Confort y Estrés Térmico

Actualmente el tema de confort y estrés térmico es punto de conversación de los responsables de la operatividad de la parte técnica de las empresas debido a que dichos temas, son de vital importancia para la competitividad de sus trabajadores en cuanto al desenvolvimiento en sus quehaceres laborales. El disconfort genera reducción en la eficiencia y productividad, trastornos físicos y psicológicos que afectan la salud, y mas del 70% de las enfermedades del aparato respiratorio se deben a los diseños inadecuados de las edificaciones según la Organización Mundial de la Salud. El cuerpo humano posee el mejor aparato termoregulador de producción de calor, tal es así que cuando se tiene frío o calor, el cuerpo regula dicha producción de calor para contrarrestar las inclemencias del clima manteniendo la temperatura corporal constante alrededor de 37°C, esto como factor endógeno, interno o intrínseco que depende de, la edad, sexo, raza, características físicas y biológicas, salud física o mental, estado de animo, grado de actividad metabólica, experiencia y asociación de ideas, etc. Por otro lado se cuenta con factores externos o exógenos como, grado de arropamiento, tipo y color de la vestimenta, factores ambientales como la temperatura del aire, temperatura radiante, humedad del aire, radiación, velocidad del viento, niveles lumínicos, niveles acústicos, calidad del aire, olores, ruidos, elementos visuales, entre otros. En este contexto el cuerpo humano es un generador constante de calor. Ya, de por sí, una persona sin hacer absolutamente nada y con su gasto energético al mínimo (estado de reposo o sedentarismo), es decir, sólo para mantener su organismo vivo (metabolismo basal), genera entre 65 y 80 watios de calor, según su sexo, edad y superficie corporal, mientras que una bombilla eléctrica incandescente de 60 W emite, aproximadamente, 55 W de calor. De esta forma, se puede determinar la generación de calor producida por el hombre bajo las variedades de actividades que realiza según tablas de niveles de metabolismo (MET) que se pueden encontrar. Asi como también, el nivel de arropamiento que caracteriza el grado de aislamiento de las prendas de vestir, estas se miden en Clo. Un clo equivale a 0.155m2°C/W, con ello, se puede calcular el grado o nivel de aislamiento de acuerdo a lo que llevemos puesto con simplemente sumar los Clos de todas las prendas. Ver cuadro de Clo de prendas de vestir. Esta pequeña introducción que he descrito pueden ser profundizada en el libro que les comparto sobre Ergonomía 2: Confort y Estrés Térmico, 3ra. Edición. Espero les sea de utilidad.

Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

Hola amig@s, les comparto información referente a los sistemas fotovoltaicos conectados red (SFCR). Son 7 presentaciones donde encontraran información sobre las diferencias que hay entre un sistema fotovoltaico autónomo y uno conectado a red electrica, estudio básico de la radiación solar, elementos que constituyen un SFCR, la cantidad de energía que se puede producir por un generador SFCR, el inversor y sus características, los componentes de un SFCR, y por último, el dimensionado de un SFCR.

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE:AVANCES Y DESAFIOS DEL ÚLTIMO QUINQUENIO

Amig@s, les comparto el artículo para los interesados en lo referente a eficiencia energética en América Latina y el Caribe. En lo que respecta a información sobre el Perú en eficiencia energética, lo podrán encontrar a partir de la página 295. En el encontraran: - Avances en el marco político, normativo e institucional entre 2008 y 2013. - Actores-clave de la eficiencia energética y su rol efectivo. - Recursos y mecanismos de financiación de los programas de eficiencia energética. - Resultados de los programas de eficiencia energética hasta la fecha. - Barreras que dificultan el desarrollo de las acciones y programas de eficiencia energética. - Lecciones aprendidas.

