Archive for the ‘Technology’ Category
Según los principios del a mecánica cuántica, las partículas elementales son ondas. En esta figura mostramos dos funciones de onda con sus clásicas formas de tipo gaussiano. Sin embargo la probabilidad de estas, es la multiplicación del cuadrado de sus funciones. Entonces la figura muestra tales cosas, y en el de la derecha en especial se muestra la señal de probabilidad mucho mejor que las dos funciones de onda (resultado de una simulación hecha en Matlab).
Lo que se puede decir es que este es un campo emocionante de simular los principios de mecánica cuántica, pero choca con muchas dificultades dado que los operadores y además la física requiere mucho cuidado al escribir los códigos, porque la mecánica cuántica tiene conceptos nuevos bastante fuera de los conceptos usuales de la mecánica clásica y la visión ordinaria tridimensional de una persona.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Esta experiencia es complementaria a la entrada anterior, dado que sigue la misma lógica de clasificación para asegurar el suministro según la calidad de energia y prioridad necesaria. De hecho en un hospital (dado que vengo trabajando 12 años como ingeniero en Hospitales en Perú) hay zonas muy prioritarias como las Sala de Operaciones, Emergencia, Sala de Partos, Unidades de Cuidados Críticos e Intensivos, etc. Algunas máquinas también no pueden ser desabastecidas de energía y la calidad en muchas de ellas son importantes. Y aca estudian en el caso posible de apagones o terremotos. Opino que en estos casos, circuitos de distribución adicionales deben ser considerados en la microgrid o en todo caso una posible reconfiguración de los existentes debe ser considerado para que como puede suceder en un terremoto el colapso de una zona o construcción puede interrumpir el único suministro de la energía eléctrica. Las potencias involucradas en este estudio demuestra que están considerando casos reales con demanda real y la experiencia en terremotos que tienen los japoneses.
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This is a specific application in operation normal, blackout and earthquake. I think what other distribuited lines is necesary in case colapse of part of the structure or reconfiguration of topology network for ensure supply in emergence case.
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Uno de los diseños que mas me ha llamado la atención y es la de darle una prioridad a cada carga mediante la clasificación en lo que es la calidad de la energía que recibemn. Para lograr ello avances y mejoras en los dispositivos de electrónica de potencia han realizado, pues se muestra que se han implementado numerosos de ellos para obtener las calidades adecuadas en cada una de las partes de la microgrid. No sólo han quedado en utilizar lo que es la corriente alterna, sino también en usar la corriente continua. Esto puede parecer una exageración en todo sentido, pero yo apuesto por que la transmisión de corriente continua va a ser poco a poco implementada y en un futuro de mediano plazo será la forma predominante para el intercambio de energía. Obvio, que tanto equipo electrónico significa avances en lo que es control, optimización y procesamiento de señales. Una fuerte apuesta de las instituciones japonesas en el desarrollo de esta configuración.
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I think what in medium term the electrical distribution in constant voltage will predominant in market electric. It is adventages technical but (today) desadventages economics is main osbtacle. This implementation in ac/dc is very innnovator and electronic power development is a vision to future well conceptualized. Implice too improved in control theory, optimization, signal processing and other topics.
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Este proyecto ha sido desarrollado en los Estados Unidos de América. En las figuras pueden apreciar la configuración y las potencias involucradas. Esta es una instalación penintenciaria (cárcel). Implementaron técnicas de control de voltaje y frecuencia. Así como también el tema de predicción de la energía consumida, almacenada, etc. La sincronización y la interconexión con la red externa también. Han desarrollado un protocolo que mencionan es una poderosa herramienta para simplificar la integración de los recursos de generación distibuidos, es decir, ya tienen avanzando algo que luego podría ser comercialmente impuesto.
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This type of implementation have software and hardware development and in advanced prototype. They are prepared to novel electric market in specific applications. It is good, but is need improve continually and research many topics in microgrid and smartgrid.
