Revista Técnica “energía”
Not a member yet
479 research outputs found
Sort by
Identificación de Generadores Críticos ante Problemas de Estabilidad Transitoria
Get PDFThe literature has focused on transient stability, concentrating on its assessment and control under operational situations and limited contingencies. This often leads to transient stability issues not addressed in studies, making the system vulnerable to imminent collapses. In this context, this work proposes a methodology for identifying critical generators under a broad range of operational scenarios and contingencies, serving as a foundation for the development of an adaptable disconnection scheme that responds to the system\u27s real-time dynamics. The methodology relies on the generation of a database encompassing a wide spectrum of operational scenarios and N-1 contingencies, as well as the systematic disconnection of generators to identify those deemed critical for mitigating transient instability. In a controlled simulation environment (IEEE New England 39-bus system in DigSILENT Power Factory software), the methodology effectively identified critical generators in 99.6% of the simulated cases deemed unstable due to transient stability issues, thereby establishing a solid foundation for training a learning model that operates in real time according to the system\u27s dynamics, which translates into an adaptable generation disconnection scheme.La literatura ha prestado atención a la estabilidad transitoria, centrándose en su evaluación y control en situaciones operativas y contingencias limitadas. Esto con frecuencia conduce a problemas de estabilidad transitoria no contemplados en los estudios que hacen que el sistema sea susceptible a colapsos inminentes. En este sentido, este trabajo propone una metodología para identificar los generadores críticos bajo un amplio universo de escenarios de operación y contingencias, sirviendo como base para el desarrollo de un esquema de desconexión adaptable que responda a la dinámica en tiempo real del sistema. La metodología se basa en la generación de una base de datos con un amplio espectro de escenarios operativos y contingencias N-1, así como la desconexión sistemática de generadores que permita identificar aquellos denominados como críticos para la mitigación de inestabilidad transitoria. En un entorno de simulación controlado (sistema IEEE de 39 barras en el software DigSILENT Power Factory), la metodología encontró con efectividad los generadores críticos en un 99.6 % de los casos simulados que fueron identificados como inestables por estabilidad transitoria, determinando así una base sólida para el entrenamiento de un modelo de aprendizaje que actúe en tiempo real según la dinámica del sistema, lo que se traduce en un esquema de desconexión de generación adaptable
Flujo Óptimo de Sistemas Eléctricos de Potencia con Consideraciones Ambientales
Get PDFThe Optimal power flows are used in electrical systems to optimize the distribution of electrical energy. In general terms, the aim is to minimize the costs associated with the generation and distribution of electrical energy, while complying with the operational and safety restrictions of the system. To achieve this, mathematical algorithms are used to solve the problem of finding the optimal power flow, obtaining as a result the flows in each transmission line of the system. These algorithms take into account various input factors, such as energy demand, generation capacity of power plants, operating constraints of transmission lines and costs associated with the generation and distribution of electricity, and also aim to maximize the efficiency of the power system, through the minimization of costs and complying with the operating and security constraints of the system. In this way, in this research work, a proprietary tool is developed with MATLAB programming that determines the optimal power flow of a SEP and also considering the system restrictions. The IEEE 14-bus SEP has been taken as a reference for the analysis, where its optimal power flow is obtained and the restrictions of both emissions and fuel costs are analyzed, thus covering the optimization of power and considering the environmental issue.Los flujos óptimos de potencia se emplean en sistemas eléctricos para optimizar la distribución de energía eléctrica. En términos generales, se busca minimizar los costos asociados a la generación y distribución de energía eléctrica, mientras se cumplen con las restricciones operativas y de seguridad del sistema. Para lograr esto, se utilizan algoritmos matemáticos que permiten resolver el problema de encontrar el flujo de potencia óptimo, obteniéndose como resultado los flujos en cada línea de transmisión del sistema. Estos algoritmos tienen en cuenta diversos datos de entrada factores, como la demanda de energía, la capacidad de generación de las centrales eléctricas, las restricciones operativas de las líneas de transmisión y los costos asociados a la generación y distribución de energía eléctrica, y tienen como objetivo además buscan maximizar la eficiencia del sistema eléctrico, a través de la minimización de los costos y cumpliendo con las restricciones operativas y de seguridad del sistema. De esta manera en el presente trabajo de investigación se realiza una herramienta propia con programación en MATLAB que determina el flujo óptimo de potencia de un SEP y además considerando las restricciones del sistema, se ha tomado como referencia para el análisis el SEP de 14 barras de la IEEE en donde se obtiene su flujo óptimo de potencia y se analizan las restricciones tanto de emisiones como de costos de los combustibles abarcando de esta manera la optimización de potencia y considerando el tema ambiental
