TURBINAS A GAS, CADA VEZ MÁS CERCA DE LOS HOGARES

La noticia más interesante de este último mes del año, que ha llegado a mis manos es la referida a las innovaciones presentadas por la empresa australiana Ecojet Engineering respecto a la clásica turbina de gas, dispositivo que ha sido increíblemente miniaturizado hasta los dos tercios del tamaño de un motor diesel automovilístico convencional (60 por 25 cm, aproximadamente) con un peso de 48 kg. con una potencia entregable de 20 kW (aprox. 27 H.P). 

Microturbina a gas de 20 kW, de Ecojet Engineering

Director de Ecojet Engineering y la microturbina de marras

La misma empresa ha presentado modelos mucho más reducidos de hasta 1 kw en estas microturbinas, sobre las cuales no me ha sido posible encontrar mayor información, dado que estas, al igual que el modelo arriba mencionado han sido desarrolladas para generadores eléctricos de uso militar.  Véase sólo el tamaño comparativo de estos dispositivos para comprender la magnitud de su importancia. 

La micro turbina funciona básicamente de la misma manera que una turbina a gas grande en la que un compresor toma aire y lo pasa a una cámara de combustión donde se inyecta combustible y se enciende cuando pasa a través de una turbina, lo que crea una rotación.

Funcionamiento básico de una microturbina de gas, no es diferente de una grande

La novedad, según el fabricante, es un conjunto de eje integrado donde el eje que conecta la turbina y el rotor tiene un generador integrado conectado a ella: "El generador gira con la turbina para crear energía eléctrica a partir de la energía de rotación extraída de esos gases quemados".  Involucra también avances en tecnología de rodamientos, recuperación de calor, así como el empleo de materiales cerámicos y grafenos, que son en resumidas cuentas los que han permitido reducir dimensiones y aligerar el peso.

Otras ventajas citadas por los fabricantes está en el hecho de que es un sistema bastante eficiente y no restringe otras tecnologías, puede funcionar bastante bien en paralelo con el almacenamiento de energía solar y por batería, por lo que no es un competidor exclusivo de otros productos, puede complementar otros sistemas.

Como puede apreciarse, la innovación tecnológica actual no está restringida al mundo de la electrónica y la informática, sino en muchos otros campos en donde se han dejado "cabos sueltos" , y así vemos un dispositivo que era de exclusivo uso industrial, naval o aeronáutico y que ahora está más cerca del campo doméstico.

Quiero desear un feliz año 2019 a todos mis lectores y seguidores. Gracias por vuestra compañía durante este 2018 que ya termina y espero seguir junto a ustedes, Dios mediante, en el nuevo año que comienza. Un abrazo.

LA MARAVILLOSA SUSPENSIÓN POR BARRAS DE TORSIÓN

Los descollantes éxitos de los tanques alemanes en la Segunda Guerra Mundial se debieron, sin lugar a dudas, al singular aporte de Ferdinand Porsche en los años 30 del siglo pasado: la suspensión por barras de torsión, a la cual le dedicaremos el penúltimo artículo del año.

Este sistema fue para la industria automovilística del siglo XX una interesante alternativa a los pesados sistemas de muelles planos o helicoidales. Se trata simplemente de una barra metálica sometida a torsión en la medida que los neumáticos del vehículo sortean irregularidades por el camino en el que se desplazan. Véase el esquema simplificado.

Un extremo de una barra de metal larga está firmemente sujeto al chasis del vehículo; el extremo opuesto termina en una palanca, la llave de torsión, montada perpendicular a la barra, que está unida a un brazo de suspensión, un eje o el eje. El movimiento vertical de la rueda hace que la barra gire alrededor de su eje y es resistida por la capacidad de torsión de la barra. La tasa efectiva de resorte de la barra está determinada por su longitud, sección transversal, forma, material y proceso de fabricación.

Las barras de torsión alcanzaron el apogeo de su popularidad en los vehículos de carretera de producción en serie a mediados del siglo pasado, al mismo tiempo que se estaba adoptando la construcción unitaria. En un momento en que la fatiga del metal en los marcos de carrocería monocasco era poco conocida, las barras de torsión eran muy atractivas para los diseñadores de vehículos, ya que las barras podían montarse en partes reforzadas de la estructura central de los vehículos.

Las principales ventajas de una suspensión de barra de torsión son la durabilidad, la facilidad de ajuste de la altura de conducción y el perfil pequeño a lo largo del ancho del vehículo. Ocupa menos del volumen interior del vehículo que los resortes helicoidales, es decir, la suspensión "clásica".

Una desventaja es que las barras de torsión, a diferencia de los resortes helicoidales, generalmente no pueden proporcionar una velocidad de resorte progresiva. En la mayoría de los sistemas de barras de torsión, la altura de marcha (y, por lo tanto, muchas características de manejo) puede cambiarse simplemente ajustando los pernos que conectan las barras de torsión a los nudillos de la dirección.

Donde ha hecho historia esta suspensión es en los grandes tanques blindados; se usó por primera vez en el tanque sueco Stridsvagn L-60 de 1934.  Algunos años más tarde, darán alta maniobrabilidad a los famosos Tiger y Maus alemanes durante la campaña de Rusia. Está también presente en los modernos Leopard, los estadounidenses Abrams, y los T-90 rusos.

Barras de torsión en tanques

Con las ventajas mencionadas también es de esperarse que haya tenido éxito en el campo civil, y de hecho lo tuvo en los vehículos de transporte pesado: en camiones y SUV modernos de Ford, Chrysler, GM, Mitsubishi, Mazda, Nissan, Isuzu y Toyota.