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Relación entre la energía específica y la potencia específica, mostrada en el año 2012, de algunas tecnologías utilizadas en la implementación de microgrids y smartgrids. Se observa que las celdas de combustible han tenido importantes progresos, sin embargo, las baterías aún tienen muchas mejoras y posiblemente con el uso de grafeno dentro de baterias o similares (ultra y super condensadores) la brecha se ampliará. La combustión interna, obvio supera en mucho, debido principalmente a sistemas cada vez más eficientes en capturar la energía química liberada durante la combustión.
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Depending to specific application of distribuited generation, the engineer or researche have a play with technologies diferents to attend need energetic of customers. What tecnology? How much power? How? Where to installed? between other questions are the first step in development a simulation or implementation experimental/demostrative project. This graphics is showing the general state of art in this technologies according to Specific Power and Specific energy.
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La implementación de las microgrid traen tres principales beneficios: beneficios medio ambientales, beneficios técnicos y beneficios económicos. La identificación de los beneficiso de una microgrid (en cada caso específico) es una tarea de coordinación multi-objetivos y multi-grupo.
En los beneficios técnicos se puede mencionar la reducción de la carga pico (sea por mejora en la eficiencia, traslado del consumo a horas fuera de punta), la regulación del voltaje (debido a la presencia de fuentes de energía más cercanas a las cargas), la reducción de pérdidas de energía (pues reducción de tramos de generación y despacho de energía, mejora de la eficiencia) y un incremento de la fiabilidad (debido a la presencia de mayor cantidad de generación y almacenamiento, mejoras en el control, etc).
Los beneficios medio ambientales van principalmente por la reducción de los efectos de gas invernadero, ya que la idea es utilizar principalmente parte de las energías renovables a través de máquinas cada vez de mejor diseño.
Los beneficios económicos tiene que ver con la interacción con el mercado eléctrico bajo la modalidad de oferta y demanda. Esta forma de distribución de electricidad es una necesidad a corto y mediano plazo lo cual hace cada vez más rentable su implementación.
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The technical benefits is the improved in design, efficiencies and fiability in each machine, component and element in renewable energy convertors. In the near future, the energetic markect in the world take this tecnologies necessarily. I think that enviromental benefits not arrived late and a enviromental colapse have to suffer the humanity.
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Alemania ha programado un cambio en el uso de los recursos primarios para el abastecimiento de las necesidades energéticas.Tienen en la gráfica la tendencia, y que en el modus operanti alemán es muy posible que ello lo cumplan exactamente.
Una fuerte apuesta por la reducción de la utilización del carbón. Mencionar acá que esta reducción es ya a persar de que tienen buenas técnicas de purificación de los gases de combustión generados de la quema del carbón.
Energía proveniente de biomasa, PV, viento también son a usar más, la posición de Alemania dentro del Mapa Solar Mundial hace que tenga que jugar con diferentes formas de generación de energía.
Un factor importante es el incremento en la importación de energía, esto enmarcado quizás en la tendencia moderna de la generación distribuida y la implementación de smart grids en el mercado eléctrico europeo. Una dependencia del gas/oil va a continuar, pero la línea roja indica un notable incremento en todo lo que es la producción de energía a partir de fuentes alternativas renovables.
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Germany think to future to implementation of change in the use of primary resourse for energetic demand. In graphic show the tendence y i think to «modus operanti» german that it is very possible develpment exactly.
A important tendence in utilization biomass, PV and wind. But the posicion of Germany in World Solar Map, need implementation and development many technologies in energy generation.
Other important factor is increasing in energy import, i think in modern tendence to distribuited generation and implementation of microgrid and smart grid in european electric market. Therefore, the dependence of the gas/oil continue in the future, but the red line in increase notable in all renewable resource production energy.
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Optimización, en su sentido más amplio, puede ser aplicado para resolver cualquier problema de ingeniería. Algunas típicas aplicaciones desde diferentes disciplinas de ingeniería son indicados en ésta entrada:
- Diseño de aeronaves y estructuras aeroespaciales con mínimo peso.
- Encontrar la trayectoria optima de los vehículos espaciales.
