Ingeniería Energética

Evaluación probabilística de las pérdidas de transformadores de distribución considerando asimetrías y desviaciones de tensión

En este trabajo se aborda la temática del cálculo de las pérdidas de transformación. El método propuesto toma en consideración la variabilidad y asimetría de la carga, así como la presencia de problemas de calidad de la energía como el desbalance y las variaciones de la tensión de alimentación. La metodología se aplica a una subestación de distribución primaria considerando una curva probabilística de carga a partir de las mediciones tomadas durante un año. Primero se obtuvieron los datos de carga mediante descarga del interruptor totalizador de la subestación para construir once perfiles de carga que contribuyen a las pérdidas con determinada probabilidad. Se obtienen las pérdidas más probables de la subestación de distribución en 24 horas. El caso de estudio es la subestación de Arimao del municipio Cumanayagua. El método puede ser generalizado a transformadores trifásicos de fuerza instalados en la industria donde se quiera conocer su comportamiento energético.

In this paper the calculation of the transformation losses is discussed. The proposed method takes the variability and asymmetry of the load, as well as the presence of problems of energy quality like the unbalance and the voltages variations. The methodology applies to a primary distribution substation considering a probabilistic load curve to depart of measurements taken during a year. First the data got from intervening load measurement at the totalizing switch of the substation to construct eleven load profiles that they contribute to losses with determined probability. They get the more probable losses from the substation in 24 hours. The study case is Arimao's substation in Cumanayagua city. The method can be generalized to three-phase transformers installed at the industry where it be wanted to know its energetic behavior.

Investigacion experimental de la prestaciones de un motor mono-cilíndrico usando combustible diesel emulsionado

En esta investigación se realiza un análisis de las prestaciones y emisiones de un motor Petter mono-cilíndrico de inyección directa al usar como combustible una emulsión de 5 % de agua, 2 % de surfactante y combustible diesel. Los resultados obtenidos con la emulsión muestran un ligero incremento en el torque y la potencia efectiva, así como en el consumo específico de combustible y el retardo de la ignición. Respecto a las emisiones de gases contaminantes, los hidrocarburos no quemados (HC) y el monóxido de carbono (CO) para la emulsión aumentaron en comparación con los resultados obtenidos para el combustible diesel. En ambos casos, los aumentos son una consecuencia de la disminución de las temperaturas en el interior de la cámara de combustión, los aumentos en el retardo de la ignición y al enfriamiento de la llama.

In this investigation an analysis based on the performances and emission of a Petter single cylinder direct injection diesel engine when using an emulsion of 5 % of water, 2 % of surfactant and diesel fuel as fuel is carried out. The result obtained with the emulsion tested shown slight increase in effective torque and power output, but also increases in brake specific fuel consumption and ignition delay. Concerning the exhausts, increases in hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) emissions for emulsion were obtained. In both cases the increases are due to the effect of lower temperatures inside the combustion chamber, longer ignition delays and quenching of the flame.

Tendencias en la consideración de la depreciación luminosa de las lámparas empleadas en alumbrado viario

La producción luminosa de las lámparas en alumbrado viario disminuye a un ritmo que depende del tipo de lámpara y balasto así como los parámetros de explotación. Esta causa de depreciación se considera desde la etapa de diseño a partir del factor de mantenimiento. El presente trabajo realiza una revisión de las diferentes fuentes de información disponible, a la vez que valora los resultados de las principales investigaciones que las han utilizado en los últimos tiempos. La información suministrada por los fabricantes de lámparas son la fuente más confiable. Los avances tecnológicos de las lámparas convencionales han permitido extender su vida útil e incrementar el mantenimiento del flujo luminoso lo cual potencialmente permite elevar la eficiencia energética de estos sistemas. Además de otras importantes ventajas los LEDs tienen un buen mantenimiento de su flujo luminoso. Se ofrecen los modelos matemáticos para la estimación de este tipo de depreciación.

