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Tesla vs Edison: prosigue la electrizante batalla

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Para especialistas de la industria la Corriente Alterna (AC) descubierta por Nikola Tesla es hoy por hoy la mejor opción de alimentación dieléctrica, pero para otros la Corriente Directa (DC) de Thomas Edison podría dominar en un futuro cercano.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

La electrizante batalla entre los inventores Nikola Tesla y Thomas Edison, comenzada a finales del siglo XIX continúa hasta el día de hoy, y cada una de las energías descubiertas por cada uno divide opiniones en cuanto a cuál es la más importante para el suministro energético.

Tesla vs Edison: prosigue la electrizante batalla

Para algunos la Corriente Alterna (AC) adjudicada a Tesla ha sido la principal energía impulsora de la llamada electricidad comercial, al alcanzar mayores distancias en líneas de transmisión debido a que puede manipularse su tensión. Por otro lado la Corriente Directa (DC) de Edison reúne cada vez más simpatizantes quienes la colocan como la energía abastecedora que reinará en el futuro.

El impacto que tiene cada una de las corrientes eléctricas es discutido hasta ahora, y diversos especialistas de la industria y la academia se han encontrado en paneles de discusión para debatir técnicamente el futuro de cada una de las mismas.

El pasado 18 de febrero un grupo editorial estadounidense organizó un evento patrocinado por la compañía General Electric, donde fueron invitados expertos en la materia como el Dr. Alex Q. Huang, profesor investigador en Ingeniería Eléctrica y de Computación en la Universidad Estatal de Carolina del Norte; Steven E Collier, Director de Estrategias en SmartGrid para Milsoft Utility Solutions, y el Dr. Karim Wassef, vicepresidente de GE Energy para la compañía General Electric, por mencionar algunos.

En dicho evento los invitados discutieron la importancia que tiene cada una de las corrientes en el abastecimiento y alimentación de las más modernas plataformas tecnológicas como son los ‘datacenters’, cuya participación en este mercado es esencial en los servicios de cientos de compañías de alta tecnología, principalmente en área de comunicaciones. Además, atendieron factores como costos de cada una, confiabilidad, simplicidad, eficiencia, pros y contras para su aplicación en segmentos receptores de ahora y en un futuro.

Tesla vs Edison
Las corrientes Alterna (Tesla) y Directa (Edison) continúan siendo factor de discusión entre especialistas que suponen cuál de éstas reinará en el mundo tecnológico del mañana, incluso desde ahora

Es importante reconocer que los comentarios de este panel de discusión fueron generados por personalidades que están directamente involucrados en el sector de la energía, y además en la investigación de sistemas eléctricos de potencia. Desde un criterio colectivo, los expertos ahondaron en las necesidades que tendrá el sector en términos de alimentación energética, y presentaron la posibilidad de que la Corriente Directa (DC) de Edison influya incluso en el perfil de las siguientes generaciones de ingenierías.

“La ingeniería eléctrica está cambiando. Los ingenieros eléctricos del futuro se verán más como analistas de datos que operadores de grandes maquinarias. Es absolutamente asombroso el mundo de cambios que estamos presenciando. La gente se está haciendo hambrienta de contenido que requiere más energía para trabajar”, comentó Steven Collier.

En el informe la afirmación del ejecutivo de Milsoft fue respaldada por el investigador académico Alex Q. Huang, quien agregó que la demanda por ingenieros eléctricos continúa en aumento en paralelo con la demanda de mayores sistemas y contenido que necesitan más energía para funcionar.

Corriente Alterna
Corriente Alterna

De manera particular para este académico, los grandes ‘datacenters’ son un buen ejemplo sobre cómo las tecnologías modernas comienzan a dividirse entre la tecnología de Tesla o Edison en sus requerimientos de alimentación dieléctrica. Al contar con múltiples plataformas de procesamiento de datos y sensores de potencia, los centros de datos necesitan un sistema de suministro eficiente y confiable a fin de que no sea interrumpido por fluctuaciones y otros fenómenos que puedan dañar los datos almacenados en los servidores.

“Cada vez son más los ‘datacenters’ que se han sometido a la red. En el futuro, debido a que los costos de las energías renovables y de los sistemas generadores serán más bajos, creo que podremos ver cada vez más integración tecnológica en-sitio para compensar el abastecimiento”, dijo Huang.

Los panelistas expusieron que tomando el mismo ejemplo de los centros de datos, estos grandes lotes de equipos electrónicos están diseñados para soportar corriente DC, pero al operar en inmuebles, están a expensas del abastecimiento de la red eléctrica con Corriente Alterna.

