Revista Técnica “energía”
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Electromovilidad y Eficiencia Energética en el Transporte Público de Pasajeros del Ecuador Continental
Get PDFThe aim of this paper is to establish how Energy Efficiency Law influences the framework of Ecuador’s public passenger transport system. In addition to establishing hypothetical scenarios under different energy projections in comparative terms between buses that use fossil fuels, particularly diesel, and electromobility through electric buses. The methodology has been carried out in order to establish for a given base year the number of buses in the public transport system for passengers, their consumption and performance in terms of energy. After this, the performance ratio for electric buses was used to analyze the incidence of technological change towards electromobility to know how the energy demand of electricity will be affected and how it varies in time until the year 2025. The results show that in terms of energy, the massive migration of buses towards electromobility does not cause problems in the supply and demand of electricity in continental Ecuador during the years of the analysis period.El objetivo de este trabajo consiste en establecer cómo incide la Ley de Eficiencia Energética en el Ecuador en el marco del sistema de transporte público de pasajeros para el Ecuador continental. Además de establecer bajo diferentes escenarios hipotéticos proyecciones energéticas en términos comparativos entre autobuses que usan combustibles fósiles particularmente diésel y electromovilidad a través de autobuses eléctricos. La metodología ha sido realizada en atención de establecer para un determinado año base la cantidad de autobuses del sistema de transporte público de pasajeros, su consumo y rendimiento en términos energéticos. Posterior de ello, se utilizó la relación de rendimiento para autobuses eléctricos con fines de analizar la incidencia del cambio tecnológico hacia electromovilidad para conocer cómo se verá afectada la demanda energética de electricidad y como ésta varía en el tiempo hasta el año 2025. Los resultados muestran que en términos de energéticos la migración masiva de autobuses hacia electromovilidad no ocasiona inconvenientes en la oferta y demanda de la electricidad en el Ecuador continental en el transcurso de los años del período de análisis
Despliegue Óptimo de Redes Inalámbricas para Medición Inteligente
Get PDFThis article presents an optimal deployment of wireless network taking into account the use of spectrum electromagnetic, data link layer, physical layer and the energy consumption used to transmit information in energy management system. For the analysis a surface has been defined in which smart meters have been deployed randomly in order to ensure that all the devices perform an optimal routing, reaching the gateway through the creation of a wireless sensor network. Different technologies of wireless communication were analyzed in order to calculate the size of the information and fill fields of the data link layer to determine the real size that transport the physical layer. This information is using to optimize the time of use of channel, distances, energy consumption and requirements of bandwidth by each technology. Este artículo presenta la implementación óptima de la red inalámbrica tomando en cuenta el uso del espectro electromagnético, la capa de enlace de datos, la capa física y el consumo de energía utilizado para transmitir información en sistemas de medición inteligentes. Para el análisis, se ha definido una superficie en la que se han implementado medidores inteligentes de forma aleatoria para garantizar que todos los dispositivos realicen un enrutamiento óptimo, llegando a la puerta de enlace a través de la creación de una red de sensores inalámbricos. Se analizaron diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica para calcular el tamaño de la información y rellenar los campos de la capa de enlace de datos para determinar el tamaño real que transporta la capa física. Esta información se utiliza para optimizar el tiempo de uso del canal, las distancias, el consumo de energía y los requisitos de ancho de banda de cada tecnología
Pronóstico de la demanda en energía y potencia del Sistema Eléctrico Quito
Get PDFFor the Empresa Electrica Quito, identify the future behavior of its energy demand variables constitutes a fundamental action, because, from this, the company plans its investment in electrical infrastructure. To meet for this problem, this study aims to forecast the demand for energy and power of the Sistema Eléctrico Quito in the medium term. For this, a predictive model based on the Box-Jenkins methodology is developed. The results obtained show that the structures proposed to model the power and energy demand series (supply and billing) have a better adjustment than the deterministic model actually used by the company.Para la Empresa Eléctrica Quito identificar el comportamiento futuro de sus variables de demanda de energía constituye una acción fundamental, ya que, a partir de esta, la empresa planifica su inversión en infraestructura eléctrica. Para atender a esta problemática, el presente estudio tiene como objetivo pronosticar la demanda en energía y potencia del Sistema Eléctrico Quito en el mediano plazo. Para esto, se desarrolla un modelo predictivo fundamentado en la metodología Box-Jenkins. Los resultados obtenidos muestran que las estructuras propuestas para modelar las series de demanda en potencia y energía (suministro y facturación) tienen un mejor ajuste que el modelo determinista utilizado actualmente por la empresa
Implementación de modelo hidrológico para mejora de la operación de la Central Hidroeléctrica Baba
Get PDFIn order to improve the regulation of the reservoir associated with the Baba Hydroelectric Power Plant and optimize the use of the resource for energy production, a hydrological model was developed and was incorporated for the first time as an input for decision making regarding its management.