- Diseño de estructuras de ingeniería civil tales como puentes, torres, chimeneas, cimientos y presas (entre otros) al mínimo costo.
- Diseño de mínimo peso de estructuras para terremotos, viento y otros tipos de cargas aleatorias.
- Diseño de sistemas de fuentes de agua para máximo beneficio.
- Óptimo diseño plástico de estructuras.
- Diseño óptimo de acoplamientos, levas, engranajes, máquinas herramientas y otros tipos de componentes mecánicos.
- Selección de las condiciones de maquinado en procesos de corte de metal para minimizar costes de producción.
- Diseño de equipos para transporte de material como camiones, trenes (entre otros) a mínimo costo.
- Diseño de bombas, turbinas y equipos de transferencia de calor para máxima eficiencia.
- Óptimo diseño de maquinaria eléctrica tales como motores, generadores y transformadores.
- Óptimo diseño de redes eléctricas.
- Ruta más corta para un tours de visita turística de varias ciudades.
- Óptima producción, planeamiento, control y programación.
- Analisis de datos estadísticos y modelos empíricos de construcción desde resultados experimentales para obtener la mas cuidadosa representación de los fenómenos físicos.
- Óptimo diseño de equipos para procesos químicos y plantas.
- Diseño de óptimas redes de bombeo para procesos industriales.
- Selección de un lugar para una industria.
- Planeamiento del mantenimiento de equipamiento para reducir costos de operación.
- Control de inventario.
- Distribución de recursos o servicios entre varias actividades para maximizar el beneficio.
- Control óptimo de los tiempos de espera y de salida en las líneas de producción para reducir los costos.
- Planamiento de la mejor estrategia para obtener el máximo beneficio en la presencia de un competidor.
- Óptimo diseño de sistemas de control.
- Óptimas decisiones en el funcionamiento de redes eléctricas enmarcadas en lo que es Generación Distribuida (Smartgrid, Microgrid) lo que involucra además la mejor performance de los diferentes equipos y tecnologías involucradas que interactúan con variables medioambientales (como viento, radiación solar) y parámetros de funcionamiento estocásticas. Siendo la toma de decisiones en en el mas corto tiempo considerando que se desea tener un control total incluido en los procesos transitorios electromagnético que duran pocos milisegundos y menos tiempo.
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En recursos naturales como la pesca en que la bio se tiene que reproducir, se dice que el producción sustentable (sustainable yield) es eñ superavit de la producción que puede ser capturada en perpetuidad sin alterar el nivel del stock.
Se entiende el término stock es la cantidad de bio existente en un momento determinado. Tras un tiempo, es capturada cierta cantidad, la que logra escapar en un porcentaje dependiendo de la edad y otros factores, se reproducirá regenerando la especie, es decir, nacerán nuevos individuos, los cuales crecerán para luego recuperar el nivel del stock y crear un superavit que es el que se tiene que capturar para mantener el stock a perpetuidad.
Este criterio tiene que ver también con la parte económica que explotan el recurso, tras esto se tiene varias funciones dinámicas biológicas que ayudan en el cálculo, creando con ellas adicionalmente varios otros criterios, como la Máxima Cosecha Sustentable (MCS) que es el máximo superavit de producción que puede ser captura sin alterar el stock. Desarrollado a inicios de 1930’s y adoptado en los 1950’s por varias organizaciones internacionales y países. El MCS fue incorporado por la Convención de las Naciones Unidas en 1982 y por el World Summit on Sustainable Development (Johannesburg, 2002) para evitar el colapso de la pesca.