Barras de torsión en camiones

INNOVACIONES EN ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

La tecnología de los sistemas de acondicionamiento de aire (HVAC) hoy en día se proyecta a mejorar la eficiencia de equipos tanto en el aspecto del consumo energético como en el desempeño en general, buscando por ende un ahorro en costos tanto para los fabricantes como para los usuarios. Si bien el hemisferio sur (al que dicho sea de paso yo pertenezco) se encuentra "aún a salvo" y relativamente lejos de los tremendos rigores climáticos que azotan el norte, y quizás por tal motivo nuestros países se encuentren un tanto "ausentes" de los avances que de un tiempo a esta parte vienen revolucionando o prometen revolucionar un ya indispensable medio de obtención de comfort en hogares, oficinas y diversos locales públicos.

Hagamos un resumen de estas innovaciones, al menos de las que me han parecido más interesantes (hacer click en los enlaces para mayores detalles) :

Aire acondicionado activado por movimiento 

Los ingenieros de MIT han ideado un nuevo  DISEÑO DE AIRE ACONDICIONADO que utiliza sensores a lo largo de barras de aluminio colgadas del techo. El movimiento entonces activa estos sensores. En otras palabras, el aire acondicionado solo se activa cuando las personas están presentes. Un sistema activado por movimiento parece una idea tan simple e ingeniosa que es casi desconcertante que no se haya probado antes. Sin embargo, este tipo de prototipo es solo un ejemplo de cómo los futuros sistemas de HVAC serán más compactos y portátiles, lo que ayudará a reducir los costos de energía y servicios públicos.

Aire acondicionado activado por movimiento

Aire Acondicionado Térmicamente 

Otro diseño que se ha implementado recientemente es el AIRE ACONDICIONADO DE ACCIONAMIENTO TÉRMICO. Una compañía australiana llamada Chromasun ha producido una alternativa de bajo costo a las unidades de A / C tradicionales. Todavía no es una tecnología generalizada, y es probable que pasen varios años antes de que este tipo de diseño esté disponible en los Estados Unidos. Sin embargo, el aire acondicionado de accionamiento térmico es un sistema que utiliza energía solar y se complementa con gas natural, lo que lo convierte en un sistema altamente eficiente y eficaz.

 De hecho, el diseño de la doble enfriadora proporciona más capacidades de enfriamiento que cualquier otro sistema hasta ahora, y elimina los costos de electricidad por completo.

Recirculador de agua caliente de baja demanda 

Una compañía con sede en EE. UU. Fuera de Rhode Island y otros fabricantes ofrecen bombas “bajo comando” para las líneas de agua de una casa, lo que permite que el agua fría circule de regreso al calentador de agua al activarse. Este producto fue diseñado para ser una solución a un problema importante al que todos contribuimos: cada año, el hogar promedio desperdicia 12,000 galones de agua solo esperando que el agua se caliente. La recirculación de este agua que de otra manera se desperdicia en el sistema es una solución respetuosa con el medio ambiente que jugará un papel importante en los hogares futuros.

Aire acondicionado accionado por hielo 

Una compañía con sede en California ha creado un SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO con hielo llamado Ice Bear. El Oso de Hielo esencialmente funciona congelando el agua en un tanque durante la noche, por lo que el hielo puede ayudar a enfriar un edificio al día siguiente. Hasta ahora, el diseño ha sido capaz de proporcionar suficiente refrigeración para un edificio durante un máximo de seis horas, después de lo cual, un acondicionador de aire comercial convencional asume el control. Aunque este tipo de tecnología tiene mucho camino por recorrer antes de que pueda ser el único sistema de enfriamiento para un hogar, seis horas seguidas de enfriamiento de un edificio comercial es un paso sólido en la dirección correcta.

Bombas de calor de doble combustible

Varias compañías con sede en los Estados Unidos ofrecen productos que se basan en el concepto de bomba de calor de doble combustible. El argumento es que las bombas de calor tienden a ser más eficientes y proporcionan la máxima comodidad al usar una combinación de combustible. En este caso, el sistema es una combinación de una bomba de calor eléctrica y un horno de gas. A bajas temperaturas, la bomba utiliza el calor del gas para maximizar la eficiencia. Cuando la temperatura sube por encima de los 35 grados, la electricidad se hace cargo. Los costos iniciales asociados con un calor de doble combustible.

Bombas de calor geotérmicas

En la misma línea, la tecnología geotérmica es una inversión importante que promete ahorrarle mucho dinero durante su vida útil. Las BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICAS han existido desde la década de 1940, por lo que no son exactamente una nueva tecnología. Sin embargo, estos productos no se han popularizado hasta hace poco. Con más propietarios de viviendas que se dan cuenta de la importancia de ser ecológicos, las bombas de calor geotérmicas han crecido en popularidad. Una bomba de calor geotérmica obtiene su energía directamente de la tierra a través de un tubo subterráneo que absorbe el calor y lo transporta a la casa. Cuando se necesita enfriamiento, el proceso ocurre al revés, y la bomba elimina el calor en el hogar. Una ventaja importante de tener una bomba de calor geotérmica es la disponibilidad de agua caliente gratuita. Por lo tanto, si está considerando tener instalada tecnología geotérmica en su hogar, pregúntele a su técnico sobre este valioso beneficio.

