31 de maig 2007

És possible un futur 100% renovable

Aquesta és una pregunta habitual i que té grans defensors d'una i altra resposta. Les energies renovables a les que estem ara acostumats (eòlica, solar, minihidràulica) i algunes de les que sembla que aviat vindran amb força (mareomotriu, onades) tenen el problema de ser molt variables i poc predecibles. Actualment això obliga a tenir en funcionament altres centrals més estables (tèrmiques i nuclears) per a garantir l'estabilitat del sistema i altres més controlables (hidràuliques) per a poder seguir les variacions de la càrrega i de la generació renovable.

Una possible opció per assolir més penetració de les renovables és l'emmagatzemament d'energia. En les darreres dècades aquest emmagatzemament (que va a començar a ser necessari al nostre païs amb l'inici de les nuclears) es basava en les centrals hidràuliques reversibles però ara aquest model ja està desfassat. Diuen que aviat l'hidrogen permetrà emmagatzemar fàcilment l'energia però actualment la tecnologia no està prou madura.

Una segona opció seria la substitució de les centrals de base (nuclears i tèrmiques) per centrals de biomassa. Aquesta tecnologia avança amb força i potser en una o dues dècades ens anirem acostant a un model molt més renovable.

30 de maig 2007

Qualitat de l'alimentació elèctrica a les estacions d'esquí

La qualitat de l'alimentació elèctrica és cada cop més important. Un percentatge cada cop més alt d'aparells elèctrics estan controlats amb microprocessador i estan accionats per convertidors estàtics.

Els convertidors estàtics són sensibles a la qualitat de l'alimentació elèctrica i segons el tipus de pertorbació a la que estan sotmesos pot destruir-se algun component (tiristor, transistor) del convertidor. Això és especialment probable quan, a causa de la pertorbació, el sistema de control del convertidor detecta un pas per zero quan no toca i dispara incorrectament la conducció dels transistors o tiristors la qual cosa pot provocar un curtcircuit intern.

Les estacions d'esquí solen estar en llocs apartats de les subestacions elèctriques i se solen alimentar per una línia que si no és exclusiva poc li falta. En aquestes instal·lacions la potència de cada remuntador és un percentatge important de la capacitat de la línia.

En aquestes condicions les pertorbacions poden ser més significatives i és fàcil que cada arrencada o variació de càrrega d'un remuntador afecti al correcte funcionament dels altres. En aquests casos és crític el disseny de la instal·lació i el dimensionament de bobines, transformadors, línies etc. per tal d'evitar al màxim aquests efectes.

A més, no oblidem que cada avaria a un remuntador implica que aquest s'atura amb un munt de persones "atrapades".

29 de maig 2007

Manquen enginyers industrials amb l'especialitat (intensificació) elèctrica

Avui he tingut ocasió de parlar amb unes quantes persones amb càrrecs de responsabilitat tant a FECSA-ENDESA com a GESA-ENDESA. Em deien que els costa trobar enginyers del perfil que consideren adequat i em preguntàven quants enginyers industrials amb l'especialitat elèctrica sortien cada any.

Jo els he contestat que entre Barcelona i Terrassa uns 15 cada any i s'han posat les mans al cap. Diuen que amb això n'hi ha per una o dues empreses i que se'n necessiten molts més. Els que havíen estudiat a l'ETSEIB (que eren la majoria) recordàven que a la seva època (i a la meva també) en sortien uns 60 cada any.

La pregunta és, per què? Com és que els estudiants es deixen atreure per especialitats (intensificacions) més mediàtiques encara que les posibilitats de colocació siguin més dubtoses que no pas per les que tenen colocació assegurada?

28 de maig 2007

Les puntes de potència en l'alimentació d'un tren

En els trens, la punta de consum en el sistema de tracció es produeix en el moment d'arrencar ja que en aquest moment és quan cal vèncer la inèrcia i accelerar el tren. Després, al llarg del recorregut, el consum de potència és menor ja que només cal mantenir la velocitat assolida.

