Portal de Revistas Academicas del ITM (Institución Universitaria adscrita al Municipio de Medellín)
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Planificación óptima de sistemas secundarios de distribución considerando fuentes renovables y de almacenamiento: un enfoque de gestión energética
Get PDFThis study focuses on the optimal planning of secondary power distribution systems considering distributed renewable generators (DG) and energy storage systems (ESS) to minimize expansion costs. The methodology solves a mixed integer non-linear mathematical model that describes the planning problem, including the operating and technical aspects of the secondary power distribution system. Such methodology uses an iterated local search algorithm and a two-stage load flow decomposition method to solve said problem. The two-stage load flow decomposition method finds the optimal operation of the storage devices and the low-voltage distribution system for each solution proposed by the iterated local search algorithm; thus, optimal energy management is achieved for the best solution. The proposed methodology was tested on a real medium-sized secondary power distribution system to establish its effectiveness. The results obtained show a reduction of 51.97 % in the total energy purchase cost of the system and a decrease of 3.02 % in the installation costs of the secondary circuits and distribution transformers when DG and ESS are considered. In conclusion, the results show that the integration of these distributed energy resources into the distribution system planning problem increases the profits of distribution companies from energy purchase and sale and reduces their fixed costs.Esta investigación se centró en la planificación óptima de los sistemas de distribución secundaria teniendo en cuenta los generadores renovables distribuidos (DG) y los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) para minimizar los costos de expansión del proyecto. La metodología resuelve un modelo matemático no lineal entero mixto que describe el problema de planificación, incluyendo los aspectos operativos y técnicos del sistema de distribución secundario. Esta metodología utiliza un algoritmo de búsqueda local iterada y un flujo de carga de descomposición en dos etapas para resolver el problema. El flujo de carga de descomposición en dos etapas encuentra el funcionamiento óptimo de los dispositivos de almacenamiento y del sistema de distribución de baja tensión para cada solución propuesta por el algoritmo de búsqueda local iterada; así, se consigue una gestión óptima de la energía para la mejor solución. La metodología propuesta se probó en un sistema de distribución de dimensiones reales para verificar su efectividad. Los resultados obtenidos mostraron una reducción del 51.97 % en el coste total de compra de energía del sistema, y una disminución del 3.02 % en los de instalación de los circuitos secundarios y transformadores de distribución cuando se consideran los DG y los ESS. En conclusión, los resultados evidencian que la integración de estos recursos energéticos distribuidos en el problema de planificación de los sistemas de distribución aumenta los beneficios de las empresas de distribución por la compra y venta de energía, además de reducir sus costos fijos
Operación integrada de redes de distribución de energía y gas natural: un análisis de confiabilidad
Get PDFCurrently the world faces a great challenge, to achieve a sustainable production of energy, which allows the adequate development of humanity but at the same time does not irreversibly affect the environment. For this, it is absolutely necessary to make optimal and effective use of the available energy resources, in order to aim for energy transition objectives that result in the rational and efficient use of energy, the penetration of renewable resources, and social development. This requires that at a technical level, methodologies be proposed that allow for a holistic analysis of the different interactions and synergies present in the energy system. Therefore, it is essential to delve into the knowledge associated with the interaction between the electricity and natural gas networks, since natural gas is expected to be the energy source that supports the increase in generation from intermittent renewable energy sources. It is for the above that this research work analyzes the reliability of the electric power distribution network based on the impact associated with a contingency in the natural gas distribution