Ingeniería Energética

A NUESTROS LECTORES

Celdas de combustible con convertidores elevadores para energías alternativas

ABSTRACT The need for energy in the world has led to the search for new ways of electric power generation, among which is the use of fuel cells as a renewable source that does not contribute to environmental pollution and has high efficiency in energy conversion. In this type of technology the system suffers voltage fluctuations due to the connected loads. Booster converters of boost type are used, which allow to regulate the tension to an optimal value, without great fluctuations. We chose the design of the PI type control by means of the state space method to obtain the transfer functions, and the Routh-Hurwitz criterion to obtain the constants of the PI controller. A fuel cell system of 1 kW was simulated keeping the regulator output voltage at 48 V constant with an overvoltage not greater than 30% of the desired value.

RESUMEN La necesidad energética en el mundo ha llevado a la búsqueda de nuevas formas de generación de energía eléctrica entre las que se encuentra el uso de celdas de combustible como fuente renovable que no contribuye a la contaminación ambiental y tiene alta eficiencia en conversión energética. En este tipo de tecnologías el sistema sufre fluctuaciones de tensión debido a las cargas conectadas. Se utilizan convertidores elevadores de tensión tipo boost, que permiten regular la tensión a un valor óptimo, sin grandes fluctuaciones. Se optó por el diseño del control tipo PI mediante el método de espacio de estados para obtener las funciones transferencia, y el criterio de Routh-Hurwitz para obtener las constantes del controlador PI. Se simuló un sistema para celda de combustible de 1 kW manteniendo constante la tensión de salida del regulador a 48 V con una sobretensión no mayor al 30% del valor deseado.

Potenciales para la diversificación de la matriz energética del Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado

RESUMEN El objetivo de este trabajo fue evaluar el potencial de diversificación de la matriz energética del Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado (CNEA). Esta evaluación se realizó a través de tres pasos. En el primer paso, se determinó la demanda de electricidad del CNEA, la factura eléctrica fue la fuente de información. En el segundo paso, se identificaron los posibles emplazamientos, para la instalación de paneles solares. En el tercer paso, se calculó el porcentaje de la demanda de energía eléctrica del CNEA que podría ser cubierto por la generación que se lograría con estos paneles fotovoltaicos. Como resultado, se identificaron cinco ubicaciones posibles, todas en el techo del CNEA. Con la propuesta se podría cubrir el 100% de la demanda de energía eléctrica del centro. Se recomendó continuar el estudio técnico-económico con el fin de presentar un proyecto para la búsqueda de financiación.

ABSTRACT The objective of this work is to evaluate the potential for diversification of the energy matrix for the National Applied Electromagnetism Center (CNEA). This evaluation was carried out through three steps. In the first step, the electricity demand of the CNEA was determined, the electric bill was the source of information. In the second step, the possible sites for the solar panels installation were identified. In the third step, the percentage of CNEA's electric power demand that could be covered by the generation, having into account these photovoltaic panels was calculated. As a result, five possible locations were identified, all on the CNEA roof. It could be cover the 100% of the demand for electricity in the center with the proposal. It was recommended to continue with the technical-economic study in order to present a project to search for financing.

Potencial Energético de Codigerir Estiércol bovino, Lodos cloacales y residuos de Comida

RESUMEN El mundo actualmente padece graves problemas de contaminación y salud por la falta de un tratamiento adecuado a los residuales orgánicos, generados por las actividades naturales de los seres vivos, entre ellos el estiércol bovino, los lodos cloacales y los residuos de comida; no obstante, esos residuales al codigerirse anaeróbicamente, ofrecen beneficios como la obtención de biogás, biofertilizantes inocuos y, la reducción de daños ambientales y de salud humana. En esta investigación, con reactores agitados a escala de laboratorio, los residuales fueron codigeridos anaeróbicamente en diferentes proporciones, obteniéndose resultados que en primera instancia justifican el proceso al obtener un potencial energético de entre 1,32-8,92 MJ/kg de sólidos totales más que con la quema de 1 kg de estiércol y por otro, establecer los límites de la carga orgánica y observar el crecimiento del potencial energético del proceso debido al posible efecto sinérgico con la mezcla sobre los residuos de comida.

