Korea is development prototypes for attend the need in the electric/heat market future. Technology and human resources both in constant improvement.
I a lot know in Matlab/Simulink, i can help in modelling (large system modelling, optimization, prediction and/or other topics) … 🙂
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Son en sí dos proyectos con una instalación cada uno. La explicación esta en cada figura. Lo que puedo comentar es que son típicos casos en el mercado eléctrico posible a corto plazo: el atender a usuarios residenciales y los usuarios comerciales, que son en mucha mas cantidad que los usuarios industriales. Se prevee que la gran cantidad de usuarios residenciales, comerciales serán el fuerte punto que marque la tendencia de reducción de precios de los dispositivos eléctricos, caso similar a como sucedió con el mercado de los teléfonos celulares.
En estos proyectos han hecho un importante contribución al conocimiento de las microgrids, debido a las potencias que están manipulando (2 to 5 MW), eso es un buen punto a favor. Lo otro es la utilización de diferentes tecnologías, por ejemplo: turbinas de gas con cogeneración, celdas de combustible, tanque de almacenamiento de calor, entre otras. Es necesario comprender cabalmente estas tecnologías para que los nuevos desarrollos no sorprendan y se esté siempre en la capacidad de aportar en mejoras, sugerencias y/o adecuadas selección de tecnologías.
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This is cases typical in the next years in electric market. Electric power considered is good idea, therefore, important results is obvious. Too, the implementation of novel technologies in this projects is a important criterion considered because the technology and economic vision of there is researchers and companies is attend with products a many customer in the next years.
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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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