Revista Técnica energía

Planificación Óptima de Alimentadores Primarios en Redes de Distribución Subterráneas empleando Algoritmos Heurísticos

Resumen: En el presente artículo se presenta una propuesta metodológica para la planificación tipo Greenfield de sistemas de distribución eléctrica subterránea, empleando técnicas de Programación Dinámica y optimización basadas en algoritmos heurísticos. La metodología tiene como objetivo, la búsqueda de una solución óptima local que permita determinar la cantidad mínima necesaria de equipos de maniobra, conjuntamente con el número asociado de circuitos primarios en configuración topológica Open Loop (OL) y su trazado óptimo en el plano urbano georreferenciado. Para resolver los diferentes problemas de optimización se emplean varios algoritmos heurísticos, tal es así que: para determinar el número óptimo de equipos de maniobra y sus circuitos primarios asociados se emplea el Algoritmo Genético (AG), en el trazado de los primarios OL el algoritmo de Optimización de Colonia de Hormigas (ACO) y para la sectorización espacial de los circuitos primarios se aplica el algoritmo K-medoids. Se requiere como parámetros de entrada, las coordenadas geográficas y la potencia de los centros de transformación de medio voltaje a bajo voltaje (CT MV/BV), así como el grafo georreferenciado de las vías en la zona de estudio. Para la implementación práctica de la propuesta metodológica se desarrolló una herramienta computacional en Matlab, la cual fue empleada para la elaboración de la planificación de la red eléctrica subterránea de un amplio sector urbano de la ciudad de Ambato con una superficie de 2.97 km².

Abstract: This paper presents a methodological proposal for Greenfield Planning of underground electrical distribution systems, using Dynamic Programming and optimization techniques based on heuristic algorithms. The goal of the methodology is the search a local optimal solution that allows determining the minimum necessary number of switchgear equipment, together with the associated number of primary circuits in Open Loop (OL) topological configuration and the optimal layout in the geo-referenced urban plane. To solve the different optimization problems, various heuristic algorithms are used, such that: to determine the optimal number of switchgear equipment and its associated primary circuits Genetic Algorithm (AG) is used, in the layout of the OL primaries Ant Colony Optimization algorithm (ACO), and for the spatial sectorization of the primary circuits the K-medoids algorithm is applied. The geographic coordinates and the power of the medium voltage to low voltage transformation centers (TC MV / LV), as well as the geo-referenced graph of the roads in the study area, are required as input parameters. For the practical implementation of the methodological proposal, a computational tool has been developed in Matlab, which was used to prepare the planning of the underground electrical network of a large urban sector in the city of Ambato with a surface of 2.97 km².

Caracterización y simulación de fenómenos dinámicos relacionados con la actuación de un horno de arco eléctrico conectado al sistema eléctrico de potencia de Ecuador

Resumen: La operación de los hornos de arco eléctrico (EAF) causa variaciones en las variables eléctricas, como son: potencia activa, reactiva, voltaje y frecuencia. Estas variaciones se deben al funcionamiento propio del EAF que produce un consumo altamente intermitente, lo que lo hace una carga especial. Este trabajo presenta una metodología para el análisis e interpretación de los datos registrados por el sistema SCADA/EMS y el sistema de monitoreo de área extendida WAMS, durante la operación de un EAF conectado al sistema eléctrico de potencia (SEP) de Ecuador. El propósito de este análisis es caracterizar las perturbaciones a través de las variables eléctricas frecuencia, voltaje, potencia activa y reactiva, medidas en la Subestación más sensible a la operación del EAF. Para esto, se realiza un análisis de datos multivariantes basado en Funciones Empíricas Ortogonales EOF, junto con clasificadores inteligentes. Adicionalmente, se propone un modelo de EAF para simulación de transitorios electromecánicos, el cual se basa en un tren de pulsos de ancho modulado (Pulse-width modulation PWM), afectado por una señal de ruido de frecuencia parametrizable. Tanto la propuesta metodología para caracterización de la actuación del EAF a través de registros, como el modelo propuesto muestran prometedores resultados respecto de la evaluación post-operativa y de planeamiento operativo del impacto de la operación de un EAF en el SEP.

