Ingeniería Energética

Evaluación en el uso de microrredes para la mejorar la calidad del suministro eléctrico en la Quebrada de Guillén

RESUMEN La matriz energética del Ecuador opera cambios en su estructura con una proyección basada en la generación distribuida con fuentes renovables de energía, a partir del potencial que presenta el territorio. La Quebrada de Guillen, en el municipio Portoviejo de Manabí, es un territorio con un terreno irregular y redes eléctricas próximas a los ríos; esto provoca en el invierno interrupciones al servicio eléctrico, por las averías que afectan el territorio. El objetivo de la investigación es analizar alternativas que permitan mejorar la calidad del servicio eléctrico y en algunos casos ofrecer estabilidad energética, mediante la introducción de microrredes en forma de sistemas aislados. Se empleó el sistema de información geográfica y el CYME 9.2, para el modelado y análisis de microrredes; obteniéndose como resultado la simulación de sistemas fotovoltaicos que pueden ser incorporados en modo generación distribuida para mejorar la calidad en el servicio eléctrico a este territorio.

Ecuador's energy matrix is undergoing changes in its structure with a projection based on distributed generation with renewable enegy sources, from the potential of the territory's. The Guillen´s Ravine, in the municipality of Portoviejo at in the province of Manabí, is a territory with irregular terrain and the electrical grids are close to rivers. This situation causes interruptions to the electrical service in the winter, due to breakdowns that affect the territory. The objective of the research is to analyze alternatives to improve the quality of the electric service and, in some cases, to offer energy stability through the introduction of microgrids in a way as isolated systems. The geographic information system and the software CYME 9.2 were used for the modeling and analysis of microgrids. As a result by simulation of photovoltaic systems we obtained that these systems can be incorporated in a distributed generation mode to improve the quality of electricity service to this territory.

Propuestas metodológicas para el plan de estudios E de las asignaturas de circuitos eléctricos

RESUMEN La nueva transformación curricular desarrollada en la carrera de Ingeniería Eléctrica, responde a las demandas a nivel internacional y nacional para los egresados de esta carrera. Por esa razón, el objetivo principal resulta bajo qué concepción y con qué procedimientos realizar los cambios fundamentales para conseguir un proceso docente educativo comunicativo, independiente y creador, en correspondencia con las orientaciones del Ministerio de Educación Superior. Surge así este trabajo, donde se presentan las experiencias acumuladas durante más de 50 años en la dirección del proceso de enseñanza - aprendizaje de las asignaturas de Circuitos Eléctricos en la carrera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de La Habana. Los resultados del estudio posibilitaron determinar el programa analítico de las asignaturas de circuitos con la utilización de las tecnologías de la información y las comunicaciones como recurso didáctico, lográndose mayor independencia en el desarrollo de habilidades teóricas y prácticas de los estudiantes.

ABSTRACT The new curricular transformation developed in the Electrical Engineering career, responds to the demands at the international and national level for the graduates of this career. For this reason, the main objective is under what conception and with what procedures to make the fundamental changes to achieve a communicative, independent and creative educational teaching process, in correspondence with the guidelines of the Ministry of Higher Education. This is how this work arises, where the experiences accumulated for more than 50 years in the direction of the teaching-learning process of the subjects of Electrical Circuits in the Electrical Engineering career of the Technological University of Havana are presented.The results of the study made it possible to determine the analytical program of the circuit subjects with the use of information and communication technologies as a didactic resource, achieving greater independence in the development of theoretical and practical skills of the students.

El simulador PartSim como medio de integración de las tecnologías en las formas organizativas del proceso de enseñanza-aprendizaje

RESUMEN Lograr transformaciones cualitativas en el proceso de enseñanza - aprendizaje como consecuencia de un amplio y generalizado empleo de las tecnologías de la información y las comunicaciones ha sido una de las premisas en la actual transformación curricular llevada a cabo en la Educación Superior. Estos cambios han de expresarse fundamentalmente en la renovación de concepciones y prácticas pedagógicas que impliquen reformular el papel del profesor y desarrollar modelos de enseñanza - aprendizaje distintos a los tradicionales. El objetivo de este trabajo es proponer el simulador PartSim como medio de integración de las TIC en las formas organizativas del proceso de enseñanza - aprendizaje de la carrera de ingeniería eléctrica de la Universidad Tecnológica de la Habana, tomándose como caso de estudio las asignaturas de Circuitos Eléctricos. Reconociéndose como resultado principal su utilidad didáctica para potenciar el autoaprendizaje, así como el trabajo del profesor como orientador y guía mediante la interactividad.

