Ingeniería Energética

EDITORIAL

Procedimiento para la evaluación energética y sustitución de motores sincrónicos por asincrónicos

Este trabajo tiene como propósito exponer un procedimiento que evalúa energéticamente motores sincrónicos en servicio a nivel industrial para ser sustituidos por motores asincrónicos. El procedimiento utiliza el método del momento en el entrehierro modificado, como alternativa común para la evaluación de ambos tipos de motores. Se incorpora la evaluación económica de acuerdo con el método del costo del ciclo de vida y la influencia de los motores en la potencia reactiva del lugar de la sustitución. La implementación del procedimiento en motores sincrónicos facilita la información técnica y económica para el desarrollo de programas de sustitución de motores en la industria y el cual reportó un ahorro energético anual de 5,02 MWh conforme al funcionamiento estimado de los motores asincrónicos seleccionados, el reactivo demandado por los motores seleccionados, incrementa el reactivo en un 4,5 % lo que modifica el factor de potencia a 0,98.

This work has as purpose to expose a procedure that evaluates synchronous motors energetically in service at industrial level to be substituted by asynchronous motors. The procedure uses the air gap torque method, as common alternative for the evaluation of both types of motors. It incorporates the economic evaluation of agreement with the method of the cost of the cycle of life and the influence of the motors in the reactive power of the place of the substitution. The implementation of the procedure in synchronous motors facilitates the technical and economic information for the development of a program of substitution of motors in the industry and it reported an annual energy saving of 5,02 MWh according to the desired operation of the selected asynchronous motors, the reactive power demanded by the selected motors, it increases the reactive power in 4,5%, what modifies the power factor at 0,98.

Mejores estrategias para el control de la frecuencia en el Sistema Interconectado Ecuador-Colombia: Área Ecuador

En el trabajo se establecen mejores estrategias para el control de la frecuencia en el sistema interconectado Ecuador-Colombia utilizando un modelo concentrado equivalente desarrollado anteriormente para la modelación de ambos sistemas en estado estable. Se han determinado mejores valores del BIAS del Sistema de Control Automático de la Generación (AGC) del área correspondiente al Ecuador, que asegura valores de las desviaciones de la frecuencia y las transferencias de potencia activa dentro de los límites considerados aceptables evaluados según los criterios CPS1 y CPS2 de la NERC (Control Performance Standards of North American Electric Reliability Council USA). Además se han tenido en cuenta las alinealidades que introducen los limitadores, bandas muertas y otros factores durante los controles primarios y secundarios de la frecuencia

Results obtained via concentrate model of interconnected Ecuador-Colombia Electric System justify selection of better strategies for frequency control in AGC Ecuador area via BIAS settings, which fulfill frequency and active power interchange deviations, fixed by CPS1 and CPS2 NERCs criteria (Control Performance Standards of North American Electric Reliability Council USA) are obtained. Control non linearitys introduced by dead bands, limits and other factors during primary and secondary control of frequency are considerate

Compensación de potencia reactiva en sistemas de distribución primaria de energía aplicando algoritmos genéticos

En el trabajo se trata el problema de la compensación de la potencia reactiva en los sistemas de distribución primaria de energía eléctrica, teniendo en consideración los efectos del desbalance. En tal sentido, se abordan los diferentes aspectos para la compensación de potencia reactiva y se discuten las diferentes técnicas empleadas para tales fines. Partiendo de modelos y flujos de carga trifásicos, se expresan los efectos de la compensación de potencia reactiva, integrados en una función de optimización económica, modelada en el Valor Actual Neto (VAN). Aplicando la técnica de algoritmo genético, se logró formular el problema y maximizar la función VAN en el entorno preestablecido, determinando como solución los parámetros de los bancos de condensadores fijos simétricos y/o asimétricos. El método propuesto, programado en MATLAB, fue aplicado en el circuito de distribución primaria TK-9 de la ciudad de Las Tunas, con la obtención y discusión de los resultados

In the work it is the problem of the reactive power compensation in the primary distribution systems of electric power, having in consideration the effects of the unbalanced. In such a sense, the different aspects are approached for the reactive power compensation. The different technical used for such ends are discusses. Using models and three phasic load flows are expressed the effects of the reactive power compensation, integrated in an economic optimization function, modelled in the Net Current Value (VAN). Applying the technique of genetic algorithm is possible to formulate the problem and to maximize the VAN function in the preset environment, determining as solution the parameters of the capacitors banks fixed symmetrical or asymmetric can settle down. The proposed method, programmed in MATLAB, it is applied in the primary distribution circuit TK-9 of the city of Las Tunas, with the obtaining and discussion of the results

