Análisis de falla operacional de un sistema hidroneumático en instalación hospitalaria

Introducción: El trabajo presenta el estudio de la falla operacional de un sistema hidroneumático destinado al suministro de agua a una institución hospitalaria. Objetivo: Determinar la o las causas de interrupción del suministro de agua del sistema hidroneumático a la edificación. Metodología: Se trazó la característica hidráulica del sistema de tubería y se comparó con la característica hidráulica del sistema hidroneumático, comprobando que satisfacía plenamente las solicitudes de carga y flujo requeridas por la edificación. Dada la presencia de ruidos y vibraciones en la tubería de succión se realizó la comparación del NPSH requerido con el NPSH disponible, determinando que el actual diseño de la tubería de succión es la causa de la falla del sistema hidroneumático. Resultados: Se proponen tres variantes de modificación al diseño de la tubería de succión que eliminan el fenómeno de la cavitación. Ello evita poner en operación una bombea auxiliar que incrementa el consumo energético en 8760 kWh/año con un costo de 1839,6 $/año y la inseguridad en el servicio de agua. Conclusiones: El equipo hidropresor seleccionado cumple satisfactoriamente los requerimientos de la instalación, exceptuando el diseño de la tubería de succión donde el NPSH disponible es inferior al NPSH requerido para caudales superiores a 900 l/min, apareciendo el fenómeno de la cavitación y provocando la salida de servicio del sistema.Introduction− This paper presents the study of the operational failure of a hydro-pneumatic system for the supply of water to a hospital facility.Objective−Determine the cause or causes for the in-terruption of the water supply of the hydro-pneumatic system to the building.Methodology−The hydraulic characteristic of the pipe system was drawn and compared with the hydraulic characteristic of the hydro-pneumatic system, verify-ing that it fully satisfied the load and flow requests demanded by the building. Given the presence of noises and vibrations in the suction pipe, the comparison of the required NPSH vs. the available NPSH determined that the current design of the suction pipe is the cause for the hydro-pneumatic system failure.Results− Three variants for the modification of the design of the suction pipe in order to eliminate the phe-nomenon of cavitation are proposed. This avoids putting into operation an auxiliary pump that increases energy consumption by 8,760 kWh/year with a cost of 1,839.6$/year and the insecurity in the water service.Conclusions−The selected hydro-pneumatic equip-ment satisfactorily meets the requirements of the instal-lation, except for the design of the suction pipe where the available NPSH is lower than the NPSH required at flow rates higher than 900 l/min, hence, producing the cavitation phenomenon and causing the output of system’s service

Análisis de falla operacional de un sistema hidroneumático en instalación hospitalaria

Introduction: This paper presents the study of the operational failure of a hydro-pneumatic system for the supply of water to a hospital facility. Objective: Determine the cause or causes for the interruption of the water supply of the hydropneumatics system to the building. Methodology: The hydraulic characteristic of the pipe system was drawn and compared with the hydraulic characteristic of the hydro-pneumatic system, verifying that it fully satisfied the load and flow requests demanded by the building. Given the presence of noises and vibrations in the suction pipe, the comparison of the required NPSH vs. the available NPSH determined that the current design of the suction pipe is the cause for the hydro-pneumatic system failure. Results: Three variants for the modification of the design of the suction pipe in order to eliminate the phenomenon of cavitation are proposed. This avoids putting into operation an auxiliary pump that increases energy consumption by 8,760 kWh/year with a cost of 1,839.6 $/year and the insecurity in the water service. Conclusions: The selected hydro-pneumatic equipment satisfactorily meets the requirements of the installation, except for the design of the suction pipe where the available NPSH is lower than the NPSH required at flow rates higher than 900 l/min, hence, producing the cavitation phenomenon and causing the output of system’s service.Introducción: El trabajo presenta el estudio de la falla operacional de un sistema hidroneumático destinado al suministro de agua a una institución hospitalaria. Objetivo: Determinar la o las causas de interrupción del suministro de agua del sistema hidroneumático a la edificación. Metodología: Se trazó la característica hidráulica del sistema de tubería y se comparó con la característica hidráulica del sistema hidroneumático, comprobando que satisfacía plenamente las solicitudes de carga y flujo requeridas por la edificación. Dada la presencia de ruidos y vibraciones en la tubería de succión se realizó la comparación del NPSH requerido con el NPSH disponible, determinando que el actual diseño de la tubería de succión es la causa de la falla del sistema hidroneumático. Resultados: Se proponen tres variantes de modificación al diseño de la tubería de succión que eliminan el fenómeno de la cavitación. Ello evita poner en operación una bombea auxiliar que incrementa el consumo energético en 8760 kWh/año con un costo de 1839,6$/año y la inseguridad en el servicio de agua. Conclusiones: El equipo hidropresor seleccionado cumple satisfactoriamente los requerimientos de la instalación, exceptuando el diseño de la tubería de succión donde el NPSH disponible es inferior al NPSH requerido para caudales superiores a 900 l/min, apareciendo el fenómeno de la cavitación y provocando la salida de servicio del sistema