The luminous output of the lamps in road lighting decreases at a rate that depends on the type of lamp, the ballast system and operating parameters. This cause of depreciation is considered from the design stage from the maintenance factor, once established maintenance program. This paper reviews the different sources of information available, while valuing the outcomes of the major investigations that have been used in recent times. It recognizes the data provided by lamp manufacturers as the most reliable source. Technological advances introduced into the manufacturing process of these lamps in addition to extending its useful life also deliver higher lumen maintenance which potentially can increase the energy efficiency of these systems. In addition to other important advantages, LEDs has a good maintenance of their luminous flux The authors approach the trial elements and techniques for the use of curve fitting tool. Mathematical models to predict this depreciation rate are offered.

Implementación de un estudio de estabilidad de la tensión al Paquete de Programas Psx. 2.87

Las partes estables de las curvas P-V y Q-V pueden ser calculadas mediante el uso de los flujos de cargas convencionales. Este trabajo presenta la implementación de un método estático para los análisis de la estabilidad de tensión. Esta metodología considera las variaciones de la carga con las tensiones y permite determinar el margen de carga desde un punto de operación del sistema al colapso de tensión y obtener la parte inestable de la curva P-V para cargas variables con la tensión. Se implementaron dos métodos para determinar el margen de carga, también se brinda la posibilidad de determinar los límites de transferencias por los principales elementos del Sistema Eléctrico de Potencia (SEP). El programa permite además la realización de un análisis modal mostrando los principales elementos del sistema que contribuyen al colapso de tensión. La metodología fue probada con el esquema patrón de 39 nodos de la IEEE.

The stable parts of the curves P-V and Q-V can be calculated based on the conventional power flows. In this paper the implementation of a static method is presented for the analysis of the tension stability. The developed methodology considers the variations of the load with tension and it allows determining the load margin from an operation point of the system to the collapse of tension and obtain the unstable part of the P-V curve for variable loads with the voltage. Two methods were implemented to determine load margin and also offers the possibility to determine the limits of transfer for the main elements of the Electric Power System. The program also allows the realization of a modal analysis showing the main elements of the system that contribute to the tension collapse. The methodology was tested with IEEE 39 nodes test systems.

Optimización del cálculo del campo electromagnético debido a una descarga atmosférica

Para calcular el sobrevoltaje inducido en una línea de transmisión debido a una descarga atmosférica se necesita estimar el campo electromagnético. El cálculo del campo consume tiempo de cómputo prohibitivo; por esta razón desde la década de los 80's se inició la búsqueda de cómo simplificar los modelos para hacer más accesible la implementación computacional de este tipo de estudios. La primera simplificación consiste en aproximar una descarga atmosférica con una función simple. La segunda simplificación consiste en la implementación de un interpolador lineal. Aquí se propone la implementación de un interpolador parabólico espacial para reducir las necesidades de recursos de cómputo, manteniendo el compromiso entre el tiempo de cálculo y el error acumulado. Esta nueva simplificación incorpora un error adicional equiparable con el que incorpora el interpolador lineal en tiempo, por lo tanto se considera una estrategia adecuada en el cálculo óptimo del campo electromagnético.

The induced overvoltage work out in a distribution line, due to indirect lightning discharge, needs the electromagnetic field estimation. The field calculation consumes a lot of computational resources; for this reason since 80s it is looking for some simplifications in the models to render more approachable the computation implementation of this kind of studies. Heidler function is maybe the best model to represent the current of a lightning discharge, so the first simplification consist in the approach of a lightning discharge with a simple function like a double linear ramp (here called triangular) and/or a trapezoidal waveform. The second simplification concerns to the implementation of a linear interpolation ones the current overpass its maximum value, this means that the electromagnetic field is calculated step by step the first microseconds and then every ten time steps (like an example), the remain data are linearly interpolated. It is proposed here the implementation of a parabolic space interpolation to reduce the computational needed resources; the compromise is the electromagnetic field calculation in the minimum time limiting the error. The proposed simplification incorporated an additional error comparable to the one of the time linear interpolation, so it is considered that this strategy is as good as the previous one in the electromagnetic field optimum calculation.