ABSTRACT Today the world currently suffers from serious pollution and health problems, due to the lack of adequate treatment of organic waste generated by the natural activities of living beings, including bovine manure, sewage sludge and food waste; nevertheless, these residuals when they are co-digested anaerobically, offer benefits such as obtaining biogas, harmless biofertilizers and reducing environmental damage and human health. This research, with stirred reactors on a laboratory scale, these residuals were co-digested anaerobically in different proportions. The results obtained shows, in the first instance, that the process is justified. because it is obtained an energy potential of between 1,32-8,92 MJ/kg of total solids, more than with the burning of 1 kg of manure; and on the other hand, establish the limits of the organic load and observe the growth of the energy potential of the process, due to the possible synergic effect that the mixture offers on food waste.

Modelos de difusión de tecnologías energéticas renovable

RESUMEN El trabajo aborda el uso de los modelos de difusión, herramienta útil para entender el desarrollo de tecnologías. La difusión de tecnologías no sigue un patrón único, es complejo y el desafío está en desarrollar modelos para las Tecnologías Energética Renovables (TER). Las TER tienen un enorme potencial para satisfacer la demanda mundial de energía eléctrica, pero el costo inicial y la falta de apoyo financiero es una barrera para su difusión. Son factores influyentes en la difusión, las características tecnológicas, micro-ambientales, el papel del gobierno, tipos de usuarios y la estructura del mercado. Se evidenció que la falta de éxito no implica lo inadecuado de la tecnología. El desconocimiento tecnológico de quienes formulan las políticas y la insuficiente capacidad de empresarios para justificar el apoyo del gobierno, resultan unfreno al desarrollo y la difusión de las TER. Ello se acentúa enlas naciones del tercer mundo.

ABSTRACT The paper deals with the use of diffusion models, a useful tool to understand the development of technologies. The diffusion of technologies does not follow a unique pattern, it is complex and the challenge is in developing models for Renewable Energy Technologies TER.TERs have enormous potential to meet global demand for electric power, but the initial cost and lack of financial support is a barrier to their diffusion. They are influential factors in the diffusion, the technological characteristics, micro-environmental, the role of the government, types of users and the structure of the market. It was evidenced that the lack of success does not imply the inadequacy of the technology. The technological ignorance of those who formulate the policies and the insufficient capacity of entrepreneurs to justify the support of the government, are a brake to the development and the diffusion of the TERs. This is accentuated in Third World nations.

Comparación de métodos de cálculo de la reactancia de dispersión en transformadores de devanados helicoidales concéntricos

ABSTRACT Para estudiar los fenómenos que se originan durante la operación de los transformadores, empleando las herramientas de simulación existentes con resultados de una exactitud aceptable, es necesaria la obtención de datos reales del transformador y su aplicación en un modelo adecuado para cada fenómeno.Entre estos datos, tienen gran relevancia las reactancias del transformador. En este artículo se presenta y evalúan los métodos de cálculo de la reactancia de dispersión en transformadores de devanados helicoidales concéntricos más generalizados en la literatura especializada y se propone la adecuación del método descrito por Kulkarni-Khaparde para su aplicación a devanados rectangulares. Se realiza el cálculo de la reactancia por los métodos descritos y por la variante propuesta, a un transformador de distribución, comparando los resultados teóricos con los valores obtenidos experimentalmente sobre el mismo transformador, y determinándose el error relativo que arroja cada procedimiento con relación al valor numérico de la medición realizada.

RESUMEN In order to study the phenomena that originate during the operation of the transformers, using the existing tools of simulation with results of an acceptable accuracy, is necessary to obtain real data of the transformers and apply these in a suitable model for each phenomenon.Between these data, the reactances of transformers have great relevance.This paper presents and evaluates the two methods more generalized in the specialized literature of calculation of leakage reactance in transformers of helicoidal concentric windings and is proposed the adjusting of a method described by Kulkarni-Khaparde for its application in rectangular windings. It begins with a brief description of these methods and a discussion of them .The calculation of reactance by the described methods and the proposed variant is developed to a distribution transformer, comparing the theoretical results with the values obtained experimentally on the same transformer, and determining the relative error that yields each procedure with respect to the numerical value of the realized measurements.

