Revista Técnica “energía”
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Modelación de Sistema Termosolar para Pasteurización en Producción de Quesos de Comunidades Andinas, Provincia de Chimborazo
Get PDFThis research is related to the pasteurization modeling process using solar thermal energy of low temperature through solar fl at collectors and to validate the technical and economical viability of the system required to produce craft cheese.
The approach let to estimate the reduction of production fees, work hours and CO2 emissions taking in account the commercial system implemented over pasteurization industries in the Andes communities at Chimborazo province in Ecuador.
The demand of heat required in the pasteurization process to produce 400 milk liters was simulated by a water system composed by: solar fl at collectors (85%), heat accumulator of 120 liters, GLP heater (15%). The approach predicts that the proposed system is optimum with fourth solar collectors are used 10 m2 of area. The technical and economical viability is predicted too, at least three years and reducing 85% of CO2 emissions as a environmental benefi t, reducing 127500 kg of emissions in 25 years.
This proposal let to maximize the solar thermal effi ciency considering solar followers, vacuum tubes collectors or by reducing the solar thermal heat (70%).Este trabajo detalla el modelamiento del proceso de pasteurización utilizando energía solar térmica de baja temperatura, a través de colectores solares planos y validar la viabilidad técnica-económica del sistema requerido en la fabricación artesanal de quesos. La modelación permite estimar la reducción de costos de producción, horas de trabajo y emisiones de CO2 en relación al sistema actual implementado, que utiliza GLP para las pasteurizadoras de las comunidades andinas de la provincia de Chimborazo. Se simuló la demanda de calor requerido en el proceso de pasteurización de 400 litros de leche con un sistema híbrido conformado por: colectores solares planos (85%), acumulador de calor de 120 litros, quemador de GLP (15%). La modelación predice que el sistema propuesto es efectivo con cuatro colectores solares planos con un área de 10 m2, además predice la viabilidad técnico-económica, con una recuperación de tres años y en el aspecto ambiental es muy beneficioso reduciéndose el 85% de emisiones de CO2, dejando de emitir 127500 kg a la atmosfera para un periodo de 25 años. Concluimos que la eficiencia del sistema termo solar se puede maximizar con: seguidores solares, colectores de tubos de vacío o reduciendo el aporte calórico solar térmico (70%) y el sistema propuesto se puede implementar
Comparación Técnica entre los Programas de Simulación de Sistemas de Potencia DIgSILENT PowerFactory y PSS/E
Get PDFElectrical Power System (EPS) are subjected to a variety of electrical phenomena and are structured by a huge number of both active and passive elements. For this reason, to plan, operate and monitor a power system, it is necessary to use computer programs that help simulating, as realistically as possible, the elements of a power system as well as the different electrical phenomena that take place. This paper presents a comparative analysis between two simulation power system programs: DIgSILENT PowerFactory and PSS/E. For this purpose, the IEEE 39 bus test system is used to simulate: power flows, short-circuits and transient stability. In addition, an instructive for the PSS/E program is presented to create a case study where the simulation modules mentioned above are tested. The execution time of each simulation shows that PSS / E program is faster than DIgSILENT PowerFactory software for steadystate and transient state studies.Los sistemas eléctricos de potencia (SEP) están sujetos a una gran variedad de fenómenos eléctricos y están constituidos por una enorme cantidad de elementos tanto activos como pasivos. Por esta razón, para poder planificar, operar y monitorear un sistema de potencia es necesario contar con programas computacionales que ayuden a simular, de la forma más real posible, los elementos de un sistema de potencia, así como también los fenómenos eléctricos a los que están sujetos.