Metodología para Calcular los Límites de Estabilidad Estática de Ángulo en el Sistema Nacional Interconectado (SNI) Ecuatoriano Usando el Criterio de Áreas Iguales y Mediciones Sincrofasoriales
Get PDFStatic angle stability is a critical aspect in the operation of power systems, ensuring the synchronization of generators under disturbances. In Ecuador, the National Electricity Operator (CENACE) uses the WAProtector tool, which includes a module for static angle stability analysis. This tool receives real-time data from Phasor Measurement Units (PMUs) installed in the National Interconnected System (SNI). The objective of this work is to establish static angle stability limits between adjacent buses, which must be configured within WAProtector. To achieve this, a methodology based on the equal area criterion is proposed, applied to data obtained through simulations using DIgSILENT PowerFactory software and validated with historical records from WAProtector. The study focuses on seven transmission lines of the SNI, selected due to having complete and reliable information both in simulation and in the WAMS system records. The results show that critical angle values range between 45° and 50°, and that in most cases, the system reaches thermal limits before angular stability limits. This methodology offers a practical solution for defining reliable operational limits in monitoring tools for the Ecuadorian power system.La estabilidad estática de ángulo es un aspecto crítico en la operación de sistemas eléctricos, asegurando la sincronización de los generadores ante perturbaciones. En el Ecuador, el Operador Nacional de Electricidad CENACE utiliza la herramienta WAProtector, la cual incluye un módulo para el análisis de estabilidad estática de ángulo. Esta herramienta recibe datos en tiempo real desde Unidades de Medición Sincrofasorial (PMU) instaladas en el Sistema Nacional Interconectado (SNI). El objetivo de este trabajo es establecer límites de estabilidad estática de ángulo entre barras continuas, los cuales deben ser configurados dentro de WAProtector. Para ello, se propone una metodología basada en el criterio de áreas iguales, aplicada sobre datos obtenidos mediante simulaciones en el software PowerFactory de DIgSILENT, y validada con registros históricos de WAProtector. El estudio se acota en siete líneas de transmisión del SNI, seleccionadas por contar con información completa y confiable tanto en simulación como en registro del sistema WAMS. Los resultados muestran que los valores de ángulo crítico oscilan entre 45° y 50°, y que en la mayoría de casos el sistema alcanza primero los límites térmicos antes que los límites por estabilidad angular. Esta metodología ofrece una solución práctica para definir límites operativos confiables en herramientas de supervisión del sistema eléctrico ecuatoriano
Metodología de Reacondicionamiento de Edificios Hospitalarios
Get PDFThe building and construction sectors account for over one-third of global final energy consumption and nearly 40% of total direct and indirect CO2 emissions. At the same time, hospital buildings are often among the least energy-efficient. Enhancing the energy performance of existing hospital buildings through retrofitting measures presents a significant opportunity for cost and energy savings. However, hospitals have unique challenges, such as continuous occupancy, heavy medical equipment, and strict safety regulations. Additionally, the lack of financial incentives and supportive policies are among the biggest barriers to retrofitting hospital facilities. This paper proposes an energy management methodology for selecting the best retrofitting measures for hospital buildings. Moreover, the study seeks to define a priority ranking for the energy efficiency measures selected in an energy retrofit project, distinguishing between primary and supplementary actions. The methodology includes a generic process flow diagram, a systematic flowchart to facilitate decision-making, and two tables outlining primary and supplementary retrofitting measures.Los sectores de la construcción y edificación representan más de un tercio del consumo final de energía global y casi el 40 % de las emisiones totales de CO2, tanto directas como indirectas. Al mismo tiempo, los edificios hospitalarios suelen estar entre los menos eficientes en términos energéticos. Mejorar el rendimiento energético de los edificios hospitalarios existentes a través de medidas de rehabilitación presenta una oportunidad significativa para ahorrar