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actuador hidraulico o electrico

El presente artículo no es como otros que has leído.

Me ha parecido interesante estudiar sobre las aplicaciones tradicionalmente dominadas por la hidráulica y la electromecánica.

Quiero compartir contigo lo que he aprendido y es tan extensa la materia que he preferido separarla en dos entradas.

Espero que este estudio sea de utilidad en tu área de trabajo y sirva de inspiración para otros  aportes y mejoras.

Actuadores Hidráulicos y Eléctricos: mantenimiento y funcionamiento.

actuador hidraulico o electrico

Fuente: Pexels.com

El usuario final de maquinarias industriales es cada vez más atento a lo que se indica como “Coste Total de Propiedad”, (del inglés “Total Cost of Ownership” -TCO).  En consecuencia, resulta importante analizar como los dos sistemas influyen en este aspecto a largo plazo.

Respecto a un sistema hidráulico: motores, bombas y válvulas experimentan desgaste; los filtros requieren un reemplazo periódico; las juntas tóricas y los sellos requieren monitoreo para evitar fugas y derrames. Asimismo, el fluido hidráulico está sujeto a contaminación, lo que causa un efecto dominó a través del sistema dañando a más componentes, cada uno de los cuales puede necesitar ser reparado o reemplazado.

En general, con los sistemas hidráulicos, son muchas las cosas que pueden salir mal, que pueden interrumpir o detener las operaciones de la máquina. Sin embargo, los actuadores eléctricos garantizan una operación casi sin mantenimiento y por lo tanto, son menos propensos a fallar debido a la falta de previsión.

En máquinas totalmente eléctricas, el flujo de corriente eléctrica reemplaza el fluido sin producir desgaste apreciable. Más allá de la simple lubricación de rodamientos y engranajes, el mantenimiento típico de un sistema eléctrico incluye una inspección, limpieza y reajuste periódico de los conectores eléctricos.

Por lo anterior, se eliminan los gastos recurrentes tanto de la mano de obra para el mantenimiento, como de los consumibles y las piezas.

Cuando múltiples ejes están controlados por un solo sistema hidráulico, un problema puntual puede afectar a diversas áreas del equipo. Del revés, los actuadores eléctricos funcionan de forma independiente y cada eje está impulsado por un motor diferente; esto significa que los fallos no afectan al sistema en su conjunto y permiten una reparación y vuelta a servicio de forma más rápida y económica.

¿Cómo se ve afectado el medio ambiente?

La principal preocupación respecto al medio ambiente es el riesgo de derramar líquidos peligrosos que poseen los sistemas hidráulicos. Los accidentes de fugas de fluidos son costosos, perjudiciales y pueden suponer multas o suspensión de las operaciones según las reglamentaciones locales.

Una bomba hidráulica emite mucho ruido. En aplicaciones militares o de investigación, el ruido puede suponer un problema y convertirse en una limitación importante al comprometer el éxito de la misión.

En zonas residenciales el nivel máximo de ruido está limitado y en algunos casos es muy estricto.

El ruido se puede limitar, aunque las medidas de aislamiento se conviertan en un añadido costoso. Es posible contener los efectos del ruido con equipos de protección individual, pero aun así, lo que se irradia al medio ambiente no es controlable.

El uso de accionamientos totalmente eléctricos supone una reducción de contaminación acústica tangible que se traduce en beneficios para la salud, la comodidad del operador y por extensión al medio ambiente.

Consideraciones sobre el coste de actuadores hidráulicos y eléctricos

El coste relacionado con la instalación de equipos eléctricos frente a equipos hidráulicos puede tener una diferencia significativa.

La instalación de tuberías, accesorios y componentes hidráulicos es generalmente más costosa que el despliegue de cables y conductos. La simplicidad de los actuadores eléctricos también los hace sustancialmente menos complejos al momento de instalar.

Aunque calcular los costes de instalación de las distintas opciones no siempre es sencillo, al comparar el precio de los sistemas totalmente eléctricos o hidráulicos,  al operar uno, dos o tres ejes, la opción con actuadores eléctricos es la de menor coste.

Por otro lado, el coste operativo de los actuadores eléctricos suele ser considerablemente menor que el de los sistemas hidráulicos, ya que los actuadores eléctricos solo requieren energía cuando se mueven, considerando que hasta  los sistemas hidráulicos más eficientes generan pérdidas continuas al mantener el circuito presurizado.

Cuando se tiene que elegir entre sistemas hidráulicos o eléctricos, la decisión debe abarcar diferentes aspectos: diseño, instalación, operación y mantenimiento,  y no sólo tener en consideración el coste de los equipos.

Ventajas en el revamping con actuadores eléctricos

El reacondicionamiento o la ampliación de instalaciones hidráulicas en máquinas existentes puede ser un trabajo muy costoso.

Los actuadores eléctricos suelen ser más convenientes en aplicaciones donde se deba agregar una bomba adicional para gestionar nuevos ejes y actuadores.

En sistemas hidráulicos existentes, un factor importante es la cantidad de tomas disponibles. Normalmente, se requiere una toma para cada accesorio y agregar tomas adicionales es costoso debido a la necesidad de instalar válvulas, mangueras, tuberías y conectores, sin mencionar la capacidad adicional necesaria para la bomba de aceite.

Los actuadores eléctricos se pueden usar para agregar accesorios sin ocupar o añadir ninguna toma.

Los actuadores eléctricos también proporcionan ventajas cuando el eje que debemos añadir se encuentra a una gran distancia de la bomba. En este caso, se puede eliminar el costo de los materiales y la mano de obra necesaria para llevar una manguera desde la bomba hasta al cilindro hidráulico. En su lugar, es suficiente un cable.

Conclusiones sobre el uso de actuadores hidráulicos y eléctricos

Una vez analizados todos los aspectos, resulta evidente que los actuadores eléctricos representan una válida alternativa en relación a los hidráulicos en muchas aplicaciones industriales.

La robustez de los actuadores eléctricos ha mejorado en los últimos años al  punto que los mismos son tan duraderos y fiables como los actuadores hidráulicos.

El coste de un sistema eléctrico depende de la aplicación y generalmente es más bajo que el sistema hidráulico en aplicaciones de uno, dos y tres ejes.

Finalmente, los actuadores eléctricos integrados de última generación son muy simples de diseñar en cualquier tipo de equipo industrial.

