Ingeniería Energética

Performance of metal oxide surge arrester models for current impulses

Los pararrayos de óxido de zinc (MOSA) son dispositivos utilizados en la protección contra sobretensiones. Actualmente se han desarrollado modelos matemáticos como herramientas de simulación para un mejor análisis del comportamiento de los MOSA en estudios de coordinación de aislamiento. La literatura especializada reporta problemas de exactitud en las respuestas de estos modelos ante determinadas condiciones de operación. En este trabajo se realizó la evaluación del desempeño de los modelos de Karbalaye y Valsalal frente a diferentes impulsos de corriente. El análisis se hizo mediante la comparación de los valores de parámetros obtenidos con dichos modelos ante un estímulo determinado, con relación a valores reales de los mismos parámetros obtenidos mediante mediciones de laboratorio. Como resultado se identificó como la forma de onda de tensión residual, los valores de energía absorbida y la razón de inclinación inicial de tensión, se desvían de los resultados obtenidos experimentalmente para estos modelos actuales.

The metal oxide surge arresters (MOSA) are dispositive used in the protection against surges. Mathematical models like tools of simulation for a better analysis of the behavior of the MOSA in insulation coordination studies have been developed at present. The specialized literature reports some problems of accuracy in the answers of these models for given operating conditions. In this work an evaluation of the performance of Karbalaye and Valsalal models against different current impulses was developed. The analysis was done by comparing the values of the parameters obtained with those models with a given excitation, respect to real values of the same parameters obtained by means of measurements of laboratory. As a result it was noted whose the residual voltage waveform, values of absorbed energy and initial voltage slope rate, stray from the results obtained experimentally for these actual models.

Determination of the heat transfer areas in rotary drum reactor

Este trabajo presenta una metodología para determinar las áreas de transferencia de calor de un reactor tambor rotatorio con la presencia de deflectores en su interior. Se evaluaron diferentes flujos de sólidos, entre 3,4 y 7,6 g/s y dos velocidades de rotación, 11,6 y 14,7 rpm. A partir de la obtención de imágenes del perfil del reactor tambor rotatorio, se propone un procedimiento matemático para el estudio de la influencia de estas variables en el valor de las áreas de transferencia de calor gas-pared y sólido-pared. Los resultados muestran que, para el caso del contacto sólido - pared, a medida que aumenta el flujo de entrada de sólidos al reactor, el ángulo va aumentando, existiendo una relación directamente proporcional. Por otra parte, se observa que los ángulos de contacto son mayores a medida que aumenta la velocidad de rotación, para los mismos valores de flujo estudiados. Un efecto contrario se observa para el caso del contacto gas-pared.

This work presents a methodology to obtain the heat transfer areas of a rotary drum reactor in the presence of baffles therein are determined. Different solids flow are evaluated between 3.4 and 7.6 g / s, and two rotational speeds, and 14,7 and 11.6 mpr. Since imaging of the rotary drum reactor profile, a mathematical procedure to study the influence of these variables on the value of gas transfer areas and solid-wall heat-wall is proposed. The results show that, in the case of solid contact - wall, increasing the inflow of solids to the reactor, the angle increases, there is a direct relationship. Moreover, it is observed that the contact angles are greater as the rotation speed increases for the same flow values studied. An opposite effect is observed in the case of gas-wall.

Analysis of the implementation of a photovoltaic park at the central University of las Villas

Las fuentes renovables de energía son la alternativa del futuro ya que su impacto medioambiental es mínimo, frente a las energías actuales. El sector fotovoltaico se encuentra en estos momentos a la vanguardia de las energías renovables. Con este trabajo se analizará más detalladamente la factibilidad de la ubicación en la Universidad Central Marta Abreu de Las villas (UCLV) de un parque solar fotovoltaico de 1 MW; lo que deberá generar en un año, lo que ahorrará al país en cuestión de dinero, combustible, emisiones de CO2 a la atmósfera y la alternativa para el futuro de la energía solar fotovoltaica en Cuba: el sistema de seguimiento solar. También se analizarán las pérdidas en línea, el comportamiento del voltaje y la transferencia de potencias por las líneas con el software RADIAL, una vez analizado se propondrá el punto más factible para conexión del parque.

Renewable energy sources are the alternative of the future because their environmental impact is minimal compared to the current energies. The photovoltaic sector is now at the forefront of renewable energies. This work will analyze in more detail the feasibility of the location in the Central University "Marta Abreu" of Las Villas (UCLV) of a photovoltaic solar park of 1 MW; which will generate in a year, which will save the country on money, fuel, CO2 emissions to the atmosphere and the alternative for the future of photovoltaic solar energy in Cuba: the solar tracking system. Also analyzed are the losses in line, the behavior of the voltage and the transfer of power by the lines with the software RADIAL, once analyzed will propose the most feasible point for connection of the park.

