Ingeniería Energética

A NUESTROS LECTORES

Emission comparisson of engines using e0 and e10 fuel during transient driving cycle

Este artículo tiene como propósito presentar la implementación de un ciclo de prueba transitorio para motores de combustión interna, particularmente el ciclo de conducción modo 10 japonés sobre un banco de pruebas en un laboratorio. Este ciclo transitorio se realizó con el fin de comparar las emisiones másicas de CO y CO2 para gasolina corriente E0 y gasohol E10 en condiciones similares a las de operación real de un vehículo, siendo utilizados un motor con alimentación por carburador y un motor con alimentación por inyección. Adicionalmente, se reporta el consumo de combustible de cada motor durante el ciclo utilizando gasolina E0 y E10. En este trabajo se utilizaron dos metodologías diferentes para medición de emisiones contaminantes, con el fin de contrastar y validar los resultados obtenidos. Las pruebas se realizaron en el Laboratorio de Motores de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá.

This article has the objective to present the implementation of a transient cycle test for internal combustion engines, particularly the Japanese urban driving cycle 10-Mode on a test bench in a laboratory. This transient cycle was realized in order to compare the mass emissions of CO and CO2 for current E0 fuel and E10 gasohol in similar conditions to the real operation of a vehicle, being used an engine whit carburetor and an engine whit injection fuel. Additionally, fuel consumption of each engine during the driving cycle is reported using gasoline E0 and E10. In this project two different measurement methodologies were used to measure the pollutant emissions, in order to compare and validate the results obtained. The tests were realized in the Engines Laboratory of the Universidad Nacional de Colombia.

Power factor analysis in an isolated system with renewable energy

Debido a que la generación fotovoltaica no puede seguir los cambios en la demanda y la posibilidad de que la máxima generación del parque fotovoltaico no coincida con la demanda máxima del sistema, los factores característicos de las curvas de carga cronológica diaria (CCCD) pueden verse afectados negativamente. En el presente trabajo se analiza el comportamiento del factor de carga de la CCCD de un sistema eléctrico aislado, teniendo en cuenta la conexión de una central fotovoltaica y la posibilidad de aumentar su capacidad nominal. Se incorpora posteriormente al análisis un sistema de almacenamiento de energía (SAE), analizando diferentes formas de operación del mismo. Para obtener los resultados pertinentes se desarrolló un algoritmo en MATLAB que permite analizar la curva de carga bajo estas condiciones, además de obtener el mejor modo de operar el SAE para mejorar el factor de carga.

Due to the inability of PV generation to follow demand changes and the possibility of a mismatch of the solar plants maximum output and the end-users maximum demand, daily load curves characteristic factors can be affected negatively. In this study an isolated systems load factor behavior is analyzed. The influence of a photovoltaic (PV) system with the possibility to increase its rated capacity is also studied. With the goal of improving the previously mentioned factors, an electrical energy storage (ESS) working in conjunction with the PV system is proposed and evaluated. The results of the analysis were obtained using an algorithm developed in MATLAB which also made possible to achieve the best approach to operate the ESS.

Reduction of losses in transformer core during reconfiguration of air gaps area

En los transformadores el tema de la distribución o configuración de la zona de los entrehierros, ha motivado la discusión de especialistas, toda vez que la combinación de los parámetros que caracterizan a esta zona ejerce cierta influencia sobre los niveles de pérdidas y corrientes de vacío. Estos parámetros son; la cantidad de láminas por paquetes, la longitud del solapamiento entre láminas y la longitud del entrehierro. Se presentan los resultados de una investigación desarrollada con el objetivo de reducir las pérdidas y corrientes de vacío en núcleos de transformadores a partir de diferentes configuraciones de la zona de los entrehierros. La certidumbre de los resultados es evaluada estadísticamente. Además se presentan los resultados obtenidos mediante simulación a través del Método de Elementos Finitos (MEF) de diferentes configuraciones de zona de los entrehierros investigadas. Se realiza un análisis teórico de los fenómenos o procesos que justifiquen los resultados obtenidos.

In distribution transformers, the issue of the distribution or configuration of the zone of the air gap has motivated the discussion of specialists, since the combination of the parameters that characterize this zone exerts some influence on the levels of no-load losses and currents. These parameters are; quantity of sheets for packages, the length of the overlay between sheets and the length of the spark gap. The results of a research developed with the objective of reducing losses and no-load currents in transformer cores from different configurations of the air gap zone are presented. The certainty of the results is evaluated statistically. In addition, the results obtained by simulation through the Finite Element Method (FEM) of different zone configurations of the investigated air gaps are presented. A theoretical analysis of the phenomena or processes that justify the obtained results is carried out.