Abstract: The operation of electric arc furnaces (EAF) causes variations in the electrical variables, such as: active and reactive power, voltage and frequency. These variations are related to the proper operation of the EAF that produces a highly intermittent consumption, which makes it a special load. This work presents a methodology for the analysis and interpretation of the data recorded by the SCADA/EMS system and the wide area monitoring system WAMS, during the operation of an EAF connected to the electric power system (EPS) of Ecuador. The purpose of this analysis is to characterize the disturbances through the electrical variables frequency, voltage, active and reactive power, measured in the most sensitive substation to the EAF operation. To this aim, a multivariate data analysis is performed based on Empirical Orthogonal Functions EOF, together with intelligent classifiers. In addition, an EAF model is proposed for electromechanical transient simulation, which is based on a pulse-width modulation PWM train, affected by a noise signal with a parameterizable frequency. Both the proposed methodology for characterizing the performance of the EAF through records, and the proposed model show promising results regarding the post-operative evaluation and operational planning of the impact of an EAF operation in the EPS

Evaluación de Resiliencia en el Sistema Eléctrico Ecuatoriano frente a Eventos Sísmicos

Resumen: El desencadenamiento de una serie de eventos naturales catastróficos (tales como terremotos, tsunamis, incendios forestales, tornados, etc.), han provocado que los sistemas eléctricos de potencia sean más vulnerables a sufrir daños en sus componentes, afectando así en gran medida su capacidad para suministrar energía eléctrica. En este contexto, el desafío actual de los sistemas eléctricos se centra en simular y cuantificar el impacto de los diversos eventos catastróficos considerando su aleatoriedad de ocurrencia y alta complejidad. El presente trabajo propone una metodología para evaluar el impacto sísmico en un sistema eléctrico real, usando simulaciones de Monte Carlo para determinar la vulnerabilidad de los componentes del sistema, incorporando un modelo DC-OPF con el objetivo de obtener los flujos óptimos de potencia activa y cuantificar la energía no suministrada (ENS) del sistema. La metodología propuesta es aplicada en el Sistema Nacional Interconectado (SNI) del Ecuador para obtener indicadores y métricas que permiten evaluar la resiliencia del sistema. Los resultados de la simulación muestran la vulnerabilidad del SNI y cuantifican la degradación de la resiliencia en términos de operación e infraestructura dependiendo de la magnitud y ubicación de los eventos sísmicos.

Abstract: The unleashing of a series of natural catastrophic events (such as earthquakes, tsunamis, wildfires, hurricanes, etc.), have made power systems more vulnerable to damage to their components, thus affecting their ability to energy supply. In this context, the current challenge of electrical systems is focused on simulating and quantifying the impact of various catastrophic events, recognizing their high complexity and stochastic occurrence. The present work proposes a methodology to evaluate the seismic impact in a real electric network, using Monte Carlo simulations to determine the vulnerability of the system components, incorporating a DC-OPF model with the aim of obtaining the optimal active power flows and quantifying the energy not supplied (ENS) of the system. The proposed methodology is applied in the National Interconnected System of Ecuador to obtain indexes and metrics to evaluate the system's resilience. The simulation results show the vulnerability of the system and quantify the degradation of the resilience in terms of operation and infrastructure depending on the magnitude and location of the seismic events.

Evaluación de la pre factibilidad para la generación de energía eléctrica mediante la sinergia entre las energías eólica y almacenamiento por bombeo de agua en la isla San Cristóbal - Galápagos

Resumen: Este documento expone una investigación que tiene como objetivo aportar a la mitigación del cambio climático, además de buscar autonomía energética basándose en Energías Renovables. Por tal motivo esta investigación evalúa la prefactibilidad de un sistema de almacenamiento de energía renovable basado en bombeo de agua en la isla San Cristóbal - Galápagos, donde se tiene una fuente de energía almacenada debido a la diferencia de nivel disponible en la laguna El Junco. Se realizan los cálculos en base a la curva de demanda de la isla durante el año 2018, contando con que se desea cubrir el pico de dicha demanda de energía de la noche que se encuentra entre las 16h00 y las 22h00. Se calculan los tanques de almacenamiento de acuerdo al volumen requerido además de las características que deben tener los generadores de energía. Para el retorno del agua usada en la generación se calcula un sistema de bombeo en base a la energía obtenida por medio del recurso eólico de San Cristóbal, mismo que corresponde a 3 aerogeneradores de los cuales se analiza su curva de potencia, y junto con la velocidad promedio del viento por hora durante el año 2018, se obtiene la energía entregada por los aerogeneradores para realizar el bombeo requerido, además de las características de las bombas. Los resultados muestran que la propuesta es viable en vista de que se cubre la demanda del pico de la noche, considerando que la energía usada es netamente renovable.