Induction heating system applied to cooking

En el presente trabajo se realiza el diseño e implementación de un inversor medio puente, para que sea utilizado en aplicaciones de calentamiento por inducción electromagnética. La etapa de control del convertidor de potencia está basada en un microcontrolador PIC de propósito general. Se estudian los principios físicos de la inducción electromagnética y las características de los materiales utilizados para estos fines. Es explicado el método utilizado en la identificación de recipientes y modelado de la carga eléctrica. Es propuesto un diagrama en bloques de potencia y control para lograr el calentamiento por inducción en recipientes ferromagnéticos. Es presentado un programa en MATLAB para que se utilice como interfaz de usuario, brindando control total sobre la frecuencia de operación del inversor. Las simulaciones de las etapas de potencia fueron validadas mediante los resultados prácticos alcanzados, demostrando el correcto funcionamiento de todas las etapas de potencia y control.

In the present work the design and implementation of a half bridge inverter is realized, so that it is used in applications of heating by electromagnetic induction. The control stage of the power converter is based on a general purpose PIC microcontroller. We study the physical principles of electromagnetic induction and the characteristics of the materials used for these purposes. The method used in vessel identification and electric charge modeling is explained. A block diagram of power and control is proposed to achieve induction heating in ferromagnetic containers. A program is presented in MATLAB to be used as a user interface, providing total control over the frequency of operation of the inverter. The simulations of the power stages were validated by the practical results achieved, demonstrating the correct functioning of all the power and control stages.

Evaluation of risks that affect the energy generation process in a thermoelectric power plant

Este trabajo se desarrolló en la Central Eléctrica 10 de Octubre de Nuevitas con el objetivo de evaluar los riesgos que afectaron el factor de potencia disponible. A partir de una serie histórica de reportes de averías durante 11 meses, en cada uno de los subprocesos de generación, se determinaron los niveles de riesgos y el número de prioridad de estos y se realizó una evaluación cuantitativa del efecto potencial de cada riesgo en el factor de potencia disponible. Los resultados obtenidos muestran que a nivel de central, los principales riesgos obtenidos se concentraron en los salideros en los economizadores, la falla subiendo carga y las vibraciones en turbinas, los cuales se presentan en las tres unidades evaluadas. En cuanto a subprocesos, aunque generación de vapor no presentó los mayores niveles de fallas, su impacto sobre la energía indisponible representó más del 50% de todas las indisponibilidades de la central.

This work was developed in the Central Electric 10 of Octubre, Nuevitas; in order to assess the risks affecting the power factor available. From a historical series of reports faults for 11 months, in each of the threads generation, risk levels and the priority number of these were determined and a quantitative assessment of the potential effect of each risk it was held at the available power factor. The results show that at central, the main risks obtained were concentrated in the leaks in the economizers, the failure load and vibration up in turbines, which are presented in the three units evaluated. As for threads, but no steam generation had the highest levels of failures, its impact on the restricted energy represented more than 50% of all outages power plant.

Wind resources assessment of Cuba in future climate scenarios

A preliminary analysis of the behavior of the wind speed is presented using the regional climate model PRECIS, focusing on changes in the distribution of this variable for three periods of 30 years in the future 2011-2040, 20412070 and 2071-2099. The regional climate model PRECIS is used in high resolution scenarios of climate change SRESA1B, using boundary conditions from the MCG ECHAM5 and 6 of the 16 members of the set of perturbed physics HadCM3 MCG. It was found that changes in wind speed will be higher in the eastern and northern coast, becoming statistically significant for the second half of this century with an increase in wind magnitude between 0.1 and 0.4 m s−1. It is concluded that these areas of increased wind power match with the current projection of the Cuban wind program where the construction of 13 new wind farms are contemplated.

Se presenta un análisis preliminar del comportamiento de la velocidad del viento, utilizando el modelo climático regional PRECIS, centrándose en los cambios en la distribución de esta variable para tres períodos de 30 años en el futuro 2011-2040, 2041-2070 y 2071-2099. Se emplea el modelo climático regional PRECIS en escenarios de cambio climático de alta resolución SRESA1B, utilizando condiciones de frontera de MCG ECHAM5 y 6 de los 16 miembros del conjunto de física perturbada HadCM3 MCG. Se comprueba cómo los cambios en la velocidad del viento serán mayores en la región oriental y costa norte del país, siendo estadísticamente significativos para la segunda mitad del siglo XXI, con un aumento en la magnitud del viento entre 0.1 y 0.4 m s−1. Se concluye que estas áreas de aumento del potencial eólico coinciden con la proyección actual del programa eólico cubano donde se contempla la construcción de 13 nuevos parques eólicos.

