Ingeniería Energética

Backtracking as a solution to increase the generation per area unit

RESUMEN El sistema de seguimiento horizontal de un eje (HSAT) ajusta la orientación Este-Oeste de los módulos de manera que sigan la posición del sol durante todo el día. Es un sistema idóneo para los sitios de baja latitud. Sin embargo, una de sus limitaciones es que requiere una mayor superficie que el sistema de ángulo fijo (SAF) para una misma potencia. Para aumentar el índice de ocupación del terreno (GCR) desde hace unos años se han desarrollado HSAT con seguimiento retrasado (HSAT-B). Mediante esta tecnología, cuando debiera comenzar el sombreado mutuo de los módulos, el seguimiento se retrasa para evitar el sombreado de la radiación directa. Como Cuba es un pequeño archipiélago con limitaciones de áreas para la instalación de parques fotovoltaicos, los autores comparan esta tecnología con el SAF y con el sistema de doble orientación Este-Oeste (SEO), y concluyen que, ante limitaciones de terreno y de acuerdo a las características del sitio, el seguimiento retrasado es otra alternativa a evaluar.

ABSTRACT The horizontal single-axis tracker system (HSAT) moves collectors changing the East-West orientation to track the sun´s position during the day. However, as a limitation, it requires a higher area than the fixed tilt system (SAF) for the same power. Recently, HSAT with backtracking (HSAT-B) has been developed to increase the ground cover ratio (GCR). By backtracking, modules move such that no mutual beam shading occurs. As Cuba is a small country with land constraints for construction of new solar farms, the authors compared the HSAR-B with the SAF and. the East-West orientation system (SEO), and concluded that, facing land restrictions and taking into account the specific characteristics of the site, the backtracking is other technology to assess.

A Study on the Anatomy of Losses in Electric Energy Distribution

RESUMEN Las pérdidas no técnicas representan el 7,3% del total de energía distribuida en Brasil. La correlación entre los indicadores socioeconómicos y las pérdidas sugiere que las mayores concentraciones de estafadores se encuentran en regiones donde la población tiene un bajo poder adquisitivo y una instrucción educativa reducida. En este trabajo se realizaron observaciones en 45 circuitos de distribución con el fin de recopilar información sobre irregularidades en el consumo de energía. Para caracterizar la anatomía de las pérdidas se realizaron cruces entre diferentes variables. Las relaciones se investigaron mediante las pruebas de correlación de Pearson, además de estar representadas gráficamente. Los resultados indican que cuanto mayor es el número de clientes en el circuito, menor es la tasa de pérdidas. También se reveló que los circuitos centralizados tienen menores pérdidas que los periféricos. Finalmente, parece que el porcentaje de anomalías tiende a disminuir sistemáticamente en un período de 6 a 11 años después de la aplicación de medidas para combatir y prevenir pérdidas.

ABSTRACT Non-technical losses represent 7,3% of the total energy distributed in Brazil. The correlation between socioeconomic indicators and losses suggests that the highest concentrations of fraudsters are in regions where the population has low purchasing power and reduced educational instruction. This work carried out observations in 45 distribution circuits, in order to collect information on irregularities in energy consumption. In order to characterize the anatomy of losses in these locations, crossings were carried out between different variables. The relationships were investigated using Pearson’s correlation tests, in addition to being graphically represented. The results indicate, that the greater the number of customers in the circuit, the lower the loss rate. It was also revealed that centralized circuits have lower losses than borderline ones. Finally, it appears that the percentage of anomalies tends to systematically decrease within a period of 6 to 11 years after the application of measures to combat and prevent losses.

