Revista Técnica energía

Comparison and optimization of the use of passive and active power filters to mitigate harmonics in distribution networks with non-linear loads

Resumen: El presente trabajo tiene como objetivo es establecer elemento de potencia de compensación de potencia reactiva que funciona bien en conjunto para reducir la proporción de armónicos en la red de distribución radial. Para mejorar el voltaje y la corriente afectados cuando cargas que no son lineales se integran en la red de distribución. El problema se refleja en el crecimiento de la demanda energética, y las perturbaciones armónicas provocadas por cargas no lineales que amenazan la calidad energética. Este método emplea dos tipos de filtros uno de ellos es el filtro activo de potencia que es capaz de generar señales que cancelan armónicos, el siguiente es el filtro pasivo que es menos eficiente en la eliminación de armónicos especialmente en rangos de frecuencias amplios. Se realizo el análisis en un circuito de distribución radial balanceado en el cual se integra una carga no lineal en la 3ra barra del circuito de distribución. En este caso se analizó la tensión y la corriente armónica en la barra 3 de toda la red de distribución radial y en la carga. Los resultados obtenidos mostraron una reducción significativa de los armónicos de voltaje y corriente en la barra 3 del sistema disminuyendo del 3.63% THDv y 13.30% THDi al 0.86% THDv y 0.57% THDi como indica la norma IEEE. 1159 y la resolución Nro. ARCERNNR-017/2020.

Abstract: This work aims to establish reactive power compensation power element that works well together to reduce the proportion of harmonics in the radial distribution network. To improve the voltage and current affected when non-linear loads are integrated into the distribution network. The problem is reflected in growing energy demand, and harmonic disruptions caused by nonlinear loads that threaten energy quality. This method uses two types of filters one of them is the active power filter that is able to generate harmonics canceling signals, the next one is the passive filter which is less efficient in removing harmonics especially in wide frequency ranges. The analysis is carried out in a balanced radial distribution circuit in which a nonlinear charge is integrated into the 3rd bar of the distribution circle. In this case, the voltage and harmonic current are analyzed in bar 3 of the entire radial distribution network and in the load. The results obtained showed a significant reduction in the voltage and current harmonics in bar 3 of the system, decreasing from 3.63% THDv and 13.30% THDi to 0.86% THDV and 0.57% THDI as indicated by IEEE. 1159 and resolution No. ARCERNNR-017/2020.

Application of CRISP-DM Methodology in the Analysis of Dissolved Gases in Dielectric oil of Electrical Transformers in the Ecuadorian Electrical sector

Resumen: Este estudio aborda la aplicación de la metodología Cross-Industry Standard Process for Data Mining (CRISP-DM) en el análisis de los gases disueltos en aceite de transformadores de potencia, siendo este un componente crítico en los sistemas eléctricos. La adopción de este método estructurado de seis fases permitió evaluar de forma integral la condición de las unidades de transformación del sistema eléctrico ecuatoriano a partir del análisis de datos de inversión y expansión del sector, así como del estudio de 1 099 perfiles DGA (Dissolved Gas Analysis) obtenidos de una población de 153 transformadores ubicados en las distintas regiones de Ecuador continental. Los hallazgos descritos en este trabajo tienen el potencial de mejorar significativamente las estrategias y políticas de inversión y mantenimiento. Además, se propone la adopción de técnicas de automatización en el proceso de clasificación DGA, utilizando modelos de aprendizaje supervisado para potenciar la confiabilidad y eficiencia del servicio público de energía. Los resultados sugieren que este enfoque no solo mejora el diagnóstico dentro de las actividades de mantenimiento, sino que también proporciona una base sólida para trazar una hoja de ruta hacia una gestión predictiva de los activos, lo que se traduce en una mejora sustancial de la confiabilidad del sistema eléctrico nacional.