Aprovechar el calor de una computadora 

Esta es quizás la más interesante. Si tienes una computadora portátil y alguna vez la has usado durante varias horas en una configuración, sabes cuánto calor comienza a generar. Un innovador llamado Lawrence Orsini, fundador de Project Exergy, ha visto cuán eficientes son las COMPUTADORAS PARA GENERAR CALOR. Lamentablemente el estudio se encuentra aún en fase teórica.

RECICLAR BATERIAS DE LITIO...CADA VEZ CON MÁS URGENCIA

Casi nadie ignora que hoy en día es bastante elevado el número de dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móviles, tablets, etc. a nivel mundial...cada vez estos equipos son reemplazados por sus mismos usuarios con ritmo pasmoso.  Los equipos en desuso o malogrados son ya procesados en empresas especializadas del rubro del reciclaje, pero esto aún no se hace a gran escala a nivel mundial sino básicamente en los países más industrializados. El artículo de este mes busca ser un minúsculo aporte que contribuya a crear conciencia de que está también en nuestras manos el brindar un paliativo al problema de marras. De todos los dispositivos, nos centraremos en su esencia: las baterías.

¿Sabes que una vez que les has dado de baja puedes volverlas a emplear con un poco de imaginación siempre y cuando no estén "hinchadas" u "oxidadas"?...pues es cierto. Existe una gran cantidad de proyectos electrónicos interesantes (todos relacionados con el bajo consumo o el ahorro de energía) en los que es posible emplear estas baterías junto a paneles solares, incluyendo el accionamiento de micromotores para pequeños robots.  Puedes apreciar aquí algunos ejemplos

Micromotor accionado por energía solar

Luz de emergencia accionada por energía solar

Estos proyectos pueden ser de gran interés para los niveles básicos escolares, donde los profesores pueden y deben marcar la pauta en este sentido, dando a entender a los pupilos que la tecnología es mucho más que el disfrute frívolo...es también poner la mano en ella y crear, innovar, perfeccionar.

Cualquier interesado en proyectos de este tipo que requiera alguna asesoría en particular, puede ponerse en contacto conmigo vía mensaje privado en nuestra página de Facebook o al correo aljepague5@gmail.com

Gustoso responderé cualquier inquietud. Nos vemos la próxima.

YA NO LO BUSQUEN...¡CONSTRÚYANLO!

Megaestructura espacial tipo "planeta" (Imágen artística de "Mecánica Popular")

El sugerente título del artículo del mes está inspirado en un lamentable acontecimiento descubierto a inicios del presente año: Próxima B, candidato de peso a ser "la segunda tierra" y a "tan sólo un añito luz" de nuestro malquerido mundo, era brutalmente azotado por una descomunal llamarada proveniente de su estrella que pudo haber aniquilado cualquier hipotética atmósfera y/o potencial forma de vida en dicho planeta, dolió doblemente el saber que ello demoró un año en saberse debido a la distancia. VER VÍDEO AL RESPECTO
Quienes ya hablaban del "primer épico viaje interestelar del ser humano" debieron sentirse algo así como al descubrir la infidelidad de la pareja en vísperas de la boda, sin lugar a dudas.

Digamos las cosas con franqueza...¿existirá en algún lugar del Universo otro "hogar ideal" para el ser humano?, hasta donde sabemos no lo hay cerca ni relativamente cerca. Aún el planeta en que habitamos dista mucho de ser el sitio perfecto. ¿Se podrá acaso revertir el cambio climático a muy largo plazo o impedir siquiera los terremotos u otras catástrofes naturales?, ¿se podrá evitar que nuestro Sol llegue a su fin y con él este planeta como lo conocemos?. Es triste decirlo pero...

¿Donde está entonces la solución y con ella la tan voceada "salvación de la especie humana"?. Pues en las manos del hombre mismo y su capacidad de edificación:  los planetas perfectos serán construidos por los seres humanos, planetas en los que podrá regular la gravedad, la producción de agua y oxígeno a su voluntad y teniendo a los planetas "hostiles", asteroides, etc. que la madre naturaleza nos ha regalado como fuentes de materia prima: Marte es un ejemplo, fuente de metales pesados como hierro y aluminio y a las estrellas como fuente de energía básica.
Hoy en día existen construcciones espaciales que orbitan la tierra, como es el caso de la estación internacional.

Estación Espacial Internacional (Wikipedia)- Actual habitáculo humano en el espacio que orbita la tierra. 

Las estaciones a las que me refiero han de ser mucho mayores en dimensiones, tecnologías y prestaciones diversas (contar con atmósfera por ejemplo) Verdaderas megaestructuras o "planetas artificiales" que ya no orbitarán la Tierra sino las estrellas, aprovechando la gravedad de estas tal y como ahora lo hacen los satélites y la misma estación espacial internacional con la gravedad de este planeta.

Planeta artificial orbitando una estrella - representación artística de Mecánica Popular

Esta tecnología sin duda elevará la civilización humana al Nivel 2 en la famosa escala de Kardashov, según la cual lo seres aprovecharán energéticamente a sus sistema planetario en conjunto. El tiempo y los recursos actuales deben entonces invertirse en desarrollar estas estructuras que orbiten a nuestro Sol en vez de estar buscando aquí y más allá el "mundo perfecto". El hombre dejó las cavernas para empezar a construir sus propios hogares, aprovechando la naturaleza en su beneficio. Así se deberá proceder en el futuro con el Universo.  

