Ingeniería Energética

Evolución y evaluación de la calidad de la energía en redes de distribución y subtransmisión

RESUMEN En este trabajo se ofreceuna periodizaciónen los métodos empleados para evaluar la calidad como proceso y servicio, la evaluación de la calidad de la energía eléctrica en Cuba y el mundo y cuáles son los antecedentes, así como los hechos internacionales que permitieron su evolución. El estudio es descriptivo, correlacional y con enfoque cualitativo, el diseño fue no experimental (transversal); la revisión bibliográfica de la literatura especializada fue de 3158 artículos científicos y 491 tesis de doctorados, todos relacionados con el tema de investigación, evidenciándose que existe una relación significativa a nivel mundial con los criterios a tener en cuenta para evaluar la calidad de la energía eléctrica, aunque no existe un consenso en el método de cálculo para evaluar la misma, ya que los existentes se han desarrollado sobre la base de encuestas de satisfacción, métodos de ponderación y criterios de expertos.

ABSTRACT This work aims to offer a brief timeline of the methods used to evaluate quality as a process and service, the evaluation of the quality of electrical energy in Cuba and the world and what are the background and international events that allowed its evolution. The study is descriptive, correlational and with a qualitative approach, the design was non-experimental (cross-sectional); The bibliographic review of the specialized literature was of 3,158 scientific articles and 491 doctoral theses, all related to the research topic, showing that there is a significant relationship worldwide with the criteria to be taken into account to evaluate the quality of electrical energy. , although there is no consensus on the calculation method to evaluate it, since the existing ones are based on satisfaction surveys, weighting methods and expert criteria.

Control de eficiencia en accionamientos eléctricos para el hidrotransporte usando inteligencia artificial

RESUMEN Este trabajo presentó un procedimiento para evaluar la eficiencia en accionamientos eléctricos con motor de inducción que acciona bombas centrífugas encargadas de transportar mezclas de pulpas lateríticas durante el proceso de obtención de níquel. Consistió en preparar un esquema de control de eficiencia del motor de inducción mediante un esquema de red neuronal tipo Feed Forward operando junto a un controlador fuzzy-PI, sintonizado de acuerdo a las especificidadades del torque de carga que demanda la bomba centrífuga, al hidro-transportar fluidos mezclados con densidad variable. El esquema de control utilizó la medición indirecta de la variable densidad, aspecto que superó las limitaciones de medición del escenario industrial adverso. Se utilizó un modelo de control vectorial en el motor de inducción, cuyos comandos de control están ajustados para las velocidades más adecuadas del hidrotransporte de la pulpa laterítica, donde resultan las menores pérdidas.

ABSTRACT This work presented a procedure to evaluate the efficiency of electric drives with an induction motor that drives centrifugal pumps responsible for transporting mixtures of lateritic pulps during the process of obtaining nickel. It consisted of preparing an efficiency control scheme for the induction motor using a Feed Forward type neural network scheme operating together with a fuzzy-PI controller, tuned according to the specificities of the load torque by the centrifugal pump, to the hydro- transport mixed fluids with variable density. The control scheme used the indirect measurement of the density variable, an aspect that overcame the measurement limitations of the adverse industrial scenario. A vector control model was used in the induction motor, whose control commands are adjusted for the most appropriate speeds for the hydro transport of the lateritic pulp, where the lowest losses result.

Desarrollo de expresion para la resistencia al fallo por choque térmico en turbinas de vapor

RESUMEN La aplicación de tecnologías de mantenimiento basadas en el riesgo, requiere de una metodología de cálculo de la confiabilidad, que no esté basada en la estadística de fallos, sino en la condición de los activos. Los autores proponen el cálculo de la confiabilidad a partir de los parámetros, monitoreados para el diagnóstico, los cuales caracterizan la evolución del estado técnico. Se analiza el fallo de la turbina de vapor por choque térmico, producto a la inducción de agua o vapor frío durante su funcionamiento. Se determinan las condiciones bajo las cuales, el choque térmico provoca el fallo. Estos fenómenos se analizan para establecer las ecuaciones, que relacionan las propiedades mecánicas del metal del rotor con el máximo salto de temperatura, que puede soportar sin fallar. Las ecuaciones obtenidas permiten determinar los parámetros con los cuales se puede aplicar la mencionada metodología del cálculo de la confiabilidad.