Este trabajo presenta un análisis comparativo entre dos programas de simulación de sistemas de potencia: DIgSILENT PowerFactory y PSS/E. Para esto se utiliza el sistema de prueba IEEE 39 barras, en el cual se realizan simulaciones de: flujos de potencia, cortocircuitos y estabilidad transitoria. Además, se presenta un instructivo para el programa PSS/E para crear un caso de estudio y para los módulos de simulación mencionados anteriormente. Los tiempos de ejecución de cada simulación muestran que el programa PSS/E es más rápido que el programa DIgSILENT PowerFactory para estudios en régimen permanente y régimen transitorio
Evaluación Energética en Motores de Inducción en el Accionamiento de Ventiladores Centrífugos
Get PDFThe purpose of this study is to quantity the reduction in energy consumption by implementing a variable frequency drive (VDF) to induction motors used to power centrifugal fans controlled by Damper. A three-phase induction motor of 210W, a centrifugal fan with forward-curved blades, an acrylic pipe, a Damper and two VDFs were used in this study. A baseline was established for the operating point of the three-phase motor using the speed-torque curves obtained during testing. This baseline provided means to calculate the electrical potency consumed by the three-phase engine when the air flow is regulated through the Damper. Then, the reduction in energy potency was determined by comparing the different control platforms of each VDF. Testing showed that implementing a VDF with a V/f (voltage/frequency) control platforms yields a 77% reduction in energy potency.El propósito del trabajo de investigación es presentar alternativas para reducir el consumo de energía eléctrica en los motores de inducción, en accionamiento de ventiladores centrífugos controlados por Damper. Para ello se dispone de un banco de pruebas que contiene: un motor trifásico de 210W, un ventilador centrífugo de álabes curvados hacia adelante, un tubo de acrílico, un DAMPER y los variadores de frecuencia a ser analizados. Inicialmente se procedió a determinar el punto de trabajo del banco de pruebas a partir de las curvas características experimentales obtenidas, las mismas que sirven de base para conocer la potencia eléctrica que consume el motor trifásico, cuando se regula el flujo de aire a través del Damper. Los variadores de frecuencia 1 y 2 tienen varios modos de control, los mismos que fueron analizados para determinar cuál de ellos está enfocado al ahorro de consumo eléctrico, resultando el modo de control V/f (voltaje/frecuencia) cuadrático que tiene el variador de frecuencia 2, el que permite un ahorro de potencia de aproximadamente un 77%, a diferencia de los demás
Aplicación de Métodos Multicriterio para la Selección de Materiales para Menaje de Cocinas de Inducción
Get PDFThis investigation shows results about materials selection for pans of induction cookers, which takes into account the interplay between the requirements of design, materials and product processing. It has identified physical properties, as well as, restrictions on the health, appearance, material and processing cost. Finally, it has studied the ability to adapt manufacturing processes by industry in Ecuador. As a result, it has established the candidate materials which meet the above requirements. This is the case of AISI 430 or electromagnetic steel, as well as materials typically used for induction utensils. Finally, it was used different selection models like Pugh, Dominic and Pahl - Beitz methods, which allowed choosing the best materials for the process. The results have shown that there are three settings as candidate materials: a) Stainless steel AISI 430 or AISI 436, AISI 304 steel and Teflon non-stick coating inside, b) AISI 430 or AISI 436 stainless steel which has been inlaid in an aluminum pan and c) Cast iron with vitrified treatment. En esta investigación se presentan los resultados de la selección de materiales para menaje de cocinas de inducción, donde se ha tenido en cuenta la interrelación entre los requisitos de diseño, material y procesado del producto. Se han identificado las propiedades físicas que deben tener, junto con las restricciones para la salud, apariencia, costo de material y procesado, así como, la capacidad de adaptar los procesos de fabricación para realizar el menaje por parte de la industria de Ecuador. A continuación, se han identificado materiales candidatos que cumplen con los requerimientos anteriores como el caso del AISI 430 o los aceros electromagnéticos, así como, materiales que suelen utilizarse en el menaje. Por último, se han utilizado distintos modelos de selección de materiales como el método Pugh, Dominic y Pahl-Beitz, que permitieron elegir los mejores materiales para el proceso. Los resultados muestran la existencia de tres configuraciones de materiales candidatos como son: a) Acero inoxidable AISI 430 o AISI 436, acero inoxidable AISI 304 y capa antiadherente de teflón interior, b) Acero inoxidable AISI 430 o AISI 436 embutido en el fondo de una olla de aluminio y c) Hierro fundido con tratamiento de vitrificado