Datos  interesantes: Según la fórmula de la primera velocidad cósmica, un cuerpo necesita adquirir una velocidad de aproximadamente 8 km/s  para convertirse en "satélite terrestre", es decir, dar vueltas alrededor de la tierra. Esto ya se viene empleando. 
Si aplicamos la misma fórmula con la masa y radio del sol, obtendremos una velocidad aproximada de 436 km/s  para convertir un cuerpo en un nuevo "planeta" del Sistema Solar.  Es sin duda una velocidad tremenda...¡pero es el 0,15% aprox. de la velocidad de la luz!. ¿Por qué entonces perder tiempo y recursos buscando otra Tierra que ha de estar tan lejos cuando el hombre mismo podría construir su propio planeta?. Vuelvo entonces a sugerir...¡ya no lo busquen más!...¡busquen construir uno!.

CALDEROS DE BIOMASA... UNA GRAN ALTERNATIVA ENERGÉTICA PARA SECTORES RURALES LATINOAMERICANOS

En el presente blog, desde sus orígenes, le hemos venido dando importancia y considerable espacio a los temas energéticos, muy en especial aquellos que pueden tener aplicación directa en los sectores más deprimidos económicamente de países como el mío, que es el Perú, pero también para otros del ámbito latinoamericano. De esta manera se le ha dado y se le sigue dando espacio al Biogas, pero en esta ocasión trataremos otro tema interesante:  los calderos de biomasa, que aprovechan directamente los desechos orgánicos sin necesidad de un proceso químico para obtener otro combustible.

Caldero acuotubular de lecho fluidizado

Ya existen estos dispositivos y son bastante empleados por algunas industrias como la "azucarera" que procesa el bagazo de caña como biomasa. Los calderos empleados son conocidos como "de lecho fluidizado". Los calderos de biomasa domésticos también existen a nivel comercial en algunos países, y se les emplea en calefacción, a nivel comercial también está disponible el combustible en forma de "pellets" a partir de restos de madera o desechos vegetales secos.

Al igual que el biogas, la tecnología de la biomasa nos acompaña ya desde hace muchísimo tiempo, es decir desde las más remotas culturas. Hoy en día es incluso empleado en los sectores rurales, el problema de estos últimos se da en que la biomasa es procesada o quemada en fogones, constituyendo por ende una fuente de contaminación y peligro para la salud. Es allí donde los calderos han de jugar un rol de primera línea, ya que serán los dispositivos que busquen resolver buena parte de los problemas que se han mencionado, que se constituyan como una alternativa energética para zonas de bajo nivel socio-económico.

Residuos de madera, hojas, restos vegetales secos, estiércol seco de ganado, residuos de papel de industrias gráficas, residuos de procesos en industrias de alimentos, basura orgánica,...toda una laguna de opciones para combustibles pueden y deben ser aprovechados.. 

Aprovechamiento directo de la biomasa en un caldero doméstico

Diseño preliminar de un caldero de biomasa doméstico de acero

En momentos tan difíciles para el Sur de este país, donde las bajas temperaturas vienen ocasionando daños bastante considerables a la población, la agricultura y la ganadería, los calderos de biomasa se convierten en una alternativa particularmente notable por su factibilidad económica, la facilidad de instalación, operación y mantenimiento, así como por el relativamente pequeño espacio que estos dispositivos requieren, para suministrar dos elementos vitales para la supervivencia en las condiciones en que se viven,  me refiero al agua caliente y la calefacción de ambientes. 

Propondremos más adelante algunos referentes para el óptimo diseño de estas calderas. Muchas gracias por su atención.

EL AGUA...UNA MIRADA AL FUTURO

De un tiempo a esta parte es ya harto conocido el tema del "Calentamiento Global" y los múltiples problemas que viene acarreando al mundo en que nos ha tocado vivir, pero ninguno de ellos ha tenido mayor impacto, publicidad, o kilométricas (y aparentemente vanas) discusiones como es el relacionado al agua que sostiene la vida humana. Derretidos los grandes glaciares y nevados que principalmente alimentan los cauces de los ríos, estos han de mermar en sus caudales, reducir e inclusive desaparecer lagos y lagunas de agua dulce, afectar incluso a las aguas subterráneas...y por ende, al abastecimiento de "líquido elemento" a pueblos y ciudades enteras. Todo ello es ya de dominio público...inclusive el hecho de que las miradas se vuelcan ahora hacia el agua de los mares como una fuente alternativa, además del "reciclado" de aguas servidas. Lo que poco se publicita es el hecho de que esta "agua potable" proveniente del agua marina o del reciclaje es, de lejos, mucho más costosa que la obtenida del procesamiento ordinario de aguas de ríos o lagunas. El presente artículo viene a ser una suerte de "revisión sumaria" de las tecnologías actuales y las más novedosas hasta la fecha en lo concerniente a la obtención de agua potable a partir del agua marina, discutiendo sus ventajas y desventajas. 

Plantas Desalinizadoras (PTAPs) y Plantas de Tratamiento de aguas residuales (PTAR's)
En nuestro país (Perú) existe ya una veintena de proyectos (ejecutados o por ejecutar) sobre las primeras y cerca de 30 del segundo tipo. Las primeras, como sabemos, buscan la conversión de aguas marinas en potables, mientras que las segundas buscan "rescatar" aguas de efluentes.
La desalinización se basa en el proceso de "OSMOSIS INVERSA" (filtrado a través de membranas), que es el más empleado en la actualidad y  ya se va por el medio siglo de existencia.