Para saber más

Si quieres profundizar sobre el tema, te recomiendo  algunas fuentes de información y comparación que se han empleado en el presente estudio.

CHOOSING BETWEEN ELECTRIC AND HYDRAULIC POWER FOR MODERN WINCH APPLICATIONS, Markey Machinery Company, Inc.

Debunking the Myths of Hydraulic to Electric Actuator Conversion, (Al Wroblaski). Thomson Industries, Inc.

Engine Electrification for Leaner, Greener Vehicles. Generating Insight | Edition 2, Cummins Inc.

Además, no dudes en dejar tus preguntas u observaciones en los comentarios para ampliar o enriquecer el trabajo presentado.

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actuador hidraulico o electrico

Este artículo no es como los demás.

Me ha parecido interesante estudiar cuáles son las aplicaciones tradicionalmente dominadas por la hidráulica y las de la electromecánica.

Quiero compartir lo que he aprendido contigo, y tan extensa es la materia que he preferido separarlo en dos entradas.

Espero que este estudio te pueda ser útil en tu trabajo y sea de inspiración para más aportes y mejoras.

En la fabricación de equipos industriales y maquinarias, crece la tendencia a reemplazar cilindros hidráulicos por actuadores eléctricos para eliminar bombas, mangueras, válvulas y hacer que los vehículos sean más pequeños,  livianos y silenciosos.

En la actualidad, se están aprovechando las ventajas de los sistemas de control eléctrico, para proporcionar una nueva gama de funciones y características.

Por ejemplo, los actuadores eléctricos pueden interactuar fácilmente con un controlador para gestionar movimientos complejos o cíclicos, lo que resulta en un mejor rendimiento y productividad.

Hoy en día, los beneficios de los actuadores eléctricos se pueden aplicar a trabajos donde las cargas alcancen hasta los 14kN  de fuerza continua y los 24kN de fuerza máxima, es decir, unos, 2450kgf (larraioz.com).

Y estos valores mejoran rápidamente año tras año.

En conveniente acotar que todavía se requieren cilindros hidráulicos para cargas muy elevadas o en los casos que demandan ciclos de trabajos muy duros y con esfuerzos constantes.

Está muy extendido cierto conocimiento erróneo sobre los actuadores eléctricos. Esto ha frenado su adopción en muchas aplicaciones en las que podrían ofrecer importantes ventajas para el fabricante y el usuario final.

En este estudio se analizan las ventajas de integrar actuadores eléctricos en vehículos y maquinarias tales como: máquinas de jardinería, construcción, agricultura, entre otras.

¿Cuál es mejor: actuador eléctrico o hidráulico?

¿Cómo se ve afectado el diseño según el uso de actuadores hidráulicos o eléctricos?

Muchos vehículos y maquinarias industriales no usan actuadores eléctricos, simplemente porque ha habido pocas o malas experiencia con estos dispositivos. Puede que los ingenieros hayan conocido la generación anterior o el producto no adecuado, y esto, ha provocado la idea de que los actuadores eléctricos aumentan la complejidad del proceso de diseño.

Esto no es así.

En la actualidad, los actuadores eléctricos se han simplificado hasta el punto de que son considerablemente más fáciles de especificar y diseñar que los actuadores hidráulicos. Solo se requieren tres pasos para determinar el tamaño de un actuador para una aplicación:

  1. Medir la carga.
  2. Determinar el ciclo de trabajo.
  3. Especificar el recorrido y la longitud de retracción.

Aunque las cargas exactas sobre un actuador sean difíciles de calcular debido a los efectos de los mecanismos intermedios, hay software que simulan sistemas mecánicos o realizan mediciones empleando, si es necesario, celdas de carga reales.

Los actuadores eléctricos pueden ser configurados fácilmente por el fabricante para ajustarse a los requisitos de cualquier aplicación. Basta con cambiar las relaciones de transmisión, las articulaciones mecánicas, el motor y algunos parámetros de control electrónico que afectan de manera predecible las variables de funcionamiento.

El principio “un actuador para cada eje” de los actuadores eléctricos elimina las dificultades que se originan por las interacciones presentes en sistemas multi-actuador; esto permite a los ingenieros enfocar su trabajo en el eje que están diseñando. Sin embargo, trabajando con actuadores hidráulicos, hay que preocuparse por cómo los fenómenos de pérdida de potencia en un eje concreto afectarían a los demás.

Consideraciones sobre la robustez

actuador eléctrico o hidráulico

Fuente: Wikimedia.org

La tecnología hidráulica se ha utilizado en máquinas industriales durante muchas décadas y el sector se ha familiarizado con su robustez en entornos con altos niveles de golpes, vibraciones, polvo, agua, productos químicos corrosivos y un largo etc.  Además, los actuadores hidráulicos han tenido una ventaja en la densidad de potencia sobre sus homólogos eléctricos, lo que se ha traducido en un mejor rendimiento en las aplicaciones más duras.

En la última década los actuadores eléctricos han mejorado sustancialmente.

La densidad de potencia se ha incrementado debido a los avances en los materiales magnéticos, la mayor eficiencia de los componentes mecánicos, la construcción, las técnicas de fabricación y la electrónica.

Uno de los beneficios más importantes es la capacidad de entregar más potencia manteniendo altos niveles de eficiencia. También se han introducido mejoras adicionales en la transmisión de potencia a través de diseños de caja de engranajes optimizados para los actuadores eléctricos.

Como resultado, los actuadores eléctricos proporcionan una densidad de potencia suficiente para muchas aplicaciones, lo que resulta en una instalación simplificada y una reducción considerable del peso del vehículo o maquinaria.

Actualmente, los actuadores eléctricos diseñados para aplicaciones industriales están preparados para resistir  entornos hostiles. El diseño del actuador eléctrico ha migrado desde conceptos propios de los sistemas modulares a conceptos que priorizan la robustez contra golpes y vibraciones.

De igual forma, la fiabilidad de los actuadores eléctricos ha mejorado aprovechando tecnologías electrónicas altamente seguras y con porcentajes de fallo mínimos.

En fin, se puede afirmar que los modernos actuadores eléctricos diseñados para aplicaciones industriales son tan resistentes como los actuadores hidráulicos.