network, when both networks are coupled through natural gas-based distributed power generators. A novel non-supplied energy index and a single contingency criterion are used for estimation purposes, considering failure rates and repair times of the natural gas network to obtain a more accurate in the estimation. Numerical results show that significant penetration of natural gas-based distributed generation can compromise the reliability of the power distribution network if the natural gas network is of low reliability.Actualmente, el mundo enfrenta un gran desafío y es lograr una producción sustentable de energía que permita el adecuado desarrollo de la humanidad pero que al mismo tiempo no afecte irreversiblemente al medio ambiente. Para ello, es absolutamente necesario hacer un uso óptimo y efectivo de los recursos energéticos disponibles, con el fin de apuntar a objetivos de una transición energética que resulten en un uso racional y eficiente de la energía, la penetración de los recursos renovables y el desarrollo social. Esto requiere que a nivel técnico se propongan metodologías que permitan un análisis holístico de las diferentes interacciones y sinergias presentes en el sistema energético. Por ello, es fundamental profundizar en el conocimiento asociado a la interacción entre las redes de electricidad y gas natural, ya que se espera que el gas natural sea la fuente energética que sustente el incremento de la generación a partir de fuentes renovables intermitentes. Por lo anterior, en este trabajo de investigación se analiza la confiabilidad de la red de distribución de energía eléctrica a partir del impacto asociado a una contingencia en la red de distribución de gas natural, cuando ambas redes se acoplan a través de generadores de energía distribuida a base de gas natural. Para su estimación se utiliza un novedoso índice de energía no suministrada y un criterio de contingencia sencilla, considerando tasas de falla y tiempos de reparación de la red de gas natural para obtener una mayor precisión en la estimación. Los resultados numéricos muestran que una penetración significativa de la generación distribuida basada en gas natural puede comprometer la confiabilidad de la red de distribución de energía si la red de gas natural es de baja confiabilidad
Óxidos de hierro como catalizadores de procesos tipo Fenton con potencial aplicación en tecnologías de remoción de contaminantes
Get PDFThe designing of new technologies for wastewater treatment is needed. These procedures should have greater efficiency and broad engineering application scope. Among these technologies, the advanced oxidation processes (AOP) have shown high efficiency and potential application in the degradation of hazardous pollutants. Fenton and Fenton-type reactions constitute the most widely used group of AOPs, due to their great oxidizing power and feasibility of application. The iron oxides are stable, non-toxic, and abundant; they have been extensively studied as catalysts for Fenton-type systems. The aim of this work is to show the state of the art on the application of iron oxides as catalysts in these systems. Methodologically, a systematic bibliographic review was carried out on the iron oxides used in Fenton-type processes, using the Scopus database with a search formula that included the appropriate descriptors and boolean operators. As a result, a wide variety of structures with different characteristics and catalytic performance were identified, classified, and analyzed. As conclusion, the most studied species like heterogeneous Fenton catalysts have been magnetite (Fe3O4), hematite (α-Fe2O3), goethite (α-FeOOH) and ferrihydrite (FeOOH). They show different levels of degradation of organic contaminants, depending on the type of substrate, pH, temperature, and concentration of H2O2. In addition, some modifications focused on improving the catalytic efficiency were described: the use of UV-Vis radiation, incorporation of metallic Fe (Fe0) or transition metals (Co, Cu and Mn), catalytic supports, and the control of particle morphology.Existe la necesidad de diseñar nuevas tecnologías para el tratamiento de aguas residuales, con mayor eficiencia y alcance de aplicación ingenieril. Entre dichas tecnologías, los procesos avanzados de oxidación (AOP, por sus siglas en inglés) han demostrado alta eficiencia y potencial aplicación en la degradación de contaminantes peligrosos. Las reacciones Fenton y tipo Fenton constituyen el grupo de AOP de uso más extendido, debido a su gran poder