Desalinizadora industrial por Osmosis Inversa

No obstante sus grandes ventajas (que incluyen la eficiencia del filtrado y la alta eliminación de microorganismos), presenta a sus vez muchos inconvenientes, siendo el factor costo y pérdidas: 1 por cada galón de agua producida a partir de la ósmosis inversa, de 3 a 5 galones se pierden, la necesidad de constante reemplazo de las membranas. Esto hace el proceso un poco caro.

El tratamiento de aguas residuales se efectúa más con miras a obtener un agua apta para la agricultura, pero también es factible hacerla "potable" o "apta para el consumo humano" mediante procesos físico-químicos análogos a la "Osmosis":

PTAR para agua de alcantarillado

Potabilización de aguas residuales

Como se comprenderá, este proceso puede ser tan o más costoso que el desalinizado por "Osmosis Inversa".

LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS
Contrariamente a lo que pueda suponerse, hay y seguirán habiendo innovaciones para los procesos de desalinizado y/o reciclado de aguas: desde optimización de las membranas empleadas, hasta métodos de "filtrado biológico", uso de la energía solar y la nanotecnología. Ya en el artículo de NOVIEMBRE DEL 2015 citamos una de ellas. Mencionemos algunas otras bastante interesantes:

Nanotecnología: 
En 2014, la Universidad Tecnológica Nanyang de Nano Sun de Singapur desarrolló una membrana de filtración de agua multifuncional. Esta última tecnología de filtro de agua utiliza nanotecnología de dióxido de titanio en lugar de las membranas de filtración de agua basadas en polímeros habituales. Suena científico para los ciudadanos comunes como nosotros, pero en pocas palabras, mata las bacterias y descompone los compuestos orgánicos utilizando los rayos ultravioleta o, más comúnmente, como el sol. Además, afirma ser respetuoso con el medio ambiente ya que reduce la bioincrustación o la acumulación de microorganismos que generalmente crecen en superficies mojadas.
Puede Ud. revisar LA INFORMACIÓN DETALLADA.

Energía Solar:
Una de las técnicas de tratamiento del agua para usar el sol, Anne Morrisey y su equipo en la Universidad de la Ciudad de Dublín anunció que han desarrollado un nuevo proceso para purificar el agua. Con la luz del sol como uno de sus principales "operarios" en el proceso, también utiliza TiO2 y grafeno.
Puede Ud. revisar LA INFORMACIÓN DETALLADA

Filtrado biológíco: 
Que se lleva a cabo por medio de la Euglena (alga), que es un organismo acuático que absorbe los contaminantes del agua. Con esta característica, la empresa Noble Purification (EEUU) ha desarrollado un sistema de filtración para tratar el agua. Este descubrimiento de tecnología de tratamiento de agua utiliza algas controladas para florecer en aguas residuales, que luego absorberán las toxinas en el agua.
Puede Ud. revisar LA INFORMACIÓN DETALLADA

Los principales inconvenientes de todos estos procesos novedosos son el requerimiento de una "alta especialización" para el óptimo manipuleo y el más doloroso de todos: el factor costo, muy en especial lo referido a la nanotecnología, lo cual es un gran problema para los países del aún vigente "tercer mundo".
Como se ve, hay un largo camino recorrido en esto de solucionar el problema de obtener agua para satisfacer la demanda humana, pero aún falta muchísimo para alcanzar objetivos concretos.

AHORRO ENERGÉTICO EN EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO TIPO CHILLER

De un tiempo a esta parte, los generadores de agua helada más conocidos como "chillers" han visto incrementada su popularidad en nuestro medio (refiriéndome al Perú, muy particularmente a la ciudad de Lima) donde el "cambio climático" está llevando las temperaturas de verano e invierno a extremos casi sin precedentes históricos. Los proyectistas y propietarios de edificios nuevos en la ciudad, sean empresariales o complejos residenciales, tienen la disyuntiva de elegir entre adquirir un elevado número de equipos convencionales de aire acondicionado y adquirir uno de estos famosos equipos, haciendo la comparación costo-beneficio de ambas alternativas, tanto en lo técnico como en lo económico.

Lamentablemente el factor costo siempre será un enemigo duro de vencer para los equipos chiller, muy en especial lo que se refiere a consumo de energía eléctrica. Es sobre esto último que en el presente artículo buscaremos brindar algunos alcances, a modo de sugerencias, con miras a buscar el mejor rendimiento de los equipos ya existentes, que son numerosos...¿y por qué no? despertar mayor entusiasmo e interés por esta maravillosa alternativa en acondicionamiento de aire.

Ajuste de la temperatura del agua de condensación 

La temperatura de entrada del agua de enfriamiento a los chillers tiene gran influencia en la eficiencia global del sistema. Una disminución en la temperatura del agua reduce la temperatura de condensación, y por tanto, disminuye el consumo de potencia del compresor. En general, por cada grado centígrado(°C) de disminución en la temperatura de condensación la eficiencia del chiller aumenta un 2% aproximadamente. Hay que tomar en consideración que si la temperatura en el condensador es muy baja se puede afectar la capacidad máxima del chiller, la cual está limitada por la diferencia de presión requerida para hacer circular la masa de refrigerante necesaria a través del condensador y el dispositivo de expansión. 