Parámetros equivalentes de fase y secuencia de hasta ocho líneas de transmisión conectadas en cascada

En el Sistema Electro Energético Nacional (SEN) existen líneas de transporte de energía eléctrica conectadas en serie que, por tramos, poseen diferentes datos. Su representación en los programas para calcular flujos de carga, cortocircuitos y estabilidad obligaría a definir tantos nodos ficticios adicionales como el número de líneas en cascada menos uno dificultando el trabajo y aumentando el número de nodos de la red eléctrica analizada. En este trabajo se presentan las características de un algoritmo que modela las líneas de transporte de energía eléctrica trifásicas de cualquier configuración y número de circuitos en cantidades de fase mediante sus Constantes Generalizadas Matriciales Globales (CGMG), a partir de ellas, las matrices impedancia (Z) y admitancia (Y) y, finalmente, los parámetros de secuencia cero y positiva de la línea equivalente de hasta ocho líneas diferentes conectadas en cascada.

In the National Electro Energetic System (NES) there is electric energy transportation lines connected in series that possess trams with different structures, conductors, arrows, ground resistivity etc. Its representation in the programs that calculate load flow, short circuit and stability problems make necessary to define so many additional fictitious nodes like the number of lines connected in cascade less one making difficult the work with these programs and increasing, the number of nodes of the electric network analyzed.In these work are presented the characteristics and the results of an algorithm that model the three phase electric energy transportation lines of any configuration and circuits numbers in phase quantity by mean of its Global Matrix Generalized Constants (GMGC), from it, the impedance (Z) and admittance (Y) matrices and finally, the zero and positive sequence parameters equivalents to N different lines connected in cascade. Key words: transmission lines, cascade, cuadripolos, matrix generalized constants

Evaluación energética de una planta de helados

El proceso de producción de helado es altamente consumidor de energía por las etapas de enfriamiento. Si junto a esto se considera que dichas instalaciones tienen varios años de explotación y por lo general baja eficiencia energética y un incremento en los indicadores de consumo es evidente la necesidad de buscar mejores condiciones de operación que reduzcan los costos. El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la eficiencia energética del sistema de refrigeración para la elaboración de helados en el Complejo Lácteo Habana y valorar alternativas de mejora del proceso. Se obtuvo que el sistema de refrigeración trabaja con un coeficiente de funcionamiento de 1,75 y con un rendimiento relativo de 58,35 %. Además se determinó el calor removido por dicho sistema en cada etapa y se obtuvo que el índice de consumo energético es de 0,047 kW-h/kg de producto. La alternativa propuesta para el incremento de la eficiencia resulta favorable termodinámicamente.

The ice cream production process is a high consumer of energy mainly in the cooling steps. In those ice cream production plants that have many years of exploitation, in general there are low energy efficiency and the consumption indicators are high. These are indicating the necessity to find the best operating conditions to reduce the costs to better levels. Focus in that, the present work has as main objective to evaluate the energy efficiency of the refrigeration system of an ice cream production plant in the Dairy Complex Havana. As fundamental results were obtained that the refrigeration system of the analyzed plant is working with an operating rate of 1,75, an with a relative yield of 58,35 %. Also the removed heat by the system at every stage was determined and it was found that the rate of energy consumption is of 0,047 kW - h / kg of product. The alternative proposal for the increment of the energy and exergy efficiency is achievable from the thermodynamic point of view.