costos y energía. Sin embargo, los hospitales enfrentan desafíos únicos, como la ocupación continua, el uso de equipos médicos pesados y estrictas regulaciones de seguridad. Además, la falta de incentivos financieros y políticas de apoyo se encuentran entre las principales barreras para la rehabilitación de las instalaciones hospitalarias. Este artículo propone una metodología de gestión energética para seleccionar las mejores medidas de rehabilitación para edificios hospitalarios. Además, el estudio busca definir un ranking de prioridades para las medidas de eficiencia energética seleccionadas en un proyecto de rehabilitación energética, distinguiendo entre acciones primarias y suplementarias. La metodología incluye un diagrama de flujo de procesos genérico, un diagrama de flujo sistemático para facilitar la toma de decisiones y dos tablas que describen las medidas de rehabilitación primarias y suplementarias
Electrocoagulación como Alternativa Sostenible para el Tratamiento de Efluentes de Refinería: Aplicación en Refinería Esmeraldas
Get PDFThe contamination of effluents generated by the oil refining industry is a critical environmental problem, due to the presence of hydrocarbons, phenols and refractory organic matter that prevent their discharge without treatment. This study evaluates the efficiency of electrochemical treatment by electrocoagulation of the process effluent from the Esmeraldas State Refinery (REE), using aluminum and zinc electrodes. The reduction of total petroleum hydrocarbons (TPH), phenols and chemical oxygen demand (COD) was analyzed in a laboratory-scale electrochemical cell system under controlled conditions of pH, current density and temperature. Average removal efficiencies of 73.69 % for TPH, 57.54 % for phenols and 50.61 % for COD were achieved, with a specific energy consumption of 2.1 kWh/m³ for a volume of 4 liters per 60 minutes of treatment. The results indicate that electrocoagulation is a viable technical alternative for the treatment of oil wastewater and can contribute to compliance with current Ecuadorian environmental regulations. In addition, the study highlights the influence of the initial composition of the effluent on the efficiency of the process and raises the need for further research to optimize operating performance under acceptable conditions.La contaminación de los efluentes generados por la industria de refinación de petróleo constituye un problema ambiental crítico, debido a la presencia de hidrocarburos, fenoles y materia orgánica refractaria que impiden su vertido sin tratamiento. Este estudio evalúa la eficiencia del tratamiento electroquímico mediante electrocoagulación del efluente de proceso de la Refinería Estatal Esmeraldas (REE), utilizando electrodos de aluminio y zinc. Se analizó la reducción de hidrocarburos totales de petróleo (TPH), fenoles y demanda química de oxígeno (DQO) en un sistema de celda electroquímica a escala de laboratorio, bajo condiciones controladas de pH, densidad de corriente y temperatura. Se alcanzaron eficiencias promedio de remoción del 73,69 % para TPH, 57,54 % para fenoles y 50,61 % para DQO, con un consumo energético específico de 2,1 kWh/m³ para un volumen de 4 litros por 60 minutos de tratamiento. Los resultados indican que la electrocoagulación es una alternativa técnica viable para el tratamiento de aguas residuales petroleras, y puede contribuir al cumplimiento de la normativa ambiental ecuatoriana vigente. Además, el estudio destaca la influencia de la composición inicial del efluente en la eficiencia del proceso y plantea la necesidad de investigaciones adicionales para optimizar el desempeño operativo en condiciones aceptables
Análisis de la Eficiencia Energética en un Horno Eléctrico con la Implementación de un Ventilador Convectivo
Get PDFThis study presents an energy efficiency analysis of an electric furnace used for tempering heat treatments by implementing a forced convection fan. Improving energy efficiency in industrial heating systems remains a critical challenge, driven by the need to lower operational costs and enhance sustainability. A numerical model was developed based on heat transfer mechanisms, applying computational fluid dynamics (CFD) with a mesh of 138 565 elements and a validated mesh quality factor of 4.681. The continuity, momentum, and energy conservation equations were analyzed under real operating conditions. Results indicated that the maximum temperature increased from 290 to 327.2 K with the addition of the fan, while electrical consumption rose by only 1.54%, corresponding to an additional cost of merely USD 0.0005 per operating cycle. This thermal enhancement promotes greater temperature uniformity and reduces operational times. Consequently, integrating a forced convection system in industrial electric furnaces proves to be a technically and economically viable strategy.Este trabajo presenta un análisis de eficiencia energética de un horno eléctrico utilizado para tratamiento térmico de revenido, mediante la implementación de un ventilador de convección forzada. La eficiencia energética en sistemas de calentamiento industrial es un desafío