Sensor virtual para el monitoreo térmico de rotores de turbogeneradores a partir del estado de excitación

La temperatura de trabajo de diferentes partes de un generador eléctrico es una magnitud importante para su correcta explotación. La temperatura del rotor del turbogenerador es de particular interés para implementar su protección o para el diagnóstico de mantenimiento. Por la dificultad de hacer las mediciones de temperaturas de partes dinámicas con sensores reales y la robustez implícita en las redes neuronales artificiales (RNA), se ha decidido implementar un sensor virtual (SV) y a través de este método poder estimar la temperatura media del devanado del rotor. Debido a que las RNA se caracterizan por aprender por medio del entrenamiento en lugar de descripciones formales, esto ha hecho que sean la opción preferida para modelar procesos de variables con interrelaciones complejas. Algunos de estos procesos se encuentran en el área de la instrumentación, como es el caso de este trabajo. Aquí se presenta el desarrollo de un SV basado en RNA aplicado a un estudio de caso de un turbogenerador de 4 MW de una empresa cogeneradora.The working temperature of an electric generator’s parts is important for its proper operation. The turbogenerator rotor’s temperature is of particular interest regarding its protection and maintenance. Because of the difficulty of measuring the temperature of dynamic parts with real and implicitly robust artificial neural network (ANN) sensors it was decided to use a virtual sensor (VS) by which average rotor winding temperature is estimated. Because ANN are characterised by learning through training rather than formal descriptions, this has made them the preferred choice for modelling processes involving complex interrelated variables; some are found in the field of instrumentation, as in this research. This paper presents the development of an ANN-based VS applied to an electricity generating company’s 4 MW turbogenerator

Reducing torque pulsations in PMa-SynRM: A way for improving motor performance

This paper aims to evaluate the performance of synchronous reluctance motors assisted by a permanent magnet (PMa-SynRM) focused on efficiency and torque pulsations. PMa-SynRM shows high efficiency and power factor, compared to induction motors (IM), although they have a greater cost. These machines develop relatively high torque ripple, cogging torque, and torque imbalances. Consequently, the electromagnetic torque is reduced, the motor temperature is increased, and mechanical vibrations are induced. The optimal design of the machine structures such as flow barriers, permanent magnets, and stator slots, among others, allow reducing torque pulsations. A comparison is made between different designs of the PMa-SynRM reported in the scientific literature, and the effects on efficiency, torque pulsation, and operating costs are evaluated. A case study on the motor driving the air conditioner blower in a hotel room was made, to determine the best economic variant between IM or PMa-SynRM. A sensitive analysis was made to evaluate several uncertainties. The advantages of using one of the PMa-SynRM analyzed were demonstrated. Also, it was proved that the investment is feasible economically, although NPV and payback are not the best, due to low load factor in inverter-controlled motors in air conditioners