Mecanismos de TRANSFERENCIA de CALOR

El calor es energía en transito debido a un gradiente de temperatura. Se transmite o transfiere mediante 3 mecanismos distintos:

Conducción. El calor se transfiere de un cuerpo a otro por contacto directo, de mayor a menor temperatura (en la dirección de la temperatura decreciente). Para que se produzca esta transferencia, se requiere de un medio físico, solido, liquido, o gas. Al modelo matemático que lo representa se le denomina la ley de Fourier.

k es la conductividad térmica (W/mK) y es una característica del material  que mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de su masa. Los materiales aislantes tienen un coeficiente de conducción pequeño por lo que su capacidad de conducir el calor es reducida.

El signo menos da entender que el calor se transfiere de mayor a menor temperatura.

Ejemplos:

> Una cuchara metálica introducida en una taza con agua caliente. Al tocar su extremo libre, inmediatamente se percibirá su calentamiento por efecto de este mecanismo de transferencia de calor. El calor fluye en la cuchara de A hacia B.

Fuente:http://www.heurema.com/TestF55.htm

> La varilla de calienta aunque solo un extremo este en contacto con el fuego.

Fuente: Adaptado de : http://primaria5.blogspot.pe/2014/02/transferencia-de-calor.html

Convección. Es el mecanismo de transferencia de calor que se produce entre un fluido en movimiento y una superficie donde ambos se encuentran a distintas temperaturas. Este mecanismo requiere de un medio físico y se clasifica de acuerdo a su naturaleza del flujo en, convección natural o libre, y convección forzada. El primero se produce mediante fenómenos naturales donde el aire caliente tiende a subir y el frío a bajar debido a una diferencia de densidades ocasionadas por variaciones de temperatura en el fluido. El segundo, requiere de un medio mecánico externo, un ventilador, vientos atmosféricos o bomba. Su modelo matemático se representa por la Ley de enfriamiento de Newton.

        

h(W/m2K) es el coeficiente pelicular de transferencia de calor por convección o simplemente coeficiente de convección, el cual depende de una variedad de propiedades termodinámicas del fluido y de transporte.

Ejemplo: Al calentar una olla con agua, el agua que se encuentra en la base de la olla al estar mas próximo al fuego se calienta primero y tiende a subir (debido a que la densidad y temperatura son inversamente proporcionales), es decir, se hace mas ligero, mientras que el agua fría desciende al lugar dejado por el agua caliente. Este fenómeno cíclico se repite dando lugar a la convección natural.

Fuente: Adaptado de :http://ciencia-drhans.weebly.com/transferencia-de-calor3.html

Radiación. Mecanismo de transferencia de calor que se produce cuando la materia se encuentra a una temperatura finita y el intercambio se produce por emisión o absorción de energía transportada por ondas electromagnéticas. La radiación no requiere de un medio físico y mas bien, la mayor eficiencia de transferencia de calor por radiación se produce en el vacío. Su modelo matemático esta representado por la Ley de Stefan-Boltzmann.

Dicha superficie es llamada radiador ideal o cuerpo negro. Si se tratase de una superficie real a la misma temperatura, el flujo de calor emitido seria menor que el de dicho cuerpo negro y se representa por:

Ejemplo: El Sol aporta energía exclusivamente por radiación.

Fuente: www.educaycrea.com

DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DOMICILIARIOS AUTONOMOS

Hola amig@s, en esta oportunidad les presento como dimensionar un sistema fotovoltaico domiciliario autónomo para los requerimientos de cargas eléctricas que deseen que funcionen a base de corriente alterna mediante la utilización de un inversor DC a AC. A partir de ello pueden armar su presupuesto y poner en marcha vuestros proyectos para generar su propia energía para cubrir sus demandas eléctricas.

Precisar que mediante el uso de estos sistemas vamos a transformar de manera limpia la energía proveniente del Sol en energía eléctrica contribuyendo a mitigar el efecto invernadero antropogénico que daña nuestro planeta.

