Ingeniería Energética

Determinação de posicionamento ótimo de anel equalizador em Isoladores Poliméricos

O comportamento do campo elétrico nas proximidades do terminal de linha de um isolador polimérico foi estudado em função do posicionamento do anel equalizador, com o objetivo de determinar a posição ótima de instalação do mesmo, dado que o campo elétrico que incide nas primeiras aletas do isolador é afetado de maneira significativa pela posição em que o anel equalizador é instalado. Adicionalmente a utilização de isoladores de vidro como extensão em isoladores poliméricos também foi avaliada, esse tipo de associação é uma prática comum das concessionárias brasileiras, no entanto, sua influência no comportamento do campo elétrico ainda é pouco conhecida. A distribuição do campo elétrico foi determinada por meio de simulações computacionais baseadas no Método dos Elementos Finitos. Os resultados sugerem uma posição ótima para a instalação do anel equalizador e permitiram chegar a algumas conclusões sobre a utilização de isoladores de vidro como extensão em isoladores poliméricos.

El comportamiento del campo eléctrico en las proximidades del terminal de línea de un aislador polimérico fue estudiado en función de la ubicación del anillo ecualizador con el objetivo de determinar la posición optima de instalación del mismo, dado que el campo eléctrico que incide en las primeras aletas del aislador es afectado de manera significativa por la posición en que se instala el anillo ecualizador. Adicionalmente, la utilización de aisladores de vidrios como extensión de aisladores poliméricos también fue evaluada, ese tipo de asociación es una práctica común de las empresas eléctricas brasileñas; sin embargo su influencia en el comportamiento del campo eléctrico todavía es poco conocida. La distribución del campo eléctrico fue determinada por medio de simulaciones computacionales basadas en el método de los elementos finitos. Los resultados sugieren una posición optima para la instalación del anillo ecualizador y permiten llegar a algunas conclusiones sobre la utilización de aisladores de vidrio como extensión de aisladores poliméricos.

The behavior of the electric field near the line terminal of a polymeric insulator was studied in function of positioning the ring equalizer, with the objective of determining the optimal position for installing the same. Additionally the use of glass insulators like extension in polymeric insulators was also evaluated. The electric field distribution was determined by means of computer simulations based on the Finite Element Method. The results suggest an optimal position for installing the equalizer ring and led to some conclusions about the use of glass insulators as extension.

Power quality in electrical networks with aeolian penetration. Case: The Turiguanó wind farm

En este trabajo se describe la problemática de la generación eólica con respecto a la calidad de la energía producida, ya que incorpora inversores que distorsionan la onda fundamental de tensión y corriente, como una de las características de la generación eólica que emplea turbinas de velocidad variable, junto con las exportaciones e importaciones de potencia reactiva y la consecuente disminución del factor de potencia; para este propósito se analiza un caso práctico, a partir de mediciones reales de potencias reactivas, factor de potencia y armónicos, realizadas en el Parque Eólico Demostrativo de Turiguanó, además de otras mediciones acumuladas en los registros de la "Documentación de explotación del parque", exponiendo una metodología para determinar, con las mediciones realizadas, los valores de potencias reactivas, factores de potencia y armónicos para cada valor de grado de carga del parque eólico y operación de las turbinas.

In this work the problem of the aeolian generation is described regarding to the quality of the produced energy because the inverters, that distort the fundamental wave of tension and current, has been incorporate like one of the characteristics of the aeolian generation that use turbines of variable speed, together with the exports and imports of reactive power and the consequent decrease of the power factor; for this purpose takes a practical example, with real measures of reactive powers, power factor and harmonics, carried out in the Demonstrative Wind Farm of Turiguanó and others accumulated measures from the records of the technical documentation of the wind farm, exposing a methodology to determine, with the realized measures, the values of reactive powers, power factor and harmonics for each value of load degree of the wind farm and operation of the turbines.