Esta parte que es una obligación en base al recurso, sirve para los cálculos de la parte económica, bajo modelos y criterios también ya desarrollados desde hace 15 años que se viene investigando y desde hace unos 10 años que forma parte de las políticas de gobierno y de empresas, el tener cuidado con la biodiversidad pero de manera bastante estudiada, obviamente este interés se resume en los importantes recursos en investigación que destinan determinados países y la cantidad de publicaciones por año (que superan las 100/year). No sólo interesa conocer el recurso y determinar la cantidad a capturar, sino también el ir desarrollando las tecnologías del caso para mejorar el stock y la producción sostenible, la adecuada selección de la captura (en peso, tamaño, edad) y el «limpiar» el medio ambiente en donde el recurso se desenvuelve (lagos, ríos, mar) de esta manera, el recurso (en este caso alimento dado que estoy hablando de peces) existirá, sino se extinguirá como ha sucedido en muchos ríos y lagunas por no tener autoridades capaces ni profesionales adecuados y por decir que hacen buenos estudios de impacto ambiental como para mal ejemplo se tiene el asfaltado de una carretera en la sierra norte de Perú en que las máquinas supultan con tierra los pozos (cochas) del río en donde habían peces nativos o la extraccón de arena de río…. y así dicen que hay estudio de impacto ambiental aprobado…
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Los más importantes operadores (actores) de pérdida de la biodiversidad y cambios en los servicios de los ecosistemas son:
- El cambio del hábitat.
Tales como el cambio en el uso de la tierra, modificaciones físicas de ríos o extracción de agua desde ríos, pérdidas de arrecifes de coral y daños al mar debido a la pesca de arrastre.
Se han hecho todos los cambios posibles en el uso de la tierra, de rios y del mar, pensando que recursos inagotables… numerosas especies se han extinguido y los climas locales han cambiando totalmente sin opción a retorno (tienen una entropía muy alta), por lo tanto, han fallado todos los criterios de evaluación de impacto ambiental, porque simplemente se desea fundamental de manera «blanca» una agresión al medio ambiente totalmente irreversible, ya que no serán las mismas condiciones de hábitat natural que se tenía. - Cambio climático.
Es un hecho que el cambio ambiental se debe a una acción del ser humano por la emisión de gases de efecto invernadero, no hay ningún proceso natural que sustente o explique tal cambio. Es el crecimiento de la población a nivel mundial y sus hábitos de consumo, con unos países con mayor ingreso per-cápita que otros, el uso de las tierras para más y más cultivos pro alimentación y pro generación de energía más para la extracción de materiales primas que no son renovadas en la cantidad suficiente. - Especies alienígenas invasivas.
Al cambiarse el medio ambiente de un zona determinada, esto permite el establecimiento de especies foraneas que depredan la flora y fauna local, cambiando todo el medio ambiente y llegando a repercutir en las comunidades o poblaciones aledañas. Esto llega a disminuir la existencia de materiales primas de especies que sirven para las actividades económicas o de alimento de la población. - Sobre explotación.Lo cual conlleva a un agotamiento de la capacidad de producción tanto del mar, lagos, rios como de la tierra. La producción en la tierra cada vez mas agresiva por medio de productos químicos que cambian toda la flora y fauna nativa que ha evolucionado por millares de años en tales medios locales. Esto por la necesidad de cultivos, tierras para el pastoreo o simplemente la extracción de madera. Lo mismo del mar, el agotamiento de las especies en unas zonas mas agotadas que en otras y que debido a ello y habiendo zonas con poca producción van hacia los mares ricos para depredar los recursos sin un consiguiente cuidado de mantener el stock necesario. Esto viene involucrado a una necesidad cada vez mas creciente de alimento para la población cada vez mayor. Esto del mar se ha tenido en algunos paises (pocos) la iniciativa d ehacer granjas de peces o otros seres de agua) pero involucra la introducción de especies alienigenas con el cambio en el entorno ambiental, algo que mas adelante será necesario porque tal parece que no se está llevando correctamente el manejo del medio ambiente mundial.
- Polución.
Cantidades grandes de contaminantes no pueden ser procesados naturalmente ni reabsorbidos por algun proceso artificial, por lo tanto, están en el medio ambiente, modificándolo. Cada vez hay menos vegetación y en paises en desarrollo cada vez se talan mas arboles, por lo tanto, climas extremos se viven ya en algunas ciudades con la consiguiente afección hacia la población y lo único que está haciendo es palear la situación con acciones mitigadores y no iendo al problema raíz del asunto, porque esto involucra grandes intereses de mercado y económicos y por lo tanto políticos, dado que la política es la forma más sutil de la economía.