ABSTRACT Achieving qualitative transformations in the teaching-learning process as a consequence of a wide and widespread use of information and communication technologies has been one of the premises in the current curricular transformation carried out in Higher Education. These changes must be expressed fundamentally in the renewal of pedagogical conceptions and practices that imply reformulating the role of the teacher and developing teaching-learning models different from the traditional ones. The objective of this work is to propose the PartSim simulator as a means of integrating ICT in the organizational forms of the teaching-learning process of the electrical engineering career at the Technological University of Havana, taking as a case study the Electrical Circuits subjects. Recognizing as the main result its didactic utility to enhance self-learning, as well as the teacher's work as a counselor and guide through interactivity.

Caracterización físico-química de la epoxidación de biodiesel obtenido a partir de grasa de pollo residual

RESUMEN El objetivo de la investigación consiste en realizar la epoxidación de grasa de pollo residual y obtener un producto más estable frente a la oxidación, para ser utilizado en la formulación de grasa lubricante. Metodológicamente el estudio se realizó en dos etapas experimentales. En la primera se llevó a cabo la reacción de transesterificación. En la segunda se realizó la epoxidación a 75ºC durante 4.5h. Como resultados se logró determinar los parámetros de calidad del biodiesel con valores apropiados como la densidad, viscosidad cinemática e índice de yodo. Se concluyó que con la epoxidación aumentó la densidad y la viscosidad en comparación con la del producto transesterificado. La densidad final del producto de la epoxidación corresponde a lubricantes de tipo pesado en relación a la gravedad API y la viscosidad cinemática medida a 40ºC, lo que permitió clasificarlo como lubricante ISO VG 7 de acuerdo a la norma ASTM-D-242.

ABSTRACT The aim of the research is to epoxidise residual chicken fat and obtain a product that is more stable against oxidation, to be used in the formulation of lubricating grease. Methodologically, the study was carried out in two experimental stages. In the first stage, the transesterification reaction was carried out. In the second stage, the epoxidation was carried out at 75ºC for 4.5h. As results, it was possible to determine the quality parameters of the biodiesel with appropriate values such as density, kinematic viscosity and iodine value. It was concluded that the epoxidation increased the density and viscosity compared to that of the transesterified product. The final density of the epoxidation product corresponds to heavy type lubricants in relation to API gravity and kinematic viscosity measured at 40°C, which allowed it to be classified as an ISO VG 7 lubricant according to ASTM-D-242.

Una mirada a la transición de la matriz energética cubana

RESUMEN El cambio es inherente a los sistemas vivos. Las sociedades son sistemas vivos, abiertos, están compuestas de elementos interdependientes que se estructuran en subsistemas/sectores; subsistemas integrados por personas, también interdependientes y conectadas unas con otras. Debido a ello, todo cambio en cualquiera de ellos influirá de forma directa en el resto de los subsistemas y elementos que componen la sociedad. Para comprender cualquier fenómeno es preciso estudiar sus antecedentes, evolución e interrelaciones. Muchas veces se ha pensado que los encargados del desarrollo energético en Cuba son las organizaciones del sector productivo, este es un componente importante, pero no el único. Precisamente, este artículo de reflexión esboza una mirada para comprender la transición energética dentro de diferentes sectores del contexto cubano, sus antecedentes, evolución e interrelaciones desde un enfoque histórico-lógico, a partir de un grupo de reflexiones acerca del tema y concluye con otras reflexiones sobre un camino a seguir.

ABSTRACT Change is inherent to living systems. Societies are living and open systems, composed of interdependent elements that are structured in subsystems/sectors; subsystems composed of people, also interdependent and connected to each other. Thus, any change in any of them will directly influence the rest of the subsystems and elements that make up society. To understand a certain phenomenon, it is necessary to study its background, evolution and interrelationships. It has often been thought that those in charge of energy development in Cuba are the organizations at the productive sector; this is an important component, but not the only one. Precisely, this article of reflection outlines a look to understand the energy transition within different sectors of the Cuban context, its background, evolution and interrelations from a historical-logical approach, starting with a group of reflections on the subject and concludes with other reflections on a way forward.