Análisis sobre la influencia de la turbulencia en la producción energética de las turbinas eólicas

RESUMEN El presente trabajo surge a partir de la necesidad de desarrollar proyectos para la producción de electricidad. A partir de una campaña de mediciones y evaluación del recurso eólico en el litoral de Santa Cruz del Norte, donde se encuentra instalada la estación anemométrica “Caribe” , donde la velocidad media del viento a 50m sobre el nivel del terreno es de 6,47m/s. Se analiza el comportamiento de la turbina eólica Goldwind S48/750, de la compañía china Goldwind, funcionando bajo las condiciones del viento del lugar tomado como sitio de estudio para un índice de turbulencia de 7%, obteniendo una nueva curva de potencia de la máquina funcionando bajo estas condiciones, pues la curva de potencia original está elaborada para un índice de turbulencia de un 10%. Finalmente, se cuantifica la diferencia entre estas potencias, demostrando la influencia de las características del sitio de instalación de la máquina en su funcionamiento.

ABSTRACT The present work arises from the need to develop projects for electricity production. From a measurements campaign and the wind resource assessment in the coast of Santa Cruz del Norte, where the anemometric station "Caribe" was installed, where the average wind speed at 50m above the earth is 6,47m/ s. The wind turbine Goldwind S48/750 behavior, from the chinese company Goldwind, is analyzed, working under the wind conditions of the place taken as a study place for a turbulence index of 7%, obtaining a new power curve of the machine operating under these conditions, since the original power curve is elaborated for a turbulence index of 10%. Finally, the difference between these powers is quantified, demonstrating the influence of the characteristics of the installation site of the machine in its operation.

La aplicación de la Evaluación Probabilística de Seguridad a los Sistemas de Transmisión Eléctrica

RESUMEN Probabilistic Safety Assessment (PSA) has been widely used in Nuclear Power Plants Risk Analysis and can be applied to Electric Power Systems to evaluate initiating events such as short circuits, transmission lines overflows or human operational / maintenance errors that could lead to catastrophic damages, including cascading failures and blackouts. The present paper is dedicated to a PSA application, showing how a combined Event Tree / Fault Tree model can perform a probabilistic evaluation of the risk derived from the failure to isolate a short circuit in a transmission line. The model quantification allowed identifying the most critical elements (circuit breakers, DC power systems and communication system devices) and selecting proper improvement measures leading to an 88% risk reduction. The quantification process was performed applying the EXCEL software version of the Advanced Combinatorial Method for solving complex fault trees (CSolv+).

ABSTRACT El Análisis Probabilista de Seguridad (APS) es ampliamente utilizado en Análisis de Riesgo de Centrales Electronucleares y puede ser aplicado a Sistemas Eléctricos de Potencia para evaluar sucesos iniciadores tales como cortocircuitos, sobrecargas en líneas de transmisión o errores humanos de operación / mantenimiento conducentes a daños catastróficos, incluyendo fallos en cascada y apagones. El artículo presenta una aplicación del APS, que muestra cómo un modelo combinado Árbol de Eventos / Árbol de Fallos puede realizar una evaluación probabilista del riesgo derivado del fallo al aislar un cortocircuito en una línea de transmisión. La cuantificación del modelo permite identificar los elementos más críticos (disyuntores, alimentación de corriente directa y dispositivos del sistema de comunicación) y seleccionar las medidas de mejora que conducen a una reducción de riesgo de 88%. La cuantificación fue realizada aplicando la versión EXCEL del Método Avanzado para la solución de árboles de fallos complejos (CSolv+).