Abstract: This document presents an investigation that aims to contribute to the mitigation of climate change, in addition to seeking energy autonomy based on Renewable Energy. For that reason, this research evaluates the prefeasibility of a renewable energy storage system based on water pumping on San Cristóbal - Galápagos Island, where there is a potential energy source located in El Junco lagoon. For this, the calculations were made based on the island's demand curve during 2018, taking into account that it is desired to cover the peak of such energy demand -at night that is between 16:00h and 22:00h-. Storage tanks are calculated according to the required volume, in addition to the characteristics that the generators may have to cover that peak demand. For the return of the water used in the generation, a pumping system is calculated based on the energy obtained through the wind resource of San Cristóbal, which corresponds to 3 wind turbines -of which its power curve is analyzed together with the average speed of the wind per hour during 2018-. The energy delivered by the wind turbines to carry out the required pumping is obtained, in addition to the required characteristics of the pumps. The results demonstrate that the proposal is viable given that the demand for the night peak is covered, considering that the energy used is purely renewable.

Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de implementación técnico - económico basado en energía solar

Resumen: Currently the high consumption of electrical energy is mostly through the use of non-renewable sources, this has caused negative effects on the environment. This article analyzes the energy consumption of an administrative block of the university campus of the Catholic University of Cuenca, Azogues Headquarters; energy efficiency proposals are presented to reduce energy consumption. From the load lifting, a monthly consumption of 35 890 KWh is recorded, which is considered high, it can be seen that the monthly invoice demand does not present significant changes for the reduction of energy consumption, as there are no polices that promote energy saving and efficient use. The maximum demand is estimated, the energy consumed for the different blocks of the institution, as well as sustainable, technical and economic sustainable energy saving measures that optimize energy consumption are evaluated. As an efficiency proposal, the change of technology in the existing luminaires was considered, as well as the use of photovoltaic solar energy, thus allowing to reduce CO2 emissions thus making the project economically viable through CDM project (Development Mechanisms Cleansed).

Abstract: Currently the high consumption of electrical energy is mostly through the use of non-renewable sources, this has caused negative effects on the environment. This article analyzes the energy consumption of an administrative block of the university campus of the Catholic University of Cuenca, Azogues Headquarters; energy efficiency proposals are presented to reduce energy consumption. From the load lifting, a monthly consumption of 35 890 KWh is recorded, which is considered high, it can be seen that the monthly invoice demand does not present significant changes for the reduction of energy consumption, as there are no polices that promote energy saving and efficient use. The maximum demand is estimated, the energy consumed for the different blocks of the institution, as well as sustainable, technical and economic sustainable energy saving measures that optimize energy consumption are evaluated. As an efficiency proposal, the change of technology in the existing luminaires was considered, as well as the use of photovoltaic solar energy, thus allowing to reduce CO2 emissions thus making the project economically viable through CDM project (Development Mechanisms Cleansed).

Estudio Numérico Mediante CFD del Proceso de Enfriamiento con Intercambiadores de Calor en Sistemas Computacionales

Resumen: El presente artículo científico trata el estudio y simulación de un radiador que se basa en un intercambiador de calor tubular de flujo cruzado, el cual tiene un propósito de refrigerar el procesador, tarjeta gráfica de una CPU o diversos hardware en los sistemas de computación. Se realizan diversas simulaciones en el programa ANSYS teniendo varias temperaturas de ingreso que van en rangos desde 75 °C hasta 90 °C y con flujos másicos diferentes. Los resultados muestran que, al aumentar la temperatura de ingreso del fluido a refrigerar, la salida de este fluido tambien aumenta. Sin embargo, cuando se aumenta el flujo másico existe una merma en el rechazo de calor en los dispositivos computacionales.

Abstract: This scientific article deals with the study and simulation of a radiator that is based on a cross-flow tubular heat exchanger, which has the purpose of cooling the processor, graphics card of a CPU or various hardware in computer systems. Various simulations are carried out in the ANSYS program having various inlet temperatures ranging from 75 °C to 90 °C and with different mass flows. The results show that, as the inlet temperature of the fluid to be cooled increases, the outlet of this fluid also increases. However, when mass flow is increased there is a decrease in heat rejection in computational devices.

