Archive for the ‘Microturbina’ Category
Son las turbinas de gas una forma cada vez más usual de obtener energía eléctrica y calor, sea por gas natural o por metano proveniente de rellenos sanitarios. En la figura superior se observa un arreglo de turbina de gas simple. Existe ahora lo que son las microturbinas de gas. Novel tecnologías que se adaptan a las necesidades del hogar. Más el elemento clave de todo esto son los álabres, hechos de materiales que soportes las temperaturas, los esfuerzos térmicos y debido a las altas velocidades de rotación. Una forma de como se observa en una turbina y como es que están insertados en el eje se puede apreciar en la figura inferior.
A todo esto, estudiar las turbinas de gas o microturbinas de gas es un tema bastante interesante, no sólo la parte estructural, sino la dinámica, el balance energético, entre otros. Los álabes que son los elementos básicos de este equipo, tienen especial énfasis de análisis, dado que su diseño, construcción, instalación y evaluación de desempeño es fundamental en este tipo de equipos.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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En la entrada anterior se había considerado el siguiente sistema de microturbina de gas conformado por una microturbina, un generador y un sistema de control:
Pues en la presente entrada me voy a central en la microturbina. Estas se construyen de pequeña y mediana potencia con la finalidad de aprovechar combustibles de no tan alto poder calorífico y que sirven como fuentes de potencia localizadas cerca o al interior del espacio geográfico perteneciente al usuario o cliente del sistema eléctrico.
La figura es un modelo de bloques de funciones de transferencia para la turbina sin un droop. Es similar a las más comúnmente usadas modelos de turbinas de gas dinámicas (acá tengo que investigar algo más). El modelo usado es limitado para una dinámica baja. Por tal propósito es razonable asumir que el sistema opera bajo condiciones normales, y por lo tanto lo que son dinámica rápidas tales como arranques, paradas de emergecia, fallas internas o pérdidas de potencia pueden ser despreciadas.
El modelo es basado asumiendo que el control de temperatura y control de aceleración no tienen impacto sobre las condiciones normales de funcionamiento y así pueden ser omitidos del modelo. La microturbina de gas no usa un governador, el cuano no es incluido en el modelo. El recuperador es también no incluido en el modelo, pero hay que recalcar, que el recuperador predominantemente incrementa la eficiencia del sistema.
Por mi parte, he colocado entradas de prueba como funciones cuadráticas, esto para probar el modelo, corregir errores, pero es posible que con datos de entradas de alguna base de datos se tendría resultados a comparar.
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En la presente entrada se ha considerado las características de operación de una microturbina de gas. Este modelo se compone principalmente de una turbina, un generador y un sistema de control. En la figura de arriba en la parte superior se muestra el diagrama de bloques simplificado.
De todo este modelo esquemático se tiene un sistema de control sobre la potencial real que ha sido implementado por un convencional controlador proporcional – integral como se muestra en la parte inferior de la figura de arriba.
En el sistema de control, Pdem es la demanda de potencia, Pred es la potencia de referencia en unidades de porcentaje, Pin es la variable controlada de potencia a ser aplicada a la entrada de la microturbine de gas, Kp es la ganancia proporcional y Ki es la ganancia integral de l controlador proporcional – integral.
Os muestro esta simulación de ejemplo hecho en Matlab/Simulink con datos de entrada tomados a priori… claro que si se hubiera datos reales simplemente se cambia las entradas.
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Muchas gracias a todos los visitantes del presente blog… este mes de febrero marcaron nuevo record de visitas, el más alto hasta el momento. Grato compartir con Uds. los temas del blog, favor difundirlo y también gracias a todos aquellos que me escriben pidiendo orientación, información, revisión de sus trabajos, asesoría. Tienen ahi el email y la dirección postal en caso necesario.
Gracias también a todos aquellos que escriben pidiendo orientación, que revise sus trabajos, asesoría, etc… favor difundan el blog y os espero sirva a estudiantes y profesionales.