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This is my presentation today (friday 11 January) in Course: Mathematics of Bioeconomy in Henri Poncaire Institute located in Paris – France.
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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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Saber que tanto es lo que falta por conocer en la biodiversidad si que es cosa seria… la figura muestra el numero de especies conocidas y estimadas en el mundo. Es al menos una instantanea que representa mejor el estado de la biodiversidad. Esta instantanea es tambien afectada por la depredacion y extincion de especies producto de bla bla bla… muchos factores derivados de la actividad humana.
Por ejemplo en plantas, casi todas ya tienen un nombre cientifico. Pero no asi en los animales como insectos y mas pequenos.
Hago mencion de que son los seres vivos mas simples los que mas facilmente pueden adaptarse o mutar en un medio ambiente cambiante. Es mas dificil adaptarse o mutar a los seres vivos superiores, debido quizas a la complejidad biologica de sus organismos (muchas celulas o procesos que tienen que modificarse).
Quizas la tendencia no se ve en America Latina, pero por estos lares europeos, hay una tendencia a hacer que los proyectos (construcciones, etc( duren mucho tiempo y que sea poco el mantenimiento. En este sentido y mas aun en paises como el nuestro en constante crecimiento, se debe tener una mayor investigacion en determinar nuevas especies, saber como influyen o cual es su actividad en el naturaleza y no solo eso, sino ademas de estudiar sus procesos metabolicos, quimicos, hormonas y demas cosas que utilizan para saber con exactitud que aportan al medio ambiente de su entorno, que sustancias usan para protegerse, conseguir alimento, curarse o prevenir enfermedades. Es un gran reto y cuyos resultados serviran para elaborar mejores politicas.
Escrito en Paris.
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La figura es una vision a futuro de lo que es la biodiversidad a nivel mundial.
Por ahora se ha comenzado a tener cuidado en preservarla, no solo para la conservacion del medio ambiente sino por los servicios que presta a la humanidad. Sin embargo, su depredacion continua y por ende, se ira reduciendo progresivamente hasta un cierto limite… mas ese limite a que debe responder.
Quizas el tope de la extincion de la biodiversidad actual sera en que solo habra especies que sirvan para el ser humano en sus diversos aspectos, como por ejemplo: sean estos para comida, recreacion, transporte, combustible, etc.
Pero como hemos visto en entradas anteriores, esto no asegura su preservacion ante los cambios en el medio ambiente producto del crecimiento humano… por lo tanto, hay mucha investigacion que se realiza desde aprox los 90s sobre el tema. Es necesario tambien que las universidades, instritutos y centros de investigacion de las zonas con mayor diversidad biologica como suele ser Centro America y Sud America puedan conocer mejor y cuantificar la biodiversidad existe en sus zonas. La Amazonia influye grandemente sobre el clima global, como vimos en un entrada anterior, la reduccion de las especies puede afectar grandemente a la biodiversidad, produciendo un efecto rapido cada vez mas notorio sobre la especie humana.
En cuanto a los que desarrollamos nuevas tecnologias o las implementamos, debemos tener en consideracion el entorno medioambiental (la biodiversidad) de nuestros proyectos, no solo en mantener la calidad del aire, agua y suelo, sino tambien de no influir en los procesos biologicos y ambientales, quizas la mejor forma es contribuir a acelerar tales procesos, de tal manera que la biodiversidad se recupere, algo que se deberia hacer en Africa o zonas similars, que se han creado zonas de proteccion en que la naturaleza sigue su curso, pero esto es de por hecho, no adecuado, ya que mas bien, se debe hacer algo para que la biodiversidad se incremente, esto significa recuperacion de bosuqes, plantas en proceso de extincion, lo mismo que en animales… el entorno medio ambiental tambien deberia tener una influencia humana para recuperar esos espacios antes depredados.