oxidante y viabilidad de aplicación. Los óxidos de hierro, estables, no tóxicos y abundantes, han sido ampliamente estudiados como catalizadores de sistemas tipo Fenton. El objetivo del presente estudio fue mostrar el estado actual sobre los avances recientes en la aplicación de los óxidos de hierro como catalizadores en este tipo de sistemas. Metodológicamente, se realizó una revisión bibliográfica sistemática sobre óxidos de hierro empleados en procesos tipo Fenton, usando la base de datos Scopus con una fórmula de búsqueda que incluyó los descriptores y operadores booleanos apropiados. Como resultado, se identificó, clasificó y analizó una amplia variedad de estructuras con diferentes características y desempeño catalítico. En conclusión, las especies más estudiadas como catalizadores han sido magnetita (Fe3O4), hematita (α-Fe2O3), goethita (α-FeOOH) y ferrihidrita (FeOOH), mostrando diferentes niveles de degradación de contaminantes orgánicos, dependiendo del tipo de sustrato, pH, temperatura y concentración de H2O2. Además, se describieron algunas modificaciones enfocadas a mejorar su eficiencia catalítica: empleo de radiación UV-Vis, incorporación de Fe metálico (Fe0) o metales de transición (Co, Cu y Mn), soportes catalíticos y control de la morfología de partículas
Desempeño financiero y operativo del sector energético colombiano en el contexto de los Objetivos de Desarrollo Sostenible
Get PDFThis article analyzes the financial and operational performance of companies in the electric power sector in Colombia and shows the practices they have implemented to contribute to the Sustainable Development Goals (SDGs), which are a global initiative that seeks through different goals to contribute to the fulfillment of the 2033 agenda for sustainable development. This study is based on the idea that these companies are called upon to articulate their financial and non-financial management so that they are in line with the 2030 Agenda, in a sector that is sensitive to and relevant for the country’s development. This study used a univariate analysis of financial and operational indicators of electric power generation companies in Colombia (with a market share of more than 1 %) from 2014 to 2019. Content analysis was implemented to review the 2019 sustainability reports of 10 companies and study their strategies and mechanisms to comply with the SDGs. It is clear that the SDGs are prioritized in the strategy and disclosed in the sustainability reports of most companies examined here, thus following the disclosure guidelines of The Global Reporting Initiative and the guide for business action on the Sustainable Development Goals of the SDG Compass. The financial results of these companies (measured here by profitability analysis) show how corporate sustainability actions can be leveraged. However, it was not possible to determine the amounts they invested or the spending budgets they allocated to meet the SDGs based on their official documents or information in financial statements. Good financial results by energy companies must go hand in hand with their adoption of a socially responsible culture that promotes, drives, and ensures the development of their country.El propósito de este artículo fue analizar el desempeño financiero y operativo de las empresas del sector de energía eléctrica en Colombia y evidenciar las prácticas implementadas para contribuir con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), que son una iniciativa global que busca a través de diferentes metas contribuir al cumplimiento de la agenda 2033 de desarrollo sostenible. Este estudio se fundamentó en el llamado a las compañías a articular su gestión financiera y no financiera en sintonía con la agenda 2030, en un sector que es sensible y relevante para el desarrollo del país. La técnica empleada fue un análisis univariante de indicadores financieros y operativos entre los años 2014-2019, de las empresas generadoras de energía eléctrica en Colombia, con participación superior al 1 % en el mercado, y mediante un análisis de contenido se revisaron los informes de sostenibilidad de diez empresas en el 2019, para estudiar las estrategias y mecanismos que den cumplimiento a los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Se evidenció que los Objetivos de Desarrollo Sostenible son priorizados en la estrategia y revelados dentro de los informes de sostenibilidad en la mayoría de las empresas, siguiendo los lineamientos de divulgación del Global Reporting Initiative y la guía para la acción empresarial sobre los Objetivos de Desarrollo Sostenible del SDG Compass. En cuanto a los resultados financieros, medidos a través del estudio de las rentabilidades, mostró cómo se pueden apalancar las acciones de sostenibilidad empresarial; sin embargo, no se pudieron determinar montos invertidos o presupuestos de gasto destinados a cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible de manera oficial o su reflejo en los estados financieros. La generación de buenos resultados financieros debe de ir de la mano de una inclusión en las empresas de una cultura socialmente responsable que promueva, impulse y asegure el desarrollo del país