Radiation losses in steam boilers with the support of thermographic technique

En el trabajo se realiza un análisis termográfico con ayuda de la cámara térmica testo-875 desde el punto de vista cualitativo y cuantitativo al generador de vapor pirotubular modelo CMS/C-660, y se particulariza en la dependencia que existe entre el rendimiento y la radiación que este equipo emite. Se realiza la revisión de la literatura y se seleccionan las diferentes ex-presiones para calcular las pérdidas por radiación (q5) y su dependencia con el área superficial y la temperatura exterior de las paredes. Mediante el uso de la termografía se determinan las áreas con carencia de aislamiento en la superficie del ge-nerador, así como se cuantifican las áreas seleccionadas como críticas mediante la modelación en 2D a partir del software AutoCAD 2019. Fueron estimadas las pérdidas por radiación en cada una de las zonas críticas, donde la cuantificación de dicha pérdida reflejó deficiencias en el aislamiento térmico. Finalmente se determinó la cantidad de potencia irradiada al medio para cada una de las condiciones evaluadas, para el caso de las zonas críticas la potencia irradiada fue de 6 336 kJ/h mientras que para las zonas no-críticas 2 880 kJ/h, demostrándose el mal estado técnico en el generador de vapor.En the work, a thermographic analysis is carried out with the help of the testo-875 thermal camera from the qualitative and quantitative point of view to the model CMS / C-660 fire-tube steam boiler, and is particularized in the dependence that exists between the performance and the radiation that this equipment emits. The literature review is carried out and the different expressions are selected to calculate the radiation losses (q5) and their dependence on the surface area and the exterior temperature of the walls. Through the use of thermography, the areas with a lack of insulation on the surface of the boiler are determined, as well as the areas selected as critical are quantified by means of 2D modeling from AutoCAD 2019 software. Radiation losses were estimated in each one critical areas, where the quantification of said loss reflected deficiencies in ther-mal insulation. Finally, the amount of power irradiated to the medium was determined for each of the evaluated conditions, for the case of critical areas the irradiated power was 6 336 kJ / h while for non-critical areas 2 880 kJ / h, demonstrating the poor technical condition of the steam generator.Campus Lima Su

Design proposal of an industrial biodigester of filter-cake for the generation of electrical energy

El presente trabajo está enmarcado en el diseño de una planta de biogás que utiliza cachaza como sustrato. El estudio de los diferentes campos de utilización de biogás y su eficiencia en la generación de electricidad mediante grupos electrógenos. Para el diseño de la planta se han propuesto seis biodigestores industriales y seis grupos electrógenos para una capacidad de generación de 24 MW para la venta de energía eléctrica generando un ingreso 1 756 093,11 $/año. Fueron determinados a partir de la metodología presentada las características constructivas del biodigestor, el volumen de biogás generado, así como la cantidad necesaria para satisfacer la demanda de biogás. El comportamiento a nivel mundial de los principales países productores de biogás ofrece costos de construcción de las plantas por metro cúbico de biogás generado en el orden de 200$ a 500 $. Se determina el potencial de generación de cachaza por la fábrica de azúcar que es de 144 t/d con una capacidad de generación de biogás de 13 038 Nm3 /d. La planta propuesta tiene una capacidad de generación de 24 MWh/d de energía eléctrica suministrada a la red. La evaluación económica de la planta muestra que la inversión de 4 237 000,00$ tiene una Tasa Interna de Retorno (TIR) de un 8% y un Periodo de Recuperación de la Inversión (PRI) de 6 años.The present work is framed in the design of a biogas plant that uses filter-cake as a substrate. The study of the different fields of use of biogas and its efficiency in the generation of electricity through generator sets. For the design of the plant, six industrial biodigesters and six generator sets have been proposed for a generation capacity of 24 MW for the sale of electrical energy generating an income of $1,756,093.11$year. The constructive characteristics of the biodigester, the volume of biogas generated, as well as the amount needed to meet the demand for biogas were determined from the methodology presented. The worldwide performance of the main biogas producing countries offers plant construction costs per cubic meter of biogas generated in the order of $200 to$500. The potential for the generation of filter-cake by the sugar factory is determined to be 144 t/d with a biogas generation capacity of 13 038 Nm3/d. The proposed plant has a generating capacity of 24 MWh/d of electricity supplied to the grid. The economic evaluation of the plant shows that the investment of $4,237,000.00 has an Internal Rate of Return (IRR) of 8% and an Investment Recovery Period (PRI) of 6 years.Campus Lima Su