ABSTRACT The application of risk-based maintenance technologies requires a reliability calculation methodology that is not based on failure statistics, but on the condition of the assets. The authors propose calculating reliability based on the parameters monitored for diagnosis, which characterize the evolution of the technical condition. The failure of the steam turbine due to thermal shock is analyzed, as a result of the induction of cold steam or water during operation. The conditions under which the thermal shock causes the failure are determined. These phenomena are analyzed to establish the equations that relate the mechanical properties of the rotor metal with the maximum temperature jump that it can withstand without failing. The equations obtained allow determining the parameters with which the aforementioned reliability calculation methodology can be applied.

Diseño de Red Neuronal Artificial para la Predicción de la Demanda Eléctrica

RESUMEN La Tienda Comercial "El Machetazo" enfrentó dificultades en la predicción de la curva de demanda eléctrica, lo que impactó negativamente la gestión de su sistema solar fotovoltaico y cumplimiento del plan de ahorro energético. Este trabajo tuvo como objetivo desarrollar una herramienta predictiva basada en redes neuronales artificiales para optimizar la gestión energética de la tienda. Para ello, se implementó un modelo de red neuronal tipo Long Short-TermMemory que empleó datos históricos de consumo eléctrico. La metodología incluyó recopilación y preprocesamiento de datos, diseño y entrenamiento del modelo, y la evaluación de su precisión. Los resultados indicaron que el modelo predijo de manera precisa la demanda eléctrica con un error medio absoluto de 0.02, lo que permitió una gestión más eficiente del sistema solar fotovoltaico y contribuyó al cumplimiento del plan energético. Este avance no solo mejoró la eficiencia operativa, sino que promovió el uso sostenible de energía.

ABSTRACT The commercial store "El Machetazo" faced difficulties in predicting the electric demand curve, which negatively impacted the management of its photovoltaic solar system and compliance with the energy-saving plan. This work aimed to develop a predictive tool based on artificial neural networks to optimize the energy management of the store. To achieve this, a Long Short-Term Memory type neural network model was implemented using historical electricity consumption data. The methodology included data collection and preprocessing, model design and training, and evaluation of its accuracy. The results indicated that the model accurately predicted electrical demand with a mean absolute error of 0.02, enabling more efficient management of the photovoltaic solar system and significantly contributing to achieving energy goals. This advancement not only improved operational efficiency but also promoted sustainable use of energy.

Evaluación de la fiabilidad dieléctrica en transformadores aislados en aceite mediante Scilab: impacto de la temperatura y frecuencia del campo eléctrico

ABSTRACT This article presents a study on the dielectric behavior of insulating oil in power transformers, using Scilab simulations as a primary tool. The research aims to analyze the impact of temperature, electric field frequency, and oil aging on dielectric properties like relative permittivity and dielectric strength. The study is crucial for transformers' operation and lifespan, as deteriorating dielectric properties can lead to failures and costly service interruptions. The study uses Scilab simulation to model and evaluate transformer insulation systems under different conditions, allowing for prediction of performance under different electrical stresses. The results provide valuable insights for transformer design, optimization, and diagnosis, contributing to a better understanding of insulating oil behavior. The findings also offer tools for developing more efficient equipment and implementing predictive maintenance strategies, ensuring continuity of electrical service and minimizing operational costs.