Esquema Adaptable para la Separación Controlada en Islas Eléctricas basado en Tecnología WAMS
Get PDFIn this paper a new methodology for controlled power system islanding based on Wide Area Measurement System (WAMS) is presented. As a first step, generators are classified into coherent groups by means of a recursive clustering algorithm applied to the measurements delivered by Phasor Measurement Units (PMU). The second step defines the transmission lines to be opened in order to create the islands with minimum power imbalance; concepts based on graph theory, shortest electrical distance and active power imbalance are used. The 39 bus - New England System is used to test the outstanding performance of the proposed methodology and show its capability to avoid power systems collapse.Este trabajo presenta una nueva metodología, basada en Sistemas de Medición de Área Extendida, para desarrollar un Esquema de Separación Controlada en Islas Eléctricas. En primera instancia, los generadores son clasificados en grupos coherentes mediante un algoritmo recursivo de agrupamiento aplicado a las mediciones entregadas por Unidades de Medición Sincrofasorial. Como segundo paso, basándose en conceptos de teoría de grafos, mínima distancia eléctrica y balance de potencia activa, se determinan las líneas de transmisión a ser abiertas con el fin de formar islas eléctricas con muy bajo desbalance de potencia. El sistema New England - 39 barras es usado para probar el adecuado desempeño del esquema propuesto y mostrar su capacidad de evitar el colapso del sistema
Caracterización de Armónicos en el Sistema Nacional Interconectado, SNI a partir de Información del Sistema de Monitoreo de Área Extendida, WAMS
Get PDFThe purpose of this document is to make a characterization of the harmonics of the National Interconnected System (SNI) in Ecuador using as input signals the records of Phasor Measurement Units (PMU), and using software to perform univariate and multivariate statistical analysis. Statistical analysis is performed in order to obtain harmonic behavior of the system, allowing the formation of timely and geographic clusters. For the formation of clusters, it is necessary to obtain patterns containing the main features of the acquired data, and based on similarities between them, to perform the corresponding harmonic data clusters. Among the applied techniques, it is the Principal Component Analysis (data mining), since the requirement of processing huge amount of data caused by the small sampling rates of the synchrophasor measurement system.El presente trabajo tiene por objeto hacer una caracterización de los armónicos del Sistema Nacional Interconectado del Ecuador (SNI) usando como datos de entrada señales registradas en unidades de medición sincrofasorial (PMU), y mediante un software realizar un análisis estadístico univariante y multivariante.
El análisis estadístico se lo realiza a fin de obtener el comportamiento de los armónicos en el sistema, permitiendo la formación de clusters por períodos y geográficos. Para la formación de los clusters es necesario obtener patrones que contengan las características propias de los datos adquiridos, y en base a similitudes entre ellos realizar las agrupaciones de los datos de armónicos. Entre las técnicas que se propone aplicar está el Análisis de Componentes Principales (minería de datos), debido a la necesidad de procesar la gran cantidad de información disponible causada por los pequeños tiempos de muestreo que presenta un sistema de medición sincrofasorial
Aspectos Técnicos de la Segunda Actualización Integral del SCADA/EMS del CENACE