Tecnología de actuadores hidráulicos y eléctricos

Los actuadores eléctricos, que consisten principalmente en un motor, un engranaje y un embrague; son mucho más simples que sus equivalentes hidráulicos que como mínimo necesitan un depósito de aceite u otro fluido, una bomba, un motor con relé de mando, electroválvulas, uno o más cilindros hidráulicos y una botonera de mando.

Al necesitar una motobomba o una bomba eléctrica, el depósito de fluido y demás componentes, el sistema hidráulico ocupa más espacio que la alternativa electromecánica y se le agrega más peso, aún cuando considerásemos actuador y transmisión.

Los actuadores eléctricos de hoy en día se proporcionan como sistemas integrados que sólo requieren conectar dos cables y un interruptor de tipo Doble tiro / Doble polo (DPDT).

Cuando se trata de maquinarias móviles, los componentes eléctricos utilizan la energía proporcionada directamente por grupos electrógenos.

El empleo de generadores diésel tiene la ventaja de producir directamente la energía eléctrica desde el alternador, eliminando la necesidad de bombas y fluidos como vectores de la energía.

Se elimina un paso de conversión y se aumenta la eficiencia del sistema en su conjunto.

Con lo que respecta a los sistemas de control, en cualquier maquinaria destaca el nivel de digitalización: pantallas táctiles, tele gestión, software y PLC, protocolos de comunicación BUS. Es fácil notar que los sistemas de control modernos son totalmente electrónicos, aun si los actuadores son accionados hidráulicamente.

Los sistemas hidráulicos, por lo tanto, añaden un nivel de complejidad y costes innecesarios, que los sistemas totalmente eléctricos no tienen.

La eliminación de la hidráulica y la implementación de sistemas eléctricos simplifican la interfaz hombre-máquina y permiten que los controles automatizados funcionen de manera más rápida, fiable y efectiva.

 actuador eléctrico o hidráulico

Fuente: Wikimedia.org

¿Dónde se usan los actuadores eléctricos?

Observando la industria de vehículos industriales, es un hecho que los fabricantes migran hacia la electrificación.

El coste del combustible y leyes cada vez más estrictas sobre las emisiones de escape, están obligando a los operadores de vehículos industriales a buscar alternativas más eficientes y ecológicas respecto a los sistemas convencionales con motores diésel.

Los vehículos comerciales diésel-eléctricos ofrecen muchas ventajas sobre sus equivalentes solo de diésel: lo más evidente es la mejora en el ahorro de combustible y la reducción de emisiones contaminantes.

Al tener disponibilidad de energía eléctrica en el vehículo, es posible eliminar las bombas auxiliares para los circuitos hidráulicos de a bordo y reemplazar el conjunto por sistemas totalmente eléctricos.

Por ejemplo, en el sector portuario, en muchas maquinarias de manejo de contenedores, se ha visto como mecanismos de accionamiento completamente eléctrico han reemplazado el tradicional sistema hidráulico. Uno de estos equipo es la grúa a pórtico, o RTG -Rubber Tyred Gantry-. Este es un importante paso en la tecnología de las RTG que hoy proporcionan hasta un 30% de mejora en el consumo de combustible y utiliza menos componentes que una máquina accionada hidráulicamente, lo que la hace más confiable y fácil de mantener.

actuador eléctrico o hidráulico

Fuente Wikimedia.org

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Gensets Para Dummies: curso sobre generadores eléctricos

A la hora de pedir un grupo electrógeno tienes varias opciones para “vestirlo” de forma que encaje con tu instalación. Puedes dejarlo abierto, sin protección; puedes decidirte por una carrocería para grupo electrógeno de chapa, para protegerlo o puedes pedir una pre-instalación en contenedor.

De todos modos, se debe de tomar una decisión. Pero, ¿Cómo sabes cuál es la mejor opción para ti?

En este artículo verás las distintas opciones y sabrás cuál de ellas elegir en tu próximo proyecto.

Cuáles versiones de grupo electrógenos podemos elegir

La multitud de posibilidades que se tiene a la hora de configurar un grupo electrógeno, puede generar confusión y llevarte a tomar una decisión equivocada que no sirva del todo, o que inclusive  genere problemas a la hora de instalarlo o hacer el mantenimiento.

Por ello, a continuación se explicará cuáles son las configuraciones principales,  cuáles beneficios tiene, y porqué elegir una u otra opción.

Acá se presentan, las distintas versiones de grupo electrógenos en función de si llevan o no envolvente.

¿Qué es un grupo electrógeno abierto?

Carrocería para grupo electrógeno

Fuente: Commons.wikimedia.org

El grupo electrógenos abierto es cuando el motor y el alternador están a la vista. Así de sencillo. 😃

En su versión más básica: motor y alternador fijados sobre una bancada de metal, con un depósito de combustible y un cuadro eléctrico que puede estar incorporado o entregado separado.

El grupo electrógeno abierto no está protegido contra la intemperie ni tiene ninguna atenuación de ruido, por lo tanto, hay que instalarlo obligatoriamente en una sala de máquinas. Ésta, también albergará los sistemas de reducción de ruido en caso de ser necesarios.

Aunque las ventajas más evidentes de un grupo electrógeno abierto son la sencillez y la reducción de coste y peso, no son las únicas. Cuando optamos por esta solución, disponemos también de una total adaptabilidad de la sala a las necesidades de insonorización y ventilación, de la posibilidad de realizar las rutas del cableado en zanjas o pasarelas, de la flexibilidad en el diseño de las salidas de escape, de la facilidad de instalar los sistemas auxiliares como el trasiego de combustibles o los cuadros eléctricos; sistemas que se pueden disponer cómodamente para su operación y conexión con el generador.

Al momento de diseñar la sala para la instalación,  hay que tener ciertas precauciones, las modificaciones sucesivas podrían ser complejas o imposibles.

Finalmente, cuando instalamos un grupo electrógeno abierto en una sala de máquinas dedicada, es buena práctica probarlo en situ una vez terminadas las labores de montaje, para confirmar su compatibilidad con los sistemas auxiliares, de ventilación, escape, módulos de insonorización y cuadros eléctricos.

¿Y por qué instalar un grupo instalado en envolvente?

Cuando al grupo electrógenos abierto le aplicamos una protección, tenemos un grupo instalado en una envolvente.

Antes de seguir, vamos a ver porqué se necesita una envolvente. La misma se necesita principalmente para dos razones:

  • Proteger el equipo ante la intemperie.
  • Reducir el ruido.