RESUMEN Este artículo presenta un estudio sobre el comportamiento dieléctrico del aceite aislante en transformadores de potencia, utilizando simulaciones en Scilab como herramienta principal. El objetivo es analizar la influencia de la temperatura, la frecuencia del campo eléctrico en las propiedades dieléctricas, como la permitividad relativa y la rigidez dieléctrica. La investigación se justifica por la importancia del aceite aislante en el funcionamiento y la vida útil de los transformadores, ya que el deterioro de sus propiedades dieléctricas puede provocar fallas y costosas interrupciones del servicio. A través de la simulación en Scilab, se modela el sistema de aislamiento del transformador y se evalúa su comportamiento bajo diversas condiciones de operación. Este enfoque permite predecir el rendimiento del sistema de aislamiento a partir de analizar cómo la temperatura y la frecuencia afectan las propiedades dieléctricas del aceite, así como el impacto del envejecimiento en el rendimiento del transformador. El estudio se basa en datos de la literatura técnica y fichas técnicas de fabricantes de aceite aislante. Los resultados proporcionan información valiosa para el diseño, optimización y diagnóstico de transformadores, contribuyendo a una mejor comprensión del comportamiento del aceite aislante. Además, se ofrecen herramientas para el desarrollo de equipos más eficientes y confiables, así como para la implementación de estrategias de mantenimiento predictivo, lo que es fundamental para garantizar la continuidad del servicio eléctrico y minimizar costos operativos.

Estudio de estabilidad tensión en la red de distribución de la provincia Guantánamo

RESUMEN Cuba, ha trazado una política para el desarrollo sostenible del país, basada en el cambio de la matriz energética, hacia el empleo de las energías renovables dentro de la generación distribuida (GD) para el año 2030. Por la alta incidencia de la generación propia en la provincia de Guantánamo, en donde el 85 % de la generación pertenece a la GD y el 15 % proviene del SEN, es de vital importancia, evaluar la estabilidad de tensión de la red de distribución de media tensión de la provincia, tanto en el régimen de operación estable como transitorio. En este sentido, en la presente investigación, aporta un estudio de estabilidad de tensión con el empleo del DIgSILENTPower Factory, utilizando los métodos de estabilidad estáticos y dinámicos, en la Red de Media Tensión con generación distribuida de la provincia Guantánamo específicamente en las subestaciones de Guantánamo 1 y 2.

ABSTRACT Cuba has outlined a policy for the sustainable development of the country, based on the change in the energy matrix, towards the use of renewable energies within distributed generation (DG) by the year 2030. Due to the high incidence of its own generation In the province of Guantánamo, where 85% of the generation belongs to the DG and 15% comes from the SEN, it is of vital importance to evaluate the voltage stability of the province's medium voltage distribution network, both in the stable and transient operating regime. In this sense, in this research, a voltage stability study is provided with the use of the DIgSILENTPower Factory, using static and dynamic stability methods, in the Medium Voltage Network with distributed generation of the Guantánamo province, specifically in the substations of Guantánamo 1 and 2.

Método magneto - dinámico en transmisión inalámbrica de energía eléctrica

ABSTRACT Wireless transmission of electrical energy was born at the beginning of the 20th century, but at commercial level it is relatively recent in recharging of mobile phone batteries and in electric vehicles (first decade of the 21st century), using the development of contemporary electronics, both authors working with synchronous generators note that there is a wireless transmission with certain advantages, this text presents experiments based on the mechanical rotation of stationary magnetic fields (magneto-dynamic method) very similar to the excitation in synchronous generators , there were some first tests in a British university in 2014 as the only reference of previous use. Experimenting on this topic has no historical precedents in Cuba, but any scientific achievement on the topic is highly valued because they are paths not usually used, being a fertile field for future research that could obtain potentially interesting results developed from laboratory experiments carried out.