Abstract: This study addresses the application of the Cross-Industry Standard Process for Data Mining (CRISP-DM) methodology in the analysis of dissolved gases in oil of power transformers, being this a critical component in electrical systems. The adoption of this six-phase structured method allowed a comprehensive evaluation of the condition of the transformer units of the Ecuadorian electrical system based on the analysis of investment and expansion data of the sector, as well as the study of 1 099 DGA (Dissolved Gas Analysis) profiles obtained from a population of 153 transformers located in the different regions of continental Ecuador. The findings described in this work have the potential to significantly improve investment and maintenance strategies and policies. In addition, the adoption of automation techniques in the DGA classification process is proposed, using supervised learning models to enhance the reliability and efficiency of the public energy service. The results suggest that this approach not only improves the diagnosis within the maintenance activities, but also provides a solid basis to draw a roadmap towards a predictive asset management, resulting in a substantial improvement of the reliability of the national power system.

System Frequency Response Models for the Ecuadorian Interconnected Power System

Resumen: En el presente trabajo se presenta una metodología, basada en modelos de repuesta de la frecuencia, para estimar el valor mínimo o máximo -nadir- que alcanza la frecuencia cuando en el sistema eléctrico de potencia se presenta un desbalance generación - carga. Con este fin, se determina el modelo reducido de 1er orden del sistema de control potencia - frecuencia del generador usando el “Estimador de Parámetros” de Matlab/Simulink. Luego, se establecen ecuaciones que provienen del modelo equivalente reducido para estimar el valor de la máxima desviación transitoria de la frecuencia y su tiempo de ocurrencia. Para ilustrar la aplicación de la metodología presentada se ha elegido el sistema de prueba IEEE New England de 39 barras y 10 generadores. Hecho esto, la metodología propuesta se aplica al Sistema Nacional Interconectado ecuatoriano. Se presentan resultados de simulaciones en el dominio del tiempo usando el programa PowerFactory, mismos que son comparados con los resultados calculados mediante el modelo equivalente reducido y el modelo analítico. Se concluye que la metodología propuesta estima con alta precisión la máxima desviación transitoria de la frecuencia y su tiempo de ocurrencia.

Abstract: This paper presents a methodology, based on frequency response models, to estimate the minimum or maximum value -nadir- that the frequency reaches when a generation - load unbalance occurs in the power system. To this end, the 1st order reduced equivalent model of the generator’s power-frequency control system is determined using the "Parameter Estimator" of Matlab/Simulink. Then, a set of equations coming from the reduced equivalent model is established to estimate the value of the maximum transient frequency deviation and its occurrence time. To illustrate the application of the proposed methodology, the IEEE New England test system has been chosen. Once this is done, the proposed methodology is applied to the Ecuadorian Interconnected Power System. The results of time domain simulations using the PowerFactory software are presented and compared with the results calculated using the developed reduced and analytical models. It is concluded that the proposed methodology estimates with high accuracy the maximum transient frequency deviation and its time of occurrence.

Optimal Coordination of Inverse Time Overcurrent Relays using COA and GSA Heuristic Algorithms

Resumen: El objeto de este artículo es conseguir la coordinación óptima para los relés de sobrecorriente temporizados, modelados en un sistema de prueba. El ajuste tradicional que se emplea usualmente en el campo se toma como criterio base para determinar las mejoras conseguidas con los métodos de optimización implementados. Se determinan parámetros óptimos para dos relés de sobrecorriente temporizados modelados en el sistema de prueba de 13 nodos de la IEEE mediante el software PowerFactory. Los algoritmos de optimización son codificados en Python. Gracias a la interfaz que presenta PowerFactoy con Python, cada algoritmo se ejecuta dentro del sistema eléctrico. Se consiguen resultados satisfactorios de los algoritmos COA y GSA con una reducción de más del 50 % en los tiempos de operación de los relés.

