Ingeniería Energética

Influencia de la energía eólica en la estabilidad de pequeñas señal de un sistema de distribución aislado

ABSTRACT Wind power generation usage is increasing nowadays, especially in the wider sense of distribution areas. Its technical impacts and restrictions are still under study, and in several aspects are kept almost untouched. One of these aspects is the small-signal stability of isolated distribution systems. This paper analyses the influence of wind power on the small signal stability of an isolated distribution system. Factors as wind power integration level, wind turbine technology, system operation, wind farm location and distributed wind farms are considered. The oscillatory modes that arise because of changes in system operating conditions are computed using modal analysis. The synchronous generators behavior is corroborated with the help of time domain analysis. The results showed that wind farm integration improves the damping ratio and reduces the oscillatory frequency of all modes. The interconnection point and dispersed wind generation has no influence on damping ratio and oscillatory frequency.

RESUMEN El uso de la energía eólica se ha incrementado en la actualidad, conectándose principalmente en redes de distribución. El impacto sobre estas redes y las restricciones a tener en cuenta son temas que actualmente se encuentran bajo estudio, y algunos aspectos están poco estudiados. Uno de estos aspectos es la estabilidad de pequeñas señales en sistemas de distribución aislados. En este trabajo se analiza la influencia de la energía eólica en la estabilidad de pequeñas señales de un sistema de distribución aislado. Factores como el nivel de integración de la energía eólica, el tipo de tecnología de aerogenerador, la operación del sistema, el punto de conexión del parque eólico con la red y la distribución de los mismos en el sistema son considerados. Los modos de oscilación que surgen como resultado de los cambios en la operación del sistema son calculado usando un análisis modal. El comportamiento de los generadores sincrónicos es complementado con el uso de simulaciones en el dominio del tiempo. Los resultados muestran que la integración de energía eólica mejora el amortiguamiento y reduce la frecuencia de oscilación de todos los modos analizados. El punto de conexión con la red y la distribución de los parques eólicos no tienen influencia en el amortiguamiento ni en la frecuencia de oscilación.

Predicción del consumo de energía eléctrica residencial de la Región Cajamarca mediante modelos Holt -Winters

RESUMEN El objetivo de este trabajo es predecir el consumo de energía eléctrica residencial de la Región Cajamarca mediante modelos Holt-Winters. Este procedimiento de modelización predictiva es útil para la predicción a corto y mediano plazo de ventas de energía eléctrica. La previsión del consumo de energía eléctrica tiene importancia en la planificación energética regional y nacional; a partir de sus resultados los agentes del mercado de energía eléctrica toman decisiones más adecuadas para su labor. El método Holt-Winters se estimó para diferentes constantes de suavización, que incluye métodos para patrones estacionales aditivos y multiplicativos. El valor de las pruebas estadísticas del error porcentual absoluto medio (MAPE) fue considerado como el principal estimador de la capacidad del modelo. El modelo Holt-Winters aditivo fue seleccionado como el mejor modelo de predicción, con un error porcentual absoluto medio de 1,70 y con constantes de suavización estimadas de 0,4.

ABSTRACT The objective of this work is to predict the consumption of residential electrical energy in the Cajamarca Region through Holt-Winters models. This predictive modeling procedure is useful for the short and medium term prediction of electricity sales. The forecast of electricity consumption is important in regional and national energy planning; from their results, the agents of the electric power market make more adequate decisions for their work. The Holt-Winters method was estimated for different smoothing constants, which includes methods for seasonal additive and multiplicative patterns. The value of the statistical tests of the mean absolute percentage error (MAPE) was considered as the main estimator of the capacity of the model. The additive Holt-Winters model was selected as the best prediction model, with an average absolute percentage error of 1,70 and with estimated smoothing constants of 0,4.

Validación del modelo numérico del comportamiento hidráulico de una bomba centrífuga

RESUMEN En el presente trabajo se realiza la modelación y simulación de una bomba centrífuga a través de métodos numéricos aplicando técnicas de dinámica de fluidos computacional. La investigación permitió obtener las características de comportamiento de la bomba, es decir, carga, potencia y eficiencia versus flujo. Los resultados obtenidos fueron comparados con las curvas experimentales brindadas por el fabricante para su validación. Se verificó que existe una adecuada concordancia entre la simulación numérica y los datos del fabricante. La diferencia entre ambos resultados es siempre menor del 3%. Se investigan y se analizan las líneas de corriente en la succión a través del impelente, el comportamiento de la velocidad axial a la entrada del impelente y el comportamiento de los campos de presión y de velocidad en la bomba. El modelo implementado y los resultados obtenidos constituyen la base para desarrollar investigaciones donde se evalúe el comportamiento de la bomba al modificarse el patón de flujo a la entrada del impelente.