Gracias nuevamente por las visitas y queda seguir el compromiso de implementar con más el blog… Best regards
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Como ha sido costumbre durante el año 2011, cada mes he venido presentando la cantidad de visitas a este blog, mediante una figura copia de la sección de estadísticas que da WordPress. Este mes de diciembre ha sido muy fructífero, dado que ha habido una importante cantidad de visitas, a pesar del poco tiempo que le dedique a hacer nuevas entradas al blog, obligado por la agenda recargada entre docencia, estudios de doctorado en física y trabajos otros.
Muchas gracias por visitar el blog y por recomendarlo… este año 2012, me he propuesto nuevas metas que espero compartir con todos los internautas interesados en el tema no sólo en este blog sino en los otros blogs que administro también.
Recuerden que se da asesoria en temas de energías renovables, desarrollo de tesis pregrado y postgrado, trabajos de investigación, lo desarrollamos coordinadamente con los interesados….
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ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES
COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA
V CONCURSO NACIONAL DE TESIS DE POSGRADO DE MAESTRÍA Y DOCTORADO
PREMIO ANR – 2011
MAESTRÍA
CIENCIAS
Primer puesto
Nombre: MG. JORGE LUIS MÍREZ TARRILLO
Título: Simulación de una Microgrid de voltaje continuo/ alterno alimentado con fuentes solar, eólica, baterías y convencional
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Agradezco a la Asamblea Nacional de Rectores por tal reconocimiento.
«La ceremonia de premiación se llevará a cabo el día jueves 15 de diciembre de 2011 a las 10 am, en la sala N° 2 del auditorio; y en caso de que no lleguen las tarjetas de invitación por temas del currier, ustedes pueden venir con sus familiares y amigos», es lo que han escrito los organizadores, quedan invitados.
La dirección es:
ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES
COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA
Calle Aldabas Nº337
Las Gardenias – Surco
Lima – 33-Perú
Como referencia queda cerca a la Universidad Ricardo Palma, y, cerca a la intersección de la Vía de Evitamiento con la Av Benavides (Surco)…
Pueden visitar: http://www.anr.edu.pe
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Postulación al Programa de Doctorado en Ciencias mención Física de la Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, PERU. http://www.uni.edu.pe. La defensa de la propuesta se realizó en la Facultad de Ciencias http://fc.uni.edu.pe
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La estabilidad de un sistema eléctrico de potencia consiste en la capacidad de dicho sistema para, a partir de una condición inicial de operación dada, recuperar un estado de equilibrio operacional después de haber estado sujeto a una perturbación física, con el mayor número de variables dentro de sus límites, de tal manera que prácticamente el sistema completo permanece intacto. Esta definición general conduce a la clasificación de los estudios de estabilidad que se muestra en la figura arriba colocada.
La estabilidad del sistema se clasifica según tres variables de interés que la determinan, y a la vez están subvididas en sub-categorías, según la magnitud de la perturbación y sus constantes de tiempo.
Estabilidad del ángulo.- Es la capacidad de las máquinas síncronas de un sistema interconectado para mantener el sincronismo después de haber estado sometidas a una perturbación.
Estabilidad de tensión.- Es la capacidad del sistema para mantener las tensiones constantes en todas las barras del sistema después de haber sido sometido a una perturbación partiendo de una condición inicial de operación dada.
Estabilidad de la frecuencia.- Es la capacidad de un sistema de potencia para mantener la frecuencia constante tras una severa perturbación, que resulta en un equilibrio significativo entre la generación y la carga.
En la gráfica se puede mostrar más detalles a partir de estas definiciones, las que pueden averiguar mas en información bibliográfica o pedirnos un asesoramiento si es que van a modelar o simular algo.