Power, Voltage and Current Oscillations in Distributed Generation Units

En las plantas de generación distribuidas accionadas por motores reciprocantes es necesario conocer las fluctuaciones de tensión, corriente y potencia para evaluar la calidad de la energía que entregan estos grupos electrógenos y como criterio de diagnóstico técnico. Las causas de estas fluctuaciones son diversas. La fundamental se debe a la presencia de oscilaciones forzadas producidas por el momento irregular de los motores primarios. Otras razones se encuentran en las excentricidades constructivas, el desbalance de corriente, los armónicos espaciales y de tiempo, la variación de la configuración del sistema, etc. En este trabajo fueron evaluadas satisfactoriamente las oscilaciones de una máquina conectada a la red mediante la instalación de un analizador de redes de 32 cortes por ciclo a la salida del generador de una de estas unidades. Se expone como caso de estudio las oscilaciones observadas en un generador de 425 kVA480 V accionado por un motor Diesel de seis cilindros y cuatro tiempos en la Provincia de Cienfuegos, Cuba.

In distributed and standby power plants driven by reciprocating motors, is important to know the voltage, current and power oscillation as a delivery power quality and diagnostic criteria. There are several oscillation causes. The fundamental is due to the irregular torque of primary motors. Other causes are due to constructive eccentricities, current unbalance, time and spatial harmonics, changes in systems configuration, etc. In this paper the fundamental oscillations of a grid connected machine were evaluated with a power analyzer installed in one generating power plant. As a case there are shown the observed oscillations in 425 kVA generator driven by a four times, six cylinders Diesel motor in Cienfuegos Province of Cuba.

Structural study of heat pump´s installations

Se investigan las irreversibilidades de una bomba de calor, con análisis exergéticos y estructurales. Se utilizó una instalación experimental de una bomba de calor lográndose datos y cálculos de la eficiencia de la compresión, temperaturas medias de los focos caliente y frío del ciclo, diferencia de temperatura a la salida del condensador, media logarítmica del evaporador, caídas de presiones del condensador y el evaporador y un análisis exergético y estructural con las propiedades termodinámicas en los puntos clave del ciclo, coeficiente de comportamiento del ciclo, balances de masas, energías y entropía, entropía generada en cada componente, balance de exergía con las irreversibilidades en cada componente, eficiencia exergética, defecto de eficiencia y coeficientes de vínculos estructurales Se exploraron las potencialidades de mejora de cada componente para una posterior optimización termoeconómica.

The irreversibility of a heat pump with exergy and structural analysis is investigated. An experimental installation of a heat pump and calculations achieving data compression efficiency, the average temperature of hot and cold spots in the cycle was used, The temperature difference output condenser, log mean evaporator , pressures drops condenser and evaporator and structural exergy analysis and thermodynamic properties at key points of the cycle, the cycle coefficient of performance, mass balances, energy and entropy, entropy generated in each component, the availability balance irreversibilities in each component , exergetic efficiency, default coefficients efficiency and structural links were obtained. The potential for improvement for each component for further thermoeconomic optimization were explored.

Modelling of the load for stable state studies of voltage stability

En este trabajo se presenta un análisis de la influencia de la naturaleza de la carga en la estabilidad de tensión. El margen de carga es un índice considerado exacto para el análisis de la estabilidad de la tensión, sin embargo tradicionalmente se ha asumido la carga para obtener este índice como carga de potencia constante, esto no refleja fielmente el comportamiento de la misma cuando se deterioran las condiciones de tensión en el sistema eléctrico. Se demuestra la influencia del factor de potencia de la carga en la obtención del punto de máxima carga del sistema, así como la influencia de la misma en la obtención del punto de estabilidad por tensión y el punto de máxima carga. Se implementó un programa para la determinación en tiempo real del margen de carga. La metodología fue probada con sistemas de prueba de la IEEE y con un sistema real.

In this paper an analysis of the influence of the nature of the load is presented in the stability tension. The load margin is an exact indices to analyses voltage stability, however traditionally it has been considered the load for obtain these indices as a constant power load, this does not show faithfully the behavior of the load when the condition of tension in the electric system are deteriorate. It is demonstrated the influence of the load power factor in the obtaining of the maximum power load of the system, such as the influence of this one in the obtaining of the stability point and maximum load point. This paper presents software to obtain the load margin for on-line studies. The methodology was tested with IEEE test systems and a real system.

Faults classification with neuronal networks for electrogen groups

Con el incremento del grado de dependencia de la sociedad moderna de los sistemas y procesos tecnológicos complejos, su disponibilidad y correcto funcionamiento se han convertido en una cuestión estratégica, donde las tareas de diagnóstico y clasificación de fallos juegan un rol muy importante con el fin de garantizar y mantener en operación continúa y confiable al proceso, los fallos pueden provocar desde una reducción del desempeño hasta un daño que provoque paradas en la producción. La generación distribuida de energía eléctrica a través de los grupos electrógenos instalados, no está ajena a sufrir fallas. Este trabajo tiene como objetivo el desarrollar un sistema para el diagnóstico y clasificación de fallos para la unidad de motores Diesel (MTU) del Emplazamiento de Grupo Electrógeno Camagüey 1. La solución propuesta constituye una herramienta para evaluar la aplicación de mantenimiento preventivo antes de la ocurrencia de un fallo.