ABSTRACT In the present work, the modeling and simulation of a centrifugal pump is carried out using numerical methods. A Computational fluid dynamics technique was used for the simulation task. The performance characteristics of the pump, that is, head, power and efficiency versus flow were obtained. With purpose of validation the numerical results obtained were compared to the experimental data supplied by the manufacturer. It was verified that there was a very good agreement between numerical simulation and the manufacturer's data. The difference between both results is always lower than 3%. The streamlines in the inlet pump through the impeller, the axial velocity contours at the impeller inlet and the pressure and velocity fields inside the pump are investigated and analyzed. The model implemented and the results obtained constitute the basis for developing investigations where the performance of the pump is evaluated by modifying the flow path at the inlet of the impeller.

El Análisis Probabilista de Seguridad para la evaluación de la confiabilidad en sistemas técnicos complejos

RESUMEN Con el desarrollo tecnológico alcanzado, los sistemas técnicos son cada vez más sofisticados y complejos; por tanto, la confiabilidad, la disponibilidad y la mantenibilidad de estos sistemas constituyen herramientas imprescindibles para asegurar el confort de la vida cotidiana, totalmente dependiente de estos sistemas. Este artículo tiene como objetivo exponer la aplicación del Análisis Probabilista de Seguridad, empleando el software docente CSolv, en dos sistemas técnicos complejos, como casos de estudio: un grupo electrógeno STEMAC y en un subsistema de transmisión del sistema electroenergético, ubicado en la región occidental del país, como una aproximación a la evaluación de la confiabilidad en sistemas tecnológicos complejos. Como principal resultado, se obtuvieron los conjuntos mínimos de fallo del grupo electrógeno, y del subsistema de transmisión. En el primer caso se propone un programa para la mejora en la gestión del mantenimiento, demostrándose su importancia en la confiabilidad de estos sistemas.

ABSTRACT Actually, with the technological development achieved, the technical systems are increasingly sophisticated and complex. Therefore, the reliability, availability and maintainability of these systems are essential tools to ensure the comfort of everyday life, which is totally dependent on these systems.The objective of this paper is to expose the application of the Probabilistic Safety Analysis, using the CSolv teaching software, in two complex technical systems, as case studies: a STEMAC generator and a transmission subsystem of the electrical system, located in the western region of the country, as an approach to the evaluation of reliability in complex technological systems. As the main result, the minimum sets of failure of the generator set, and of the transmission subsystem were obtained. In the first case, a program for improvement the maintenance management is proposed, demonstrating its importance in the reliability of these systems.

Modelado de indicadores de operación de un gasificador downdraft por redes neuronales para biomasa Eichhornia Crassipes

RESUMEN En el trabajo se presentan resultados investigativos obtenidos por los autores en el modelado de indicadores de desempeño de la operación de instalaciones de gasificación de la biomasa con ayuda de redes neuronales artificiales, a partir de la clasificación de la información derivada del análisis sistémico de la operación de estas instalaciones. Se realiza el estudio bibliográfico de los trabajos de investigaciones previos, vinculados al modelado matemático de estas instalaciones por las diferentes técnicas reflejada en la literatura especializada. Se realiza un plan experimental 3N con tres réplicas, a partir del cual se elaboran, utilizando las técnicas de las redes neuronales, cuatro modelos correspondientes a respectivos indicadores de desempeño, con satisfactorios resultados de su evaluación a partir de los coeficientes de regresión y errores estándar utilizando como biomasa el Eichhornia Crassipes. Se describe la instalación experimental y el sistema de adquisición de datos desarrollados.

ABSTRACT The research results are presented by the authors in the modeling of performance indicators of the operation of biomass gasification facilities through the use of artificial neural networks, starting from the classification of the information derived from the systemic analysis of the operation of these facilities. A bibliographical study of previous research, related to mathematical modeling of these facilities through the different techniques specified on the literature was developed. A 3N experimental plan with 3 replicas is made to generate four models according to their own performance indicators using neural networks, with satisfactory results of their evaluation and based on regression coefficients and standard errors using Eichhornia Crassipes as biomass. The experimental installation and the developed data acquisition systems are described.