Refirieron que el ejecutar corriente DC directamente en los ‘datacenters’ implicaría cambiar el modo de alimentación AC de los sistemas por baterías recargables DC. Este procedimiento –dijeron los especialistas- derivaría en una multimillonaria inversión para renovar toda la infraestructura eléctrica de Estados Unidos con redes DC y no sería nada sencillo para un período razonable.

Por otro lado, adelantó que lo más probable que suceda es que en un futuro países como Estados Unidos -que primariamente son los pioneros en proponer nuevas iniciativas industriales- comiencen a desplegar redes mixtas, es decir, sistemas de transmisión flexibles que operen AC y DC, como ya ocurre en algunas localidades de Japón.

En otra cara de la moneda en este evento de discusión se explicó que actualmente mucha gente utiliza DC en un gran número de dispositivos electrónicos, y de esta manera ambas corrientes incrementan de manera proporcional. Por un lado la Corriente Alterna se vuelve insignia de la expansión de las redes eléctricas urbanas, y la Corriente Directa en modelo de suministro para los cientos de millones de dispositivos portátiles que operan en voltajes menores.

Aplicaciones ACDC
Ejemplos de aplicaciones para las corrientes

Finalmente los especialistas reconocieron que para realizar un cambio como el reacomodo de las redes eléctricas por sistemas flexibles de transmisión o mixtas, se requiere una consulta exhaustiva, inclusive en términos de regulaciones, asimismo esperar los avances en materias primas para los circuitos electrónicos alternos al Silicio, que permitan en un momento dado saltar a una corriente por otra dependiendo de sus requerimientos.

Es de capital importancia comentar que la gran diferencia entre la corriente alterna y directa está sujeta a la cantidad de energía que puede transportar cada una en comparación con la otra. Por sí sola la electricidad no puede viajar muy lejos sin que se vea afectado su voltaje o medida de tensión, por lo que requiere de cableado conductor en redes para transportarla. La corriente alterna puede producirse en un generador mismo que se utiliza para subir o bajar la tensión de salida de la corriente mediante transformadores, alterándose así según las necesidades de cada sistema.

Según los especialistas en un futuro la industria estará mayormente inclinada con la Corriente Directa de Edison, debido a las tendencias que habrán de reinar con la llegada del Internet de las Cosas, la electrónica vestible o ‘wearable’, la dispersión de más ‘datacenters’ y los miles de millones de dispositivos interconectados.

Necesario actualizar a los nuevos ingenieros de potencia

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Investigadores neoyorquinos afirman que el inminente colapso de las redes eléctricas obligará actualizar a los ingenieros de potencia para operar los retos que acompañarán las nuevas tecnologías como Smartgrid.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Las tecnologías que emergen dentro del campo de sistemas eléctricos de potencia, obligan a las nuevas generaciones de ingenieros a ser actualizados a fin de que puedan enfrentar los retos que implican los nuevos sistemas y contar con una preparación académicamente pragmática, aseguraron investigadores del Colegio de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la Universidad de Syracuse, en Nueva York.

Necesario actualizar a los nuevos ingenieros de potencia

Los profesores Tomislav Bujanovic y Prasanta Ghosh, ambos colegas de esta institución, explicaron que ya es tiempo de actualizar los programas de estudio para las carreras de ingeniería eléctrica y sistemas de potencia, a fin de preparar a los futuros especialistas sobre los nuevos desafíos que engloban incluso desde ahora las redes eléctricas y su predisposición al colapso conforme se diversifican masivamente los dispositivos electrónicos de uso común.

A medio año de que directivos de esta universidad presentaron un nuevo esquema de actualización académica para sus estudiantes de ingeniería eléctrica con especialidad en sistemas de potencia, investigadores del área responsables de esa iniciativa respondieron afirmativamente a un reajuste en las enseñanzas académicas que se ofrecen dentro del plan de estudios en otras universidades, ya que dijeron las tecnologías en este campo han cambiado y ahora sus condiciones y necesidades son igualmente diferentes.

Los investigadores señalaron comúnmente la gente cree que formar a ingenieros de potencia hace es hacerlos especialistas en cualquier falla del tendido eléctrico que alimenta a nuestras casas y negocios, pero en realidad va más allá de esto, ya que no solo tiene que ver con teoría de los sistemas eléctricos, su estructura y mantenimiento inherente, pero también con las tecnologías emergentes y toda la información encausada para diseñar nuevos sistemas, y los requerimientos que ocuparán los nuevos sistemas.