With the increment of the grade of dependence of the modern society of the systems and complex technological processes, their readiness and correct operation they have become a strategic question, where the tasks of diagnostic and classification of shortcomings plays a very important list with the purpose of to guarantee and to maintain in operation it continues and reliable to the process. The shortcomings can cause from a reduction of the acting until a damage that causes stopped in the production. The distributed generation of electric power through the groups installed, is not unaware to suffer shortcomings. This work has as objective the development of a system for the diagnosis and classification of shortcomings for the Diesel unit of motors (MTU) of the Location of Grupo Electrógeno Camagüey 1. The proposed solution constitutes a tool to evaluate the application of preventive maintenance before the occurrence of a failure.

Statistical analysis of the voltage drop in a low voltage electrical system

En este trabajo se presenta un enfoque estadístico para la evaluación de la caída de tensión en un sistema eléctrico de baja tensión, basado en la aplicación de dos herramientas básicas del control estadístico de procesos conocidas como cartas de control y análisis de capacidad de procesos. Se muestran los resultados para dos sistemas de prueba, se realizan las pruebas de normalidad y autocorrelación parcial para las muestras, se interpretan los resultados de las cartas de control Xbarra-S y se evalúa la capacidad del proceso considerando las bases del mejoramiento de la calidad. Los sistemas de prueba usados en este trabajo son un sistema eléctrico monofásico de baja tensión y un sistema eléctrico trifásico de baja tensión. El objetivo principal de este trabajo es evaluar el estado de control estadístico de la variable de proceso "caída de tensión", como herramienta para el mejoramiento continuo de los procesos eléctricos.

This paper presents a statistical approach for the evaluation of the voltage drop in a low voltage electrical system, based on the application of two basic tools of statistical process control known as control charts and process capability analysis. The results for two test systems are shown, testing of normality and partial autocorrelation for samples are performed, the results of the control charts Xbar-S are interpreted and the process capability analysis are assessed considering the foundations for the quality improvement. The test systems used in this work are one electrical system single-phase low voltage and one electrical system of three-phase low voltage. The main objective of this paper is to evaluate the state of statistical control of the process variable "voltage drop", as a tool for continuous improvement of the electrical process.

Efficiency analysis of induction motors in the presence of harmonics and unbalance voltage

En los sistemas eléctricos de potencia es muy común encontrar problemas de calidad de la energía. La circulación de armónicos de tiempo en las redes de suministro eléctrico industrial junto al desbalance de tensión, afecta considerablemente el funcionamiento de los motores asincrónicos trifásicos y dificulta su caracterización energética. Existen diferentes métodos in situ para la estimación de la eficiencia de los motores. Sin embargo, ninguno ha sido lo suficientemente preciso para el análisis bajo la influencia de armónicos, desviaciones y desbalance de tensión. En este trabajo se presenta un procedimiento basado en los circuitos equivalentes, con segregación de pérdidas y empleando un Algoritmo de Forraje Bacterial (AFB), que permite determinar en condiciones de campo y con baja invasividad, la eficiencia energética de motores asincrónicos trabajando en las condiciones señaladas. El método se probó satisfactoriamente en un motor de 1,5 kW alimentado con niveles significativos de desbalance y armónicos de tensión.

In electric supply systems it is very common to find problems of power quality. The time harmonic flow in industrial electrical grids with voltage deviations and unbalance, significantly affects three phase induction motor operation and makes difficult energy characterization. There are different methods for in situ estimation of motors efficiency. However, none of them have been sufficiently precise for the analysis under non-sinusoidal, deviated and unbalanced voltage conditions. This paper presents a method based on the equivalent circuits, with losses segregation and using Bacterial Foraging Algorithm (BFA). It allows determining under field conditions and low invasiveness, energy efficiency of induction motors operating under the before mentioned conditions. This method was tested successfully on a 1,5 kW motor, fed with significant levels of unbalance and voltage harmonics.