Caracterizacion de Energia Solar Fotovoltaica utilizando el Modelo Aniso Trópico de Muneer

Resumen: En este artículo se evalúa el recurso solar con el fin de determinar su caracterización mediante el modelo anisotrópico de Muneer. En comparacion con el modelo de variables difusas de Liu Jordan. Se realiza un análisis conceptual de la irradiancia difusa del cielo al igual que un análisis del modelo ya que este distingue entre superficies sombreadas y no sombreadas y dentro de estas últimas entre cielos cubiertos o despejados. Se desarrolló un modelo matemático que en base al modelo ya mencionado, se realice la caracterización del recurso solar, la cual está enfocada a la producción de energía eléctrica. Ya definidos los parámetros a considerar en el modelo, se procederá a modelar el mismo mediante Matlab con mediciones de radiación solar tomados de la Universidad Politécnica Salesiana.

Abstract: In this article, the solar resource is evaluated in order to determine its characterization using Muneer's anisotropic model. A conceptual analysis of the diffuse irradiance of the sky is also carried out, as well as an analysis of the model since a distinction is made between shaded and unshaded surfaces and, within the latter, between covered or clear skies. A mathematical model was carried out that based on the aforementioned model, the characterization of the solar resource was carried out, which is focused on the production of electrical energy. If you defined the parameters to be considered in the model, you will proceed to model it using Matlab with measurements of solar radiation taken from the Universidad Politécnica Salesiana.

Métodos de ajuste de Weibull de dos parámetros en series de viento y estimación del Potencial Eolo-eléctrico.

Resumen: El presente estudio tiene el objetivo de comparar cuatro métodos de interpolación de la función de densidad de probabilidad con distribución de Weibull. Este proceso es fundamental para el análisis del recurso eólico a través de la estimación del potencial Eolo-eléctrico. La información del trabajo corresponde a series temporales de viento de 7 estaciones meteorológicas situadas en las Provincias de Galápagos, Carchi, Tungurahua, Bolívar y Loja. Las series fueron procesadas a través de los métodos de linealización, empírico, momentos y estimador por máxima verosimilitud (MLE). La comparación se basó en los gráficos de interpolación con las frecuencias relativas de las series de viento; y el análisis de los residuos obtenidos de la regresión. Además, se realizó el contraste de: la media de viento, el error cuadrático medio (ECM) y la correlación, entre los métodos en estudio. Este análisis es la base para el calculó del potencial Eolo-eléctrico propuesto por Jijón et al. [1], basado en las medias de viento de cada método. En este trabajo, se pudo observar que el método de MLE fue el que menor ECM y correlación más alta presentó en la mayoría de las bases analizadas; y el método de linealización fue el que tuvo la media de viento más baja. En consecuencia, el potencial Eolo-eléctrico demostró la alta sensibilidad basado en las diferencias en las medias de velocidad de viento, estimadas por cada método. Por las limitaciones identificadas en cada método analizado, se recomienda que este tipo de análisis sea replicable para el estudio de emplazamientos eólicos.

Abstract: The aim of the present work is to compare interpolation methods of the probability density function with Weibull distribution. This process is fundamental for the wind resource analysis through the Electric-wind potential estimation. The information of this study corresponds to temporal series of wind data from 7 meteorological stations, located in the Provinces of Galápagos, Carchi, Tungurahua, Bolívar, and Loja. These series were processed by the interpolation methods of linearization, graphical, moments and maximum likelihood estimation (MLE). The comparison is based on the interpolation graphics with the relative frequencies of wind data, and the residual analysis according to regression methods. Moreover, it analyzed the contrast of the mean of wind speed, mean square error (MSE) and correlation index, among the methods studied. This analysis is the basis for the Electric-wind potential estimation, according to the methodology proposed by Jijón et al. [1], based on the wind mean calculated by each method. In the results of this work, the MLE method had the lowest MSE and the highest correlation index by the most wind data series analyzed; and the linearization method had the lowest mean. In consequence, the Electric-wind potential shows the high sensibility under the mean of wind speeds calculated by every method. According to the limitation identified in each method, it is recommended that this type of analysis might be replicable to study prioritized places for wind farms.