Ingeniería en potencia
En la imagen aparece el profesor Tomislav Bujanovic al fondo con estudiantes de ingeniería en sistemas de potencia en la Universidad de Syracuse

Antepusieron que la proliferación de los dispositivos electrónicos amenaza con colapsar la red actual, y demanda una mejora en la infraestructura de distribución que se vuelve mayormente compleja.

“Necesitamos una nueva generación de ingenieros de potencia para construir y operar una ‘Smartgrid’ que incorpore fuentes de energía renovables, sistemas avanzados de control, comunicaciones, procesamiento de señales y ciber-seguridad”, afirmaron los profesores.

Con esto la Universidad de Syracuse se ha convertido en una de las primeras instituciones académicas en aplicar una reforma al plan de estudios en carreras de ingeniería, justificando la necesidad de contar con mejores ingenieros de potencia que puedan atender las necesidades de una era interconectada.

Smartgrids
Los investigadores proponen a otras universidades replicar el mismo modelo de actualización en esta ingeniería a fin de que los egresados puedan ser capaces de enfrentar los retos en las nuevas tecnologías relacionadas con redes de abastecimiento

Como parte de su propuesta, el Colegio de Ingeniería y Ciencias de la Computación ofrece en su oferta un plan de estudios moderno que incluye cursos de actualización para los profesionales dedicados a este campo, en el que incorporan tecnologías de redes inteligentes de energía o ‘Smart grid’, y un laboratorio equipado con tecnologías emergentes que refuerzan la práctica de los estudiantes.

Cabe mencionar que este laboratorio también promueve cursos de actualización con contenido sugerido por el Departamento de Energía de Estados Unidos, lo que provee de experiencia útil para quienes decidan renovar sus conocimientos con estos talleres o para quienes decidan comenzar con una ingeniería.

De acuerdo al informe, los profesores compartieron un documento en el que recolectaron algunos resultados que ha tenido su propuesta entre estudiantes de sistemas de potencia, y resalta que al participar en los talleres los estudiantes fueron capaces de aplicar conceptos teóricos sobre nuevas tecnologías para proyectos relacionados con control automático, sistemas de torsión, velocidad y posición, entre otros, utilizando controladores digitales diseñados en Matlab Simulink y con hardware dSpace de tiempo real.

La técnica pedagógica implementada en los cursos sobre nuevas tecnologías del sector hizo más diestros a los estudiantes para documentar las fases de un proyecto, siendo esto una habilidad altamente valorada entre los ingenieros que se dedican a esta actividad, así como al trabajo en equipo.

Ingenieros de potencia
Las nuevas tecnologías se vuelven más complejas y obligan a las generaciones pasadas de ingenieros de potencia a actualizarse

“La complejidad de ‘smart grid’ necesita la experiencia de muchas personas de diversas disciplinas. No es posible para una persona ser un experto en todo. Esto significa que la fuerza de las habilidades en equipo son absolutamente esenciales para una carrera exitosa”, expone el documento de los catedráticos de Syracuse.

Finalmente entre los cursos se encuentran los nuevos perfiles técnicos que habrán de contar las futuras estructuras eléctricas, las cuales en la actualidad comienzan a ser incapaces de soportar la actividad de los miles de millones de dispositivos electrónicos recargables interconectados y que de no contar con un plan preventivo que involucre recursos humanos mejores preparados para mejorar los sistemas y dar mantenimiento a las nuevas infraestructuras eléctricas, podría significar un grave problema sin precedentes para todos los países, principalmente para los industrializados.

En busca del Top 10 de tecnologías verdes

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Una agencia estadounidense develó este mes de mayo una convocatoria para hallar a las 10 mejores tecnologías, según la academia, industria y gobierno, que habrán de impactar positivamente el medioambiente en los siguientes años debido a su perfil altamente eficiente.


(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

En un intento por encontrar a las diez principales tecnologías verdes que habrán de impactar positivamente el futuro medioambiental del planeta, una agencia de noticias estadounidense presentó un artículo para convocar a especialistas de la industria de alta tecnología, academia y gobierno para que mediante la opinión de ellos se permita identificar a las mejores propuestas ya existentes.

Top 10 Green Electronics 2011

El procedimiento para calificar la tecnología y que los participantes de esta convocatoria deben tomar en cuenta, es que las propuestas –dígase producto, plataforma, herramienta de desarrollo o metodología de fabricación- debe estar comercialmente disponible o al menos probada en términos de factibilidad de aplicación durante algún evento industrial afín a la industria.