Ajuste de la temperatura del agua helada 

Una de las variables que mayor influencia tiene sobre el consumo de energía de un sistema de climatización todo agua es la temperatura del agua helada que sale del chiller y se distribuye a las áreas y locales a climatizar. Es práctica común elevar la temperatura del agua helada para ahorrar energía en los periodos de menor carga de enfriamiento o de temperaturas exteriores más bajas; sin embargo, el uso de esta estrategia requiere un especial cuidado debido a que un excesivo aumento en la temperatura de suministro del agua helada puede provocar que no se alcancen las condiciones de temperatura y humedad del aire en los locales climatizados, afectando las condiciones de confort en ellos. Generalmente, la aplicación de este método se realiza empíricamente por el personal de operación, no logrando el aprovechamiento máximo del ahorro de energía alcanzable con el control operacional de esta variable en las diferentes condiciones climatológicas y de ocupación del hotel, o en otros casos afectando las condiciones de confort. En el Manual Sociedad Norteamericana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Climatización (ASHRAE), Sección 40.14 (ASHRAE), se recomienda un método empírico para establecer la temperatura del agua helada, el cual en esencia consiste en monitorear la posición de las válvulas que controlan el flujo de agua en algunas manejadoras de aire representativas, e ir aumentando la temperatura del agua helada hasta que estas válvulas alcancen la posición de completamente abiertas. Este método garantiza que no se afecte el confort, pero no asegura que el consumo de energía sea mínimo, ya que considera solo el efecto de la temperatura del agua helada sobre la potencia consumida por el compresor, sin tener en cuenta el incremento del tiempo de operación del sistema. Esta estrategia, sin dudas, provoca una reducción significativa en el consumo del chiller.

DISEÑO MECÁNICO DE FAJAS TRANSPORTADORAS (CUARTA PARTE)

SELECCIÓN DE RODILLOS: Ya en el primer artículo hemos indicado una somera explicación tanto de los tipos como de la importancia de estos dispositivos para las fajas transportadoras en general. Nos corresponde ahora hablar sobre la selección, para lo cual nos basaremos en las tablas CEMA respectivas y también en el catálogo LINK BELT actual. 

Tanto la clasificación CEMA como el diámetro recomendado según el servicio solicitado pueden condensarse en la siguiente tabla, la primera de nuestro artículo: 

Lo próximo será el espaciado, basándonos en lo siguiente: 

Luego, para la selección de los rodillos más convenientes se procederá previamente con el cálculo de la carga ajustada basándonos en los siguientes criterios:

Carga del Rodillo Real = IL = (Wb + Wm) Si
Carga Ajustada = AL Donde AL = (IL x K1 x K2 x K3 x K4) + IML
Wb = Peso de la Faja (lbs por pie)
 Wm = Peso del Material (lbs por pie)
 Si = Espaciamiento del Rodillo (pie)
 K1 = Factor de Ajuste por Tamaño de Trozo
 K2 = Factor de Medio Ambient y de Mantenimiento
 K3 = Factor de Servicio
 K4 = Factor de Corrección de la Velocidad de la faja
 IML = Fuerza Debido a la Desviación por la Altura del Rodillo

Este IML responde a la desviación o desalineamiento del rodillo y deberá calculare así:

Los demás factores responden a las tablas siguientes:

Calcule la carga ajustada, AL, con la información anterior. Si AL es menor que la Carga Real del Rodillo, IL, iguale AL a IL igual. No use un valor de Carga Ajustada que sea menor que la Carga Real del Rodillo. Usando AL, seleccione el valor de rodillo apropiado con las Tabla 5-8 a la 5-12. Si el producto de K1 x K2 x K3 x K4 es menor que 1, debe usarse un valor de 1.

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO: El caballaje (HP) requerido para el diseño de la transmisión de la faja, se calculará a partir de la velocidad de la faja (discutida en el artículo anterior) y de la tensión efectiva de esta misma, a la que denominaremos "Te" y calcularemos de manera independiente y mediante parámetros auxiliares que serán someramente expuestos:

Para determinar la tensión efectiva, Te, es necesario identificar y evaluar cada una de las fuerzas individuales que actúan en la faja transportadora y que contribuyen a la tensión requerida para el accionamiento de la faja mediante la polea motriz.

La resistencia de rotación del rodillo y la resistencia a la flexión de la faja se incrementa cuando se trabaja en climas fríos (esto es muy particularmente aplicable a la industria minera de nuestro país). En climas sumamente fríos el lubricante apropiado para los rodillos debe ser usado para prevenir la resistencia excesiva a la rotación del rodillo.

Este es el factor de temperatura:

Todas las imágenes serán subidas a nuestra página de Facebook para su mejor comprensión. Con esto estamos concluyendo la serie relativa a diseño de fajas transportadoras. Cualquier interesado en un proyecto en particular puede contactar conmigo vía la página de Facebook o al correo: aljepague5@gmail.com

CAMIÓN ELÉCTRICO TESLA ¿MUCHO RUIDO Y POCAS NUECES?

Fue presentado con bombos y platillos en noviembre del año pasado pero se tendría que esperar dos años más para supuestamente "verlo en total acción" en EEUU.  Me refiero al SEMI TESLA, que resulta ser el camión eléctrico de alto tonelaje líder del mundo, que dejaría muy atrás a otros fabricantes que ya llevaban la delantera en este negocio, como Daimler y Toyota. 

Las ventajas de este vehículo han sido tremendamente publicitadas, como el hecho de poder transportar hasta 40 toneladas de peso bruto (incluyendo el peso del vehículo); casi 500 km de autonomía con carga hasta 800 km en vacío, acelerar hasta los 100 km/h en sólo 5 segundos y el bajo coeficiente de arrastre Cd, es decir, más eficiente que algunos modelos de autos deportivos.