Análisis de los factores que intervienen en el envejecimiento prematuro de las baterías de ion-litio mediante modelo teórico validado en laboratorio

Resumen: Este artículo presenta un análisis cuantitativo de las variables que repercuten en el envejecimiento prematuro de las baterías de ion-litio. Para este cometido, primero se realiza la validación de un modelo teórico desarrollado en Matlab-Simulink mediante la comparación del comportamiento de sus parámetros de interés respecto a un sistema real implementado en laboratorio. Para ello se consideran parámetros como las características de las celdas y las condiciones ambientales en ambos casos. Posteriormente, una vez validada la herramienta de simulación, se realizan ciclos de carga y descarga en el modelo implementado en Matlab-Simulink. Como parte del proceso se realizan pruebas considerando diferentes temperaturas, tasas de carga/descarga, y diferentes profundidades de descarga, esto con el objetivo de determinar la repercusión de estos parámetros en la vida útil de las baterías de ion-litio. En la sección final del documento se presentan los resultados del experimento donde se expone, entre otros aspectos, la influencia de la temperatura ambiente en el deterioro de las baterías de ion-litio, así como, el impacto de un proceso de carga/descarga de las celdas estudiadas con altos niveles de corriente eléctrica. Este artículo presenta un análisis cuantitativo de las variables que repercuten en el envejecimiento prematuro de las baterías de ion-litio. Para este cometido, primero se realiza la validación de un modelo teórico desarrollado en Matlab-Simulink mediante la comparación del comportamiento de sus parámetros de interés respecto a un sistema real implementado en laboratorio. Para ello se consideran parámetros como las características de las celdas y las condiciones ambientales en ambos casos. Posteriormente, una vez validada la herramienta de simulación, se realizan ciclos de carga y descarga en el modelo implementado en Matlab-Simulink. Como parte del proceso se realizan pruebas considerando diferentes temperaturas, tasas de carga/descarga, y diferentes profundidades de descarga, esto con el objetivo de determinar la repercusión de estos parámetros en la vida útil de las baterías de ion-litio. En la sección final del documento se presentan los resultados del experimento donde se expone, entre otros aspectos, la influencia de la temperatura ambiente en el deterioro de las baterías de ion-litio, así como, el impacto de un proceso de carga/descarga de las celdas estudiadas con altos niveles de corriente eléctrica.

Abstract: This article presents a quantitative analysis of the variables that affect the premature aging of lithium-ion batteries. For this purpose, first the validation of a theoretical model developed in Matlab-Simulink is carried out by comparing the behavior of its parameters of interest with respect to a real system implemented in the laboratory. For this, parameters such as the characteristics of the cells and the environmental conditions are considered in both cases. Subsequently, once the simulation tool has been validated, load and unload cycles are performed on the model implemented in Matlab-Simulink. As part of the process, tests are carried out considering different temperatures, charge / discharge rates, and different discharge depths, with the aim of determining the impact of these parameters on the useful life of lithium-ion batteries. The final section of the document presents the results of the experiment where, among other aspects, the influence of ambient temperature on the deterioration of lithium-ion batteries, as well as the impact of a charge / discharge process of cells studied with high levels of electrical current.

Estrategia de Control de Velocidad Indirecto para el Seguimiento del Punto Máximo de Potencia de un Sistema Eólico DFIG

Resumen: En el siguiente artículo, se propone una estrategia de control para el seguimiento del punto máximo de potencia (MPPT) de un sistema de energía eólica con generador de inducción doblemente alimentado DFIG. La estrategia propuesta está basada en un Control de Velocidad Indirecto (ISC) tomando como entrada variable la velocidad baja del eje. Esta implementación permite realizar un seguimiento del MPPT de modo que el Coeficiente de Potencia (Cp) del sistema se optimice. El controlador ha sido diseñado para permitir que la turbina eólica alcance este punto máximo a lo largo de la zona de operación de carga parcial. Para realizar los experimentos, se seleccionó un aerogenerador de 1,5 MW y el modelo se implementó en una simulación por medio de Matlab y la aplicación de Fatiga, Aerodinámica, Estructuras y Turbulencia (FAST) para el análisis y posterior validación de resultados. La curva de Cp ha sido comparada con un controlador PI mostrando una mejora importante en términos de estabilidad y potencia activa de salida. Estos resultados son posibles debido a que se ha seleccionado apropiadamente los valores de Tip Speed Ratio TSR y Cp máximo.