On the performance of three phase induction motors with different voltage levels

El motor asincrónico o de inducción trifásico es el principal consumidor de energía eléctrica tanto en el sector industrial como en el de los servicios. Debido a esto, es muy importante conocer cómo se ve afectado el comportamiento de este motor cuando su ambiente eléctrico no es aquel para el cual se proyectó. Una de las más importantes variables que evalúan este ambiente eléctrico es la tensión, la cual puede variar en un margen importante. Este artículo pretende analizar cómo reaccionan las más importantes variables de comportamiento cuando hay un cambio en la tensión. Estas variables son: eficiencia, factor de potencia, potencia reactiva, corriente y velocidad. Se utiliza el bien conocido y utilizado circuito equivalente por fase del motor y se un método simple para estimar sus parámetros. Resolviendo el circuito equivalente variando el deslizamiento y para diferentes tensiones es posible determinar estas características de comportamiento y poderlas evaluar. Esta evaluación es importante debido a que en muchas ocasiones, la tensión de operación no es la nominal.

The three phase induction motor is the most importantelectrical energy consumer in industrial and tertiary sectors. On account of this fact, it is very important to know how the behavior of this motor will be affected when the electrical environment is not the standard one. One of the most important electrical variable to assess this environment is the voltage. This paper is intended to analyze how, when the voltage applied to the motor changes, its most important performance variables react. These variables are: efficiency, power factor, reactive power, current and speed. The well known per phase equivalent circuit of the motor is utilized and a method to identify its parameters in a simple way is described. Solving the equivalent circuit for different voltage values varying the slip, it is possible to construct the performance characteristic of the motor and evaluate its behavior with variable voltage levels. This assessment is very important on account of the fact that, very frequently, the voltage is not the rated one.

New methodology for obtain the parameters of a photovoltaic module

La celda y el módulo fotovoltaico se representan típicamente mediante un circuito equivalente. La correcta modelación del circuito equivalente es hoy en día una herramienta esencial para diseñadores y proyectistas, para la realización de estudios y optimizar la energía en los sistemas fotovoltaicos. Sin embargo, la determinación de los parámetros del circuito equivalente, es aún una tarea difícil y normalmente requiere de datos experimentales y procedimientos de cálculo, generalmente no disponibles por el usuario. Este artículo presenta una nueva metodología, que posibilita el cálculo exacto de los parámetros y magnitudes eléctricas, del modelo de simple diodo con cinco parámetros, obtenidos a partir de los datos aportados por los fabricantes en las hojas de datos de los módulos fotovoltaicos. Finalmente se comprueba la validez y precisión de la metodología propuesta, comparando datos y curvas experimentales obtenidas por el fabricante de un módulo comercial, con los obtenidos mediante el modelo matemático propuesto.

The cell and photovoltaic module is typically represented by an equivalent circuit. The correct equivalent circuit modeling is nowadays an essential tool for designers and planners, for studies and optimizes energy in photovoltaic systems. However, the extraction of the equivalent circuit parameters is still a difficult task and typically requires experimental data and calculation procedures, generally not available for the user. This paper presents a new methodology, which enables the exact calculation of the parameters and electrical quantities, simple diode model with five parameters, obtained from the data provided by manufacturers in the data sheets of photovoltaic modules. Finally is showed the validity and accuracy of the proposed methodology, comparing experimental data and curves obtained by the manufacturer of a commercial module, with those obtained by the proposed mathematical model is checked.

Parameters controllers of capital Cost of Eolic parks

El conocimiento del costo capital de los parques eólicos presenta gran importancia para determinar su factibilidad y el beneficio económico o su equivalente energético que el mismo puede reportar. El costo capital de los parques eólicos está determinado por parámetros internos o controladores básicos del costo como: la potencia, número de máquinas, altura del cubo; y parámetros externos como: el índice de inflación, la altitud del parque y otros, que pueden alterar el costo básico del mismo. En este trabajo se demostró mediante la aplicación de un modelo paramétrico, obtenido con anterioridad, que un parque eólico con determinada potencia puede tener costos muy diferentes en dependencia de la estructura que se adopte para el mismo, es decir, la combinación de los parámetros controladores del costo. Se pudo apreciar también, las ventajas que ofrece la estimación paramétrica para los estudios de factibilidad, la optimización de variantes y los análisis de sensibilidad.