Ambas cosas se consiguen a través de una protección instalada encima del generador o instalando el grupo dentro de un contenedor oportunamente modificado, para facilitar la ventilación del motor y alternador.

Por ello, la envolvente, puede ser una carrocería de chapa doblada y moldeada, o un contenedor de tipo ISO que también sirve para el transporte.

Existen envolventes de dos tipos: carrocería o conteiner.

La envolvente, del tipo que sea, puede servir como protección para la intemperie, para reducir el ruido o para las dos cosas a la vez.

A la hora de pedir el generador, es importante especificar cuáles son las características que necesitamos, ya que podríamos tener carrocerías que sirven como protección para la intemperie, pero que no reducen el ruido o, carrocerías que reducen el ruido, pero que no se pueden instalar en exteriores.

¿Qué es una carrocería para grupo electrógeno?

Carroceria para grupo electrogeno

Fuente: Commons.wikimedia.org

Las carrocerías envolventes son fabricadas con chapa metálica doblada y oportunamente moldeada, para acoplarse al generador y a la vez facilitar la ventilación y el enfriamiento de las mismas.

Según estén fabricadas para la instalación en exteriores o en interiores, pueden estar pintadas de distintas formas, normalmente con pintura líquida o en polvo.

Las paredes y el techo se forran con lana de roca o espuma fono absorbente para reducir el ruido del motor y del flujo de aire. Es importante que los materiales sean resistentes al fuego y a las altas temperaturas para evitar que se incendien debido a su proximidad con las tuberías de escape, las que pueden alcanzar temperaturas superiores a los 600ºC.

¿Qué es un conteiner para grupo electrógeno?

carroceria grupo electrogeno

Fuente: flickr.com/photos/usnavyseabeemuseum

El conteiner es más grande que una carrocería y se vuelve insustituible para máquinas de grande potencia, por ejemplo, 1500kVa o más. Es una estructura más robusta y resistente que la carrocería y sirve también para transportes marítimos cuando el mismo está homologado (CSC).

En casos excepcionales, se instalan grupos pequeños en contenedores con el fin de aprovecharlos para el transporte o para alojar otros equipos como compresores, soldadoras, bombas, por dar un ejemplo.

La pintura en este caso siempre será de máxima calidad y preparada para ambientes con elevada salinidad.

En general se da por sentado que un conteiner se instala en exteriores, pues no tendría muchas ventajas instalarlo dentro de una sala de obra.

¿Y qué tienen en común?

Lo primero es la rapidez de instalación. Cuando la envolvente viene preinstalada, el generador se puede poner en servicio en cuestión de horas. La ingeniería para la instalación es muy sencilla, hasta puede que sea suficiente una simple losa de hormigón.  Además, los equipos vienen probados y no necesitan de pruebas en sitio.

Tanto las carrocerías como los contenedores, pueden estar equipadas con sistemas de atenuación del ruido. Las paredes deben estar forradas, así como también los conductos de aire y sistemas de deflectores para romper las turbulencias que las corrientes de aire, de aspiración y expulsión generan.

Además, se pueden instalar sistemas de detección o contención de incendios. Cosa muy útil si utilizamos el equipo en una zona con riesgo de explosión.

El deposito dependerá del espacio que quede disponible una vez instalados todos los equipos. Y estará conectado con el motor principal y, si procede, con un sistema de trasiego desde depósitos externos.

Un aspecto muy importante es el acceso que ambas soluciones deben dejar disponible para el mantenimiento. En ningún caso la envolvente debe perjudicar la posibilidad de acceder al equipo para hacer el mantenimiento, cambio de filtros, aceites y controles de rutina.

Para saber más

Te aconsejo repasar el post sobre el transporte donde se mencionan con detenimiento, los requisitos y características de los contenedores.

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transición energética

Seguramente has escuchado el término transición energética. Tanto si  te encuentras un poco perdido y te preguntas qué es, como si conoces de qué se trata, has llegado al sitio correcto.

En este artículo te contaré como la transición energética, concepto ‘de moda’ en la industria de la energía, afectará a nuestras vidas.

Responderé a preguntas como: ¿Qué esperar de la factura de la luz dentro de 10 años? ¿Cómo cambiarán nuestros hábitos de consumo? ¿De dónde vendrá la energía eléctrica en el futuro? Y sobre todo, ¿cómo encaja el grupo electrógeno en este nuevo escenario?

Hoy en día, estas y otras interrogantes son planteadas con mucha frecuencia. Sabemos que algo está cambiando, intuimos que dentro de 15 o 20 años el suministro eléctrico no será como lo es hoy. Sin embargo, resulta difícil concretar una imagen sobre cómo será el entorno para entonces.

Qué es la transición energética

La transición energética en tu día a día

Redes inteligentes, digitalización, Internet de las cosas (IoT), energía renovable, e-mobility; vamos a ver cómo evolucionarán y cómo se acoplarán a la infraestructura eléctrica actual.

Hasta ahora, el sistema eléctrico se ha caracterizado por dos rasgos fundamentales: la centralización de la generación y la unidireccionalidad de la distribución.

En otras palabras, las infraestructuras energéticas de países y regiones se han estructurado pensando en grandes centrales (térmicas o nucleares, por ejemplo) localizadas en puntos estratégicos y desde las cuales una red de distribución radial alcanza todos los usuarios, o la mayoría de ellos.

Baste pensar que en muchos casos la red eléctrica es tan capilar que supera la de telefonía, aunque a menudo no tomemos conciencia en observarlo.

¿Qué puedes esperar entonces?

Vivirás una evolución hacia nuevos modelos que afectarán tanto a los usuarios como a las compañías eléctricas.

Los usuarios seremos activos y partícipes, productores y consumidores a la vez. Los cálculos tarifarios deberán tener en cuenta la variabilidad de las renovables y la posibilidad de autoconsumo. Smartphones y Apps servirán de soporte para gestionar la demanda y optimizar la eficiencia. La generación será descentralizada, así como la gestión de la infraestructura aprovechando tecnologías blockchain para gestionar el intercambio de energía entre los actores del sistema.

El trasporte será eléctrico: coches, camiones (como el TESLA ), trenes e incluso aviones. Esto demandará un fuerte aumento de electricidad para las cargas, pero permitirá descarbonizar la generación aprovechando las fuentes renovables.