Influencia de las propiedades de la materia prima en el desempeño del proceso de extrusión

RESUMEN La conductividad térmica, el calor específico y la densidad, son propiedades de los plásticos, que influyen directamente, en el mejor o peor desempeño, durante el proceso de extrusión en la producción de tuberías plásticas. A pesar de la relación tan estrecha, que entre las propiedades mencionadas existe, en el presente artículo se reporta como cada una de ellas individualmente incide de un modo diferente en el rendimiento energético durante la etapa de enfriamiento y en el desempeño productivo, del proceso de extrusión en general. El tiempo mínimo de enfriamiento, el índice de consumo energético y el flujo máximo de la máquina extrusora, en función del espesor de tubería y las propiedades de la materia prima utilizada, son los principales resultados obtenidos. La simulación del proceso de enfriamiento. La solución exacta, de la ecuación de la conducción en régimen transitorio, fue el método empleado en la investigación.

ABSTRACT Thermal conductivity, specific heat and density are properties of plastics, which directly influence the best or worst performance during the extrusion process in the production of plastic pipes. In spite of the close relationship between the properties Mentioned exist, in the present article it is reported how each of them individually affects in a different way in the energy efficiency during the cooling stage and in the productive performance, of the process of extrusion in general The minimum minimum cooling, the energy consumption index and the maximum flow of the extruder in the function of the pipe thickness and the properties of the raw material used, are the main results obtained. Simulation of the cooling process. The exact solution from the equation of conduction in the transient regime, it was the method used in the research.

Propuesta de instrumentación para realizar las mediciones de Sistema de Aterramiento de Sbestación de Xitoto

RESUMEN Os sistemas de aterramento de subestações exigem uma avaliação permanente devido fundamentalmente ao envelhecimento das malhas de terra e os problemas de corrosão. Como as condições de desligar a energia de uma subestação fica cada vez mais difícil, cresceu a necessidade de buscar alternativas de medições viáveis, dando-se preferência aos métodos de medição de subestações energizadas. Esporadicamente, uma empresa busca desenvolver técnicas de medições com as instalações energizadas, deparando-se, porém, com obstáculos que comprometem a qualidade dos resultados de ensaios, pelo que este trabalho tem como objectivo propor um equipamento adequado para realizar as medições do Sistema de Aterramento da Subestação Xitoto energizada. Para levar a cabo a medição do sistema de posta a terra, se propor o Metro de Digital Terras AEMC Modelo 4500, com o qual se pode determinar a resistência total de posta a terra da malha e a resistividade da terra.

RESUMEN Los sistemas de aterramiento de subestaciones exigen una evaluación permanente debida fundamentalmente al envejecimiento de las mallas de tierra y los problemas de corrosión. Como las condiciones de desconectar la energía de una subestación es cada vez más difícil, creció la necesidad de buscar alternativas de mediciones viables, dando distinción a los métodos de medición de subestaciones energizadas. En ocasiones, una empresa buscar desarrollar técnicas de mediciones con las instalaciones energizadas, encontrándose con obstáculos que comprometen la calidad de los resultados de ensayos, por lo que este trabajo tiene como objetivo proponer un equipamiento adecuado para realizar las mediciones del Sistema de aterramiento de la subestación Xitoto energizada. Para realizar la medición del sistema de puesta a tierra, se propone el Metro de Digital Terras AEMC Modelo 4500, con el cual se puede determinar la resistencia total de puesta a tierra de la malla y la resistividad del terreno.

ABSTRACT Substation grounding systems require ongoing evaluation due mainly to the aging of ground grid and corrosion problems. The conditions to turn off the power substation is increasingly difficult, grew the need to find alternative viable measurements, giving preference to the methods of measuring energized substations. Sporadically, a company aims to develop measurement techniques with energized facilities, encountering, however, obstacles that compromise the quality of the test results, so this work aims to propose a suitable equipment to perform measurements Grounding System Substation Xitoto energized. To carry out the measurement of put the land system, proposing the Metro de Digital Terras AEMC Modelo 4500, with which one can determine the total resistance of the network, put the mesh and the resistivity of the earth.