Abstract: The purpose of this article is to achieve optimal coordination for timed overcurrent relays modeled in a test system. The traditional adjustment that is usually used in the field is taken as the base criterion to determine the improvements achieved with the implemented optimization methods. Optimal parameters are determined for two timed overcurrent relays modeled on the IEEE 13-node test system using PowerFactory software. The optimization algorithms are coded in Python. PowerFactory links with Python to generate interoperability between the algorithm and the electrical system. Satisfactory results are achieved from the COA and GSA algorithms with a reduction of more than 50% in relay operating times.

Evaluation of active power losses in the electrical system of the Empresa Eléctrica Quito (EEQ) applying an optimization algorithm

Resumen: Esta investigación propone desarrollar una metodología basada en el algoritmo de optimización de mapeo media varianza (MVMO) para reducir las pérdidas de potencia activa del sistema de subtransmisión de la Empresa Eléctrica Quito (EEQ), determinando el mejor punto de operación del sistema, considerando el estado de tap’s de los transformadores, los bancos de capacitores y del aporte de reactivos de las centrales de generación con las que cuenta actualmente la EEQ. Los mismos que al operar de una manera adecuada llevan a reducir el valor de las pérdidas de potencia activa en la red, mejorando así las condiciones operativas del Sistema Eléctrico de Potencia de la EEQ.

Abstract: This investigation proposes to develop a methodology based on the mean-variance mapping optimization (MVMO) algorithm to reduce the active power losses of the subtransmission system of the Electric Company Quito (EEQ), determining the best operating point of the system, considering the state of taps of the transformers, the capacitor banks and the contribution of reagents from the generation plants that the company currently has. EEQ. The same ones that, when operating in an adequate manner, lead to reducing the value of active power losses in the network, thus improving the operating conditions of the EEQ Electrical Power System.

Identification Methodology of Oscillatory Modes in PMU Measurement Ambient Type Data

Resumen: El objetivo de este trabajo es presentar una metodología para evaluar la estabilidad oscilatoria de un sistema eléctrico de potencia (SEP) mediante el análisis de los modos oscilatorios de baja frecuencia (MOBF) a través del procesamiento de mediciones sincrofasoriales (Phasor Measurement Units PMU) de datos tipo ambiente. La metodología propuesta, basada en los análisis espectral y de pseudoenergía y en los métodos paramétricos de Análisis de Correlación Canónica y de Yule - Walker, estima los MOBF, cuyas características de frecuencia y amortiguamiento brindan información crítica a los operadores del SEP para adoptar acciones de control preventivo o de emergencia. La metodología propuesta fue aplicada a mediciones sintéticas para su sintonización y caracterizar su alcance y precisión, y a registros PMU del sistema de transmisión de energía de Ecuador logrando identificar satisfactoriamente el modo interárea de 0,4 Hz propio de la interconexión Ecuador-Colombia. Las contribuciones de este trabajo están encaminadas a evaluar la estabilidad oscilatoria de los SEP a través de una herramienta computacional automática que procese señales PMU de datos tipo ambiente.

Abstract: The aim of this work is to put forward a methodology to evaluate the oscillatory stability of a power electric system (PES) analyzing the low-frequency oscillatory modes (LFOM) through the processing of synchrophasor measurements Phasor Measurement Units (PMU) of ambient data. The proposed methodology, based on spectral and pseudo-energy analyses and on parametric methods of Canonical Correlation Analysis and Yule-Walker, estimates the LFOM, whose frequency and damping characteristics provide critical information to PES operators to carry out preventive or emergency control actions. The proposed methodology was applied to synthetic measurements for its tuning and to characterize its range and accuracy, and to PMU records of the Ecuadorian power transmission system, successfully identifying the 0.4 Hz inter-area mode of the Ecuador-Colombia interconnection. The contributions of this work are aimed at evaluating the oscillatory stability of the PES through automatic computational tool that processes PMU signals of ambient type data.

Economic Energy Dispatch of the Micro-Grid in the Galapagos Islands Using the Simsee Platform

Resumen: 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.

Abstract The 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.