Development of applications in Scilab software for the analysis of harmonics in industrial systems

RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo proponer el diseño de aplicaciones, mediante una interfaz gráfica, basada en el software libre Scilab, que permiten el análisis de los armónicos en los sistemas eléctricos industriales. Para comprobar su utilidad se toma como caso de estudio el sistema industrial de Sonangol - Namibe. Los resultados son el desarrollo de cinco aplicaciones, que permiten, a partir de la mejora del factor de potencia, diseñar tres propuestas de filtros pasivos, para su posterior análisis en el sistema industrial. Se propone poder analizar el efecto que tienen las cargas no lineales conectadas a la red y su mitigación, evitando con esto problemas de sobretensiones y sobrecorrientes, que afecten, por ejemplo, el aislamiento sólido de los cables y las bobinas de las máquinas eléctricas, por lo que se considera de gran utilidad práctica para los ingenieros de las industrias. Este tipo de software es generalmente de licencia privada, con un alto costo de adquisición, por lo que sus semejantes, en licencia libre, permiten un mayor alcance entre los estudiantes y especialistas a fines.

ABSTRACT The objective of this work is to propose the design of applications, through a graphical interface, based on the free software Scilab, which allow the analysis of harmonics in industrial electrical systems. To verify its usefulness, the industrial system of Sonangol - Namibe is taken as a case study. The results are the development of five applications, which allow, from the improvement of the power factor, to design three proposals for passive filters, for their subsequent analysis in the industrial system. It is proposed to be able to analyze the effect of non-linear loads connected to the network and their mitigation, thus avoiding problems of overvoltage’s and overcurrent’s, which affect, for example, the solid insulation of cables and coils of electrical machines, for what is considered of great practical use for industrial engineers. This type of software is generally licensed privately, with a high acquisition cost, so that its peers, in free license, allows a greater reach among students and specialists for purposes.

Estimación de la radiación solar en el Noroeste de México basado en el modelo Angstrom y regresión polinomial

RESUMEN La energía solar ha sido ampliamente estudiada ya que el sol es considerado como la fuente más importante de energía renovable, en este momento. Lo más prometedor para nosotros es modelar la energía solar para diferentes aplicaciones. Este artículo muestra un modelo Angstrom modificado para estimar la radiación solar al noroeste de México. El algoritmo que se desarrolló para la predicción de la radiación solar se ha basado en el modelo Angstrom, una base de datos historicos y modelos de regresion polinomial. Una de las aplicaciones finales de los modelos de regresion es simular el desempeño de instalaciones fotovoltaicas y colectores solares en la región de Ciudad Juárez, en este documento se presenta la simulacion de una celda policritalina aplicando los modelos de regresion de la radiacion solar obtenidos. Finalmente, realizamos un análisis estadístico entre el modelo estimado y los datos de referencia a partir del Error Cuadrático Medio (RMSE).

ABSTRACT Solar energy has been widely studied due to the sun being considered the most important source of renewable energy, at this time. The most promising opportunity for us is in modeling solar energy for different applications. This article shows a modified Angstrom model to estimate solar radiation in northwestern Mexico (southwest United States). The algorithm developed here for the prediction of solar radiation is based on the Angstrom model, along with a historical database and polynomial regression models. One of the final applications of the regression models is to simulate the performance of photovoltaic installations and solar collectors in the Ciudad Juárez region. This document presents the simulation of a polycrystalline cell applying the regression models of solar radiation obtained. Finally, we perform a statistical analysis between the estimated model and the reference data from the Mean Square Error (RMSE).

The electric bicycle in Cuba. Recommendations for its use

RESUMEN En Cuba están circulando más de medio millón de bicicletas, motos y triciclos eléctricos, 57 mil 924 ensamblados en fábricas cubanas: en Minerva 55 mil 786 (80 bicicletas, 80 motos y 82 triciclos); en Narciso López Roselló 1091 (222 bicicletas, 539 motos y 330 triciclos); en Vedca 1047 (217 bicicletas, 427 motos y 403 triciclos). Los incendios en las motos eléctricas se han convertido en un fenómeno creciente en el país. En 2020 se produjeron 1,6 incendios como promedio diario, y en 2021 esta cifra se elevó hasta 2,1 con pérdidas económicas y de vidas humanas, siendo necesario trabajar con los conductores y con el personal que trabaja en mantenimiento y reparación para mitigar este problema. Se realiza una descripción de las baterías con su dispositivo de control, el controlador, el motor y el cargador de batería y se presenta un conjunto de recomendaciones o buenas prácticas relacionadas con los elementos responsables de la mayoría de los accidentes ocurridos.