Aclararon que si se tratan de proyectos de Investigación y Desarrollo (I+D) con perfiles exóticos y que aun se hallen en etapa de desarrollo o de maduración  en sus laboratorios, éstos no aplicarán como parte de esta convocatoria.

Además, sugirieron que la tecnología o propuesta debe ser significativa en términos de escalabilidad y alcance, lo cual se traduciría como propuestas con grandes oportunidades de impactar el ambiente a nivel local o internacional. Finalmente se recomienda que las tecnologías votadas deben ser exclusivamente desarrollos electrónicos, si están encaminadas al sector químico o de biocombustibles, no aplicarán de igual modo.

Top 10 Green Electronics 2011

En este mismo aspecto, la convocatoria y los encargados de la evaluación de propuestas, cuidarán que sólo se trate de innovación tecnológica como lo sería la tercera generación de celdas solares mayormente eficientes a comparación que la primera gama fotovoltáica. En caso de que se traten de propuestas para edificios inteligentemente estructurados con sistemas domóticos o redes inteligentes (smartgrid) no aplicarán, tampoco vehículos o dispositivos comercialmente finalizados como productos.

En un claro ejemplo, la agencia lanzó ciertas recomendaciones para elegir la mejor tecnología y aclaró que no se centra solamente a las más recientes, sino que las tecnologías candidatas pueden distar de décadas pasadas como la de los 70´s, período en que aparecieron formalmente los transistores como unidades lógicas base de los primeros microprocesadores de cómputo y que a la fecha han sido perfeccionado en mayor plano.

Entre las sugerencias que habían entrado por parte de algunos participantes se encontraban algunas como la siguiente generación de motores eléctricos, la cual habrá de ser utilizada en la industria aeronáutica por los aviones con motores de propulsión a tierra. En base con el blog informativo de esta propuesta, la tecnología será utilizada por primera ocasión en un avión Boeing 737ING y se reproducirá a otros modelos luego de los resultados, cambiando considerablemente esta gran industria global.

Top 10 Green Electronics 2011

También han apuntado otros grandes avances en cuanto a energía  y potencia en el campo de los semiconductores. Uno de los participantes apuntó que entre las tecnologías que habrán de revolucionar el medioambiente en los siguientes años será la gama de nuevos sensores recolectores de energía para auto-alimentarse, comúnmente conocidos como dispositivos con Harvesting Energy.

El participante ofreció un ejemplo como lo es la gama de sensores LTC3588 de la compañía Linear Technology. Además aprovechó para comentar la grande posibilidad que tienen los MEMS (Sistemas Micro-Electromecánicos) y los propios Circuitos Integrados.

Lanzan chipset polifásico para medidores inteligentes

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La compañía STMicroelectronics introdujo al mercado un nuevo chipset polifásico para el desarrollo de medidores inteligentes que combina un circuito de medición y sensor aumentador de rendimiento, además de una escalabilidad para hardware.


(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Tras identificar que el mercado de la administración de energía mediante plataformas inteligentes aumenta a nivel internacional, la compañía STMicroelectronics anunció formalmente la introducción de un nuevo chipset polifásico para el desarrollo de medidores inteligentes.

STmicroelectronics STPMxx

En un comunicado de prensa, ST informa que debido a la creciente adopción de sistemas inteligentes de administración de energía y que forman parte de la gran industria denominada “smart grid”, diseñó el primer chipset combinado para el desarrollo de medidores inteligentes con su principal característica de bajo costo.

El mismo documento refiere que a diferencia de los medidores de inducción Watt-hora -que son vulnerables al desgaste y con limitadas funciones que a su vez generan un entorno idóneo para el fraude de servicios- los medidores inteligentes o medidores electrónicos se definen como dispositivos inteligentes que al no poseer partes movibles, tienen la capacidad de registrar intentos de manipulación ilícita o adecuación fraudulenta a través de sus dos principales vías de comunicación para la adecuada administración de energía y por supuesto de facturación del consumo energético por parte de la empresa proveedora.

STmicroelectronics STPMxx

En resumidas cuentas el medidor inteligente permite lecturas remotas de medición y hace del servicio de energía un consumo transparente y fácil de administrar incluso para los propios usuarios.

Los nuevos dispositivos están compuestos de manera unificada por un circuito de medición integral y de manera separa con sensor inteligentes en caso de que la entidad desarrolladora elija incrementar significativamente los elementos de desempeño y escalabilidad de hardware de sus propios medidores inteligentes.