Esta transición energética nos ofrece la oportunidad de desarrollar tecnología exportable y nuevo empleo, pero para ser practicable necesita de una sostenibilidad económica y técnica. Por ejemplo, para que las renovables sean operables hacen falta autoconsumo, flexibilidad, distribución y gestión de la demanda.

Las 3 D

Las macrotendencias abarcan 3 ámbitos fundamentales, las llamadas 3D:

  • Digitalización.
  • Descentralización.
  • Descarbonización.

Digitalización: se trata de la introducción de tecnologías que permitan aumentar la eficiencia a través de IoT y Smart metering o mediciones inteligentes. De forma que se optimice la generación, se eliminen las pérdidas y la gestión de la demanda se haga más efectiva e interactiva.

Se podrán tener en cuenta en tiempo real factores contingentes como el tiempo atmosférico (que influye en generación renovable), hábitos de consumo, eventos naturales y más.

A nivel técnico, la implementación masiva de contadores inteligente se enfrenta al reto de gestionar una gran cantidad de información. Hoy, las redes de media y alta tensión (MT/AT) son más controladas que las de baja tensión (BT) porque son más sencillas, menos extensas y con menos interconexiones o nudos. Si pretendiéramos controlar una red BT tal y como hacemos con las MT/AT, generaríamos una gran cantidad de información: la BT tiene más nudos y más variables como la existencia del conductor de neutro y los acoplamientos de fases que en AT no existen.

Si se habla de evolución de hábitos y nuevas tecnologías, no se puede olvidar aprovechar apps y smartphones. Éstos nos ofrecerán un ecosistema ideal para movernos en un entorno nuevo y complejo, a través de herramientas sencillas y user friendly.

En el llamado “New Policies Scenario” diseñado por la Agencia Internacional de la Energía, entre hoy y 2040 las necesidades energéticas mundiales aumentarán en un 30%. La mejora de la eficiencia en la producción de la energía es fundamental, pues sin ella, el aumento proyectado sería más del doble.

Descentralización:  la introducción de nuevas necesidades relacionadas con la disponibilidad de combustibles fósiles, la contaminación y el avance tecnológico, están marcando un cambio hacia modelos de generación y distribución alternativos. Se trata de la deslocalización de la generación: cada usuario podrá invertir en equipos para generar, auto consumir y a la vez verter energía a la infraestructura con el fin de ponerla a disposición de otros usuarios.

Lo más probable es que en 15 o 20 años, se cambie hacia sistemas descentralizados, donde cada usuario pueda ser a la vez consumidor y productor y donde la red y la infraestructura asuman el papel de vector bidireccional y plataforma de intercambio.

Descarbonización: este reto es el motor de la transición energética que nos espera. Es necesario reducir la contaminación a través de la reducción de consumo de combustible fósiles. Esto no solo se refiere a la generación eléctrica, sino también a un cambio radical del modelo energético del transporte.

Aquí entra en juego el papel de la e-mobility. La electrificación del transporte, permitirá limitar el impacto del petróleo y aprovechar la energía renovable solar y eólica generada e introducida en la red eléctrica. Es evidente el papel de las renovables que deberán sustituir la actual producción procedente de combustibles fósiles.

Las energías renovables variables (solar y eólica) alcanzarán aproximadamente el 19% de la generación total de electricidad neta en el 2020, el 25% en el 2030 y el 36% en el 2050, lo que demuestra la creciente necesidad de flexibilidad en el sistema eléctrico.

Qué es la transición energética

Fuente: EU Reference Scenario 2016 Energy, transport and GHG emissions Trends to 2050 Main results

El papel de Europa

En este contexto, es necesario recordar el programa europeo de medidas sobre clima así como el marco para energía y clima del 2030 que ponen ambicioso objetivos a la industria energética europea.

Industria impulsada por el proyecto Horizon 2020 que constituye un ecosistema propicio a la innovación tecnológica.

En este ecosistema se están desarrollando multitud de proyectos de investigación. En el pasado Congreso Smart Grids 2017 se discutieron casos concretos que demuestran que esta transición es posible.

Qué es la transición energética

A continuación, algunos de los proyectos más interesantes

P2P SMARTEST

Gracias a este proyecto se ha construido una verdadera red con generación distribuida donde se realiza el intercambio de energía entre usuarios grandes y pequeños. Los retos principales del sistema son la estabilidad y la seguridad. Para poder comprobar el funcionamiento exhaustivamente, se ha realizado una combinación de redes reales y simuladas. Con este modelo de gestión se podrá realizar un trading de energía en tiempo real o con un plazo de 24h.

Un algoritmo de gestión y cálculo de tipo Peer 2 Peer tiene en cuenta el diagnóstico de la infraestructura, las solicitudes de los usuarios, la gestión de la demanda, las consignas de potencias. Todo de forma totalmente transparente y sin privilegiar a ningún consumidor.

ELECTRIFIC 

Este ambicioso proyecto plantea soluciones para una electro movilidad sostenible con una actitud futurista visualizada entre 10 y 15 años.

En 2035, según un estudio de ING, el 100% de los nuevos coches vendidos en Europa serán eléctricos.

Qué es la transición energética

Fuente TheGuardian.com

El cambio de la movilidad plantea retos importantes:

  • Primero, necesitaremos entre un 5 y un 15% más de energía para cargarlo (recuerda que estamos electrificando el transporte).
  • Segundo, los cargaremos de forma descoordinadas y según patrones desconocidos y (casi) impredecibles.
  • Tercero, la energía renovable será para entonces una parte importante del mix energético y por ello también aumentará la variabilidad de la disponibilidad.

ELECTRIFIC coloca todos estos factores en una coctelera y saca una app para móviles que nos sirve de guía optimizando recorridos y patrones de carga.

Imagina que en un día de semana tienes que dejar tu hijo a la guardería, acercarte al trabajo y de vuelta pasar por el supermercado o el gimnasio. Y por supuesto, ¡recoger a tu hijo! 🙂

Si tú le dices a la app tus destinos y tus horarios, ella te devuelve unos itinerarios optimizados por economía, ecología o tiempo de recorrido. Siguiéndolos podrás cargar tu coche aprovechando las electrolineras más económicas, los horarios donde hay renovable disponible o las estaciones de carga más rápidas.