Pronóstico de engelamiento de aeronaves en la región de información de vuelos de Cuba

RESUMEN El suministro de la información meteorológica para la aviación está vinculado con la seguridad operacional. Por acuerdos internacionales, cada Estado tiene asignada una Región de Información de Vuelos (FIR) para el control de los vuelos y las oficinas meteorológicas asociadas son responsables de la vigilancia de sus condiciones de tiempo, debiendo emitir las alertas correspondientes ante la presencia u ocurrencia prevista de fenómenos peligrosos. La formación de hielo sobre las superficies de las aeronaves, es uno de estos fenómenos que afecta no solo su seguridad, sino también la eficiencia del vuelo. Varios métodos se han desarrollado en latitudes medias y altas para su pronóstico, no así para latitudes tropicales. Este trabajo evalúa aplicación de algunos de estos métodos de pronóstico en condiciones tropicales, tomando como base de su aplicación, el sistema de predicción a corto plazo desarrollado por el Instituto de Meteorología de Cuba, obteniéndose resultados iniciales satisfactorios, factibles de ser mejorados.

ABSTRACT The supply of the meteorological information to aviation is related with the flight safety. Because of international agreements, each State has assigned a Flight Information Region (FIR) for the control of the flights and its associated meteorological offices are responsible for the surveillance of its weather conditions, emitting the corresponding alert, when dangerous weather conditions are presents or it is forecast to be produced. Icing over the aircrafts surfaces and other parts of it, is one of these phenomena that affect, not only the safety, but also the flight efficiency. Several methods of icing forecast have been developed in the medium and high latitudes, but not for the tropics. In this work it is analyzed the application of those different forecast methods in tropical environment, using the prediction system developed by the Cuban Meteorological Institute, obtaining satisfactory results, with the possibility to improve it.

Apuntes sobre la restauración del Sistema Eléctrico Nacional ante colapso total y la actualización del procedimiento

RESUMEN Los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) no se conciben sin la existencia de planes ante contingencias que provoquen colapsos parciales y totales. El Sistema Eléctrico Nacional se ve constantemente amenazado por fenómenos meteorológicos, por tanto, no queda exento de la confección de dichos planes y cuenta con un procedimiento ante colapsos de tal magnitud. En el presente trabajo se describe el proceso de actualización del procedimiento ante caídas totales, con la introducción de las nuevas estrategias a seguir para su realización. Se detallan brevemente las etapas con las que debe contar la restauración luego del colapso. Luego, se plantea utilizar las estrategias de ¨todo abierto¨ y la restauración en paralelo. Para su selección, se tendrán en cuenta las ventajas y desventajas de estas estrategias según la bibliografía consultada. Además, se propone cómo deben quedar formadas las islas para la restauración.

ABSTRACT Electric Power Systems (EPS) are not conceived without contingency plans for partial and total collapses. National Electric System is constantly threatened by meteorological phenomena, so it is not exempt from the preparation of mentioned plans and it has a procedure in case of collapses of such magnitude. This paper describes the procedure´s updating process for total collapses, introducing new strategies to follow for its realization. The restoration´s stages after the collapse are briefly detailed. Then, it is proposed to use the strategies of "all open" and restoration in parallel. For their selection, the advantages and disadvantages of these strategies will be taken into account according to the consulted bibliography. In addition, it is proposed how the islands should be formed for the restoration.

Potencial de producción de biogás para su aprovechamiento energético en el contexto rural de Manabí

RESUMEN En la parte rural de la provincia Manabí la cocción de alimentos se realiza mediante la utilización de madera, con riesgo de degradación de los bosques y para la salud humana. El objetivo consiste en estudiar el potencial de biomasa derivada del ganado bovino para su aprovechamiento en el contexto familiar. El trabajo pretende dar a conocer los resultados de una evaluación del potencial de biomasa derivada de la cría de ganado bovino, como parte del estudio en la etapa inicial de proyecto. El artículo se integra por una introducción, materiales y métodos, los resultados, su discusión y las conclusiones. Se aplicó el método deductivo y como técnicas de investigación la revisión bibliográfica y el análisis estadístico para definir el potencial de biogás en la zona estudiada. Se concluye que el aprovechamiento del biogás en el entorno familiar puede satisfacer las necesidades energéticas para la cocción de alimentos de la familia campesina.