Influencia de los parámetros operacionales de carbonización hidrotermal asistida por microondas en la obtención de productos de valor energético: una revisión
Get PDFAgroindustry generates a large amount of organic waste, which is considered suitable biomass for energy use, one of the thermochemical conversion technologies that make it possible to obtain a product with a high energy value is hydrothermal carbonization, which can be microwave-assisted or conventional heating. The objective of this article is to collect information on the influence of the operating parameters in obtaining higher yields and carbon contents of hydrochar in the microwave-assisted hydrothermal carbonization (MAHTC) process, and in turn to demonstrate such influence of the parameters through a meta-analysis. For the meta-analysis, the collected bibliographic information was taken and evaluated through a generalized linear mixed-type model, which allowed concluding that temperature and time influence carbon content, while yield would be mainly influenced by time of reaction. In general terms, the reaction temperature parameter is highlighted as the most important factor in hydrothermal carbonization, since it determines the physicochemical properties of hydrochar, that is, with the information presented here, it is intended to encourage the use of agro-industrial residues to be transformed into products with high energy value, and thus provide a solution to the problem of climate change, promoting the sustainable development of the agricultural sector.La agroindustria genera gran cantidad de residuos de tipo orgánico, los cuales son considerados una biomasa apta para aprovechamiento energético. Una de las tecnologías de conversión termoquímica que permite obtener un producto de alto valor energético es la carbonización hidrotermal, la cual puede ser asistida por microondas o por horno convencional. El objetivo de este artículo fue recopilar información sobre la influencia que tienen los parámetros operativos en la obtención de mayores rendimientos y contenidos de carbono del hidrochar en el proceso de carbonización hidrotermal asistida por microondas (MAHTC) y, a su vez, demostrar tal influencia de los parámetros mediante un metaanálisis. Para el metaanálisis se tomó la información bibliográfica recopilada y se evaluó a través de un modelo lineal generalizado tipo mixto. Los resultados del modelo evidenciaron que la temperatura y el tiempo ejercen influencia en el contenido de carbono, mientras que el rendimiento estaría influenciado, principalmente, por el tiempo de reacción. En términos generales, se resalta al parámetro de la temperatura de reacción como el factor más importante en la carbonización hidrotermal, ya que determina las propiedades fisicoquímicas del hidrochar, es decir que con la información aquí presentada se pretende incentivar el aprovechamiento de los residuos agroindustriales para ser transformados en productos de alto valor energético y, de este modo, brindar una solución a la problemática de cambio climático, propiciando el desarrollo sostenible del sector agrícola
Rectenna de doble banda para la captación de energía inalámbrica en las bandas de 2.40 GHz y 5.38 GHz