Estudio de prefactibilidad técnica del aprovechamiento del viento como recurso energético en zonas pre - montañosas

RESUMEN El presente trabajo surge a partir de la necesidad de disminuir los costos por concepto de consumo de electricidad y combustibles en el complejo “Las Terrazas”. Se realizó una visita al lugar e identificaron los lugares más altos y cercanos, se realizó una evaluación de los mismos, seleccionando la loma “El Salón” como sitio de estudio por su altura (544 m), localización y características del viento existentes (velocidad media del viento superior a 5 m/s). A través del empleo de datos satelitales se determinó que la media es de 5,9 m/s, a una altura de 50 m sobre el nivel del terreno, lo cual favorece la instalación de máquinas eólicas. Estas características responden a la necesidad del complejo para reducir los costos, por consumo de electricidad, se propuso la instalación de un aerogenerador conectado a la red para el suministro de electricidad, estimándose la energía que pudiera producir esta máquina.

ABSTRACT The present work arises from the need to reduce costs for concept of electricity and fuel consumption in "Las Terrazas" complex. A visit was made to the place and it identified the highest and closest places, an evaluation of them was made, selecting the hill "El Salón" as a study site for its height (544 m), location and wind characteristics exist (average wind speed above the 5 m/s). Through the use of satellite data, the average wind speed is 5, 90 m/s at 50 m above the earth, which favors the installation of wind machines. This characteristics have been adopted in accordance to reduce costs for the complex by the electricity consumption, the installation of a wind turbine connected to the grid for the supply of electricity was proposed, estimating the energy that this machine could produce.

Producción de agua caliente sanitaria a partir de recuperación de calor en hoteles de Cuba

ABSTRACT In tropical countries Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) systems are commonly used in tourism facilities to maintain comfort, but with considerable electricity consumption. Much attention had been paid to improving efficiency and saving energy in the thermal systems of hotels, e.g. air conditioning and sanitary hot water (SHW). This work is about energy modeling of a conventional vapor compression system with condensation heat recovery for sanitary hot water production in Cuba. The model estimates the total amount of heat rejected in the condenser from measurable external variables, such as: electric power, ambient temperature and chilled water temperature. The system is evaluated under partial load conditions during winter, when temperatures are low and therefore the demand for cooling is less, while hot water is used for rooms or kitchen services. The results show that the model is valid for actual operating conditions working below its nominal capacity.

RESUMEN En países tropicales, los sistemas de Acondicionamiento de Aire, Calor y Ventilación (HVAC) por sus siglas en inglés, son comúnmente usados en instalaciones turísticas para mantener el confort, pero con un considerable consumo de electricidad. Se ha prestado mucha atención al mejoramiento de la eficiencia y al ahorro de energía en los sistemas térmicos empleados en hoteles, por ejemplo: sistemas de acondicionamiento de aire y agua caliente sanitaria (ACS). Este trabajo trata sobre la modelación energética de un sistema convencional de compresión de vapor con recuperación de calor de condensación para la producción de agua caliente sanitaria en Cuba. El modelo estima la cantidad de calor total rechazado en el condensador, a partir de variables externas medibles, como: potencia eléctrica, temperatura ambiente y temperatura de agua helada. El sistema es evaluado bajo condiciones de operación a carga parcial durante invierno, cuando las temperaturas con bajas y por tanto la demanda de enfriamiento es menor; mientras el agua caliente es usada para habitaciones y servicios de cocina. Los resultados muestran que el modelo es válido para las condiciones reales de operación por debajo de su capacidad nominal.

Avances en evaluación del estado y la vida remanente de transformadores de fuerza

RESUMEN Como los transformadores de fuerza (TF) son parte principal de los costos de un sistema electroenergético, debe controlarse su estado, envejecimiento y vida remanente, para valorar su condición actual y futura, algo importante en la toma de decisiones de operación, mantenimiento o inversiones, que favorecen un uso óptimo de las finanzas y aseguran la confiabilidad y calidad. Un fallo de aislamiento de un TF implica daños sensibles, genera altos costos de reparación y pérdidas financieras. Al sistema de aislamiento papel-aceite es imposible realizarle mantenimientos, por lo que debe evaluarse su condición, para minimizar el riesgo de fallas y salidas de servicio. Se reseña la importancia de evaluar la probabilidad de vida remanente de TF y se analizan la trayectoria y los resultados conseguidos para su realización. Como resultado final, se establece la necesidad de encontrar un método, en que se pueda utilizar toda la información disponible sobre el estado de los TF, considerándose los factores de degradación.