actual, impulsado por la necesidad de reducir costos operativos y mejorar la sostenibilidad. Basándose en los mecanismos de transferencia de calor, se desarrolló un modelo numérico utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés) con un mallado de 138 565 elementos y validación de calidad de malla de 4.681. Se analizaron las ecuaciones de conservación de continuidad, momento y energía, bajo condiciones reales de operación. Los resultados mostraron que la temperatura máxima alcanzada se incrementó de 290 a 327.2 K con el ventilador, mientras el consumo eléctrico aumentó solo un 1.54 %, representando un costo adicional mínimo de USD 0.0005 por ciclo de operación. Esta mejora térmica permite una mayor homogeneidad de temperatura y tiempos de operación más cortos. Por lo que, la incorporación de un sistema de convección forzada en hornos eléctricos industriales es una estrategia de alta viabilidad técnica y económica
Dimensionamiento Óptimo de Sistemas Fotovoltaicos y Baterías en Entornos Residenciales para Reducir la Dependencia de la Infraestructura Eléctrica Centralizada
Get PDFDistributed Energy Resources (DERs) offer an effective alternative to reduce reliance on centralized electrical infrastructure by providing a more decentralized and flexible energy supply. This work presents an optimization model using mixed-integer linear programming (MILP) to determine the optimal sizing of DERs integrating photovoltaic generation and battery storage, designed to operate both connected to the grid and autonomously. Using real data on energy resources, demand, and construction characteristics of an urban residential complex, the study shows that DERs can significantly reduce dependence on the main grid. Furthermore, it optimizes the use of renewable resources, promoting greater energy self-sufficiency. The methodology is adaptable to various urban settings, where implementing DERs enables increased energy independence, relieving the load on centralized infrastructure and ensuring a reliable supply despite fluctuations in grid availability.Los recursos energéticos distribuidos (DERs, por sus siglas en inglés) representan una alternativa eficaz para disminuir la dependencia de la infraestructura eléctrica centralizada, proporcionando un suministro energético más descentralizado y flexible. Este trabajo presenta un modelo de optimización mediante programación lineal entera mixta (MILP, por sus siglas en inglés) para dimensionar de manera óptima los DERs que integran generación fotovoltaica y almacenamiento en baterías, adaptado para operar tanto conectado a la red como en modo autónomo. Utilizando datos reales de recursos energéticos, demanda y características de construcción de un conjunto residencial urbano, el estudio demuestra que los DERs pueden reducir sustancialmente la dependencia de la red principal. Además, se optimiza el aprovechamiento de recursos renovables, fomentando una mayor autosuficiencia energética. El enfoque propuesto es adaptable a distintos entornos urbanos, donde la implementación de DERs permite una mayor independencia energética, aliviando la carga sobre la infraestructura centralizada y proporcionando un suministro confiable frente a variaciones en la disponibilidad de la red
Diseño y Evaluación de un Sistema Fotovoltaico Aislado para Iluminación en Vías Rurales y Carga de Vehículos Eléctricos Basado En Un Enfoque Multipropósito
Get PDFThe results of a proposal for a high-efficiency photovoltaic system with multipurpose applications implemented along a road are presented. This system is designed to address issues related to lighting, telecommunications, and electric vehicle charging. The need for an isolated system arises from sudden power outages in the country that affect road safety and reliability, as well as the lack of phone signal in some areas.
In the field of lighting, an analysis is conducted using DiaLux software to ensure compliance with appropriate lighting standards for different types of roads. Furthermore, the multipurpose system includes electric vehicle charging, which is becoming increasingly relevant due to the shift towards more eco-friendly vehicles. Providing electric vehicle charging along roads resolves the issue of limited electric vehicle range and promotes their reliable use. The evaluation of the energy resource using the Glover and McCulloch method is essential for designing an efficient system capable of meeting various user needs. Additionally, reducing carbon dioxide emissions is a significant consideration, as electric vehicles can significantly contribute to reducing greenhouse gas emissions compared to fossil fuel vehicles.Se presentan los resultados de una propuesta de un sistema fotovoltaico de alta eficiencia con aplicaciones multipropósito, implementado a lo largo de una carretera. Este sistema está diseñado para abordar cuestiones relacionadas con la iluminación, las telecomunicaciones y la carga de vehículos eléctricos. La necesidad de un sistema aislado surge de los apagones repentinos en el país que afectan la seguridad vial y la confiabilidad, así como la falta de señal telefónica en algunas zonas.