Dimensionado de un sistema térmico solar mediante simulación y su validación energética

El trabajo presenta las formulaciones para dimensionar y simular instalaciones térmicas solares. Se establecen los criterios para el análisis del sistema energético y la descripción del método de recuperación diferencial de la inversión. Se presentó un Proyecto Ejecutivo que fue ejecutado en el Hotel "Puesta del Sol". Posteriormente se realizó una evaluación en la instalación solar construida con el objetivo de validar los resultados obtenidos en la simulación. La comparación de los resultados se establece definiendo el % de aportación energética solar obtenido en las simulaciones y los resultados en los ensayos realizados con carga real. Se muestra el esquema de la instalación con el equipamiento que fuera utilizado en los ensayos establecidos. Estos resultados se recogieron en ficheros y gráficos en valores horarios, diarios y resultados mensuales. El estudio concluyó en un análisis integral anual donde se definió el comportamiento de la instalación solar en el período de explotación.

This article presents the formulations to size and simulate a solar thermal installation. It is establish the criterions for the analysis of the energy system and description of the method of differential payback of the investment. With the results of the simulation, an Executive Project was presented was executed in the Hotel "Puesta del Sol". Later on is decided to carry out an evaluation in the built installation with the objective of validating the results of the contribution energy feigned lot, with the real results that it contributes the installation with real load. The level of comparison of the results settles down with the definition of the % of solar energy contribution is obtains in the previous simulations and the later results obtained in the test carried out in the installation built in the Hotel. The scheme of the installation is shown with the equipment was used in the established tests. These results are picked up in files and graphics in values of each hour, everyday and monthly results. The study concludes in an annual integral analysis where is defined the behavior of the solar installation in the period of exploitation.

Nuevo procedimiento para la evaluación de los motores monofásicos de inducción

En el presente trabajo se desarrolló un algoritmo basado en el método del torque en el entrehierro que evalúa el comportamiento de los motores monofásicos de inducción y determina la potencia desarrollada, la eficiencia y otros parámetros operacionales a partir de las mediciones obtenidas de un analizador de redes instalado en los terminales del motor. Los resultados poseen adecuada precisión independientemente de si existen variaciones de tensión y de frecuencia, o si las tensiones están desfasadas o no e incluso donde la disposición espacial de los devanados pueda ser arbitraria con distinto número de vueltas en las bobinas así como diferentes calibres en los conductores. La solución se alcanza sin necesidad de conocer los parámetros del circuito equivalente. Como casos de estudio se muestra su aplicación a motores de fase dividida, capacitor permanente y asimétrico comparando los resultados con el método tradicional basado en la teoría de los campos rotatorios.

In this paper was developed an algorithm based in air gap torque method to evaluate the performance of single phase induction motors. The developed shaft power, efficiency and other parameters are determined using a power analyzer installed in motor terminals in field conditions. Results are adequate independently if there exist voltage or frequency deviation, voltage unbalance or different voltage phase between main and auxiliary winding and different spatial disposition of windings, wire size or winding distribution. The solution is obtained without knowledge of motor equivalent circuit's parameters. As cases its application to split phase, permanent capacitor and asymmetric motors are exposed comparing the results with the classic rotating field theory.

Efectividad del método de flujo con recurrencia en estudios de circuitos de distribución primaria

Los estudios de circuitos de distribución comienzan con el cálculo de flujo de potencia por el circuito. Este refleja su estado actual en cuanto a pérdidas y caídas de tensión; básicos para cualquier análisis. Cuando se trabaja con técnicas genéticas, estos cálculos se realizan miles de veces. En este trabajo se sugiere un método de cálculo de flujo de potencia en circuitos de distribución radiales. Se aplica éste cuando solo se conoce la demanda total del circuito utilizando "Ardvinson" para asignar una "demanda de cálculo" a cada nodo. En esencia se realiza una primera iteración utilizando esa demanda y la tensión nominal del circuito en una dirección. La segunda iteración recurre a los valores obtenidos en la primera. Se exponen los cálculos realizados en un circuito real utilizando un sistema de cálculo específico y el Microsoft EXCEL para demostrar la rapidez del método y su nivel de exactitud.

The first step in Distribution Circuits studios consist in power flux calculus. It shows the actual situation. of the circuit. When the studio is realized using genetic techniques, this step is repeated thousands times. A method to obtain power flux in distribution circuits is presented. The method is applied when only have the total circuit demand. Here is applied Ardvinson method to obtain "Calculus demand" in each node, realize the first iteration with these demand and nominal tension. Later, repeat the calculus using the values obtained before. An example of real circuit is resolved using specific software and EXCEL to demonstrate the efficiency of the method.