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De hecho que los monocultivos no sirven para enfrentar el cambio medioambiental en proceso actualmente (y del cual no hay marcha atras). Es logico ver en no solo la grandes plantaciones sino en los pequenas plantaciones hechas en las comunidades basadas principalmente en uno o pocos cultivos como lo suelen ser: maiz, papa, etc; en que en las epocas de no cultivo, la erosion es fuerte y poco a poco se va degenerando la calidad del suelo. Ante ello, es necesario y como se observa en la presente grafica que una mayor diversidad de especies, trae consigo una mayor capacidad de enfrentar los cambios medioambientales.
Esto debido a que entre ellas diversos mecanismos (algunos conocidos y otros no conocidos) operan de tal forma que una mayor adaptabilidad entre ellos se da como resultado. La biodiversidad tiene sus mecanismos de comunicacion quimicos y biologicos de adaptacion a cambios en el entorno ambiental. El trabajo en conjunto entre especies, por el principal fin de la vida, la sobrevivencia de las especies, es clara muestra de tal cooperacion; asi como tambien lo es, la adaptabilidad a las nuevas condiciones medioambientales, dado que hay especies que rapidamente se adaptan y otras que demoran, mas sin embargo, tienen una mejor perspectiva de adaptacion y sobreviviencia en un entorno de gran biodiversidad que sola.
Por lo tanto, es de cuidar las zonas aun vivas, o crear aquellas que contengan la mayor cantidad de biodiversidad posible. Y no solo ello, sino de cuantificarlo a fin de comprender como interactuan las diversas especies.
I wrote in Paris.
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Como resultado del experimento BIODEPTH sobre la biodiversidad de especies se encontro que una diversidad de especies mientras mas lo es incrementa la produccion de biomasa de las plantas en las praderas. El porque se esta considerando praderas es que fue realizado en varios paises de Europa, y ya que estoy por aca, puedo ver que todo es plano (o gran parte del territorio). Esta estadistica se puede entender debido a que entre varias especies hay mucha interelacion, sea por medio de los quimicos que de una especie ayudan a otra en su conservacion, cura, auyentar parasitos o mosquitos, etc… asi como por parte de la conservacion de agua, fijacion de nitrogeno al suelo, ambiente para la vida de varias especies de animales, las cuales hacen interelacionar indirectamente los diversos quimicos y hormonas entre cultivos.
Por lo tanto, los monocultivos no son la solucion mejor ni para el pequeno agricultor ni para el grande, es mejor tener diversidad de especies… una puede ser la principal con mas area de cultivo, me refiero al cultivo que va a brindar el ingreso directo al agricultor, pero las divisiones, limites, areas intermedias, deberian tener una buena diversidad de otros culivos adecuamente seleccionados para que ayuden en la conservacion de las condiciones ideales de produccion, tales como plantas aromaticas, plantas fijadoras de nitrogeno, de proteccion contra el viento, mientras mas diversidad mejor… queda para investigacion la distribucion mas optima en cada forma de cultivo, sea esta por especie, area sembrada, clima, altura sobre el nivel del mar… mucho por investigar dado que cada lugar cuenta con un microclima en especifico (al menos lo es asi en Peru)
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Mis palabras han sido publicadas en mi Facebook personal y en:
🙂
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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.
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.
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Para lo cual se usado la ecuación de activación de sobrepitencial derivado de la ecuación de Butler-Volmer, en donde la densidad de corriente es de 0.7 Amperios por centímetro cuadrados, el valor del coeficiente de transferencia de carga usado para describir la cantidad de energía eléctrica aplicada para el cambio de la variación de la reacción electroquímica es 0.5 y una densidad de corriente de intercambio es de 10(-6.912) y se plotea con rangos de temperatura de 300 K a 400 K y de densidad de corriente de 0 a 1 amperio con incrementos de 0.01 y una temperatura de 300 K… vaya lo que es la nanotecnología 🙂
Hecho en Matlab de MathWorks Inc.
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