Algo adicional: Las variables de interés para el estudio de estabilidad del sistema eléctrico son: las excursiones angulares de los rotores de los generadoers síncronos conectados al sistema (estabilidad angular), la etnsión en las barras y la frecuencia. A continuación, se muestra otro diagrama que clasifica los distintos aspectos de la Estabilidad de los sistemas eléctricos (hay cierta semejanza con la figura anterior)
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Obviamente que nada es estático en este mundo y menos en la Tierra donde la capacidad de creación es de todos los días y parte escencial de nuestra naturaleza. La figura en mención es la turbina submarina más grande del mundo para la generación del mar, utilizando la corrientes marinas (mareas) que en algunos lugares del planeta son particularmente altas y pueden ser aprovechadas.
La simulación de dicha turbina la presento a continuación.
El siguiente enlace puede dar información adicional: http://www.todointeresante.com/2010/08/ak1000-atlantis-mayor-turbina-submarina.html
Y de hecho lo hemos simulado en Matlab/Simulink, con algún criterio para simplificar, pero bien puede ser un tema de estudio o de tesis.
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aca he hecho una simulación de un potencia compleja S = P + Q*i, donde S es la potencia apartente (VA), P es la potencia activa (W) y Q es la potencia reactiva (VAR). Había algunas preguntas sobre como graficar potencia eléctrica que tienen componentes activa y reactiva, esta es una de las muestras, lo otro es graficarlo de manera individual y mostrar su comportamiento en el tiempo. Para hacer estas graficas se ha hecho un especial tratamiento debido a que estamos trabajando con números complejos, la línea representa la trayectoria que sigue en el plano complejo según el ángulo de desfasaje generado por el factor de potencia y la amplitud de la potencia aparente.
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Dado que este blog se publican entradas cada cierto tiempo, puedes inscribirte para que lo recibas en tu bandeja de entrada ni bien son publicadas.
Atte.
Jorge Mírez
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Hola… no es igual modelar un motor eléctrico de 1 HP que un motor eléctrico de 500 HP o más. Lo mismo puede decir para un motor síncrono que uno asincrónico. De igual manera, para un grupo electrógeno de 5 HP que uno de 1000 HP… todos tienen algo en común pero también muchas cosas diferentes.
Es común a todos ellos el principio básico que lo maneja… en el caso de los motores Otto, porque ejemplo es la chispa que quema el combustible mezclado con aire en la cámara de combustión, en el caso de los Diesel es la presión alta que inicia la combustión de la mezcla petróleo – aire.
La diferentes está en las consecuencias de producir, consumir o transportar grandes cantidades de potencia, energía, flujos, etc… implica tener otros esfuerzos mecánicos, térmicos, de fatiga y de frricción, tambien es el ensuciamiento, los caudales de los fluidos operantes, los equipos auxiliares que se necesitan para llevar el control óptimo o mejorar la eficiencia del sistema en estudio.
El principio básico común se puede encontrar en la literatura de los cursos básicos de la universidad… pero la litetarura más especializada puede ser en los cursos especializados de la universidad, o libros más especializados o publicaciones técnicas de las empresas fabricantes.
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Hola… Gracias por sus visitas. Como podrán ver en el gráfico anterior, este mes de marzo hemos superado en visitas a lo registrado en meses anteriores. Gracias también por sus emails en que hacen preguntas, comentarios y sugerencias… de las preguntas que nos llega durante la semana, colocaremos algunas entradas que bien puedan también servir de referencia o orientación a todo este universo de habla hispana y portuguesa que visita el blog.
A quienes también les guio como un asesor en sus trabajos académicos y de investigación, gracias también por confiar en mi persona… esta labor que de todo es gratificante ya por el mismo hecho de estar elaborando nuevas entradas, se ve nutrido por la conversaciones que realizamos durante las semanas, lo que permite afinar bien los contenidos.
Visiten las demás entradas, pasen la voz a sus amigos… recuerden que en Agosto dicto un Tutorial en el INTERCON 2011, visiten también mis otros blogs, que aunque no tan implementados como éste, pero ahí también lo vamos construyendo.