ABSTRACT In the rural part of the Manabí province, cooking food is done using wood, with the risk of forest degradation and human health. The objective is to study the potential of biomass derived from cattle for use in the family context. The work aims to present the results of an evaluation of the biomass potential derived from cattle breeding, as part of the study in the initial stage of the project. The article is integrated by an introduction, materials and methods, the results, their discussion and the conclusions. The deductive method was applied and the literature review and statistical analysis as research techniques to define the biogas potential in the studied area. It is concluded that the use of biogas in the family environment can meet the energy needs for cooking food of the peasant family.

Utilización del software Scilab como herramienta didáctica en las prácticas de laboratorio de circuitos eléctricos

ABSTRACT The present work proposes a didactic tool to improve the teaching-learning process of Electric Circuits subjects, applying the problem-based learning method through laboratory practices, implemented in the free software Scilab. The foregoing is a consequence of the policy for the improvement of the continuous training process of Cuban professionals proposed by the Ministry of Higher Education. This is applied in the "E" study plan in the electrical engineering career at the Technological University of Havana, in which the essentiality of the contents constitutes a fundamental aspect to reduce training time and achieve higher levels of independence, motivation and role of the student; promoting autonomous, active, meaningful and collaborative learning. The results conclude that by carrying out the laboratory practices with the proposed methodology, it improves the learning results of the students.

RESUMEN El presente trabajo propone una herramienta didáctica para mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje de las asignaturas de Circuitos Eléctricos, aplicando el método de aprendizaje basado en problemas por medio de las prácticas de laboratorios, implementado en el software libre Scilab. Lo anterior es consecuencia de la política para el perfeccionamiento del proceso de formación continua de los profesionales cubanos propuesta por el Ministerio de Educación Superior. Esto se aplica en el plan de estudios “E” en la carrera de ingeniería eléctrica en la Universidad Tecnológica de la Habana, en el que la esencialidad de los contenidos constituye un aspecto fundamental para reducir el tiempo de formación y lograr mayores niveles de independencia, motivación y protagonismo del estudiante; potenciando el aprendizaje autónomo, activo, significativo y colaborativo. Los resultados concluyen que mediante la realización de las prácticas de laboratorios con la metodología propuesta mejora los resultados del aprendizaje de los estudiantes.

Experiencias en la impartición del tema sobre Economía Circular en la carrera de Ingeniería Eléctrica

RESUMEN El modelo de Economía Circular (EC), promueve la producción de bienes y servicios de manera sostenible, optimizando el consumo de recursos naturales y mitigando los desperdicios. En los últimos años, este modelo ha recibido mucha atención y apoyo a nivel de los gobiernos, internacionalmente; también, en América Latina. Cuba aboga por un desarrollo sostenible, con políticas e incentivos para el reciclaje, el uso de las fuentes renovables y la eficiencia energética, como motor impulsor de su modelo económico. De ahí que se les haya solicitado a las universidades cubanas incluir este tema en sus planes de estudio, para todas las carreras. El objetivo de este trabajo es describir cómo se ha incorporado el tema de la Economía Circular en el Plan de Estudios de la Carrera de Ingeniería Eléctrica en la Universidad Tecnológica de La Habana “José A. Echeverría” CUJAE y los resultados obtenidos en su impartición durante curso 2021.

ABSTRACT The circular economy (CE) model promotes the production of goods and services in a sustainable way, optimizing the consumption of natural resources and mitigating the wastes. In the last years, this model has received a lot of attention and support at the governments' level, internationally; also, in Latin America. Cuba pleads for a sustainable development, with political and incentives for the recycling, the use of the renewable sources and the energy efficiency, as impeller motor of its economic model. Hence, Cuban universities have been requested to include this topic in their study plans, for all the careers. The objective of this paper is to describe how the topic of Circular Economy has been incorporated in the Study Plan of the Electrical Engineering Career at the Technological University of Havana "José A. Echeverría " CUJAE and the results, during the implementation in the 2021 academic year.

