Hagamos Ingeniería! Sistemas Inteligentes Para el Monitoreo y Uso Eficiente de Energía Basados en Instrumentación Virtual

Transcripción

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2 Hagamos Ingeniería! Sistemas Inteligentes Para el Monitoreo y Uso Eficiente de Energía Basados en Instrumentación Virtual Ingeniería en Aplicaciones National Instruments - México

3 Agenda Quién es National Instruments? Ingeniería Verde Monitoreo de la Energía Tendencia: Smart Grids Sesión de Preguntas

4 Quién es National Instruments? Nuestra Misión Equipamos ingenieros y científicos con sistemas que aceleran la productividad, la innovación y el descubrimiento

5 NI en la Industria Mexicana Industria Automotriz Electrónica de consumo Petróleo y gas Semiconductores Telecomunicaciones Industria alimentaria Metal-mecánica Industria médica / farmacéutica

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7 Graphical System Design Un enfoque basado en una plataforma para mediciones, pruebas y control

8 National Instruments en el Sector Energético Ingeniería Verde Los ingenieros y científicos en todo el mundo están utilizando el enfoque graphical system design de National Instruments para producir un impacto positivo en el ecosistema global. Muchos de los problemas más cruciales de hoy en día se están tratando a través de aplicaciones de ingeniería verde, impulsadas por productos de NI, desde el desarrollo de sistemas más eficientes en cuanto a energía hasta un mejor monitoreo del medio ambiente y sistemas ecológicamente más limpios. Energía Eléctrica National Instruments, a través del enfoque graphical system design, está ayudando a las empresas de ingeniería y energía eléctrica a resolver sus retos más complejos de generación y monitoreo de energía para crear una red eléctrica verdaderamente inteligente. Mediante el uso de sistemas modulares y flexibles con procesamiento avanzado, NI está comprometido con proveer soluciones diseñadas para reducir las complejidades de control, monitoreo y pruebas asociadas a las aplicaciones de energía, para impulsar un incremento en la productividad y un ahorro significativo en tiempo y costos.

9 Ingeniería Verde

10 Sistemas de Almacenamiento de Energía Automatización de Análisis de Pruebas y Reportes Rápida generación de prototipos para probar E/S del mundo real Solución rentable para sistemas de legado

11 Monitoreo del Medio Ambiente Colección de datos de agua, suelo, aire y clima Aplicaciones al interior y al exterior en agricultura, energía e investigación Soluciones desplegables a largo plazo

12 Plataformas de instrumentación y control CompactDAQ Conexión directa de sensores Acondicionamiento de señales Diferentes buses de conexión Integración directa con LabVIEW Más de 100 módulos de la serie C

13 Energía Solar Reducción de costos de materiales y mantenimiento Plataformas robustas y autónomas para desarrollo en campo Fabricación, prueba y control en una plataforma

14 Energía Solar: Monitoreo y Control Solar Implementación de técnicas de control para asegurar que la máxima energía posible es generada desde celdas fotovoltaicas y plantas de energía térmica

15 Energía Eólica Pruebas y validación de componentes de alto rendimiento Monitoreo de condición eólica en línea, modular y de bajo costo Habilidad para maximizar la producción de energía con control avanzado

16 Energía Eólica: Monitoreo de Condición Eólica Los sistemas de mantenimiento basado en condición ayudan a evitar interrupciones inesperadas y optimizar el rendimiento de máquinas al reducir los costos de mantenimiento y reparación

17 Energía Eólica: Monitoreo de Condición Eólica CompactRIO FPGA Reconfigurable para temporización de E/S, disparos y control personalizados y de alta velocidad Módulos de E/S con acondicionamiento de señales incluido Procesador en Tiempo Real para mediciones, análisis, conectividad y control confiables

18 Ventajas de los FPGAs Interconexiones Programables Bloques Lógicos Bloques de E/S

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20 Energía Eléctrica

21 Soluciones para el Sector Energético Generación y Almacenamiento de Energía Transmisión y Distribución de Energía Uso de Energía Renovable Uso y Eficiencia de la Energía Monitoreo de la calidad de la Energía

22 Qué es Calidad de la Energía? La frecuencia relativa y severidad con que ocurren desviaciones a partir del estándar de voltaje o corriente senoidal a 60Hz en el suministro eléctrico de algún sistema. Copper Development Association