Power Factor Assessment in Users with Power Generation Equipment for Self-Consumption

Resumen: Uno de los cambios más recientes e importantes en las redes de distribución de energía eléctrica es el autoabastecimiento, actividad en la que uno o varios usuarios instalan equipos (usualmente panales fotovoltaicos e inversores) para generar su propia energía eléctrica, autoabastecerse y, en algunos casos, inyectar excedentes de energía a la red. Estos usuarios requieren de un medidor bidireccional, el cual no registra la energía activa de toda la carga, haciendo difícil la evaluación de su factor de potencia. Este artículo presenta una metodología para la evaluación del factor de potencia en un usuarios con autoabastecimiento. La metodología detalla los equipos de medición necesarios, los pasos para calcular el factor de potencia medio mensual de la carga, y, para los casos necesarios, el método de penalización por bajo factor de potencia. Los resultados muestran que, la metodología propuesta aísla correctamente el efecto de la generación del cálculo del factor de potencia, y esto, a su vez, evita penalizaciones incorrectas.

Abstract: One of the most recent and important changes in power distribution systems is self-consumption, activity in which one or several users install equipment (typically solar panels) to generate their own electricity and, in some cases, inject surplus energy into the grid. These users require a bidirectional meter, which does not register the active energy of all the load, making difficult the assessment of its power factor. This paper presents a methodology to assess the power factor in users with power generation equipment for self-consumption. The methodology details the measurement equipment needed, the steps to calculate the load’s average power factor, and, for some cases, the penalization method. The results indicate that the proposed methodology isolates correctly the power generation effect from the power factor calculation, and this, in turn, avoids incorrect penalties.

Implementation of remote control for the opening and closing of reactive compensation to the 13,8 kV feeder of the electrical substation of Novacero S.A. by means of an ADVC-IOEX card

Resumen: El presente trabajo se enfoca en una aplicación práctica de control remoto para la apertura y cierre de la compensación reactiva sintonizada a la quinta armónica en la salida del alimentador de distribución a 13,8 kV de la subestación eléctrica Novacero S.A., mediante la migración de control local a control remoto por medio de un reconectador marca Schneider Electric serie U27 como interruptor para su ubicación en patio. El proceso comprende con la utilización del reconectador en modo de un solo disparo que lo realiza el operador desde el cuarto de control, además se implementa un relé de protección SEL-551 que manda abrir el reconectador ante posibles fallas por sobrecorriente por medio de una tarjeta ADVC-IOEX ubicada en el tablero del reconectador, este dispositivo ayuda a la apertura y cierre del filtro de manera remota en conjunto con el software WSOS del equipo para la supervisión y operación desde un nivel 2 de sistemas de automatización de subestaciones. El resultado obtenido mediante este sistema de automatización es precautelar y salvaguardar la seguridad del operador llevando de un nivel 0 a nivel 1 de automatización, además de poder monitorear y supervisar las variables medidas dentro del cuarto de control desde un nivel 2.

Abstract: The present work focuses on a practical application of remote control for the opening and closing of the reactive compensation tuned to the fifth harmonic at the output of the 13.8 kV distribution feeder of the Novacero S.A. electrical substation, through the migration from local control to remote control by means of a Schneider Electric U27 series recloser as a switch for its location in the yard. The process includes the use of the recloser in one-shot mode which is performed by the operator from the control room, in addition a SEL-551 protection relay is implemented which commands the recloser to open in the event of possible overcurrent faults by means of an ADVC-IOEX card located on the recloser board. This device helps to open and close the filter remotely in conjunction with the WSOS software of the equipment for the supervision and operation from a level 2 substation automation system. The result obtained through this automation system is to safeguard the safety of the operator from level 0 to level 1 automation, in addition to being able to monitor and supervise the variables measured inside the control room from level 2.