Modos y mecanismos de falla de LEDs empleados en iluminación

RESUMEN Debido al incremento del uso de los LEDs en los sistemas de iluminación, la evaluación de la confiabilidad de estos, constituye un tema de vital importancia en el sector de la iluminación, y por consiguiente, la comprensión de sus mecanismos y modos de falla también lo es. Aunque el proceso de construcción de los LEDs es similar a otros dispositivos microelectrónicos existen materiales y requisitos funcionales en estos que hacen que sus modos y mecanismos de fallo sean diferentes. En este trabajo se presenta una revisión de las investigaciones realizadas sobre los mecanismos y modos de falla de los LEDs empleados en los sistemas de iluminación. Este artículo proporciona una base para comprender los problemas de confiabilidad de los LEDs, pues aún la información sobre confiabilidad proporcionada por los fabricantes de LEDs no es suficiente para los usuarios de esta tecnología.

ABSTRACT Due to the increasing use of LEDs in lighting systems, the LEDs reliability evaluation is a vitally important issue in the lighting industry, and consequently, the understanding of their failure mechanisms and failure modes are also. Although the construction process of LEDs is similar to other microelectronic devices, there are materials and functional requirements that make their failure modes and mechanisms different. This paper presents a review of research on the failure mechanisms and failure modes of LEDs used in lighting systems. This paper provides a basis for understanding the reliability issues of LEDs, as even the reliability information provided by LED manufacturers is not sufficient for users of this technology.

Características de corrientes de falla en sistemas fotovoltaicos considerando los requisitos LVRT de Brasil

RESUMEN La corriente de falla de la generación con fuentes de energía renovables que utilicen inversores (FERUI) entre la red y la generación, es acotada debido a limitaciones de los componentes electrónicos, por lo que surge una disputa relacionada con la viabilidad del relé de sobrecorriente en aplicaciones de FERUI. Estas disputas surgen debido a la falta de disponibilidad de características de corriente de falla de FERUI. El problema se complica aún más con los numerosos controles de corriente de falla, donde pueden obtenerse varias características de corriente. Este documento tiene como objetivo establecer las diversas características de corriente de falla de FERUI, cumpliendo los requisitos del código de red de Brasil. A partir de estas características, se pueden resolver las disputas relacionadas con la viabilidad de los relés de sobrecorriente para aplicaciones en FERUI y se pueden identificar los tipos adecuados de control que permiten un rendimiento satisfactorio.

ABSTRACT The fault current of generation with renewable energy sources that use inverters (FERUI) between the grid and generation, is limited due to limitations of the electronic components, so a dispute arises related to the viability of the overcurrent relay in FERUI applications. These disputes arise due to the unavailability of FERUI fault current characteristics. The problem is further complicated by the numerous fault current controls, where various current characteristics can be obtained. This document aims to establish the various fault current characteristics of FERUI, meeting the requirements of the Brazilian grid code. From these characteristics, disputes related to the feasibility of overcurrent relays for FERUI applications can be resolved and the appropriate types of control that allow satisfactory performance can be identified.

Investigación y análisis de un sistema fotovoltaico híbrido para el suministro de energía

ABSTRACT In order to provide new information on hybrid photovoltaic systems, this paper presents a technical, economic, and ecological study of a hybrid PV system connected to a storage system and utilized to power a remote site. We came up with a plan of action based on the HOMER software in order to accomplish our objective. The results indicate that, in comparison to PV alone and diesel alone, the hybrid system is the optimum choice given the location selected using local resources and the characteristics of the load to be provided. In addition, the hybrid system offers various advantages over diesel alone in terms of technology, economy, and even the environment. All gas emissions are significantly reduced, and the results highlight the importance of renewable energy in reducing gas emissions. These results might assist manufacturers by providing the answers to various queries regarding this kind of installation.

RESUMEN Con el fin de proporcionar nueva información sobre los sistemas fotovoltaicos híbridos, este artículo presenta un estudio técnico, económico y ecológico de un sistema fotovoltaico híbrido conectado a un sistema de almacenamiento y utilizado para alimentar un sitio remoto. Elaboramos un plan de acción basado en el software HOMER para lograr nuestro objetivo. Los resultados indican que, en comparación con la energía fotovoltaica sola y el diésel solo, el sistema híbrido es la opción óptima dada la ubicación seleccionada utilizando los recursos locales y las características de la carga que se proporcionará. Además, el HES ofrece varias ventajas sobre el diésel solo en términos de tecnología, economía e incluso medio ambiente. Todas las emisiones de gases se reducen significativamente y los resultados destacan la importancia de las energías renovables en la reducción de las emisiones de gases. Estos resultados podrían ayudar a los fabricantes al proporcionar respuestas a varias consultas sobre este tipo de instalación.