Get PDFThe objective of this study, reflected in this document, was to implement a rectenna for 2.45 GHz and 5.38 GHz wireless local area applications. For this purpose, the antenna dimensions were set to 18 mm × 44 mm, which is simulated using the optimization software CST Studio, manufactured on FR4 substrate with a thickness of 1.6 mm, where the conductive material has a thickness of 0.035 mm. Likewise, the rectangular slot technique was used to improve the bandwidth of the antenna; this technique consists of inserting slots in the structure to modify the displacement of the surface current. The above presented a gain of 2.49 dB at the 2.45 GHz frequency and 4.01 dB at the 5.38 GHz frequency. The proposed antenna for RF energy harvesting applications exhibits a dipole type radiation pattern, which enhances the capture of RF energy from various directions. The triple slotted-band rectifier with T-shaped impedance matching network was designed in FR4, using a Schotkky HSMS-286C diode for AC to DC RF control switching. A tp-link TL-WR940N wireless router was used as the RF emitting source at 30 cm separation between it and the proposed rectenna. The DC output of the rectenna is 3 volts with a generated signal power of 20 dBm at 2.4 GHz. The low-cost rectenna can be used for power-charging applications in the Internet of things (IoT) systems.El objetivo de este estudio, plasmado en este documento, fue implementar una rectenna para aplicaciones de área local inalámbrica 2.45 GHz y 5.38 GHz. Para ello, se estableció que las dimensiones de la antena fueran de 18 mm × 44 mm, la cual se simula mediante el software de optimización CST Studio, fabricada en sustrato FR4 con grosor de 1.6 mm, donde el material conductor posee un espesor de 0.035 mm. Asimismo, se utilizó la técnica de ranuras rectangulares para mejorar el ancho de banda de la antena; esta técnica consiste en insertar ranuras en la estructura con el fin de modificar el desplazamiento de la corriente de superficie. Lo anterior presentó una ganancia de 2.49 dB en la frecuencia de 2.45 GHz y de 4.01 dB en la frecuencia de 5.38 GHz. La antena propuesta para aplicaciones de recolección de energía de RF exhibe un patrón de radiación tipo dipolo, el cual mejora la captura de energía de RF desde varias direcciones. El rectificador de triple banda ranurada con red de adaptación de impedancia en forma de T se diseñó en FR4, utilizando un diodo Schotkky HSMS-286C para el cambio de control de RF AC a DC. Como fuente emisora de RF se empleó un enrutador inalámbrico tp-link TL-WR940N a una distancia de 30 cm de separación entre este y la rectenna propuesta. La salida de corriente continua de la rectenna es de 3 voltios con una potencia de señal generada de 20 dBm a 2.4 GHz. La rectenna de bajo coste puede ser utilizada para aplicaciones de carga de energía en sistemas de la internet de las cosas (IoT)
Análisis de la estructura de capital en los principales sistemas bancarios centroamericanos en el período 2015-2019
Get PDFThis study aims to identify the determinants of the capital structure of the banking systems in El Salvador, Guatemala, and Panama in the 2015–2019 period. For that purpose, the authors analyzed 68 financial institutions that monthly report their financial statements to local banking divisions. The mixed-methods approach adopted here included an extensive literature review to compile theoretical and empirical studies about the main postulates related to this topic. In addition, a quantitative approach was used to analyze the evolution of each banking system and the behavior of its capital structure. Hence, the data were described, and an econometric technique was employed to develop a static panel data model with fixed effects. The results obtained show that the traditional determinants that explain the capital structure of non-financial firms are significant in the banking context as well. Furthermore, the relationship between said determinants and debt capacity agrees with the pecking order theory. El propósito de este artículo fue identificar los determinantes de la estructura de capital para el sistema bancario de El Salvador, Guatemala y Panamá en el período de 2015-2019, en el que se analizaron, específicamente, 68 instituciones bancarias que mensualmente reportan sus estados contables a las superintendencias financieras locales. Con esa finalidad, se realizó un diseño metodológico mixto, aplicando, mediante una revisión de literatura extensa, una recolección teórica y empírica de los principales postulados alrededor del tema, en el que además se analizó, por medio de un enfoque cuantitativo, la evolución de cada uno de los sistemas bancarios y su comportamiento estructural de capital. Para esto se hizo un estudio descriptivo de datos, así como el desarrollo econométrico de un modelo de datos de panel estático con efectos fijos. Los resultados obtenidos permiten identificar que los determinantes tradicionales que explican la estructura de capital de las firmas no financieras también son significativos en el contexto bancario, y que su relación con la capacidad de endeudamiento logró ajustarse al planteamiento de la teoría de la jerarquización financiera. 