This paper motivates the choice of the TETIS model and proposes the development of a methodology for its implementation to obtain the forecast of flows in the basin contributing to the reservoir. The proposed methodology is reproducible in other water sheds of Ecuador because it\u27s been developed based on topographic data, land uses and soil types available at national level.
Motivated by the purpose of the model to optimizing energy production in the Baba plant, it has been developed with an 1 hour time scale, considering the origin data and keeping reasonable computing times, the spatial scale chosen is 200 meters cell size. With an efficiency coefficient for calibration of 0.9014 and 0.5538 and 0.6692 for validation, the reliability of the model can be considered as good.
Another functionality of the model will be risk management downstream by avenue, anticipating the arrival of high flows and making possible an earlier alert through its incorporation in Early Warning Systems and Decision Support Systems.Con objeto de mejorar la regulación del embalse asociado a la Central Hidroeléctrica Baba y optimizar el aprovechamiento del recurso para la producción energética se desarrolló un modelo hidrológico que por primera vez se incorpora como insumo para la toma de decisiones en cuanto a su manejo.
Este documento motiva la elección del modelo TETIS y propone el desarrollo de una metodología para su implementación que permita obtener el pronóstico de caudales en la cuenca aportante al embalse de la Central Hidroeléctrica Baba. La metodología planteada es reproducible en otras cuencas del Ecuador al haberse desarrollado en función de datos topográficos y de usos y tipos de suelo disponibles a nivel nacional.
Motivado por el objeto del modelo de optimizar la producción energética en la central Baba se ha desarrollado con una escala temporal horaria, teniendo en cuenta los datos de origen y para mantener tiempos de computación razonables la escala espacial elegida ha sido de 200 metros de tamaño de celda. Con coeficiente de eficiencia para calibración de 0,9014 y para validación de 0,5538 y 0,6692 se puede considerar la fiabilidad del modelo como buena.
Otra funcionalidad del modelo será la gestión de riesgos aguas abajo por avenida, anticipando la llegada de altos caudales y haciendo posible una alerta más temprana mediante su incorporación en Sistemas de Alerta Temprana y Sistemas de Ayuda a la Decisión
Minería de Datos para Reconocimiento de Patrones en el Análisis de Seguridad Estática de Sistemas de Potencia ante Eventos de Contingencia
Get PDFThis paper analyzes the static security of the power system, applying advanced data mining techniques that allow the evaluation of safety patterns of a power electrical system in a steady state analysis with contingency events N-1. Data are obtained through power flows, to perform Monte Carlo simulations with scripts developed in Python. Using the DIgSILENT PowerFactory simulation software, 10,000 scenarios are analyzed, which allows us to consider the uncertainty of the system according to the probabilistic nature of the system. The static security indexes of the system are calculated to
classify the types of contingencies as safe, critically safe, insecure and highly unsafe. Data mining is developed by means of an algorithm programmed in Python language with which the design of the multiclass support vector machine classifier (SVM Multiclass) is carried out. It is trained to determine if a contingency is safe or unsafe. The parameters of the
SVM were obtained through an optimization with a differential evolution algorithm (Differential Evolution). The results of the validation of the classifier showed that the technique is very effective in classifying new contingencies. The methodology is applied to an IEEE test system of 39 buses. El presente artículo busca analizar la seguridad estática del sistema, aplicando técnicas avanzadas de minería de datos que permitan evaluar los patrones de seguridad de un sistema eléctrico de potencia en un análisis de estado estacionario ante eventos de contingencia N-1. Los datos son obtenidos a través de flujos de potencia, para efectuar simulaciones de Monte Carlo con scripts desarrollados en Python. Usando el software de simulación DIgSILENT PowerFactory se analizan 10000 escenarios, lo que permite considerar la incertidumbre del sistema según la naturaleza probabilística del mismo. Se calculan los índices de seguridad estática del sistema para clasificar los tipos de contingencias como segura, críticamente segura, insegura y altamente insegura. La minería de datos es desarrollada mediante un algoritmo programado en lenguaje Python con el cual se realiza el diseño del clasificador tipo máquina de soporte vectorial multiclase (SVM Multiclass) el cual es entrenado para determinar si una contingencia es segura o insegura. Los parámetros del SVM fueron obtenidos mediante una optimización con un algoritmo de evolución diferencial (Differential Evolution). Los resultados de la validación del clasificador demostraron que la técnica es muy efectiva para clasificar nuevas contingencias. La metodología se aplica a un sistema de prueba IEEE de 39 barras
Determinación del Modelo Estocástico del Estado de Carga de Baterías para el cómputo de Flujo de Potencia Probabilístico de Microrredes