Abstract: In this In this article, a control strategy for Maximum Power Point Tracking (MPPT) of a wind turbine system based on a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is presented. The proposed strategy consists of the Indirect Speed Control (ISC) taking the Low Speed Shaft (LSS) as variable input. This implementation allows the MPPT to optimize the Power coefficient (Cp). The controller has been designed in order to allow the wind turbine to reach the MPPT along the partial load operation. For these experiments, a 1.5 MW wind turbine was modeled and simulated by using Matlab and Fatigue, Aerodynamic, Structure and Turbulence (FAST) software. In order to present the achieved results, a comparison between the ISC and a classical PI controller is made. The Cp curves as well as the output power display an important improvement in terms of stability. These results are possible because the appropriate values of optimal Tip Speed Ratio (TSR) and maximum Cp have been properly established. article, a control strategy for Maximum Power Point Tracking (MPPT) of a wind turbine system based on a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is presented. The proposed strategy consists of the Indirect Speed Control (ISC) taking the Low Speed Shaft (LSS) as variable input. This implementation allows the MPPT to optimize the Power coefficient (Cp). The controller has been designed in order to allow the wind turbine to reach the MPPT along the partial load operation. For these experiments, a 1.5 MW wind turbine was modeled and simulated by using Matlab and Fatigue, Aerodynamic, Structure and Turbulence (FAST) software. In order to present the achieved results, a comparison between the ISC and a classical PI controller is made. The Cp curves as well as the output power display an important improvement in terms of stability. These results are possible because the appropriate values of optimal Tip Speed Ratio (TSR) and maximum Cp have been properly established.

Aplicación para la evaluación técnica de la “capacidad de inserción de generación distribuida” en redes eléctricas de distribución

Resumen: El incremento de la instalación de Generación Distribuida (GD) puede traer beneficios a la operación de las redes de distribución, cuando las unidades son correctamente ubicadas y dimensionadas. Por el contrario, al presentarse una excesiva penetración de GD en ubicaciones inadecuadas puede conllevar problemas en los límites operacionales. En este artículo se presenta una aplicación (herramienta computacional) sistematizada para evaluar la capacidad máxima de GD que se puede conectar a una red, garantizando la operación efectiva dentro de los parámetros de calidad preestablecidos. La misma ha sido desarrollada en software libre: Python y un Simulador de Sistemas de Distribución (OpenDSS). En particular, la herramienta crea generadores fotovoltaicos (PVSystem) y los conecta en diferentes ubicaciones bajo dos alternativas: en barras seleccionadas aleatoriamente o en un listado de barras ingresadas por el usuario. El usuario (planificador) puede determinar: la cantidad de barras que puede conectarse GD, el porcentaje de inserción y el número de días de evaluación (N casos de Montecarlo). Además, la herramienta permite simular la incertidumbre en la demanda y la generación. En los diferentes modos de simulación se evalúan corrientes por las líneas y voltajes en las barras, que reflejan el desempeño de la red; además de las pérdidas de energía e índices de distorsión armónica. La herramienta presenta resultados gráficos y numéricos en pantallas emergentes y crea un informe en formato *.csv.

Abstract: The increase installation of Distributed Generation (DG) in distribution networks brings benefits to their operation, when the DG units are correctly located and well dimensioned. However, set out excessive penetration in inappropriate locations, it can lead to problems within the operation limits. This paper presents a systematized application (computational tool) to evaluate the maximum DG capacity that can be connected in a network, ensuring the effective operation within pre-established quality parameters. It has been developed in open source software: Python and Distribution Simulator Systems (OpenDSS). In particular, the application creates photovoltaic generators (PVSystem) and connected them in different locations under two alternatives: randomly selected nodes, or nodes list entered by the user. Also the user (engineer planner) can determine: amount of nodes, percentage of insertion and the number of evaluation days (N Montecarlo cases). In addition, the application allows simulating the uncertainty in demand and generation. In different simulation modes are evaluated lines currents and nodes voltages that reflect the performance of the network, in addition to energy losses and harmonic distortion indices. The application presents graphical and numerical results in pop-up screens and creates a report in * .csv format.

Simulación de Mallas de Puesta a Tierra Utilizando el Método de los Elementos Finitos en Tres Dimensiones

Resumen: Este artículo presenta la simulación de sistemas de puesta a tierra utilizando el método de elementos finitos FEM. La simulación se realiza con diferentes escenarios geométricos, resistividad del material, valores de corriente y lugares por donde se inyecta la corriente a la malla de puesta a tierra. El método de FEM se utiliza en tres dimensiones utilizando ANSYS como software de simulación. Para validar el modelo de simulación se utiliza un prototipo a escala real de una malla de puesta a tierra en un tanque electrolítico. Tanto la simulación como el modelo real están sujetos a las mismas condiciones. Luego se simulan 16 casos de estudio para comparar los perfiles de voltaje simulados. Todos estos resultados permiten analizar y discutir las cualidades de la configuración geométrica de la malla en diferentes escenarios. El objetivo de este proyecto es generar conocimiento aplicable para el diseño de un sistema de puesta a tierra y evaluar resultados como voltaje de paso, voltaje de contacto y GPR o aumento de potencial máximo.