El tiempo de vida de un panel fotovoltaico es de 25 a 30 años y no requiere de una capacitación especial para su operatividad, es extremadamente fiable y prácticamente libre de mantenimientos, y puede ser instalado en cualquier lugar bajo determinadas consideraciones, como por ejemplo evitar que le llegue sombra al panel.

La instalación de un sistema fotovoltaico involucra procesos de diseño, selección y cálculo de los sistemas a adquirir, para ello hay que saber dimensionar el sistema de acuerdo a nuestras cargas eléctricas.

Como primer paso empezaremos con una descripción breve de todos los componentes involucrados en el sistema:

1  Panel Fotovoltaico, está hecho de un material semiconductor que convierte la luz del Sol en electricidad de corriente continua.

2   Batería, almacena la energía eléctrica en DC proveniente del panel. Esta energía almacenada estará disponible en la noche o en días de baja radiación solar. Por lo general la batería más usada es de plomo-ácido y su carga y descarga tiene que ser controlada para su mayor vida útil. No se utilizan las baterías de automóviles.

3  Controlador o regulador de carga, regula el voltaje o corriente proveniente del panel previo a ingresar a la batería para evitar que esta se sobrecargue y a largar su vida útil.

4    Inversor, convierte la energía continua del panel fotovoltaico en energía alterna AC.

Configuración de un sistema fotovoltaico domiciliario:

El dimensionamiento del sistema fotovoltaico constituye el proceso de evaluación de la corriente y voltaje de cada componente del sistema para cumplir con la demanda eléctrica que deseamos cubrir y al mismo tiempo saber cuánto nos costara nuestro sistema.

Cargas de consumo o demandas energéticas a satisfacer

Elaborar una lista de todos los artefactos eléctricos que funcionaran con el sistema FV conociendo para ello, la potencia y el tiempo de uso durante el día de los artefactos para con ello conocer nuestra demanda promedio en Wh por día.

Redondeando el valor del promedio de energía consumida se tendrá 5450Wh/día.

DIMENSIONAMIENTO DE PANELES SOLARES

Previo al dimensionamiento se tiene que tener el promedio total de energía a consumir (los Wh), el promedio de horas de sol al día (T_min)., y la tensión del sistema (V_DC). Una vez conocidos estos términos, recién se pasa al dimensionamiento. Para evitar dimensionamientos bajos, se divide el total de la demanda del consumo promedio de energía al día (Wh/día),  por el producto de las eficiencias de los componentes  del sistema FV para así obtener la energía diaria requerida por los paneles (E_r).

Para obtener la potencia pico, el resultado anterior se divide por el promedio de horas de Sol por día (T_min) de acuerdo a la ubicación geográfica donde se realice la instalación.

La corriente total requerida se calcula dividiendo la potencia pico por el voltaje DC de máxima potencia del panel.

Los paneles se colocaran en serio o paralelo según el requerimiento de cumplir con el voltaje y corriente de la demanda según:

1)Número de paneles en paralelos, igual a la corriente total de los paneles dividida por la corriente nominal de máxima potencia de un panel (I_mp).

2) El número de paneles en serie es igual al voltaje de máxima potencia del panel dividido por el voltaje nominal del panel.

Finalmente, el número total de paneles N_PFV se obtiene multiplicando el número de paneles en serie por el número de paneles en paralelo.

DIMENSIONAMIENTO DEL BANCO DE BATERÍAS

La cantidad de energía en bruto a acumular, resulta de multiplicar la demanda total de energía con el número de días de autonomía. 

Por seguridad, el resultado obtenido se divide por el nivel  máximo permisible de descarga (MDOD).

En este punto se tiene que tomar una decisión con respecto a la tensión nominal de cada batería V_b.  Para evaluar la capacidad de la batería se necesita conocer los Ah (amperios hora) de la cantidad de energía en bruto a acumular, y dividirla por el voltaje nominal en DC de la batería.