Get PDFThis document proposes a novel methodology for probabilistic estimation of the State of Charge (SOC) stochastic model of Battery Energy Storage Systems (BESS). Proper estimation of SOC is one of the most important parameters for microgrids expansion planning and operation analysis. For this aim, a script that links DIgSILENT PowerFactory and Python is structured. This computational tool allows a probabilistic assessment of the microgrid operation, considering the intermittent availability of the renewable energy primary resource and the electric demand variability. As a result, the stochastic models of SOC of BESS are determined for each period of time. This methodological proposal is applied to a microgrid test system connected to the “Bus 6” of the three machine - nine bus WSCC test power system, obtaining promising results.Este documento propone una novedosa metodología para la estimación probabilística del modelo estocástico del estado de carga (SOC por su nombre en inglés “State of Charge”) de los sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías (BESS por su nombre en inglés “Battery Energy Storage Systems”). La estimación apropiada del SOC es uno de los parámetros más importantes en la planificación de la expansión y operación de las microrredes. Para ello, se estructura una herramienta computacional que enlaza los programas de DIgSILENT PowerFactory y Python. Este aplicativo permite, de forma probabilística, evaluar la operación de la microrred considerando la disponibilidad del recurso primario intermitente de las fuentes de energía renovables y la variabilidad de la demanda eléctrica. Como resultado se determinan los modelos estocásticos del SOC del BESS para cada período de tiempo. La metodología propuesta se aplica a una microrred de prueba que se conecta a la “Barra 6” del sistema de prueba WSCC de tres máquinas y nueve barras, obteniéndose resultados prometedores
Predicción de la Generación para un Sistema Fotovoltaico mediante la aplicación de técnicas de Minería de Datos
Get PDFThis document presents a generation prediction model through data mining techniques for a photovoltaic plant located at Paragachi Community, belonging to Pimampiro (Imbabura), with a total of 14400 solar panels and 3.6 MW nominal power. This system does not have a battery bank for storage, for this reason, it does not provide energy at night, but during the day, it supplies the energy to 2000 households that represent Pimampiro’s urban population.
It begins with a univariate and multivariate analysis of the measurement variables, whose objective is to determine the behavior, incidence and the relationship of each variable in the generation of the photovoltaic system. With the variables of higher incidence as input, a learning machine is trained; it uses the technique of decision trees through random forest to predict the generation.
In renewable energies, the photovoltaic system is one of the most implemented and developed nowadays. However, predicting the amount of power it can generate is complicated by the stochastic behavior of the variables, limiting the entry of this technology into a competitive market, which can integrate into the National Interconnected System in an optimal and efficient way. Este documento presenta un modelo de predicción de generación de energía mediante técnicas de minería de datos para la central fotovoltaica ubicada en la Comunidad Paragachi, perteneciente al cantón Pimampiro (Imbabura), con un total de 14400 paneles solares y potencia nominal de 3.6 MW. Este sistema no cuenta con banco de baterías para almacenamiento, debido a esto no aporta durante las noches, pero en el día abastece a más de 2000 familias, que representa toda la población urbana de Pimampiro.
Se inicia con un análisis univariante y multivariante de las variables de medición, cuyo objetivo es determinar el comportamiento, incidencia y la relación de cada variable en la generación de energía de la central. Con las variables de mayor incidencia como entrada, se entrena una máquina de aprendizaje que usa la técnica de árboles de decisión mediante bosques aleatorios (Random Forest) para predecir la generación de energía.
En energías renovables, el sistema fotovoltaico es uno de los más implementados y desarrollados en la actualidad. Sin embargo, predecir la cantidad de generación que puede proveer es complicado por el comportamiento estocástico de las variables, limitando el ingreso de esta tecnología a un mercado competitivo que se integre al Sistema Nacional Interconectado de forma óptima y eficiente
Mitigación de corrientes de arco secundario en re-cierres monofásicos de líneas simple y doble circuito de Extra Alto Voltaje con aplicación en la Interconexión Ecuador – Perú 500 kV
Get PDFIn the occurrence of a single-phase fault in a transmission line, the existence of two currents is considered: the first one the Primary Arc Current resulting from the failure and the second one, the Secondary Arc Current that may arise from the opening of the phase in failure by automatic protections action.
Mitigation of Secondary Arc Current (SAC) is a taskof great incidence to obtaining a successful monopolar recloser operation in extra high voltage (EHV) lines. This research explores the main technologies and the methodology to mitigate the secondary arc current. After, the ideal technologic solutions, based on the Ecuadorian System characteristics, are selected and studied. As part of the research, the mathematical formulation to characterize the capacitive couplings and their neutralization through parallel inductive compensation and reactors (inductors) in the neutral of banks of three-phase reactors is presented.