ABSTRACT More than half a million electric bicycles, motorcycles and tricycles are in circulation in Cuba, 57,924 of them assembled in Cuban factories: 55,786 at Minerva (80 bicycles, 80 motorcycles and 82 tricycles); 1091 at Narciso López Roselló (222 bicycles, 539 motorcycles and 330 tricycles); 1047 at Vedca (217 bicycles, 427 motorcycles and 403 tricycles). Fires on electric motorcycles have become a growing phenomenon in the country. In 2020 there were 1.6 fires as a daily average, and in 2021 this figure rose to 2.1 with economic losses and human lives, being necessary to work with drivers and with the personnel working in maintenance and repair to mitigate this problem. A description of the batteries with their control device, the controller, the engine and the battery charger is made and a set of recommendations or good practices related to the elements responsible for most of the accidents occurred is presented.

Territorial planning with photovoltaic energy in the province of Cienfuegos

RESUMEN Se valoran diferentes parámetros que inciden en el planeamiento territorial con sistemas fotovoltaicos, se incluye el comportamiento del potencial solar de cada municipio, destacando los que reúnen las mejores condiciones para instalar una central fotovoltaica. Se evalúa el impacto económico y ambiental, se presenta información del potencial máximo y mínimo de cada territorio, además del comportamiento del ángulo de inclinación y el rendimiento técnico de la tecnología, se analiza la eficiencia energética, económica y ambiental en diferentes modos de conexión, se proponen los elementos técnicos que deben considerarse en el proyecto de montaje e instalación de la tecnología, además de los riesgos a que están sometidas estas instalaciones para asegurar una adecuada eficiencia de aprovechamiento del recurso solar, se valorar las pérdidas en los procesos de distribución y transportación de la electricidad, expresando los elementos que influyen y determinan los niveles de eficiencia en el aprovechamiento de la energía generada.

ABSTRACT Different parameters that affect the territorial planning with photovoltaic systems are valued, the behavior of the solar potential of each municipality is included, highlighting those that meet the best conditions to install a photovoltaic power plant. The economic and environmental impact is evaluated, information on the maximum and minimum potential of each territory is presented, in addition to the behavior of the angle of inclination and the technical performance of the technology, the energy, economic and environmental efficiency in different connection modes is analyzed, the technical elements that must be considered in the project of assembly and installation of the technology are proposed, In addition to the risks to which these facilities are subjected to ensure an adequate efficiency of use of the solar resource, the losses in the processes of distribution and transportation of electricity are assessed, expressing the elements that influence and determine the levels of efficiency in the use of the energy generated.

Automation of the tests to determine regulation of tension for Potier in synchronous machines

RESUMEN Los ensayos que se realizan a máquinas eléctricas necesitan de: toma de datos, su procesamiento y determinación de sus parámetros o comportamientos. Todo eso se puede automatizar, siendo más importante si se trata de procesos repetitivos. En el trabajo se automatizaron los ensayos de circuito abierto, cortocircuito y factor de potencia cero de una máquina sincrónica en lo que respecta a la obtención, introducción a un ordenador y procesamiento de los datos necesarios. Para ello se creó un sencillo hardware para obtener los datos y mediante una tarjeta de adquisición de datos y Lab Window introducirlos a un ordenador y mediante un software implementado en Matlab, determinar la regulación de tensión. En esto último se incluye un procedimiento para, en lugar de utilizar el método gráfico, realizarlo mediante un método analítico. El método empleado puede ser introducido en Laboratorios de Máquina Eléctricas sin la necesidad de cambiar el equipamiento existente.

