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¡Hagamos Ingeniería!
Sistemas Inteligentes Para el
Monitoreo y Uso Eficiente de Energía
Basados en Instrumentación Virtual
Ingeniería en Aplicaciones
National Instruments - México
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Agenda
• ¿Quién es National Instruments?
• Ingeniería Verde
• Monitoreo de la Energía
• Tendencia: Smart Grids
• Sesión de Preguntas
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¿Quién es National Instruments?
Nuestra Misión
Equipamos ingenieros y científicos con sistemas que
aceleran la productividad, la innovación y el descubrimiento
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NI en la Industria Mexicana
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Industria Automotriz
Electrónica de consumo
Petróleo y gas
Semiconductores
Telecomunicaciones
Industria alimentaria
Metal-mecánica
Industria médica / farmacéutica
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Graphical System Design
Un enfoque basado en una plataforma para mediciones, pruebas y control
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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.
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Ingeniería Verde
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Sistemas de Almacenamiento de Energía
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Automatización de Análisis de Pruebas y Reportes
Rápida generación de prototipos para probar E/S del
mundo real
Solución rentable para sistemas de legado
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Monitoreo del Medio Ambiente
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Colección de datos de agua, suelo, aire y clima
Aplicaciones al interior y al exterior en agricultura,
energía e investigación
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Soluciones desplegables a largo plazo
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Plataformas de instrumentación y control
CompactDAQ
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Conexión directa de sensores
Acondicionamiento de señales
Diferentes buses de conexión
Integración directa con LabVIEW
Más de 100 módulos de la serie C
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Energía Solar
•
Reducción de costos de materiales y mantenimiento
Plataformas robustas y autónomas para desarrollo en
campo
•
Fabricación, prueba y control en una plataforma
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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
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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
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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
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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
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Ventajas de los FPGAs
Interconexiones
Programables
Bloques Lógicos
Bloques de E/S
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Energía Eléctrica
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Soluciones para el Sector Energético
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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
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¿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
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¿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
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Mediciones de Potencia
Cantidad
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Calidad
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
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Métodos para Medir la Potencia
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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
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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
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Módulos de NI para Medición de Energía
Voltaje
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NI 9225
Medición de 300 Vrms
50 kS/s/ch
Aislamiento entre canales
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Corriente
• NI 9227
• Medición de hasta 5 Arms
• 50 kS/s/ch
• Sincronización con NI 9225
Medición del Voltaje
Cable negro
Cable blanco
NI 9225
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“Red eléctrica”
Medición de Corriente
Cables B,W,G
Cable negro pasa por la
Dona
NI 9239
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Caída de Voltaje
10% < Voltaje RMS < 90%
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Incremento de Voltaje
110% < Voltaje RMS
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Interrupción de Voltaje
Voltaje RMS < 10%
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Armónicos/ Ruido
Forma de Onda con Ruido
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El Futuro: Redes Eléctricas
Inteligentes
“Smart Grids”
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Modelo Actual de la Red
Hoy
• Control parcial
• Pobre integración
• No optimizado
• Mantenimiento
reactivo
• Orientado a la
empresa de servicios
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Smart Grid, la Red Inteligente
Futuro
• Más segura
• Control total
• Integrada
• Optimizada
• Interactiva
• Auro-reparable
• Orientada al
cliente
Fuente: The Economist
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Smart Grid Analyzer
Instrumentación Híbrida:
Una unidad con PMU + PQA + TR + Flicker
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PQA – IEC 61000 / EN 50160
TR – hasta15kS/s por canal
PMU – IEEE C37.118 (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)
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Conmutador de Distribución Inteligente Avanzado
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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
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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
1000+ eventos
•Actualización Remota
•Comunicación Multi-protocolo
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Retos y Oportunidades
Lado Oferta
Oferta más
eficiente y limpia
Administración de la
oferta y demanda
+
Medición & análisis
Oferta limpia tomará tiempo
implementar
Lado Demanda
Uso más eficiente
Conservación y manejo
Tecnología actual permitiría
ahorrar 30%
Debemos desarrollar tecnologías y
modelos de negocio para incrementar la
adopción de energías renovables
Debemos enfocarnos en eficiencia
energética para resolver los retos
actuales
Opción a Mediano Plazo
Acción a Corto Plazo
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Campus Morelia
Campus Toluca
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Ingeniería!
José Alberto Gutiérrez
[email protected]
(+52) 55 4361 2046
Omar Lorenzo Ramírez Martínez
[email protected]
01 800 010 0793
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