Application of Grid Forming Control in Energy Storage Systems for Primary Frequency Regulation Case Study: Galapagos Islands

Resumen: Las Islas Galápagos, debido a su ubicación geográfica aislada, enfrentan desafíos únicos en la gestión de su Microrred eléctrica (MRE), pues actualmente depende de energías no renovables y en una medida considerable de fuentes de energías renovables, como la energía solar y eólica. Estas fuentes de energía intermitentes, afectan la confiabilidad y estabilidad de la MRE. Una solución destacada en la actualidad es la implementación de los sistemas de almacenamiento de energía con baterías, pues estos sistemas aportan a la estabilidad de frecuencia y voltaje, sin embargo, estos aportes a la estabilidad de frecuencia y voltaje de la MRE están en función del tipo de controlador y operación que se emplee al sistema de almacenamiento. Existen dos modos de operación en sistemas almacenamiento de energía eléctrica; seguidor de red y formador de red. Este trabajo se enfoca en la implementación y evaluación en diferentes escenarios, del modo de operación formador de red del sistema de almacenamiento, con el propósito de aportar a la regulación primaria de frecuencia en la MRE de las Islas Galápagos. Los resultados obtenidos demuestran las mejoras significativas en la estabilidad de la MRE, y una mayor eficiencia en la regulación primaria de frecuencia.

Abstract: The Galapagos Islands present distinctive challenges in managing their electrical system due to their remote geographical position. Currently, their energy sources are limited to non-renewable energy and partially dependent on renewable energy sources like wind and solar power. The intermittence of these sources poses a threat to the stability and reliability of power systems. The battery energy storage systems (BESS) are a commonly adopted approach for promoting the stability of frequency and voltage in power systems. However, the effectiveness of these systems in accomplishing this objective is contingent on the type of controller and operation used in the storage system. Electrical energy storage systems implement two primary modes of operation; Grid Following and Grid Forming. This paper focuses on the implementation and evaluation in different scenarios of the network-forming mode of operation of the storage system, with the purpose of contributing to the primary frequency regulation in the MRE of the Galapagos Islands. The results obtained demonstrate significant improvements in the stability of the MRE, and greater efficiency in primary frequency regulation.

Estimation and Sensitivity Analysis of Electric Buses Energy Consumption through Microscopic Simulations on Public Transport Lines

Resumen: La integración de la movilidad eléctrica es una realidad en el mundo actual, las políticas gubernamentales se enfocan cada vez más en incentivar el uso de vehículos eléctricos (VE) particulares, pero, principalmente en reemplazar la movilidad pública convencional por el uso de buses eléctricos. Una adecuada gestión energética de los sistemas de buses eléctricos debe optimizar el uso de recursos, prolongando la vida útil de las unidades de transporte, estaciones de carga y brindando siempre un servicio de calidad a sus usuarios. El desempeño del sistema de transporte mediante VE depende de diversas variables determinísticas y estocásticas que necesitan ser debidamente simuladas a fin de analizar su comportamiento, lo más cercano a las condiciones reales. En el presente trabajo, mediante la aplicación del software SUMO (Simulation of Urban Mobility), se ha implementado un modelo para el análisis energético de VE y se lo ha aplicado en rutas de transporte público en Quito-Ecuador. A partir de las simulaciones realizadas se ha estimado el consumo energético y se ha efectuado un análisis de sensibilidad del consumo energético de las unidades de buses eléctricos ante variaciones de parámetros relevantes en la gestión energética de sistemas de transporte público. Para el caso de estudio se comprueba la reducción de la autonomía del bus eléctrico en 27% de acuerdo con la información del fabricante. El análisis del desempeño energético realizado bajo diversos escenarios de tráfico permitirá en futuros trabajos optimizar la operación de los sistemas de transporte público eléctrico, considerando niveles de tráfico, flujo vehicular variable y pronunciados desniveles en su relieve.