Get PDFThis article presents the main features of the new SCADA / EMS system of CENACE, enabling it to fulfill its responsibility as Technical Operator of the Interconnected National System and international interconnections, in order to improve operational security and enhance the quality of service. From a general approach, functionality and conceptual architecture of SCADA / EMS, with its technological components, based on a distributed and open architecture that enables interoperability with other technological systems is explained. Fundamental technical aspects of project implementation, the advantages of scheme continuously updating and maintenance and evolution of SCADA / EMS are indicated.Este artículo presenta las características más importantes del nuevo sistema SCADA/EMS del CENACE, que le permite cumplir con su responsabilidad de Operador Técnico del Sistema Nacional Interconectado e Interconexiones Internacionales, a fin de mejorar la seguridad operativa e incrementar la calidad del servicio. Desde un enfoque general, se explica la funcionalidad y arquitectura conceptual del SCADA/EMS, con sus componentes tecnológicos, basada en una configuración distribuida y abierta, que permite la interoperabilidad con el resto de sistemas tecnológicos. Se indican aspectos técnicos fundamentales de la ejecución del proyecto, las ventajas de un esquema de actualización y mantenimiento permanente y la evolución de los SCADA/EMS
Monitoreo en Tiempo Real de Oscilaciones de Potencia en el Corredor Oriental Molino – Totoras – Santa Rosa – Pomasqui utilizando Mediciones Sincrofasoriales de las Subestaciones Pomasqui y Molino a Nivel de 230 kV
Get PDFThis paper investigates and implements algorithms denominated Power Swing Detection – PSD and Predictive Out-Of-Step Tripping – OOST, which base their operation on synchrophasor measurements for the detection of oscillatory conditions and loss of synchronism. The algorithms are directed to the problem of angular stability presented by the National Interconnected System (SNI) with the Colombian System when occurs contingencies N-2 in certain areas of 230 kV Network, which can trigger unstable oscillatory conditions or loss of synchronism, if these conditions are not detected on time and control actions are performed. For which develops a computational tool based on Synchrophasor where PSD and OOST algorithms are applied, for it must first determine the parameters of characteristic setting them dependent power system in which they are implemented. This tool allows to observe and monitor in real time the dynamic behavior of nearby generators buses where synchrophasors measurements were obtained, in addition to detect stable and unstable oscillatory conditions, reaching to get an additional tool for decision making if is necessary.En este trabajo se investigan y aplican los algoritmos Power Swing Detection, PSD y Predictive Out of Step Tripping, OOST, los cuales basan su funcionamiento en mediciones sincrofasoriales para la detección de condiciones oscilatorias y pérdida de sincronismo. Los algoritmos son dirigidos al problema de estabilidad angular que presenta el Sistema Nacional Interconectado (S.N.I) con el Sistema Eléctrico Colombiano ante contingencias N-2 en ciertas zonas de la Red Troncal de 230 kV, lo cual puede desencadenar condiciones oscilatorias inestables o bien la pérdida de sincronismo, si estas condiciones no son detectadas a tiempo y no se realizan acciones de control.
Para lo cual se llega a desarrollar una herramienta computacional basada en sincrofasores en donde se aplica los algoritmos PSD y OOST, para ello se debe determinar previamente sus parámetros de ajuste característicos, los mismos que dependen del sistema de potencia en donde se los implemente. Esta herramienta permite observar y monitorear en tiempo real el comportamiento dinámico de los generadores cercanos a las barras de donde se obtiene las mediciones sincrofasoriales, además permite detectar condiciones oscilatorias estables e inestables, llegándose a obtener una herramienta adicional para la toma de decisiones en caso de ser necesario
Banco de Emulación de Perfiles de Viento para Aplicaciones en Energía Eólica
Get PDFThis works presents the development of a testrig for wind turbine emulation, including the conversion system from wind to electrical energy. The complete emulation test-rig has a driving element, in charge of providing the torque/speed profiles, corresponding to real data of wind availability in a given geographical location. The driving element, in this case a 3.3 kW DC machine, is coupled to the generator, in this work a 4.0 kW @ 50 Hz double feed induction generator (DFIG). Both electrical machines are feed from power electronic converters, an H-bridge for the DC machine, and a dual three-phase converter for the induction machine. The switching elements in these converters are insulated gate bipolar transistors (IGBT). Two heat-sinks are used for the power electronics, one for a rectifier/H-bride feeding the DC machine, and the other for the dual converter. The speed at the common shaft is measured using an optical-encoder. The control signals, for