Abstract: This paper presents the simulation of grounding systems using the finite element method FEM. The simulation is carried out with different geometric scenarios, material resistivity, current values, and places through which the current will enter the grounding grid. The FEM method is used in three dimensions using ANSYS as the simulation software. To validate the simulation, a real scale prototype of an earthing mesh in an electrolytic tank is used. Both the simulation and the real model are subjected to the same conditions. Then 16 study cases are simulated to compare the voltage profiles simulated. All these results allow to analyze and discuss the qualities of the geometric configuration of the grid in different scenarios. The objective of this project is to generate applicable knowledge for the design of a grounding system and to evaluate results such as step voltage, touch voltage, and GPR or maximum potential rise.

Integración de un Sistema de Monitoreo de Condiciones Climáticas al Sistema de Gestión de Energía Nacional

Resumen: Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema para la adquisición de datos en tiempo real de variables climáticas como son temperatura y condiciones climáticas; y su integración con el Sistema de Gestión de Energía - EMS de CENACE. Las variables climáticas adquiridas servirán para el análisis de la relación existente entre temperatura y demanda eléctrica en diferentes ciudades de Ecuador. Adicionalmente, la presentación de las condiciones meteorológicas en un despliegue operativo dentro del SCADA/EMS ayudará a la toma de decisiones en la operación en tiempo real del Sistema Nacional Interconectado. Este articulo mostrará los distintos conceptos y componentes utilizados para el desarrollo de este sistema, así como los resultados alcanzados a nivel de visualización. Para finalizar se presentarán los resultados de un análisis de la variabilidad de la demanda diaria horaria por seis meses, enfocándose en las ciudades de Guayaquil, Quito y Cuenca. A través de la técnica de minería de datos llamada Funciones Empíricas Ortogonales se explicará la correlación existente entre la amplitud de los vectores empíricos ortogonales calculados de la demanda y la temperatura de cada ciudad.

Abstract: This work presents the development of a data acquisition system in real time for climatic variables such as temperature and climatic conditions; and its integration with the Energy Management System - EMS of CENACE. The acquired climatic variables will be used to analyze the relationship between temperature and electricity demand in different cities of Ecuador. Additionally, the presentation of meteorological conditions in an operational display within SCADA / EMS will help decision-making in the real-time operation of the National Interconnected System. This article shows the different concepts and components used for its development, as well as the results achieved at the visualization level. Finally, the results of an analysis of the variability of the daily hourly demand for six months will be presented, focusing on the cities of Guayaquil, Quito and Cuenca. Through the data mining technique called Orthogonal Empirical Functions, this work explains the existing correlation between the amplitude of the orthogonal empirical vectors calculated of the demand and the temperature of each city.

Validación de un Prototipo de Medidor de Energía Trifásico como Apoyo para una Auditoría Energética

Resumen: El aumento de empresas y el incesante crecimiento productivo de los diversos sectores económicos han acrecentado programas que contribuyen al consumo sostenible de la energía eléctrica, todo esto con el fin de promover una cultura de ahorro. El uso de herramientas normadas y calibradas es esencial, con ellas se puede realizar un monitoreo constante de los diversos parámetros eléctricos de la industria. El prototipo cuenta con una STM32F7 como sistema microcontrolado para el procesamiento digital de señales en tiempo real, asimismo, la elección de sensores de voltaje y corriente para la correcta funcionalidad del mismo. El prototipo puede rivalizar con medidores comerciales puesto que su rango de error en pruebas es mínimo, siendo así que se tienen un error de 4.73, 8.82 y 3.08 % en potencia activa de 2.05, 0.97 y 1.79 % en potencia aparente y 7.69, 5.85 y 14.29 % en potencia reactiva. Con los resultados obtenidos se concluye que el prototipo es aplicable, siendo este una opción viable y económica para una auditoría energética, limitado solamente por la cantidad de prototipos que se pueden crear para una posible solución de aplicación del mismo.

Abstract: The increase in companies and the incessant productive growth of the different economic sectors have increased programs that contribute to the sustainable consumption of electrical energy, all in order to foster a culture of savings. The use of standardized and calibrated tools is essential, with a constant monitoring of the various electrical parameters of the industry can be done. The prototype has a STM32F7 as a microcontroller system for digital signal processing in real time, as well as the choice of voltage and current sensors for its correct functionality. The prototype can rival with commercials meters since its range error in tests is minimal, being thus an error of 4.73, 8.82 and 3.08 % in active power of 2.05, 0.97 and 1.79% in apparent power and 7.69, 5.85 and 14.29% in reactive power. With the results obtained, we conclude that the prototype is applicable, this being a viable and economical option for an energy audit, limited only by the number of prototypes that can be created for a possible solution for its application.