The knowledge of the capital cost of wind farms, results in a great importance in to determine their feasibility and the economic benefit or their energy equivalent that they can report. The capital cost of wind farms is determined by internal parameters or basic drivers of cost such as power, number of machines and cube height and external parameters such as inflation index, park altitude and others, which can alter the basic cost of them. In this work, it was demonstrated by applying a parametric model previously obtained, that a wind farm of a certain power can have very different costs depending on the structure adopted by them, this means the combination of the controller parameters cost. The advantages of parametric estimation for feasibility studies, variant optimization and sensitivity analyzes were also observed.

Fault tree evaluation using an EXCEL worksheet

O presente trabalho foi dedicado à avaliação de árvores de falhas mediante uma planilha EXCEL. A determinação dos Cortes Mínimos (CM) foi realizada formando todas as combinações possíveis dos eventos básicos que integram a árvore. O método impede que o cálculo colapse por explosão combinatória. A memória disponível nunca constitui uma limitação. Foi aplicada a fatoração de eventos não repetidos, um método recursivo para a formação das combinações de eventos e um ordenamento dos componentes que da prioridade aos mais repetidos e próximos do portão topo. A planilha EXCEL determina os CM mais importantes, a probabilidade de falha do sistema e as medidas de importância dos componentes. Também são possíveis análises de indisponibilidade instantânea. São apresentados os resultados para duas árvores de falhas representativas que foram resolvidas em tempos razoáveis, mostrando um desempenho adequado para aplicações industriais de moderada complexidade.

El presente trabajo fue dedicado a la evaluación de árboles de fallos mediante una planilla EXCEL. La determinación de los Cortes Mínimos (CM) fue realizada formando todas las combinaciones posibles de los sucesos básicos que integran el árbol. El método impide que el cálculo colapse por explosión combinatoria. La memoria disponible nunca constituye una limitación. Fue aplicada la factorización de sucesos no repetidos, un método recursivo para la formación de las combinaciones y un ordenamiento de los componentes que prioriza los más repetidos y próximos a la puerta tope. La planilla EXCEL determina los CM más importantes, la probabilidad de fallo del sistema y las medidas de importancia de los componentes. También son posibles análisis de indisponibilidad instantánea. Se presentan los resultados para dos árboles de fallos representativos que fueron resueltos en tiempos razonables, mostrando un desempeño adecuado para uso en aplicaciones industriales de moderada complejidad.

The present paper was dedicated to the evaluation of fault trees through an EXCEL worksheet. The determination of the Minimal Cut Sets (MCSs) was accomplished performing all possible combinations of the basic events that take part of the tree. The method prevents the calculation from collapsing due to a combinatorial explosion. The available memory is never a limitation. It was applied the factorization of non-repeated events, a recursive method for the generation of the events combinations and an ordering scheme giving priority to the components which are more repeated and appear closer to the top gate. The EXCEL worksheet determines the most important MCSs, the system failure probability, and the components importance measures. Instantaneous unavailability analysis is also possible. The results for two representative fault trees are presented. They were resolved in a reasonable time, showing an adequate performance for industrial applications of moderate complexity.

Management of quality electrical energy

El trabajo tuvo como objetivo presentar la mejora del sistema de monitoreo y control de la Tecnología de Gestión Total de la Eficiencia Energética, desde la perspectiva del ciclo del conocimiento, con el fin de favorecer la sostenibilidad de los resultados. Se demostró la efectividad de los cambios propuestos a través del monitoreo y control de los indicadores de calidad de la energía eléctrica del Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado en el período 2006 al 2016 divido en dos etapas. De los indicadores estudiados, el de tensión se normalizó y el factor de potencia mejoró a 0.96 lo que permitió recibir una bonificación, que representó la disminución de un 4% en el importe de la factura eléctrica anual en la entidad. Esto a su vez contribuyó a la disminución de las emisiones de CO2 sin disminuir el nivel de actividad.

This work aimed to improve the system of monitoring and control of the total Management Technology of Efficiency Energy from the perspective of the knowledge cycle in order to promote the sustainability of the results. The effectiveness of proposed changes through monitoring and control of the quality indicators of electricity the National Center for Applied Electromagnetism in the period 2006 to 2016 divided into two stages was demonstrated. The indicators studied: voltage, voltage harmonic distortion and power factor showed significant progress regarding the standard and the initial stage. Evidenced by eliminating low voltage, with the decrease of 4% in the amount of the annual electricity bill, with reduced CO2 emissions, without reducing the level of activity.