the emulator, are measured using two sensor cards, providing up to 16 signals between currents and voltages. Both converters are controlled from a DSP based board coupled to an FPGA board, providing the high amount of processing power required by the different control techniques. The converters are controlled using pulse width modulators with adjustable carrier frequency, for this work a 10 kHz carrier is selected.El trabajo presenta el desarrollo de un banco de emulación de perfiles de viento, incluyendo el sistema de conversión de energía eólica a energía eléctrica. El banco completo de emulación consta de un elemento motriz, encargado de proporcionar perfiles pares/velocidad, correspondientes a datos reales de disponibilidad eólica de un lugar geográfico particular. El elemento motriz, constituido en este banco de emulación por un motor de corriente continua de 3.3 kW, se acopla al elemento generador, en este caso una máquina de rotor bobinado (DFIG por sus siglas en inglés), de 4.0 kW @ 50 Hz. Las máquinas eléctricas se alimentan a través de un sistema de potencia compuesto por un puente rectificador y un puente H, para la máquina de corriente continua, y un convertidor dual en configuración “back to back” para la máquina de inducción de rotor bobinado. Los elementos conmutadores del sistema de potencia son módulos duales de transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT). Se utilizan dos bloques disipadores de calor, uno para el conjunto rectificador/puente-H, y otro para el convertidor dual. La velocidad del eje del conjunto de máquinas se mide utilizando un codificador óptico. Las señales necesarias para el control, del sistema emulador, se miden mediante dos tarjetas de sensores de tensión/corriente, con capacidad para medir 16 señales en total. Para el control de los convertidores se utiliza una tarjeta basada en un arreglo de lógica programable (FPGA) interconectada con un procesador digital de señales (DSP) que permite la alta velocidad de procesamiento requerida para probar distintas técnicas de control. El convertidor es controlado por modulación de ancho de pulso (PWM) conmutando a una frecuencia ajustable, en este caso se selecciona una portadora de 10kHz
Modelación, Simulación y Control de Aerogeneradores con Generador de Inducción Doblemente Alimentado Utilizando Matlab
Get PDFIn this work the modeling of the aerodynamic, mechanic, electric, and control components of the Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) Wind Turbine is presented. The modeling is used to create a program in the software Matlab. The fourth order Runge-Kutta method is used to solve the differential equations existing in the modeling. The control strategy of the back-to-back PWM converter is based on the vector control technique with rotating reference frames which allows the control of the DFIG’s active and reactive power. The initialization process of the whole system DFIG Wind Turbine is described in order to obtain the steady state conditions of the system before of starting the simulation. The behavior of the DFIG Wind Turbine is analyzed in the face of wind speed changes and short circuit faults. The final results show that DFIG’s active power varies in accordance to the wind speed’s behavior while its reactive power keeps almost invariant. The results obtained are compared with the results of DFIG Wind Turbine’s basic model existing in Simulink of Matlab.En este trabajo se presenta la modelación de los componentes aerodinámicos, mecánicos, eléctricos y de control del aerogenerador con generador de inducción doblemente alimentado (DFIG). La modelación es empleada para crear un programa en el software Matlab. Se utiliza el método de Runge Kutta de cuarto orden para solucionar las ecuaciones diferenciales existentes en la modelación. La estrategia de control del convertidor PWM bidireccional se base en la técnica de control vectorial que emplea marcos de referencia giratorios, la cual permite el control de las potencias activa y reactiva producidas por el DFIG. Se describe el proceso de inicialización del sistema aerogenerador con DFIG, para obtener las condiciones de estado estable antes de iniciar la simulación. Se analiza el comportamiento del aerogenerador con DFIG ante cambios de la velocidad del viento y fallas de corto circuito. Los resultados finales muestran que la potencia activa del DFIG varía de acuerdo al comportamiento de la velocidad del viento, mientras que la potencia reactiva permanece casi invariante. Los resultados obtenidos son comparados con los resultados del modelo del aerogenerador con DFIG existente en Simulink de Matlab