Según el valor obtenido para la capacidad de la batería, se tiene que tomar otra decisión con respecto a la capacidad = C_b de cada una de las baterías del banco. El número de baterías se obtiene dividiendo la capacidad C del banco en Ah, con la capacidad C_b de una de las baterías también en Ah.

El número de baterías en serie es igual al voltaje DC de máxima potencia del sistema dividido por la tensión nominal de una de las baterías.

El número de ramas en paralelo N_b se obtiene dividiendo el número total de baterías por el número de baterías conectadas en serie.

Realizado el dimensionamiento del banco de baterías se procede al siguiente componente.

DIMENSIONADO DEL REGULADOR

La corriente nominal del regulador de voltaje se obtiene multiplicando la corriente de cortocircuito de los paneles conectados en paralelo por un factor de seguridad F_seg.

El factor de seguridad se emplea para asegurarse de que el regulador se encargue de producir la máxima corriente por el arreglo para que pueda exceder al valor tabulado. Y para manejar una corriente de carga más   que lo planeado debido a la adición de equipos por ejemplo. En otras palabras, este factor de seguridad permite ampliar ligeramente el sistema.

El número de reguladores es igual al arreglo de corriente amperios dividido por los amperios para cada regulador.

DIMENSIONAMIENTO DEL INVERSOR

Como primer paso se debe determinar la potencia real extraída de los aparatos.

Y listo, tenemos dimensionado las componentes de un sistema fotovoltaico domiciliario autónomo. A electrizar nuestros electrodomésticos con energía solar!!!

Climascopio PERU 2015

Amig@s, les comparto la herramienta Climascopio 2015  donde en el podrán encontrar una serie de indicadores energéticos relacionados a proyectos con tecnologías limpias, subastas, capacidad energética instalada con energías renovables, entre otros. Puestos, rankings, proyecciones,..., para el caso del Perú podrán encontrar mayor información dentro del enlace Climascopio Perú 2015 , que a continuación les facilito un extracto de la información facilitada por dicha herramienta interactiva.

Curso: SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Estimados amigos, a los interesados en aprender sobre sistemas fotovoltaicos autonomos y conectados a red, el CER-UNI impartirá el curso "SISTEMAS FOTOVOLTAICOS" del 04 al 12 de febrero del 2016 (más detalles del curso al final del post). 

Por otro lado pero en el mismo contexto, aprovecho en informarles que en el país el uso de esta tecnología actualmente esta siendo masificada por el estado peruano para cubrir en lo posible la totalidad de la demanda eléctrica y que más conciudadanos cuenten con este suministro básico de desarrollo.

Actualmente existen 5 millones de peruanos que todavía no tienen electricidad para los cuales los paneles solares son una alternativa de solución a sus carencias energéticas. Por esta razón, el estado peruano adjudico un proyecto de financiamiento, instalación, operación y mantenimiento de hasta 500 000 paneles solares (50MW) que elevaran la cobertura al 100% en un corto y mediano plazo.

El Perú cuenta con recursos naturales de altas potencialidades energéticas que le pueden permitir auto abastecerse y sostenerse energéticamente de cara al futuro. Muestra de ello se tiene en el Atlas de Energía Solar del Perú que demuestra que la radiación solar incidente en suelo peruano es en promedio de 5.24kWh/m²día. 

En este contexto, hasta la actualidad las energías renovables no convencionales se han desarrollado con subastas realizadas por tipo de tecnologías y estas han logrado alcanzar 746 MW, de las cuales 96MW corresponden a la capacidad instalada con sistemas fotovoltaicos que hasta la fecha lo mas seguro es que estará aumentando.

Hablar hoy en día de sistemas fotovoltaicos es hablar de sistemas fotovoltaicos conectados a red cuya producción de energía es íntegramente conectada a la red convencional. Estos sistemas no necesitan contar con equipos de acumulación de energía mas sí de un inversor que adecua la potencia generada a las condiciones de la red convencional.

Para finalizar, les copio la información del desarrollo del curso.