Però molts dels serveis auxiliars que més consumeixen també tenen el seu màxim consum a l'arrencar. Per exemple l'aire condicionat ha posat la temperatura en el valor adequat abans d'arribar a l'estació; però en aquesta es produeix una variació important de la temperatura doncs es produeix una renovació de l'aire i entren i surten persones. Això fa que just al moment de sortir de l'estació sigui quan l'aire condicionat detecta una màxima diferència de temperatura i, per tant, es posa a treballar a màxima potència.

Actualment s'està treballant amb sistemes de control per als serveis auxiliars que procurin evitar el seu funcionament a l'arrencada del tren utilitzant sistemes experts que preveuen la propera aturada i el temps fins a l'aturada següent.

25 de maig 2007

Automatització industrial

Entenem per automatització industrial al fet que un procés o sistema evolucioni sense intervenció directa d'un operador. Els sistemes tradicionals d'automatització industrial recollien les entrades procedents de polsadors, sensors, etc. i mitjançant un automatisme fet amb relés o vàlvules pneumàtiques accionàven unes sortides on es connectaven motors, cilindres pneumàtics, etc.

Aquests automatismes voluminosos, sorollosos i que necessiten molt manteniment han estat substituïts per uns altres automatismes programables, els autòmats programables industrials.

Aquests autòmats programables reben els senyals d'entrada i actúen sobre les sortides seguint un programa que normalment el pot desenvolupar una persona sense coneixements de programació informàtica. Sovint aquests llenguatges de programació es base en els propis circuits de relés tradicionals.

Els autòmats programables actuals es comuniquen en xarxa, tenen entrades i sortides distribuïdes, tenen sistemes operatius especialment segurs, incorporen targetes específiques per a funcions habituals i un llarg etcètera i la seva evolució és molt ràpida incorporant cada cop més prestacions.

Entre els elements que es poden connectar a les xarxes d'autòmats destaquen els terminals gràfics i els PCs amb programes SCADA. Tots dos permeten (un en planta i l'altra a l'oficina) la visualització de l'estat del procés i la modificació de paràmetres com si d'un quadre sinòptic es tractés. Aquests sinòptics animats poden ser modificats fàcilment i permeten una visualització i interacció molt versàtil.

24 de maig 2007

Els accionaments elèctrics

Tradicionalment els motors elèctrics han funcionat a la velocitat que els corresponia i s'escollia un tipus de motor o un altre en funció de les seves característiques esforç-velocitat i de les seves particularitats a l'arrencada. De fet les primeres fàbriques i tallers amb motor elèctric tenien un únic motor i el seu esforç es transmetia als diferents mecanismes utilitzant politges i corretges.

Amb el temps això va esdevenir insuficient i van començar a haver-hi els primers variadors de velocitat en els que variant la tensió i/o la freqüencia d'alimentació s'aconseguia variar la velocitat del motor. L'electrònica de potència va permetre donar un fort salt endavant ja que aquesta variació de velocitat es podia fer de manera senzilla, còmoda i eficient.

La millora en els sistemes de control va permetre que utilitzant els sensors adequats es pugués aconseguir accionaments amb molt bones prestacions com velocitat constant independent de la càrrega, força a velocitat nul·la, recuperació a la xarxa elèctrica de l'energia de frenat, etc.

Els reptes actuals estan en millorar encara més aquestes prestacions i intentar fer-ho utilitzant els mínims sensors possibles o, fins i tot, sense cap sensor. Això permet accionaments més versàtils i flexibles utilitzant motors convencionals. El que cal és dominar les màquines elèctriques i un coneixement profund de l'electrònica de potència i els sistemes de control.

23 de maig 2007

Energia solar: seguretat o disponibilitat

Les instal·lacions d'energia solar petites i mitjanes solen estar connectades a la xarxa elèctrica de distribució en baixa tensió a través de la connexió de l'edifici; és a dir, com si fossin un consumidor.