“Creemos que este nuevo chipset es un importante hito que consolidará el liderazgo de ST en la oferta de soluciones de semiconductores para medidores inteligentes de clase mundial”, dijo Pietro Menniti, Vicepresidente del Grupo y Gerente General de la Unidad de Negocios Industriales y de la División de Conversión de Energía para STMicroelectronics. “Los nuevos chips STPMC1 y STPMS1/S2 soportan una nueva gama modular que ofrecerá una mayor precisión y reducción de costos en el desarrollos de medidores inteligentes de vanguardia para aplicaciones industriales”, puntualizó.

Smart Grids y Power Line Communications (PLC)

STMicro reconoce que los medidores inteligentes son un importante facilitador del “smart grids”, un término que es ampliamente utilizado para describir la siguiente generación de redes digitales inteligentes que añadirán destacadas funciones de análisis y monitoreo, control y comunicación a la red eléctrica a fin de mejorar la confiabilidad y la eficiencia, costos y capacidad de los sistemas.

STmicroelectronics STPMC1

“Smart grids está siendo diseñado para ayudar a cubrir los desafíos de energía del siglo XXI, tales como la reducción del consumo de energía, la administración de energía de fuentes renovables y el manejo de necesidades de carga creados para incrementar el uso de vehículos híbridos y eléctricos”, señala el mismo documento.

Cabe mencionar que uno de los elementos que abre el abanico de posibilidades para la generación de soluciones energéticas basadas en smart grids como los medidores itneligentes, es una adecuada y bien estructurada red PLC (Power Line Communication).

Diagrama de bloque de STmicroelectronics STPMC1

Diagrama de bloque de STmicroelectronics STPMC1

En este sentido STMicroelectronics ha subrayadola importancia de continuar con la promoción de estos intrínsecos componentes empleándolos masivamente en los despliegues de infraestructura de medición inteligente  en conjunto con chips vanguardistas de medición.

Chipsets polifásicos

De acuerdo con las especificaciones de ST sobre sus nuevos dispositivos chipsets, tanto el STPMC1 y su contraparte STPMS1/S2, son los elementos primordiales para lograr un medidor modular inteligente con la mejor relación costo-efectividad de la toda la industria.

Entre sus capacidades se encuentra una frecuencia registrada de hasta 60 Hz y conjunta estándares ANSI para medidores clase AC 0.2 Watt. En el caso del circuito integrado (IC) STMPC1, posee cinco canales de entrada y tiene la capacidad de aceptar mediciones de tres fases con la opción de usar el cuarto canal para la detección de manipulación del dispositivo en general o sensado de temperatura. En el caso del quinto canal se puede hacer uso para recolectar valiosa información sobre el comportamiento de campos magnéticos.

STmicroelectronics STPMSx

En cuanto a su flexibilidad, le confiere al dispositivo la ventaja de ser adaptado a los estándares internacionales de distribución energética a conveniencia.

Los chips STPMS1/S2, son también considerados como moduladores de canales dual Sigma Delta que convierten la corriente análoga y los valores de voltaje de cada una de las fases y la transmiten en datos digitales directamente al STPMC1.

Durante la etapa de integración, ambos chips pueden ser colocados lo más cercano posible al sensor de corriente a fin de evitar seguimientos análogos grandes y altos niveles de ruido.

Cabe mencionar que la reducción en el número de conexiones y de implementaciones de discretos permite alcanzar el potencial del uso de tres resistores vía aislamiento de bajo costo o de datos digitales en lugar de verse obligado a utilizar sensores aislados significativamente más costosos.

Características

STPMC1

  • Soporta bobinas Rogoswki, transformadores de corriente, agujas o efecto Hall en sensado de corriente.
  • Algoritmos de cálculo libre de energía ondulatoria.
  • Memoria OTP para configuración y calibración.
  • Interface SPI.

STPMS1/S2

  • Dos moduladores Sigma-Delta.
  • Amplificador programable de bajo desplazamiento y bajo ruido.
  • Referencia en precisión de voltaje: 1.23 V y 30ppm /°C max.
  • Soporta estándares IEC y ANSI.

Finalmente es importante reconocer que durante el 2009, tan sólo en Estados Unidos fueron embarcados 8 millones de medidores inteligentes, mientras que Asia es actualmente considerado como el mercado más grande del mundo para los siguientes años. Para el 2015, los grandes proyectos de reestructuración en las redes urbanas de electricidad podrían ayudar a que el mercado europeo absorba aproximadamente unas 100 millones de unidades.

Para mayor información sobre STMicroelectronics y su gama de productos puede acceder a su sitio de Internet en www.st.com

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