Todo esto sin olvidar, la vida de la batería de tu coche.

El proyecto se dirige tanto a usuarios de coches como gestores de flotas o gestores de estaciones de carga. Para poder actuar a través de todo el ecosistema del coche eléctrico.

SHAR-Q

El coche eléctrico es protagonista igualmente en el proyecto SHAR-Q.

Para aprovechar la potencialidad de la generación distribuida, sostener las necesidades de nuestras viviendas o devolver energía a red en un momento en el que esta lo necesite, no hay que olvidar la capacidad de almacenamiento de los vehículos que tendremos.

En otras palabras, es necesario coordinar la generación distribuida con la capacidad de almacenamiento, baterías, tanto estacionaria como móvil.

El modelo de intercambio V2G Vehicle to Grid es un recurso que abre nuevas oportunidades y modelos de negocio para operadores y usuarios:

  • Se intensifican las relaciones entre actores que gestionan el intercambio de energía.
  • Se diversifica la propiedad de equipos e infraestructuras que pueden ser propias o no.
  • Se generan necesidades de gestión de servicios complementarios como seguros, mantenimiento, explotación de las herramientas.

En este escenario se podría recurrir a plataformas de intercambio basadas en tecnologías blockchain para descentralizar las infraestructuras y la información.

Para que estos modelos alternativos despeguen, será necesario que cambie el marco legislativo permitiendo favorecer el nuevo papel del usuario/productor y la entrada de nuevos actores y servicios.

Blockchain y ciberseguridad en la transición energética

El blockchain permite compartir información y valor sin necesidad de un sistema centralizado. Es un sistema cifrado que garantiza la inmutabilidad de la base de datos a la par de los más seguros métodos tradicionales.

¿Entonces cuál es la Diferencia?

Que no necesita centralizar la información.

El Blockchain admite gestionar cualquier transacción que se pueda virtualizar: energía, barriles de petróleo, harina, documentos, entre otros.

Gracias a su versatilidad, este sistema encaja en la transición energética para gestionar intercambio de energía en forma de alquiler, transacciones p2p entre productores y consumidores o entre prosumidores  al mismo nivel.

Sin embargo, el intercambio de tanta información y la ausencia de un ente central, plantea también algunos inconvenientes como la necesidad de gestionar las comunicaciones garantizando la privacidad.

En otras palabras, podrás comprar y vender energía en tu microgrid de referencia, pero no será del conocimiento de los demás la compra que tú realices en cualquier momento del día.

Otro gran reto de la digitalización e informatización es la ciberseguridad.

Hoy en día no existen normas o leyes claras al respecto, solo la NIS y su toolkit , sin embargo, éstos no proveen a los operadores de una herramienta completa y exhaustiva.

Para ser más efectiva la ciberseguridad ,se debe otorgar al operador más participación. El fabricante debe diseñar tomando en consideración todos los elementos. El integrador debe entender la aplicación, el usuario debe ser capaz de sensibilizarse sobre necesidades y beneficios.

¿Cómo encaja el grupo electrógeno en este nuevo escenario?

Si bien elementos como IoT, volatilidad, islas energéticas, revisión de tarifas y almacenamiento determinarán cambios importantes en el paradigma de la generación, también es cierto que la época del combustible fósil no ha terminado aún.

El gas natural crecerá hasta cubrir la cuarta parte de la demanda mundial de energía en 2040 (“New Policies Scenario” de Agencia Internacional de la Energía), convirtiéndose en el segundo combustible más importante después del petróleo.

El gas natural se podrá aprovechar en generadores, reduciendo la contaminación y generando energía de forma ecocompatible y continua. Podríamos usarlos en nuestras casas, aprovechándolos también para la calefacción y usar el agua calentada por el motor. Además, el uso de grupos electrógenos domésticos nos permitirá reducir el almacenamiento e incrementar nuestro aporte de energía a la red, generando así ingresos.

Estabilidad, reducción del almacenamiento, alimentación por gas, cogeneración, autoconsumo y exportación.

Todavía quedan muchas buenas razones para seguir contando con grupos electrógenos.

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futuro grupo electrógeno
El pasado miércoles tuve la oportunidad de hablar al Genset Meeting sobre las tendencias que hoy en día observamos en el mercado del grupo electrógeno, sin embargo, hay algo que no logré tratar con profundidad durante el evento: el futuro del grupo electrógeno. Es decir, el análisis que debe preocupar a los profesionales del sector. Usaré este espacio para desarrollar el tema y exponer mi visión sobre el futuro que  podemos esperar para el grupo electrógeno.

Las tendencias actuales del sector y el futuro del grupo electrógeno

futuro grupo electrógenoDurante la ponencia del Genset Meeting he tratado sobre las tendencias más destacadas que estamos revelando en nuestro sector, agrupándolas en tres vertientes principales:
– Una creciente sensibilidad para el medioambiente y la sostenibilidad.
– La necesidad de concebir nuestros equipos como parte de sistemas más complejos, especialmente a la hora de integrarlos en infraestructuras de red.
– Un continuo acercamiento de tecnologías de recopilación de datos y gestión remota.

Sensibilidad medioambiental

Comenzando por los aspectos relacionados con la sostenibilidad, es evidente como la sensibilidad que se ha desarrollado hacia el medioambiente requiere de adoptar nuevas tecnologías, tanto para lograr la reducción de emisiones contaminantes (limitaciones más estrictas en las emisiones de motores o empleo de motores de gas), como para la reducción del ruido (mejoras en los sistemas de refrigeración, conducción del aire, sistema de escape).
La Comisión Europea marca la introducción del nuevo Stage V con la Directiva EU 2016/1628 NRMM para motores de grupos electrógenos móviles, para ello es necesaria la adopción de tecnologías como válvulas de recirculación de gases de escape (EGR), filtro de partículas (DPF), catalizadores (SCR), turbocompresores de geometría variable (VGT). Estas medidas determinarán un mayor tamaño de motor y una consecuente mayor complejidad de la instalación.
Inevitablemente, también el precio final del equipo se verá afectado. La nueva Directiva afecta a todos los grupos electrógenos móviles, principalmente alquiler, obras y eventos  a partir del 1 de enero 2019 (1 de enero de 2020 si la potencia mecánica del motor está entre 56 y 130kW). No obstante, está permitido un período de transición de dos años durante el cual se pueden utilizar motores 3A fabricados antes de la fecha de entrada en vigor de la nueva Directiva.
Considerando las novedades que introduce la Comisión, se vuelve más interesante el uso del combustible gaseoso con el que será más fácil cumplir con los requisitos de emisiones, incluso para soluciones móviles se podrán tomar prestadas soluciones típicas de automoción para dotar a los generadores de depósitos móviles de gas.
La contaminación acústica también está jugando un papel fundamental en los criterios de diseño de los nuevos generadores. Tanto para instalaciones fijas en cascos urbanos, como para eventos o alquiler, se están necesitando cada vez más soluciones con emisiones acústicas reducidas. El ruido es molesto y las máquinas se deben adecuar.