ABSTRACT Power transformers (PT) represent an extensive part of the costs structure in an electrical system, so it must to control its state, its ageing and its remnant life, in order to estimate its present and future condition, which is very important to take decisions in operation, maintenance or investments, stimulating an optimal use of financial resources and ensuring reliability and quality. A failure in the PT isolation causes big troubles, produces high repair costs and important financial losses. It is impossible to take maintenance actions on paper-oil isolation, so it is very important to assess its condition, in order to minimize the risk of failures and outages. The work presents a review of the importance of assess the probability of remnant life of PT and an analysis of state-of-the-art concerning methods for implementation of the assessment of that probability. Authors also express the necessity to find out a method to estimate the remnant life of PT, which allow using all the available information about its state, considering different degradation factors.

Diseño de experimento virtual para enfriamiento de tuberías plásticas de cloruro de polivinilo

RESUMEN La experimentación es un método que contribuye a corroborar resultados obtenidos en los diferentes procesos que se desarrollan en la industria, para este caso el objetivo del análisis estadístico es encontrar la relación matemática existente entre el tiempo mínimo requerido para el enfriamiento en el proceso de extrusión de tuberías plásticas, hasta lograr una temperatura deseada según las diferentes propiedades de la materia prima seleccionada que influyen en él. El modelo obtenido es el principal resultado que permitirá, de manera más sencilla estimar ese tiempo. El diseño del experimento virtual, toma como valores a considerar los datos obtenidos y publicados en ediciones anteriores. La ventaja del trabajo es que se puede manipular activamente el sistema que se está estudiando, para generar pocos datos que ofrezcan una información de alta calidad sin necesidad de experimentarlo todo, logrando parámetros que se ajustan a las necesidades de la producción e índices de consumo.

ABSTRACT Experimentation is a method that contributes to corroborate results obtained in the different processes that are developed in the industry, for this case the objective of the statistical analysis is to find the existing mathematical relationship between the minimum time required for cooling in the process of extrusion of plastic pipes, until achieving a desired temperature according to the different properties of the selected raw material that influence it. The model obtained is the main result that will allow more easily estimate that time. The design of virtual experiment, takes as values to consider the data obtained and published in previous editions. The advantage of the work is that You can actively manipulate the system under study to generate few data that offer high quality information without needing to experience everything, achieving parameters that fit the needs of productio and consumption rates.

Sistema de supervisión para el monitoreo de redes eléctricas inteligentes

RESUMEN En el presente trabajo se realiza una aplicación informática encargada de supervisar el monitoreo de una red inteligente en las condiciones de una infraestructura menos desarrollada y mediante el uso de software libre. Actualmente con la incorporación de fuentes renovables de energía, nuevos sistemas de tarifas, servicios y el Internet de las Cosas; los sistemas eléctricos de potencia también han evolucionado hacia la red inteligente. Estos sistemas requieren de una infraestructura de comunicaciones y acceso a Internet que en ocasiones no está disponible, por lo cual la plataforma desarrollada puede dar cobertura a estas deficiencias y brindar un entorno para el crecimiento y la independencia tecnológica. El sistema es implementado usando el lenguaje de programación Python y una base de datos SQLite. La red de comunicaciones para los nodos de medición es desplegada mediante el protocolo ZigBee, de bajo consumo y tolerante a fallos.

ABSTRACT In the present work a computer application is made responsible for supervising the monitoring of an intelligent network in the conditions of a less developed infrastructure and through the use of free software. Currently with incorporation of renewable sources of energy, new systems of tariffs, services and the Internet of Things; Electrical power systems have also evolved towards the smart grid. These require a communications infrastructure and Internet access that is sometimes not available, so the platform developed can cover these deficiencies and provide an environment for growth and technological independence. The system is implemented using the Python programming language and a SQLite database. The communication network for the measurement nodes is deployed using the ZigBee protocol, which is low consumption and fault-tolerant.