En el ámbito de la iluminación, se realiza un análisis utilizando el software DiaLux para garantizar el cumplimiento de los estándares adecuados de iluminación para diferentes tipos de carreteras. Además, el sistema multipropósito incluye la carga de vehículos eléctricos, que se está volviendo cada vez más relevante debido al cambio hacia vehículos más ecológicos. La provisión de carga de vehículos eléctricos a lo largo de las carreteras resuelve el problema de la autonomía limitada de los vehículos eléctricos y promueve su uso confiable. La evaluación del recurso energético mediante el método Glover y McCulloch es fundamental para diseñar un sistema eficiente capaz de satisfacer diversas necesidades del usuario. Además, la reducción de las emisiones de dióxido de carbono es un aspecto importante, ya que los vehículos eléctricos pueden contribuir significativamente a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los vehículos de combustibles fósile
Despacho Económico de Energía de la Microrred en las Islas Galápagos Utilizando la Plataforma SimSEE
Get PDFThe Galapagos Islands, a natural heritage of humanity, have meticulous control of wildlife and strict inspection of the number and frequency of visitors. The increase in tourists, apart from positive aspects, and the increase in population generates a greater demand for electrical energy. In this sense, Galapagos seeks a boost to comprehensive energy sustainability, replacing thermal energy with environmentally friendly Non-Conventional Renewable Energy (NCRE), through the optimal energy management project through the Conolophus microgrid project.
This document analyzes the optimal management of electrical energy (short-term economic dispatch) considering the stochasticity presented by the high insertion of NCRE in the Santa Cruz-Baltra electrical system. For it. The free simulation software called “SimSEE” (Electric Energy Systems Simulator) is used, where operational scenarios are modeled with and without the Conolophus project in order to analyze its impact on the planning of the operation of the Santa Cruz-Baltra system.Las islas Galápagos, patrimonio natural de la humanidad, cuentan con un control minucioso de la vida silvestre y ejercen estricta inspección del número y frecuencia de visitantes. El incremento de turistas, aparte de aspectos positivos, y el incremento de la población genera una mayor demanda de energía eléctrica. En este sentido, Galápagos busca un impulso a la sostenibilidad energética integral, reemplazando la energía térmica con Energías Renovables No Convencionales (ERNC), amigables con el medio ambiente, a través del proyecto de gestión óptima de la energía mediante el proyecto de microrred Conolophus.
En el presente documento se analiza la gestión óptima de la energía eléctrica (despacho económico de corto plazo) considerando la estocasticidad que presenta la alta inserción de ERNC en el sistema eléctrico Santa Cruz-Baltra. Para ello. se usa el software libre de simulación denominado “SimSEE” (Simulador de Sistemas de Energía Eléctrica), donde se modelan escenarios operativos con y sin el proyecto Conolophus con la finalidad de analiza su impacto en la planificación de la operación del sistema Santa Cruz-Baltra.
Estudio comparativo de la eficiencia de colectores solares de placa plana rectangular y triangular mediante el método de elementos finitos
Get PDFThis investigation compared the efficiency of a flat-plate solar collector with triangular and square geometry, by using the finite element method (FEM). The design of the geometries and the utilized parameters for the simulation were obtained from previous publications. SolidWorks was used to model the two collectors, meanwhile, the Fluent module of the ANSYS software was used for the simulation by the FEM. Collectors integrated a pipe of 7 mm internal diameter with a plate thickness of 11 mm; the defined material was aluminum. An ambient temperature of 20 °C was considered, with solar radiation of 1000 W·m-2 and heat transfer surfaces of 61 250 and 122 500 mm2 for the triangular and square collectors, respectively. The quality of the mesh was excellent, obtaining a skewness of 0.2486, with which efficiencies of 62 and 39 % and maximum temperatures of 27 and 25.5 °C were obtained for the triangular and square collectors, respectively. Due to the geometries performing as fins, the temperatures are higher in the corners and, therefore, achieving higher efficiency is impossible.En esta investigación, se comparó la eficiencia de un colector solar de placa plana con geometría triangular y cuadrada, mediante el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés). El diseño de las geometrías y los parámetros utilizados para la simulación se obtuvieron de publicaciones previas. Se utilizó el software SolidWorks para el modelado de los dos colectores, mientras que el módulo Fluent del software ANSYS fue utilizado para la simulación por el método FEM. Para los colectores se utilizó una tubería de 7 mm de diámetro interno, con un espesor de placa de 11 mm y el material definido fue aluminio. Se consideró temperatura ambiente de 20 °C, con una radiación solar de 1000 W·m-2 y superficies de transferencia de calor 61 250 y 122 500 mm2 para el colector triangular y cuadrado, respectivamente. La calidad del mallado fue excelente, obteniendo skewness de 0.2486, con lo que se obtuvo eficiencias de 62 y 39 % y temperaturas máximas de 27 y 25,5 °C para el colector triangular y cuadrado, respectivamente. Debido a que las geometrías actúan como aletas, las temperaturas son más altas en las esquinas y por esto no es posible alcanzar mayor eficiencia