Quan hi ha una apagada elèctrica, la instal·lació queda connectada amb alguns consumidors veïns però desconnectada de la xarxa elèctrica. En aquestes circumstàncies, què ha de fer la instal·lació solar?

A primer cop d'ull podríem pensar que cal que la instal·lació solar segueixi generant energia però convenientment protegida per tal que els consumidors veïns no la sobrecarreguin. Sens dubte és la solució econòmicament més interessant.

Però si analitzem en detall veurem que cal que la instal·lació solar es desconnecti ja que pot donar lloc a un risc elèctric als operaris que hagin de manipular la instal·lació. Cal pensar que és possible que l'operari comprovi l'absència de tensió a la instal·lació quan hi ha un núvol i que després el núvol marxi posant en risc l'operari.

Així doncs els sistemes de control de les instal·lacions solars han de detectar les fallades de xarxa i desconnectar la instal·lació. Però això no és fàcil. Ja hi ha diversos mètodes per a detectar la fallada de xarxa però cap d'ells és totalment fiable, potser desconnecten quan no cal (amb el corresponent greuge econòmic) o potser no desconnecten quan cal (amb el corresponent risc). És un tema que està en permanent recerca i innovació per a trobar mètodes més segurs i fiables.

22 de maig 2007

L'enginyeria elèctrica a la tracció d'un tren

Són molts els elements elèctrics que hi ha dins un tren, alguns són molt evidents com l'enllumenat, el condicionament d'aire o els motors de tracció que fan avançar el tren i altres poden passar més desapercebuts com tots els automatismes que gestionen el funcionament del tren.

L'energia del tren prové de la catenària i pot ser en corrent continu o altern. Les tensions habituals estan entre 500 V i 3000 V i cada xarxa (metro, tramvia, ADIF-RENFE, FGC) té la seva. El cas de l'AVE és una mica especial ja que l'alimentació de la catenària és a 25 kV de corrent altern.

El sistema de tracció del tren ha de controlar els motors per tal de fer una arrencada suau però amb molta potència (per a vèncer la inèrcia a l'arrencada) i després ha de variar la velocitat sense brusquetats. Normalment treballen amb diversos motors amb paral·lel. En el cas dels trens amb diversos cotxes tractors (com en el metro, trens de rodalies, etc.) els motors dels cotxes tractors treballen en paral·lel entre si de manera que cada cop que a un tren se li afegeix o treu una unitat cal que el sistema de control ho tingui en consideració.

Si els motors de tracció són de corrent continu cal un convertidor anomenat trossejador o "chopper" per a variar-ne la velocitat mentre que si són de corrent altern s'utilitza un ondulador. En alguns models de trens es pot veure (des de l'andana oposada a la que estan aturats) unes caixes o portelles a la part inferior on hi diu el nom del convertidor que hi ha dins.

A l'hora de frenar els convertidors extreuen energia del motor (que actúa com a generador a la frenada) i la retornen a la catenària. Si la catenària està sense alimentar en aquell moment o no pot absorbir l'energia de frenada llavors aquesta s'envia a unes resistències. Quan un tren frena utilitzant les resistències és probable que faci una certa pudor de cremat ja que a l'escalfar-se les resistències es crema la pols que poden tenir acumulada.

2 de maig 2007

Enginyeria industrial intensificació elèctrica a l'ETSEIB

L'assignatura "Convertidors" és la que ens serveix com a indicador del volum d'estudiantes i estudiants a la intensificació elèctrica de l'enginyeria industrial a l'ETSEIB ja que és l'assignatura de pre-projecte. Fa uns anys (entre 1997-98 i 2000-01) el nombre d'estudiants oscil·lava al voltant dels 20. Actualment (de 2003-04 fins ara) oscil·la al voltant dels 10.

Recordem que amb el pla d'estudis del 64 el nombre d'estudiants de la intensificació elèctrica de l'enginyeria industrial a l'ETSEIB estava al voltant de 50-60.





Evolució dels alumnes a

A la gràfica es mostra l'evolució d'aquests estudiants en els darrers 10 cursos.