Validación por modelos del motor agregado para caracterización energética

En este trabajo se expone la utilización del motor agregado en su aplicación a la caracterización energética de un gran número de motores conectados a una misma barra de baja tensión y se justifica y valida esta aplicación. Con ayuda del modelo de circuito equivalente se estableció un balance de potencia entre el motor equivalente y los motores individuales, lo cual permitió analizar su posible sustitución por un grupo de máquinas más eficientes y evaluar el ahorro en el consumo de energía de estos motores. Las variaciones en las magnitudes del motor agregado reflejaron cambios en las cargas de los motores individuales, con errores menores al 5 % con respecto al equivalente por suma, aún en presencia de cargas de diferentes características, que demostró la validez de utilizar un motor agregado para el análisis energético de grupos de motores individuales

This work developed and validated an aggregatemotor model, justifying the conditions that should complete a group of connected motors to the same bus of electric power in low voltage, so that the motors can be aggregate in order to fulfil its energy characterization. Utilizing the equivalent circuit model, a power balance is made and a comparison between the equivalent motor and the individual motors, in order to analyse its possible substitution for a group of more efficient machines and to evaluate the saving in the energy consumption of these motors. The variations in the magnitudes of the aggregate motor reflected changes in the loads of the individual motors, with an error less than 5%,, still in presence of loads of different characteristic demonstrating the validity of using a motor aggregate for the energy analysis of groups of individual motors

Simulación numérica de un colector solar plano de aire operando en régimen de convección natural

En este artículo se realizó la simulación numérica (utilizando Fluent 6.3) de un colector solar de aire operando en convección natural con el objetivo de determinar el comportamiento de los perfiles de velocidad y temperatura. Los resultados muestran que la temperatura del aire aumenta cuasi-linealmente con la coordenada longitudinal, independientemente de la longitud del calentador. La temperatura del absorbedor posee un escalón en la entrada y luego crece en forma próxima a una exponencial. El comportamiento de la temperatura del aire y de la placa es independiente de la radiación incidente. El perfil de temperatura del aire mantiene su forma a lo largo del colector, mostrando una caída brusca al alejarse de la placa. El perfil de velocidad inicia prácticamente plano y establece su forma definitiva próxima a 40 % de la longitud del colector. La máxima velocidad se sitúa a 0,2 de la altura del canal, tomado desde la placa

In this paper the numerical simulation (using the code Fluent 6.3) of an air solar heater operating on natural convection regime was carried out. The aim was to determine the behavior of velocity and temperature profiles in the heater. The results show that the air temperature increases quasi-linearly with the longitudinal coordinate, independent of the length of the heater. The temperature of the absorber has an abrupt step at entrance and then grows approximately as an exponential. The behavior of the air and plate temperatures is independent of the incident radiation. The air temperature profile maintains its shape along the collector and shows that the temperature drops sharply as it moves away from absorber. The velocity profile starts practically flat at entrance and sets its definitive shape at coordinate close to 40 % of the collector length. The maximum velocity of air is located 0,2 channel height taken from the plate.

Wolfram Mathematica, aplicado a la transferencia de calor, método, solución exacta, para procesos de extrusión

Los programas computacionales, para la solución a problemas de la cotidianidad, son muy comunes, por la rapidez en que pueden obtenerse resultados, que por los métodos tradicionales, serían muy trabajosos y sobre todo, aquellos en que las soluciones llevan repetidos cálculos. El trabajo pretende demostrar, como a través de la programación, aplicando el método de la solución exacta, se logran resultados rápidos, precisos, sobre similitudes y diferencias entre distintas geometrías en la transferencia de calor, que demuestran el comportamiento, según parámetros, en igualdad de condiciones, (propiedades geométricas; diámetros, longitud, espesores, volúmenes) y físicas, (conductividad térmica, calor específico y densidad), apreciando cómo influyen, en resultados como, tiempos de enfriamiento, producción según las propiedades físicas y el diseño del equipo, índices de consumo, temperaturas en el centro y superficie y otras, según, el método de extrusión de tuberías plásticas, necesarios en procesos productivos que requieren de monitoreo constantes.

Computer programs for the solution to problems of everyday life, are very common, how quickly results can be obtained, than by traditional methods would be very laborious, and the conclusions to be arrived, for those in solutions , lead repeated calculations, even more. The aim of this work is to demonstrate, and through programming with Wolfram Mathematica 8.0 for the method of the exact solution, quick results are achieved and more accurately than by the method of approximation, the first term or any other, making it possible, depending on the worked geometries, perform different types of comparisons or studies demonstrating their behavior, to various parameters taken into account, on equal terms, as they are, geometric properties, as diameter, length, thickness, volume and physical properties such as thermal conductivity, specific heat and density, appreciating how they influence on results as cooling times, production according to the physical properties and equipment design, consumption rates, temperatures in the center and surface and others, according to the method of extruding plastic pipes, very necessary in production processes requiring precise monitoring and constant