Integración con sistemas complejos

La segunda tendencia que se analizará, es la integración de los generadores con redes e infraestructuras. Debido al crecimiento de la demanda energética y a la tendencia a integrar fuentes renovables con convencionales, vamos hacia un modelo donde el generador diésel (o gas) se debe poder integrar cada vez más en un sistema de generación complejo.
Factores como el marco regulador local, serán fundamentales para favorecer la integración de los sistemas, tanto que en espacios donde se han creado condiciones favorables, la hibridación está muy extendida y se ve como un pasaje intermedio previo a una total migración hacia un modelo energético 100% (o casi…) renovable. Esta transición pasará por todos los sectores aunque en diferentes medidas: el industrial lidera con una mayor tasa de crecimiento prevista, sigue la electrificación rural de aldeas e islas conectadas a red y la generación en isla completamente aisladas. Desde el punto de vista de la integración, podremos encontrar varios escenarios: power plants convencionales con generación solar o eólica, sistemas multimegavatios, plantas industriales de pequeña o mediana potencia. Todos estos sistemas deberán tener en cuenta la necesidad de comunicar con la red, con la infraestructura, adaptándose a modelos de generación tipo Micro-Grid.
Asimismo, la llegada de los coches eléctricos y las necesidades de distribuir puntos de carga por el territorio, causarán una modificación del modelo de generación actual, una vez que las electrolineras constituyan una carga importante para la red eléctrica deberán preocuparse por generar su propia electricidad. El grupo electrógeno integrado con fuentes renovables es una de las soluciones más realistas que se están bajando en estos momentos; en esta transición no cabe duda, que los grupos electrógenos serán cruciales para mantener cierto nivel de fiabilidad y disponibilidad de energía mientras las tecnologías renovables no puedan garantizar suministros más estables.

Comunicaciones remotas y gestión de datos

Por último, el avance del fenómeno BIG DATA afecta a los grupos electrógenos en varios aspectos.
En todos los ámbitos de la vida cotidiana podemos observar como se vuelve todo “más remoto” (encender la calefacción a distancia o ver una cámara de seguridad por IP), esto significa que dotamos las cosas de sensores que serán nuestros ojos o manos allí donde no estemos. Todos estos sensores generan un tráfico de información asombroso que a su vez se traduce en la necesidad de gestionar inmensas bases de datos que favorezcan la comunicación inalámbrica entre terminales. Por ello, el mercado de los Centros de Procesamiento de Datos está creciendo de forma importante y requiere una gran cantidad de energía que en parte se suministra por grupos electrógenos. Este tráfico de información necesita también de redes inalámbricas estables, que a su vez necesitan grupos electrógenos para suministrar energía a las BTS, a través de las antenas de transmisión de señales móviles.

Pero, ¿cuál será la innovación verdadera?

El grupo electrógeno es un producto maduro, constituido por otros componentes tecnológicamente antiguos: motores endotérmicos y alternadores síncronos. Sin embargo, si miramos a otros sectores que también parecían estancados como la automoción o la maquinaria industrial, no podemos evitar imaginar un futuro de innovación también para el grupo electrógeno. Nadie puede prever con seguridad lo que va a pasar, pero cabe imaginar escenarios donde se integren más y más los sistemas que vemos introducirse en otros ámbitos.
Se descubren con frecuencia nuevos materiales que mejoran las prestaciones de los actuales, desde las mangueras de combustible hasta las pinturas, podemos pensar que los generadores se vuelvan más robustos y resistentes. Estos nuevos materiales podrán facilitar las tareas de reducir ruido y en el transporte reducen tamaño y peso. Los sistemas de refrigeración podrán ser más eficientes y de tamaño reducido aprovechando los avances en tecnologías de ventilación. El almacenamiento de energía será mucho más común, las baterías (más económicas) serán un componente habitual de los generadores para optimizar los ciclos de trabajo y mejorar la eficiencia. Incorporaremos los avances del sector automoción, con la tecnología de Tesla en primera fila.
Los viejos alternadores se verán mejorados en eficiencia y su respuesta ante estrés eléctrico será perfectamente compatible con los Grid Codes, como si de red eléctrica se tratara. A nivel de potencia, podremos gestionar todo con electrónica y relés de estado sólido. Los interruptores magnetotérmicos desaparecerán en pequeñas y mediana potencia. Pero la gran revolución será a nivel de control. Imagino un grupo electrógeno con nuevos sistemas de interfaz de usuario: nos olvidaremos de las centralitas y lo haremos todo por touch screen que además permitirá interactuar a través de voz y gestos. Con los mandos vocales podremos realizar diagnósticos, llamar el servicio técnico, organizar el repostaje o pedir repuestos. Los operadores no necesitarán tener llaves ni contraseñas, un reconocimiento dactilar sustituirá estos métodos. El control estará conectado con el tapón de combustible y las puertas del grupo para que nadie pueda acceder sin autorización ni haya peligro de perder el llavero. Todos los grupos estarán conectados a una central de supervisión para que especialistas puedan monitorear la máquina y sustituirse al usuario final en la gestión del mantenimiento.

¿Hasta dónde podremos reinventar el futuro del grupo electrógeno?

En el párrafo anterior, se muestran solo algunas ideas que hoy parecen estar muy lejos, sin embargo, se basan en tecnologías y prácticas más que comprobadas en otros sectores.

El grupo electrógeno no evolucionará cuando el mercado lo demande sino cuando algún fabricante tenga el valor de reinventarse y educar el usuario a una nueva forma de entender el generador.