También las visitas durante semanas ha ido en aumento, es significa que tenemos acogida y/o que la labor que realizo en este blog al menos merece la pena visitarlo. Las estadísticas por semana las muestro a continuación:
PD. Las visitas de hoy son los que van hasta esta hora 16:43 horas de hoy sábado 2 Abril 2011, hora de Lima PERU.
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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…
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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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A medida que voy construyendo este blog, he tenido la experiencia de encontrar información que puede ser de interés para tu trabajo, estudios, trabajos de investigación, para el beneficio de tu casa, etc.
Se trata de equipos, manuales, sugerencias, instaladores, software que tiene relación con este blog y que gusto te lo doy a saber para que le hagas click en el enlace siguiente:
Te recomiendo visitar: http://www.panaderiatradicion.com/jmirez_recomienda.htm
Espero que sea de tu interés y ayuda.
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Hola estimado visitante.. quizás estás buscando información sobre un tema que te han dado en la universidad o en el trabajo, o quizás estás buscando orientación para realizar ese trabajo de curso o lograr discernir para concretar un tema de tesis de pregrado o de postgrado que involucre simulación y modelamiento …
Matlab/Simulink permite realizar modelamiento y simulación en muchos campos… si estas en que necesitas apoyo o necesitas concretar un tema de estudio, el título y resumen de la Tesis de Pregrado o de Postgrado… te puedo ayudar y orientar… escríbeme mencionándome lo que estás deseando conseguir para poder buscar información y darte la mejor respuesta posible.
Este blog irá aportando más como resultado de la interacción que tengo con Uds visitantes, de las personas a quienes asesoro y del mismo hecho de estar metido investigando el tema de las energías renovables.
Espero su comunicación…
Favor visitar http://www.panaderiatradicion.com/jmirez_recomienda.htm
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Hola estimados vivistantes…
En Plimus iré colocando cada uno de los programas que he presentado en este blog… para que lo adquieran todos los itnteresados.
Los enlaces se irán colocando desde cada entrada respectiva de este blog…
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Hola a todos los visitantes.
Mencionar que un CURSO de Matlab/Simulink se ofrece a todos Uds. Es para quienes desean aprender (bien) desde cero sobre el tema. También se puede elaborar CURSOS ESPECIALIZADOs enfocados a temas específicos a pedido del cliente.
Los cursos van estructurados por capítulos o temas para ir en detalle con conceptos, ejercicios y problemas para resolver en casa como tarea. Se entrega material bibliográfico como pdf, archivos, libros segùn el avance de cada alumno o según sus conocimientos previos.
También para quienes ya conocen algo, esta lo que son las CLASES, en las que se trata temas ya bastante puntuales debido a que ya el interesado conoce algo de Matlab.
Tambien está lo que son ASESORIAS… para quienes? Para quienes están haciendo sus tesis de pregrado o postgrado… para quienes estan en temas de investigación o en docencia y desean tener un asesoramiento continuo en el tema que están realizando por un período de tiempo.
En lo que se refiere a CHARLAS DE CAPACITACION… orientado para grupos que tienen conocimientos previos o no de Matlab/Simulink y que desean evaluar, o profundizar conocimientos en el uso de Matlab/Simulink en reuniones de muchas personas con preguntas y respuestas.
En todos los casos los temas de aplicación van con lo que son las energias renovables, aunque ya últimamente estoy construyendo otros blog de aplicaciones de Matlab/Simulink a otros campos como son la Matemática, Teoría de Control y próximamente Economìa y Física.
Lo único que les pido tener en consideración es mirar la diferencia de horario entre sus respectivos países y el mio (PERU) para poder acordar un horario de trabajo que vaya acorde con uds y conmigo también.
Los medios de comunicación utilizados son chat, audio y video… de eso no hay problema y nos podemos acomodar también a las exigencias y limitaciones que tienen cada uno de los interesados.
Gracias por visitar el blog
Jorge Mírez
Lima – PERU
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
E-mail: jmirez@uni.edu.pe
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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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