23 Cuál es la Importancia en la Industria? Reduce Costos de Operación y Mantenimiento Elimina multas de la empresa de servicio Aumenta la vida de las máquinas al protegerlas de fallas o desgastes excesivos Reduce el Consumo de Energía Máquinas corriendo sin fallas consumen menos energía

24 Mediciones de Potencia Cantidad Calidad

25 Mediciones de Potencia Digitalizaciones de las señales de voltaje y corriente Mediciones de nivel, incluyendo RMS Watts, VARs, factor de potencia Armónicos, sobre y bajo voltaje, distorsiones Análisis de fase

26 Métodos para Medir la Potencia Recuerde: P = V*I Potencia Real = V*I*cos(Phi) Es necesario medir V, I, y Phi V ~ 120 VAC o 240 VAC I se puede medir indirectamente con sensores inductivos Phi se puede calcular si V e I son adquiridas simultáneamente

27 NI CompactRIO basado en FPGA Ambiental -40 a 70 C en rango de temperatura 50g choque, 5g vibración Procesador Tiempo-Real FPGA Bajo Consumo de Potencia 9 a 35 VDC, 7-10 W típico FPGA reconfigurable para tareas de sincronización, tiempos, disparos y control a alta velocidad Módulos de E/S con acondicionamiento integrado para conexión a sensores y actuadores Procesador de tiempo real para medición, análisis, conectividad y control confiables

28 Módulos de NI para Medición de Energía Voltaje NI 9225 Medición de 300 Vrms 50 ks/s/ch Aislamiento entre canales Corriente NI 9227 Medición de hasta 5 Arms 50 ks/s/ch Sincronización con NI 9225

29 Medición del Voltaje Cable negro Cable blanco NI 9225 Red eléctrica

30 Medición de Corriente Cables B,W,G Cable negro pasa por la Dona NI 9239

31 Caída de Voltaje 10% < Voltaje RMS < 90%

32 Incremento de Voltaje 110% < Voltaje RMS

33 Interrupción de Voltaje Voltaje RMS < 10%

34 Armónicos/ Ruido Forma de Onda con Ruido

35 El Futuro: Redes Eléctricas Inteligentes Smart Grids

36 Modelo Actual de la Red Hoy Control parcial Pobre integración No optimizado Mantenimiento reactivo Orientado a la empresa de servicios

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38 Smart Grid, la Red Inteligente Futuro Más segura Control total Integrada Optimizada Interactiva Auro-reparable Orientada al cliente Fuente: The Economist

39 Smart Grid Analyzer Instrumentación Híbrida: Una unidad con PMU + PQA + TR + Flicker PQA IEC / EN TR hasta15ks/s por canal PMU IEEE C (opcional) Monitoreo de flujo de potencia Procesamiento de potencia en tiempo real Control y alarmas Almacenamiento (4 GB) Protocolos DNP3.0, Modbus RTU, y IEC Resolución de 1 us en GPS (opcional)

40 Conmutador de Distribución Inteligente Avanzado Análisis avanzado para distribución automatizada Desarollo e introducción de capacidades avanzadas de conmutación Medición y monitoreo de energía embebido Comunicación inalámbrica para configuración y envío de datos Actualizaciones remotas Conmutador de Distribución Clasificado hasta 38kV Tenología de Interrupción en Vacio TCs y transductores de voltaje incluidos Actualizaciones opcionales a futuro ANSI / IEEE C37.60 Protección trifásica Analísis (NI Smart Grid Analyzer) 833 Muestras/ciclo, Resolución 24-bit Almacenamiento de datos, captura eventos Actualización Remota Comunicación Multi-protocolo

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42 Retos y Oportunidades Lado Oferta Oferta más eficiente y limpia Administración de la oferta y demanda + Medición & análisis Lado Demanda Uso más eficiente Conservación y manejo Oferta limpia tomará tiempo implementar Tecnología actual permitiría ahorrar 30% Debemos desarrollar tecnologías y modelos de negocio para incrementar la adopción de energías renovables Opción a Mediano Plazo Debemos enfocarnos en eficiencia energética para resolver los retos actuales Acción a Corto Plazo

43 Campus Morelia Campus Toluca

44 Hagamos Ingeniería! José Alberto Gutiérrez (+52) Omar Lorenzo Ramírez Martínez