Elaboration of short-term energy forecast for wind farms

Basado en el empleo del modelo numérico del tiempo Weather Research Forecast (WRF), para pronosticar la rapidez del viento en el lugar donde se encuentra ubicado un parque eólico, se muestra una metodología para realizar pronósticos energéticos con 30 horas de antelación, teniendo en cuenta la curva de potencia de los aerogeneradores dada por el fabricante y la estimada de acuerdo a la generación real de los mismos. Los anidamientos realizados para efectuar la corrida con el modelo WRF, mostró que los mejores valores de rapidez del viento pronosticados se obtuvieron para el dominio de 1 km de resolución y que los valores dados por los estadígrafos valor medio, error medio absoluto y correlación de Pearson, indicaron que los pronósticos energéticos obtenidos, son aceptables y que el modelo WRF demostró su habilidad para generar pronósticos de viento con alta resolución y buena confiabilidad para nuestro país.

Based on the use of the numerical model of the Weather Research Forecast (WRF), to predict the wind speed in the place where a wind farm is located, a methodology is presented to make energy forecasts with 30 hours in advance, taking into account The power curve of the wind turbines given by the manufacturer and the estimated according to the actual generation of them. The nests made to perform the run with the WRF model showed that the best forecasted wind speed values were obtained for the 1 km resolution domain and that the values given by the statisticians mean value, absolute mean error and Pearson correlation , indicated that the energy forecasts obtained are acceptable and that the WRF model demonstrated its ability to generate wind forecasts with high resolution and good reliability for our country.

Proposta de estudo das harmónicas no Sistema Industrial Sonangol - Namibe a partir de seu levantamento elétrico

A importância de considerar os efeitos da distorção harmónica nas instalações elétricas adquire maior relevância devido à proliferação das cargas nomeadas não lineares. Este fenómeno contamina a rede elétrica de uma instalação e pode afetar o funcionamento dos aparelhos ligados a ela quando ultrapassa determinados limites. Pelo que os objetivos procurados no artigo, são realizar um estudo no Sistema Industrial Sonangol - Namibe componentes de harmónicas que influem no mesmo, propor o(s) método(s) e procedimentos de eliminação como são os filtros passivos utilizados para reduzir as distorções originadas, a partir do levantamento elétrico da instalação. Também se apresenta uma revisão geral sobre os indicadores relacionados com as harmónicas e aparelhos geradores, nas redes elétricas, utilizando-se documentos de referência como: as recomendações da IEEE 519-1992, o conjunto de normas IEC-61000, NRS 048-2 e EN 50160.

The importance of considering the effects of harmonic distortion on electrical installations becomes more relevant because of the proliferation of so-called "non-linear" loads. This phenomenon contaminates the electrical network of an installation and can affect the operation of the devices connected to it when it exceeds certain limits. Therefore, the objectives sought in the article are to perform a study in the Sonangol - Namibe Industrial System components of harmonics that influence the same, propose the method (s) and procedures of elimination as are the passive filters used to reduce the distortions originated, From the electrical survey of the installation. A general review is also presented on the indicators related to harmonics and generators in electrical networks, using reference documents such as: IEEE 519-1992 recommendations, IEC-61000, NRS 048-2 and EN 50160.

La importancia de considerar los efectos de la distorsión armónica en las instalaciones eléctricas adquiere mayor relevancia debido a la proliferación de las cargas denominadas no lineales. Este fenómeno contamina la red eléctrica de una instalación y puede afectar el funcionamiento de los aparatos conectados a ella cuando sobrepasa determinados límites. Por lo que los objetivos perseguidos en el artículo, son realizar un estudio en el Sistema Industrial Sonangol - Namibe diagnosticando las principales componentes de armónicos que influyen en el mismo, proponer el/los método(s) y procedimientos de eliminación como son los filtros armónicos pasivos utilizados para reducir las distorsiones causadas, a partir del levantamiento eléctrico de la instalación. También se presenta una revisión general sobre los indicadores relacionados con los armónicos y equipos generadores, en las redes eléctricas, utilizándose documentos de referencia como: las recomendaciones de la IEEE 519-1992, el conjunto de normas IEC-61000, NRS 048-2 y EN 50160.