Dosier temático «Heterogeneidad, diversidad y proyecciones. Diálogos con pioneros y pioneras CTS en América Latina»
Get PDFAgricultura de precisión y su carácter capitalista: la no neutralidad de la tecnología
Get PDFOne of the most important aspects of today’s capitalism is technology and its rapid development. Technology is the pillar of innovation studies, and it is debated whether developing countries can make qualitative leaps if they manage to embark on the new technologies that emerge as years pass (e.g., biotechnology, nanotechnology, the Internet of Things, big data, etc.). Industry 4.0 is referred to as a new technological revolution, although it encompasses a variety of technologies. In this article, we analyze the widely discussed topic of technological neutrality, but we do so in relation to one of the leading technologies in the Industry 4.0 movement: precision agriculture. Based on a review of the scientific literature on precision agriculture and using the method of analysis of critical political economy, we draw theoretical-methodological conclusions that are not always acknowledged in the controversy surrounding the neutrality of technology. This article identifies objective trends in the field of precision agriculture, and not only circumstantial causes of political-subjective origin, which are common in the literature of Science, Technology and Society Studies.Uno de los aspectos más importantes del capitalismo actual es la tecnología y su rápido desarrollo. Es el pilar de los estudios sobre innovación, y se debate la posibilidad de que países en desarrollo den saltos cualitativos si consiguen embarcarse en las nuevas tecnologías que surgen con el pasar de los años (p. ej.: biotecnología, nanotecnología, internet de las cosas, big data, etc.). Se habla de la industria 4.0 como una nueva revolución tecnológica, aunque ella engloba una variedad de tecnologías. El objetivo de este artículo fue analizar el tema ampliamente discutido de la neutralidad de la tecnología, el cual se hizo con relación a una de las tecnologías de punta que forma parte del movimiento de la industria 4.0: la agricultura de precisión. A partir de una revisión bibliográfica sobre la agricultura de precisión, y utilizando el método de análisis de la economía política crítica, se llegó a conclusiones teórico-metodológicas, no siempre advertidas en la polémica sobre la neutralidad de la tecnología, al detectar tendencias objetivas, y no solo causas circunstanciales de origen político-subjetivo, que es lo común en la literatura de los estudios sociales de la ciencia y la tecnología
Fuentes de financiación para la innovación, según grado de innovación de las empresas de los sectores servicios y comercio en Colombia
Get PDFNowadays, knowledge-based innovation is considered a driver of companies’ progress, productivity, and competitiveness, as well as countries’ economic development. However, one of the main challenges that companies face when they try to innovate is difficult access to resources to fund their innovation activities. Therefore, this study analyzed how the funding decisions for innovation activities made by Colombian companies differ according to their degree of innovation. This study adopted a cross-sectional design with a descriptive and correlational scope, using non-parametric quantitative techniques. The sample was composed of 8,651 answers to the 2016–2017 Survey of Development and Technological Innovation in Colombia by companies in its services and commerce sectors. The results confirm that companies’ sources of funds for innovation activities differ according to their degree of innovation. Furthermore, their own resources are the main source of funds for these activities. This paper makes important contributions that can represent guidelines for establishing and managing public policies that enable a fast and effective corporate access to resources for funding innovation.Actualmente, la innovación, basada en el conocimiento, es considerada un motor para potenciar el progreso, la productividad y la competitividad de las empresas, así como el desarrollo económico de las naciones. Sin embargo, el acceso a recursos para financiar las actividades de innovación representa una de las principales dificultades que afrontan las empresas. El objetivo de esta investigación fue analizar cómo las decisiones de financiación para las actividades de innovación difieren según el grado de innovación de las empresas en Colombia. El estudio se enmarcó en un diseño transversal con alcance descriptivo y correlacional usando técnicas cuantitativas no paramétricas. La muestra estuvo conformada por 8651 empresas pertenecientes a los sectores servicios y comercio que respondieron la Encuesta de Desarrollo e Innovación Tecnológica en Colombia, para el período 2016-2017. Los resultados confirmaron que las fuentes de financiación para las actividades de innovación difieren de acuerdo con el grado de innovación de las empresas; además, los recursos propios representan la fuente de financiación prioritaria para estas actividades. El estudio genera contribuciones importantes que pueden representar pautas para orientar la gestión y el establecimiento de políticas públicas que permitan el acceso ágil y efectivo a recursos para la financiación de la innovación