Si se hace una comparación "ligera" de tecnologías conocidas hoy en día para estos vehículos de transporte, pues resulta que el SEMI TESLA termina llevándose la palma en cuanto a prestaciones generales.

En el aspecto constructivo de este vehículo se tiene una tracción completamente eléctrica basada en cuatro motores montados sobre los dos ejes traseros, lo cual no es novedoso y tampoco lo es, en apariencia, el sistema de baterías, tal como puede verse someramente en el mini-vídeo publicitario: 

Publicaciones especializadas, como es el caso de "Mecánica Popular" no han escatimado elogios tanto al producto como a su creador Elon Reeve Musk, hablando de las "incomparables posibilidades" que se abren para el sector de transporte a gran escala... a tal punto que, sin esperar la salida formal al mercado de este camión, muchos gigantes de los alimentos, como es el caso de PEPSICO en EEUU mismo, ya hayan hecho pedidos adelantados de más de 200 unidades. He ahí el negocio... pero, ¿donde se encuentra el gato encerrado de todo esto?, pues  una publicación no especializada como es "Forbes" ha sido más bien crítica y bien fundamentada respecto a este vehículo.

Indica que, a diferencia de los vehículos de lujo de Tesla, que se venden en función de su prestigio y rendimiento de marca, la compañía tendrá que ofrecer un argumento económico convincente para que los operadores de flotas adopten su camión semi, dados los bajos márgenes en el negocio de transporte por carretera. Creemos que hay tres factores amplios que determinarán cómo Tesla compite contra los camiones basados en motores diesel, es decir, la capacidad de carga, el alcance y el costo. Tesla dice que el camión es capaz de transportar un peso bruto (incluido el peso del vehículo) de aproximadamente 40 toneladas. Si bien esto está en línea con otros camiones y el límite federal de EE. UU., El peso de la batería del camión Tesla podría ser significativo, lo que podría obstaculizar la carga útil del vehículo (capacidad de carga). Por ejemplo, investigadores de la Universidad Carnegie Mellon estimaron que un camión eléctrico con un alcance de 600 millas requeriría una batería de 14 toneladas. Tesla dice que el camión tendrá un alcance de 500 millas con una sola carga, que es una cifra que supera el 80% de los viajes comerciales. En comparación, algunos camiones diesel pueden llegar a 900 millas en un solo tanque. La compañía también dice que el camión puede recargarse hasta por 400 millas de alcance en 30 minutos, a través de sus mega cargadores especializados. Aunque el tiempo de carga es impresionante, todavía es más alto que el tiempo de reabastecimiento de combustible para los camiones diesel, y Tesla todavía tendrá que invertir en la construcción de una red expansiva de estaciones de carga.  Es decir que, en cuanto a superar problemas técnicos, aún se tiene un largo trecho por recorrer, pero quizás lo más doloroso de todo sea el elevado costo inicial del vehículo: el modelo más modesto a US $ 150000 contra los US $ 120000 del mejor camión diesel. 

Será muy difícil que los camiones eléctricos  incursionen de manera "masiva" en el transporte pesado. Que ya se los vea en flotas lecheras, reciclaje y/o recojo de basura, etc. en algunos países desarrollados, no significa alentar grandes esperanzas en este sentido. La misma empresa Tesla, que el año pasado (y pese a la "maravilla" presentada) ha triplicado sus pérdidas financieras, la friolera de aproximadamente US$ 2500000, nos da la mejor evidencia. Como dicen, una golondrina no hace un verano. 

DISEÑO MECÁNICO DE FAJAS TRANSPORTADORAS (TERCERA PARTE)

El presente artículo versará exclusivamente sobre los cálculos básicos involucrados en el diseño de una faja transportadora, combinando criterios pero haciendo predominar las especificaciones CEMA (CONVEYOR EQUIPMENT MANUFACTURERS ASSOCIATION) para fajas.

 INCLINACIÓN DE LOS TRANSPORTADORES DE FAJA: Va a depender del ángulo de reposo del material y la pendiente máxima; fluctúa entre 5 a 8° más que el ángulo de reposo del material a transportar (ver tablas I, añadidas en facebook). Podemos basarnos también en el siguiente nomograma en función de la distancia horizontal y la elevación (lift) en pies:

ÁNGULO DE SOBRECARGA (α): Es aquel que forma, respecto a la horizontal, el material en reposo mientras es transportado en la faja. Por lo general suele ser de 5 a 15° menor al ángulo de reposo de dicho material, no obstante, para fines prácticos podemos establecerlo del siguiente modo:

Al respecto, las normas CEMA relaciona el ángulo de reposo y el de sobrecarga haciendo las siguientes precisiones según la naturaleza del material a transportar :

SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD Y ANCHO DE LA FAJA

 Puede asignarse un valor “a priori” para éstos en función del tipo de material a transportar y de las características físicas del mismo. Se debe tener en cuenta el factor costo para la selección del ancho, pero de ningún modo este debe predominar sobre los factores técnicos. En función a los materiales, la norma CEMA establece los siguientes valores:

Cálculo de la Capacidad Equivalente: 

Este método de cálculo para determinar velocidad y ancho de faja es recomendado en las normas CEMA respectivas y es más práctico que el de las áreas transversales. Se debe pasar por las siguientes etapas: 

a) Conocer la densidad del material en libras por pie cúbico, para lo cual nos ayudamos de la tabla correspondiente (Tablas I - añadidas en facebook). También se incluye la clasificación CEMA de los materiales según su naturaleza (Tabla I - A , en facebook).