Para saber más

El Genset Meeting es un evento de referencia del sector de la generación que se celebra en Madrid todos los años, lo organiza Energetica XXI. La Directiva 2017/1628 modificará de forma importante los generadores. Puedes aprender más sobre ella en este enlace. Los Base Transceiver Station son las comunes antenas de transmisión móvil. Los Grid Codes son reglamentos internacionales para armonizar el comportamiento y la infraestructura de la red eléctrica.

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¿CÓMO SE TRANSPORTA E INSTALA UN GRUPO ELECTRÓGENO?

¿Has comprado un grupo electrógeno? ¿Te han avisado de que está probado y listo para la entrega? Ya puedes ir a recogerlo; pero, ¿te interesa saber cómo se transporta un grupo electrógeno?

Dependiendo del tamaño y del destino final, un generador diésel puede ser muy complicado de transportar. Para evitar accidentes, daños y retrasos deberás emplear los medios adecuados.

¿Cómo se transporta un grupo electrógeno?

¿CÓMO SE TRANSPORTA E INSTALA UN GRUPO ELECTRÓGENO?

La carretera es la solución más sencilla para un transporte nacional o continental. Puedes optar por un grupaje (el genset viaja junto con otra mercancía si se trata de un equipo pequeño), o puede que necesites un camión entero para una máquina de más potencia.

¡Un grupo electrógeno de 1500kVA de potencia junto con su silenciosos de escape y su cuadro eléctrico ocupa una plataforma entera!

Sin embargo, cuando el grupo está previamente instalado en un container, lo mejor es usar un remolque especial provisto de piezas de esquina tipo ISO-Block. De esta forma, el contenedor se apoya y se engancha perfectamente al remolque sin necesidad de otros sistemas de sujeción.

Cuidado con las alturas: cuando tu generador es especialmente alto, por tamaño de motor o de radiador, es aconsejable comprobar que la altura total del remolque y de la carga no supere los 4 mt. Si así fuese, deberás gestionar un transporte especial y las necesarias autorizaciones.

Para destinos intercontinentales es mejor elegir un transporte marítimo. El grupo se meterá en un container de transporte tipo “ISO serie 1” que está fabricado según las especificaciones de la norma ISO 668 y con piezas de esquina tipo ISO-Block según ISO 1161. Este contenedor será entregado a un puerto para que una compañía de transporte lo embarque en el buque que lo llevará a destino. El transporte podrá ser gestionado por el comprador del grupo o por el fabricante. Las diferentes modalidades de transporte se recogen en unos criterios llamados INCOTERM. Un ejemplo común es el modo FOB (Free on Board – Libre a bordo), que aplica cuando el fabricante le entrega el generador al buque, mientras que el flete y el seguro los gestiona el comprador. Otro ejemplo es el CIF (Cost, Insurance, and Freight – Coste, seguro y flete), en este caso  el fabricante se hace cargo del transporte hasta un puerto situado en el país destino. Los gastos de aduana y transporte local los gestiona el comprador.

El seguro es la póliza que se contrata para cubrir los riesgos de transporte, es decir, compensar los daños que puedan ocurrir: desde el hundimiento del buque, hasta un incendio o un robo.

¡Para que te hagas una idea, un contenedor de 40′ (12 metros de largo) enviado desde España a un país de Latino América puede costar unos 4.000 $ – 3.800 €, incluidos seguros y flete!

En alternativa o complemento de lo anterior, en casos muy especiales o donde la accesibilidad es reducida o nula, se emplean medios especiales como helicópteros o vehículos modificados para poder llevar los equipos a destino. Imagina una antena de telefonía instalada en la cumbre de una montaña o una aldea en una zona aislada de la foresta amazónica.

¿Cómo posicionar un grupo electrógeno en el lugar de instalación?

Cuando tengas tu equipo en el lugar de instalación, deberás tener cuidado con algunos aspectos para garantizar la seguridad.

Necesitarás eslingas o cadenas adecuadas al peso del equipo, distanciadores para asegurar que las eslingas o cadenas siempre estén rectas y no entren en contacto con el techo u otra parte del grupo electrógeno, grúas o carretilla de potencia adecuada y sobre todo, personal adiestrado que pueda ejecutar las maniobras en total seguridad.

Si por alguna razón no puedes llevar el generador al lugar de instalación y planeas almacenarlo durante un tiempo, es aconsejable vaciarlo de los líquidos -aceite, refrigerante-, desconectar las baterías y cerrar válvulas y tapones. Asegúrate de guardarlo en un lugar seco y tápalo para protegerlo del polvo y de la suciedad.

Antes de cualquier manipulación, asegúrate de que el equipo y los puntos de izado estén en buen estado.

Cuando vayas a levantarlo, identifica siempre los puntos indicados para este propósito y utiliza solo y exclusivamente los mismos. Levantar el grupo desde cualquier otro punto improvisado, significa daños y accidentes con total seguridad. Evita inclinaciones que puedan desplazar componentes o causar derrames de líquidos.

Prepara de antemano el área donde manipular el equipo: debe estar libre y accesible. Prevé cómo quitar los medios de sujeción como ganchos, mosquetones o eslingas y asegúrate de que el recorrido hasta el punto final donde se va a apoyar, esté libre de obstáculos y  que los acceso sean los adecuados. Ten en cuenta las dimensiones del generador y del sistema de sujeción que uses, tanto si se trata de una pluma, como si se trata de rodillos debajo del chassis.

En algunas instalaciones, he sido testigo de como, a la hora de la misma, la puerta de acceso de la sala de máquinas es demasiado baja o estrecha para que el grupo pudiera pasar. Al final, hay que tirar la pared.

Esta guía sirve a modo indicativo, para cualquier operación de transporte, manipulación e instalación que debas realizar, dirígete a un profesional adecuadamente formado y certificado.

Para saber más

Los Incoterm son criterios de aceptación de las condiciones de entrega de mercancía establecidos por la Cámara de Comercio Internacional Iccspain.org. Tanto para transportes nacionales como no, es recomendable utilizarlos para poder marcar claramente los límites de responsabilidades y riesgos con lo que concierne los transportes. En Embarmar.com se puede encontrar una útil representación visual del los INCOTERMS.

El trasporte por carretera está regulado por el Ministerio de Fomento, en caso de exceder las dimensiones indicadas, habrá que recurrir a un transporte especial.

Si quieres instrucciones más completas sobre la movimentación de contenedores marítimos, puedes acudir a la norma ISO 3874

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