RESUMEN La transmisión inalámbrica de energía eléctrica nació a principios del siglo XX, pero a nivel comercial es relativamente reciente en la recarga de baterías de teléfonos móviles y en vehículos eléctricos (primera década del siglo XXI), aprovechando el desarrollo de la electrónica contemporánea, por tanto los autores que trabajan con generadores sincrónicos señalan que existe una transmisión inalámbrica con ciertas ventajas, este texto presenta experimentos basados en la rotación mecánica de campos magnéticos estacionarios (método magneto-dinámico) muy similar a la excitación en generadores síncronos, hubo algunas primeras pruebas en una universidad británica en 2014 como única referencia de uso anterior. Experimentar sobre este tema no tiene precedentes históricos en Cuba, pero cualquier logro científico sobre el tema es muy valorado porque son caminos no habitualmente utilizados, siendo un campo fértil para futuras investigaciones que podrían obtener resultados potencialmente interesantes desarrollados a partir de experimentos de laboratorio realizados.

Análisis del ambiente electromagnético en un área de estomatología

RESUMEN Las consultas estomatológicas son muy visitadas en las areas de salud. En estas, convergen varios equipos médicos. Usar energía eléctrica genera campos electromagnéticos que afectan el medio ambiente. Para controlar esto, existen recomendaciones emitidas por la Comisión para la Protección Contra las Radiaciones No Ionizantes. Debido a esto se realizó la medición del campo magnético existente en el ambiente de la consulta de estomatología del hospitalito de la CUJAE, con el objetivo de verificar si los valores ambientales del mismo se encuentran dentro de los límites permitidos utilizando un gaussímetro marca EMDEX. El resultado arrojó que cuando el equipo entra en funcionamiento se alcanzan valores por sobre los 120 mG cerca del pedestal. Aunque estos están por debajo de lo recomendado, se debe tener presente los niveles que alcanzan y que en este local solo se encuentra ubicado un sillón.

ABSTRACT Dental consultations are highly frequented in the healt area. Several medical devices converge in these settings. The use of electrical energy generates electromagnetic fields that affect the environment. To control this, there are recommendations issued by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. Therefore, measurements of the existing magnetic field in the dental consultation area of the CUJAE hospital were conducted to verify if the environmental values are within permitted limits using an EMDEX gaussmeter. The results indicated that when the equipment is operational, values exceeding 120 mG are reached near the pedestal. Although these levels are below the recommended limits, it should be borne in mind the levels they reach, especially since there is only one dental chair located in this area.

Medición de parámetros energéticos durante el proceso de carga de vehículos eléctricos

RESUMEN La transformación de la matriz como parte de la transición energética en Cuba, contempla la incorporación de los vehículos eléctricos en la sociedad y la economía. El crecimiento acelerado de esta tecnología, sin la existencia de infraestructuras públicas (estaciones de carga) para el reaprovisionamiento de estos vehículos, propician las condiciones para que se originen situaciones no deseadas en el sistema eléctrico nacional. Es sabido que el proceso de carga de los vehículos movidos por baterías eléctricas es una fuente de contaminación armónica para el sistema de suministro eléctrico que lo alimenta. Como resultado del análisis del comportamiento de las mediciones de los parámetros eléctricos durante el proceso de carga a una motocicleta eléctricas marca Mizhosuki y un auto de tecnología híbrida marca Sunyu S8/C, se concluye que son fuentes de contaminantes amónicas de corrientes, siendo los de mayores incidencias los armónicos 3ero, 5to, 7mo y 9no.

ABSTRACT The transformation of the matrix as part of the energy transition in Cuba contemplates the incorporation of electric vehicles into society and the economy. The accelerated growth of this technology, without the existence of public infrastructures (charging stations) for the refueling of these vehicles, provide the conditions for unwanted situations to arise in the national electricity system.It is known that the charging process of vehicles powered by electric batteries is a source of harmonic pollution for the electrical supply system that powers it. As a result of the analysis of the behavior of the measurements of the electrical parameters during the charging process of a Mizhosuki electric motorcycle and a Sunyu S8/C hybrid technology car, it is concluded that they are sources of ammonium current pollutants, being the ones with the highest incidences the 3rd, 5th, 7th and 9th harmonics.