Evaluación de diferentes modelos para estimar la temperatura de operación de módulos fotovoltaicos monocristalinos usando datos climatológicos

ABSTRACT The efficiency of photovoltaic modules depends on the operating temperature of the cells. Currently it is difficult to choose a suitable model to estimate the temperature of the modules, due to the variety of proposed models. In this research, ten temperature estimation models of the modules were evaluated, based on three input variables: ambient temperature, irradiance and wind speed. For the modeling, in situ measurements were used, recorded for six months, by the 7.5 kWp monocrystalline silicon photovoltaic system and a climatological station of the Solar Energy Research Center of Santiago de Cuba. King et al (2004) was the model with the best accuracy criteria, with squared error, mean absolute error and coefficient of determination equal to 3.482 ºC, 2.698 ºC and 0.912, respectively. Finally, the effect of the operating temperature of the modules on the efficiency was simulated, obtaining useful information for future projects of photovoltaic systems in Cuba.

RESUMEN La eficiencia de los módulos fotovoltaicos depende de la temperatura de operación de las celdas. Actualmente es difícil escoger un modelo idóneo para estimar la temperatura de los módulos, debido a la variedad de modelos propuestos. En esta investigación se evaluaron diez modelos de estimación de temperatura de los módulos, a partir de tres variables de entrada: temperatura ambiente, irrandiancia y velocidad del viento. Para las modelaciones se usaron mediciones in situ, registradas durante seis meses, por el sistema fotovoltaico de silicio monocristalino de 7,5 kWp y una estación climatológica del Centro de Investigaciones de Energía Solar de Santiago de Cuba. El modelo King et al. (2004) presentó los mejores criterios de precisión, con error cuadrático, error medio absoluto y coeficiente de determinación igual a 3.482 ºC, 2.698 ºC y 0.912 respectivamente. Finalmente, se simuló el efecto de la temperatura de operación de los módulos sobre la eficiencia, obteniéndose informaciones de utilidad para futuros proyectos de sistemas fotovoltaicos en Cuba.

Cálculo del límite de potencia renovable mediante simulación Monte Carlo

RESUMEN La introducción de fuentes renovables de energía no despachables como la energía eólica y la energía solar fotovoltaica puede causar problemas de desviación de frecuencia en escenarios en estado estacionario. Estos problemas se deben principalmente a su variabilidad inherente y las características de la red a la que se conectan y pueden empeorar en redes aisladas. Este trabajo consiste en el cálculo del valor máximo de energía eólica y solar fotovoltaica que se puede conectar en un sistema aislado manteniendo los valores de desviación de la frecuencia dentro de los límites establecidos. Para lograr este objetivo se desarrolló un algoritmo basado en simulaciones Monte Carlo. Los resultados obtenidos con la utilización de este algoritmo muestran que en un sistema aislado un incremento de la penetración de renovables causa un incremento en las desviaciones de frecuencia llevando al sistema a no cumplir con los límites establecidos. Los resultados también muestran que la introducción de un sistema de almacenamiento, debidamente calculado, ayuda a reducir las desviaciones de frecuencia y cumplir con las regulaciones.

ABSTRACT Introducing renewable non-dispatchable energy sources such as wind and solar (PV) into a power system can cause frequency deviation problems in steady-state operation scenarios. These problems are mainly related to their inherent variability and the characteristics of the grid they are connected to. These problems can be amplified in isolated power systems. This research consists in calculating the maximum value of wind and solar PV that can be connected in an isolated power system while maintaining the frequency deviation values within standard limits. An algorithm based in Monte Carlo simulations was developed to fulfil this objective. The results obtained using the described algorithm show that, in an isolated power system, renewable power values increase, frequency deviations also increase, eventually failing to comply with grid code regulations. Results also show that introducing a properly sized energy storage helps decreasing out-of-limits frequency deviations, complying with the grid code regulations.