 b) Las Toneladas por hora deseadas para el proyecto deben convertirse a pies cúbicos por hora y luego la capacidad utilizando las relaciones siguientes (la densidad del material en libras por pie cúbico):

 c) Ahora con este dato y con ayuda de las tablas 4-2 a 4-5 (ver página de facebook), es decir, dependiendo de la forma como hayamos decidido configurar nuestros rodillos, determinaremos el ancho de la faja requerido. Iremos a la sección que dice: CAPACIDAD EN 100 PPM o pies por minuto en función a nuestro ángulo de sobrecarga. Ya no es necesaria en este caso la columna de Sección Transversal dado que no hemos trabajado con ese criterio.

d) Según el tamaño promedio de los trozos más grandes (lump) del material a transportar, cotejaremos el ancho seleccionado de nuestra faja mediante el uso de las curvas siguientes. En algunos casos hemos de rectificar la velocidad de faja seleccionada debido a este criterio. 

Continuaremos el siguiente artículo con lo referente a rodillos y requerimientos básicos de potencia. Todas las tablas y curvas se están añadiendo a nuestra página de discusión en facebook. Cualquier persona interesada en un proyecto en particular o que tenga alguna inquietud puede contactar conmigo a mi nuevo correo: aljepague5@gmail.com  o dejarme un mensaje privado en la misma página de facebook.

Para este mes se hará un paréntesis considerando el aniversario número 8 de este blog, motivo por el cual se publicará un artículo técnico especial. Un cordial saludo para todos.

DISEÑO MECÁNICO DE FAJAS TRANSPORTADORAS (SEGUNDA PARTE)

Trataremos en el presente artículo lo referido a los tipos básicos de sistemas de impulsión empleados por las fajas transportadoras así como a los requerimientos de potencia, templadores y sistemas de alimentación.

Sobre el primer punto, he aquí los principales:

IMPULSIÓN SIMPLE :
El  Sistema de impulsión simple cubre entre el 50 y 60% de las aplicaciones, fundamentalmente para el caso de cargas livianas y/o tramos cortos. Esta es la disposición de accionamiento más sencilla y que consiste en poleas de acero conectadas a un motor y la faja envuelta alrededor de un arco de 180 °. Tal como se indicó, puede ser usado en transportadores de baja capacidad que operen con materiales no abrasivos. La poleas pueden moverse a baja velocidad para aumentar la fricción.

IMPULSIÓN POR POLEA MOTRIZ Y POLEA DE CONTACTO: 

En este Sistema el ángulo de contacto se incrementa de 180 ° a 210 ° o incluso hasta 230 °, todo gracias a la polea adicional. Es aplicable a la mayoría de transportadores de faja de mediana y gran capacidad; permite el manejo de materiales desde el nivel abrasivo suave a bastante abrasivo. El proceso óptimo se obtiene con la polea motriz a baja velocidad y fajas de caucho duro.

IMPULSIÓN EN TANDEM :

A diferencia de los dos anteriores, aquí la tensión de la faja se estima alta; el ángulo de contacto aumenta al adoptar unidades en tándem aumenta de 300° a 480° o más inclusive. Ambas poleas en tándem son impulsadas como puede apreciarse. El equipo puede funcionar con uno o dos motores. La ubicación del transportador generalmente está determinada por los requisitos físicos de la planta y restricciones estructurales  

IMPULSIÓN CON POLEA MOTRIZ Y FAJA AUXILIAR: 

Este es el más recomendable allí donde se requiera mejorar la eficiencia del transporte y a la vez optimizar la potencia suministrada. Se utiliza para cargas pesadas y tramos largos. El ángulo de contacto es de 480° a más con lo cual se obtiene una alta capacidad de agarre.

TRANSMISIÓN Y ACCIONAMIENTO :

La transmisión de potencia hacia las poleas puede ser mediante fajas, cadenas o trenes de engranajes (cajas reductoras).

Transmisión mediante caja reductora ligada por acoplamiento flexible

Para los motores eléctricos, se recomiendan los de "arranque normal" en proyectos que comprendan entre 20 y hasta 40 metros de longitud. Para mayores longitudes se hace necesario un motor de "alto par de arranque".

LOS TEMPLADORES :
Sirven para evitar que la faja sufra de estiramiento excesivo que daría lugar a una disminución de la eficiencia global del transportador,  fundamentalmente durante el arranque del equipo. Va también a brindar la tensión necesaria de la faja entre los rodillos. Son de dos tipos:

DE TORNILLO: Que desplazan las chumaceras de las poleas mediante sus tornillos.

DE GRAVEDAD: Se regula automáticamente la tensión por medio de contrapeso.



ALIMENTADORES DE FAJAS:

Existe gran variedad de sistemas alimentadores para fajas (alimentadors de chute,  vibrantes, reciprocantes, de gusano sin fin, tambores rotatorios, etc.) , siendo el más común el primero de ellos y es el que se muestra en la figura. Estos pueden diseñarse empleando los criterios para el diseño de tolvas pero teniendo en cuenta las restricciones siguientes adicionales:

Con la finalidad de garantizar el no derramamiento de producto transportado, la separación entre paredes del alimentador (abertura para descarga) debe ser de hasta 2/3 el ancho de la faja para anchos de faja de hasta 36". Para anchos mayores esta separación máxima ha de ser de hasta 3/4 del ancho de la faja.