Aplicación de la Simulación de Montecarlo para el Análisis de la Implementación de Estaciones de Carga Rápida para Vehículos Eléctricos en la Provincia de Galápagos

Resumen: El presente análisis parte de una revisión de normas nacionales e internacionales aplicables para vehículos eléctricos, con el fin de establecer requisitos mínimos y parámetros técnicos para la implementación de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos en las Islas Galápagos. En base a información de generación de energía eléctrica, demanda vehicular y demanda de potencia en Galápagos, se realiza una simulación de Montecarlo, tomando en cuenta la probabilidad de hora de carga, porcentaje de carga en el que se encuentra la batería y curvas de carga de vehículos eléctricos existentes en las islas, así se determina la demanda requerida, considerando dos casos de estudio. El primero, el reemplazo de autobuses a diésel por autobuses eléctricos; el segundo, el reemplazo de vehículos clase: autobús, SUV y automóvil. Los resultados del análisis de demanda proveniente de la simulación determinan qué caso de estudio tiene mayor impacto sobre la curva de demanda máxima y el número de vehículos que lo provoca, para posteriormente determinar el número de estaciones y cargadores requeridos por cada estación de carga, además de la ubicación de estas, considerando el tránsito de las islas Galápagos.

Abstract: This is a review of applicable national and international standards for electric vehicles, to establish minimum requirements and technical parameters for the implementation of fast charging stations in the Galapagos Islands. Based on the information of electrical energy production, vehicles demand and power demand in Galapagos, a simulation of Montecarlo is carried out, considering parameters such as hour of charge probability, battery charge percentage, and charging curves of existing electric vehicles on the islands, thus determining the required demand in two cases of study. The first, the replacement of diesel buses by electric buses; the second, the replacement of vehicles of the type: bus, SUV and sedan. The analysis of the results from the Montecarlo simulation determines which of the study cases has a mayor impact in the maximum demand curve and the number of vehicles that cause it, for later determine the number of stations and chargers required by each station, in addition to the its location, considering the transit of the Galapagos Islands.

Propuesta metodológica para la exploración de redes de conocimiento mediante una base de datos orientada a grafos de los datos del Sistema de Gestión de Conocimiento de CENACE

Resumen: Este trabajo presenta una propuesta metodológica para exploración de datos mediante la teoría de grafos, la misma que ha sido aplicada para la captura, validación y almacenamiento de conocimiento, caso práctico en el Operador Nacional de Electricidad, CENACE. Para esta propuesta, se considera el conocimiento, la gestión de conocimiento, la gestión de capital humano y la teoría de grafos como base para crear una red de conocimiento, que permita procesar datos, realizar análisis de redes, relaciones y obtener resultados gráficos que permitan la toma de decisiones de una forma eficaz y eficiente, optimizando recursos e innovando la manera de presentar resultados de bases de datos relacionales en bases de datos gráficas. La metodología que ha sido aplicada para el presente trabajo está basada en la teoría de grafos y la descripción de los modelos estructurales gráficos, lo cual ha permitido generar modelos de estudio y obtención de resultados válidos y confiables, mediante una herramienta de bases de datos Neo4j, aplicativo que permite graficar las conexiones encontradas en el análisis de datos sociales. La contribución científica de este trabajo técnico radica en la captura de conocimiento y presentación de reportes que permitan generar valor agregado en cuanto a la gestión del conocimiento, creando una ventaja competitiva para la Institución.

Abstract: This paper presents a methodological proposal for data exploration through graph theory, which has been applied for the capture, validation and storage of knowledge, as a practical issue in the National Electricity Operator, CENACE. For this proposal, knowledge, knowledge management, human capital management and graph theory are considered as the basis for creating a knowledge network that allows data processing, network analysis, relationships, and graphical results that allow decision-making in an effective and efficient way, optimizing resources and innovating the way of presenting results from relational databases into graphic databases. The present work applies a methodology based on graph theory and the description of the graphical structural models, which has allowed generating study models and obtaining valid and reliable results, through a Neo4j database tool, an application that allows graphing the connections found in the social data analysis. The scientific contribution of this technical work is settled on the capture of knowledge and presentation of reports that allow generating value added in terms of knowledge management, creating a competitive advantage for the Institution.