Uso de variadores de frecuencia reduce el 9% del consumo energético anual en los equipos de bombeo de una central termoeléctrica

Los equipos de bombeo que integran el sistema de agua alimentar de una central termoeléctrica consumen el 55% del insumo eléctrico total de la planta. El presente estudio posibilito obtener la característica hidráulica del sistema de tuberías y el efecto que la regulación de capacidad por estrangulamiento tiene sobre el consumo de potencia y la eficiencia energética. Se valoró el uso de variadores de frecuencia en la regulación de la capacidad del sistema de agua alimentar, lo cual puede reducir en un 9 % el consumo anual de energía eléctrica. Ello equivale a una reducción de 1 863 MWh/año. La inversión a realizar en tres variadores de frecuencia es de $USD 1 170 000, con un Período de Recuperación de la Inversión (PRI) de cinco años y un Valor Presente Neto (VPN) de$ USD 1 613142, considerando un período de vida útil de los equipos de 25 año

A virtual sensor for monitoring excited thermal turbogenerator rotors

The working temperature of an electric generator’s parts is important for its proper operation. The turbogenerator rotor’s temperature is of particular interest regarding its protection and maintenance. Because of the difficulty of measuring the temperature of dynamic parts with real and implicitly robust artificial neural network (ANN) sensors it was decided to use a virtual sensor (VS) by which average rotor winding temperature is estimated. Because ANN are characterised by learning through training rather than formal descriptions, this has made them the preferred choice for modelling processes involving complex interrelated variables; some are found in the field of instrumentation, as in this research. This paper presents the development of an ANN-based VS applied to an electricity generating company’s 4 MW turbogenerator

Análisis energético de un sistema híbrido de producción de frío; Energy analysis of a hybrid air conditioning system

El artículo presenta los resultados del análisis energético de un sistema híbrido de climatización en los hoteles cubanos. Se efectuó el cálculo de una instalación de climatización por absorción asistido con energía solar, interconectada en serie con un sistema de compresión de vapor existente. El procedimiento de cálculo se desarrolló bajo los principios termodinámicos que rigen esta tecnología y con la ayuda de herramientas matemáticas. Se emplearon metodologías de cálculo como el método de las curvas f-chart para la contribución solar. Se utilizó información estadística de datos meteorológicos y energéticos de un caso de estudio en el Hotel Gran Caribe Jagua de la provincia de Cienfuegos, Cuba. Los resultados demuestran que la utilización de estos sistemas, complementando el sistema centralizado de climatización por agua helada (chiller), constituye una alternativa para reducir el consumo de energía eléctrica y el posible impacto ambiental directo e indirecto. The article presents the results of the energy analysis of a hybrid air conditioning system in Cuban hotels. Calculating an air conditioning system for solar assisted interconnected in series with a compression system under existing steam thermodynamic principles’ governing this technology and the help of mathematical tools absorption was made. Calculation methodologies as the method of curves f -chart for solar contribution were employed, using statistical weather data and energy data of the case study Gran Caribe Jagua of Cienfuegos, Cuba. The results demonstrate that the use of these systems, complementing the central chilled water for air conditioning (chiller) system is an alternative to reduce energy consumption and the potential direct and indirect environmental impact.</p