ABSTRACT The tests that are carried out to electric machines need of: taking of data, their prosecution and determination of their parameters or performances. All that you can automate, being more important if it is about repetitive processes. In this work the open circuit, short circuit and zero power factor tests of a synchronous machine were automated in what concerns to obtaining data for determines the generator performance relative to its voltage regulation utilizing Potier method. It utilizes a very simple hardware based on an acquisition card in orde to introduce them to a computer and by means of a software implemented in Matlab, to determine the regulation of voltage. In order to simplify the calculations, an analytic method is used instead of the known graphical method. The proposed method can be introduced in the Electric Machines Laboratories without changing the existent equipment.

Insulation coordination in medium voltage electrical networks

RESUMEN El presente trabajo expone el desarrollo metodológico para coordinar el aislamiento de redes eléctricas de media tensión; el estudio se efectuó aplicando procedimientos de cálculo, en donde se evalúan los diferentes factores que intervienen para definir y dimensionar el nivel de aislamiento adecuado para los equipos que conforman una red eléctrica primaria. Para efectuar la coordinación de aislamiento es necesario conocer y determinar los parámetros de operación del sistema y determinar sus componentes, para luego definir las características eléctricas que debe poseer el descargador (pararrayo) y en base a lo establecido en las normas CEI 60071-1 y CEI 60071-2 determinar los tipos y niveles de sobretensiones que podrían presentarse en la red, considerando los diferentes factores de coordinación, seguridad y corrección por altura, para definir los defectos que se puedan presentar en el aislamiento debido a las condiciones reales de operación y así seleccionar un nivel de aislamiento adecuado.

ABSTRACT This paper presents the methodological development to coordinate the insulation of medium-voltage electrical networks; the study was carried out applying calculation procedures, in which the different factors involved in defining and dimensioning the appropriate insulation level for the equipment making up a primary electrical network are evaluated. In order to carry out insulation coordination, it is necessary to know and determine the operating parameters of the system under analysis and to determine its components, in order to then define the electrical characteristics that the lightning conductor (lightning conductor) must have and, based on the provisions of IEC 60071-1 and IEC 60071-2 standards, to determine the types and levels of overvoltages that could occur in the network, considering the different coordination factors, safety and height correction, in order to cover the defects that may occur in the insulation due to the real operating conditions and thus select an adequate insulation level.

Analysis of the transient performance of an electric car driven with permanent magnet motors

RESUMEN En este artículo se describe y analiza el comportamiento transitorio de un sistema de control a lazo cerrado de un vehículo eléctrico accionado por un motor sincrónico de imanes permanentes interiores. Inicialmente,se enumeran los requerimientos que el carro eléctrico como mecanismo impone a su accionamiento eléctrico. Posteriormente, se describen las características constructivas y operacionales y las ventajas de los motores sincrónicos de imanes permanentes en su aplicación a los vehículos eléctricos y se detalla la estrategia de control general de los vehículos eléctricos y la estrategia de control MTPA (Máximo Torque por Ampere), característica de los motores sincrónicos de imanes permanentes y ampliamente utilizada en el control de los vehículos eléctricos. El comportamiento transitorio se analiza para cuatro escenarios de comportamiento del vehículo que tienen en cuenta los modos de operación más frecuentes del vehículo.

ABSTRACT In this paper a typical electric vehicle (EV) control system driven by an interior permanent magnet synchronous motor is described. First of all, the mechanical requirements that an EV imposes to its drive are described and explained. The construction, operational characteristics and advantages of an interior permanent magnet synchronous motor that justifies its widespread utilization as an EV drive are explained and justified. Afterward, the control strategy of an EV is exposed and justified. Finally, the Maximum Torque per Ampere (MTPA) control method of an interior permanent magnet synchronous motor is highlighted. Finally, a simulation of a car’s electric vehicle driven with a permanent magnet synchronous motor is presented. Four typical scenarios of the operation of the car was selected and through the simulation of motor control system as a whole it was possible to predict the transient performance of the vehicle with the scenarios selected.