A suitable methodology is established to achieve the goal of mitigating or reducing SAC in the event of a single-phase failure. In order to evaluate the results and verify the benefits of the procedure, the future interconnection double circuit Ecuador - Peru 500 kV has been selected as application example.En la ocurrencia de una falla monofásica en una línea de transmisión, se considera la existencia de dos corrientes: la primera la Corriente de Arco Primario fruto de la falla y la segunda, la Corriente de Arco Secundario que puede surgir de la apertura de la fase en falla por acción de protecciones automáticas.
La mitigación de Corrientes de Arco Secundario (SAC), es una tarea de gran incidencia en la obtención de re-cierres monopolares exitosos en líneas de extra alto voltaje (EAV). Esta investigación explora las principales tecnologías y la metodología para mitigar la corriente de arco secundario. Luego, se seleccionan y estudian las soluciones tecnológicas ideales, basadas en las características del sistema ecuatoriano. Como parte de la investigación, se presenta la formulación matemática para caracterizar los acoplamientos capacitivos y su neutralización mediante compensación inductiva paralela y reactores (inductores) en el neutro de bancos de inductores trifásicos.
Se establece una metodología adecuada para lograr el objetivo de mitigar o reducir la SAC en caso de una falla monofásica. Para evaluar los resultados y verificar los beneficios del procedimiento, se utiliza como ejemplo de aplicación la futura interconexión doble circuito Ecuador - Perú 500 kV.  
Plan de control y aseguramiento de la calidad para la recuperación de un rodete de turbina Francis de una central hidroeléctrica
Get PDFThe purpose of this paper is to establish the procedure for the inspection and execution of tests to control and assurance of quality, during the recovery process of the Francis runners, which are elements used as a fundamental part in hydraulic turbines for the generation of electric power. The recovery is based on executing the dimensional control over runner geometry, the material characterization, the metallographic analysis and non-destructive tests (NDT) on welds based on the guidelines of the specification for hydraulic machines CCH 70-4; to determine the zones of wear affected by phenomena such as: cavitation, corrosion and erosion; as well as areas damaged by failure mechanisms as a result of efforts to design, loads and operating factors of the machines. In addition, this creates a reference in terms of technical and technological capabilities in the country, which is projected at the regional level to provide services and specialized engineering solutions, achieving to break the dependence of big foreign companies, creating an added value with the transfer of knowledge; obtaining in this way a substantial saving in costs and time in the process of runner’s recovery.El propósito del presente trabajo es establecer el procedimiento para el plan de inspección y ejecución de pruebas, para el control y el aseguramiento de la calidad, durante el proceso de recuperación de los rodetes de las turbinas Francis, que son elementos empleados como parte fundamental en las turbinas hidráulicas para la generación de energía eléctrica. El procedimiento de recuperación se basa en ejecutar el control dimensional sobre la geometría del rodete, la caracterización del material, el análisis metalográfico y los ensayos no destructivos END sobre los cordones de soldadura en base a las directrices de la especificación para máquinas hidráulicas CCH 70-4; para determinar las zonas de desgaste, afectadas por los fenómenos de cavitación, corrosión y erosión; así como las áreas dañadas por los mecanismos de falla como consecuencia de esfuerzos inherentes a factores de diseño, cargas y funcionamiento de las máquinas. Además, con esto se crea una referencia en cuanto a las capacidades técnicas y tecnológicas en el país, que se proyecta a nivel de la región para brindar servicios y soluciones de ingeniería especializados, logrando romper la dependencia de las grandes empresas extranjeras, creando un valor agregado con la transferencia del conocimiento; obteniendo de esta manera un ahorro sustancial en costos y tiempo en el proceso de recuperación de un rodete
Diseño de Sistemas de Control Basados en el Análisis del Dominio en Frecuencia
Get PDFThe paper presents an analysis of the systems in the frequency domain, given importance and wide use for different areas of science and engineering as the design of control systems. Linked to the analysis of the domain in frequency, it deals with the use of the graphical tool of the diagrams of Bode, which is used to visualize the required actions so that the proposed systems are stable through the inclusion of various controllers like PI or PID. The results obtained make it possible to corroborate the importance and the potential of the analysis in the frequency domain for common cases of systems expressed as transference functions. The proposed methodology is applied in the design of controller in operation, control of electrical power systems or control or power converters.El trabajo presenta un análisis de los sistemas en el dominio de frecuencias, dado importancia y amplio uso para diferentes áreas de la ciencia y la ingeniería como el diseño de sistemas de control. Vinculado al análisis del dominio en frecuencia, se ocupa del uso de la herramienta gráfica de los diagramas de Bode, que se utiliza para visualizar las acciones necesarias para que los sistemas propuestos sean estables a través de la inclusión de varios controladores como PI o PID. Los resultados obtenidos permiten corroborar la importancia y el potencial del análisis en el dominio de frecuencias para los casos comunes de sistemas expresados como funciones de transferencia