Abstract: The integration of electric mobility is real nowadays. Government policies increasingly focus on encouraging the use of electric vehicles (EVs); particularly, replacing conventional public mobility with electric buses. An adequate energy management of electric bus systems must optimize resource usage, and extend the lifespan of transport units and charging stations, while providing quality service to users. The performance of the EV transport system depends on various deterministic and stochastic variables that need to be accurately simulated to analyze its behavior as closely as possible to real conditions. In this study, a model for the energy analysis of EVs has been implemented, by using the software SUMO (Simulation of Urban Mobility) and applying it to public transport routes in Quito, Ecuador. Through the executed simulations, energy consumption has been estimated and, a sensitivity analysis of the energy consumption of electric bus units to the variations in relevant parameters in the energy management of public transport systems, has been carried out. The impact of certain parameters on energy consumption has been verified, by indicating a significant decrease in the autonomy of EVs on the simulated route under very similar to reality operating conditions. For study case, autonomy reduction of electric bus is around 27% in comparison with manufacturer's specifications. The analysis of energy performance under various traffic scenarios will allow future optimizations of the electric public transport system operation, since traffic levels, variable traffic flow, and pronounced changes in terrain elevation, are considered.

Numerical Study with CFD of the Refrigeration in a Vehicle Cabin with two Refrigerants R32 and R600a

Resumen: El objetivo de esta investigación se centra la solución numérica, simulación y comportamiento térmico de los refrigerantes R32 y R600a, siendo el primero un refrigerante industrial y el otro un hidrocarburo, el elemento a estudiar es la temperatura interna de una cabina vehicular, el aire cruza el evaporador del sistema de aire acondicionado mediante el análisis del intercambiador de calor de flujo cruzado tipo serpentín. Asimismo, es importante conocer la transferencia de calor que tiene cada refrigerante para enfriar o calentar la cabina del vehículo, para en un análisis matemático posterior llevar un contraste de la información mediante la simulación numérica de fluidos CFD con un software especializado en este caso Fluent de ANSYS. Se encontró que el refrigerante R600a es una alternativa para los sistemas de aire acondicionado vehicular y el R32 no es tan aplicable para estos casos.

Abstract: The objective of this research focuses on the numerical solution, simulation, and thermal behavior of the refrigerants R32 and R600a, the first being an industrial refrigerant and the other a hydrocarbon, the element to be studied is the internal temperature of a vehicle cabin, the air crosses the evaporator of the air conditioning system by analyzing the coil-type crossflow heat exchanger. Likewise, it is important to know the energy capacity that each refrigerant has to cool or heat the vehicle cabin to, after a mathematical analysis, contrast the information through numerical simulation of CFD fluids with specialized software in this case Fluent from ANSYS.

Analysis of the thermal comfort perception in residential buildings in Loja city based on Ecuadorian Energy Efficiency Standard

Resumen: La envolvente desempeña un papel crucial en el confort térmico interior y eficiencia energética de las edificaciones, por ello la importancia de la implementación del capítulo de eficiencia energética de la Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC-HS-EE). Este capítulo establece requisitos mínimos de transmitancia térmica para elementos de la envolvente. Sin embargo, se desconoce si estos valores garantizan una percepción satisfactoria del confort térmico interior. El presente estudio tiene como objetivo determinar la percepción de confort térmico en edificaciones residenciales en la ciudad de Loja, a través de la definición de la tipologías y caracterización de su envolvente. Para la definición de tipologías se considera la información de la Encuesta Nacional de Edificaciones (ENED), mientras que, para la caracterización de la envolvente se encuesta a profesionales de la construcción en la localidad. Finalmente, se aplica una encuesta de percepción térmica a ocupantes de las tipologías definidas. Los resultados muestran que, varios paquetes constructivos cumplen con la NEC-HS-EE (a excepción del uso de pared de ladrillo de 7 cm de espesor, que representa una práctica común) y brindan una percepción satisfactoria de confort a los ocupantes durante el día, alcanzando una percepción de confort dentro del 80% de aceptabilidad, no obstante, esto no se mantiene durante la noche.

Abstract: The building envelope plays a crucial role in interior thermal comfort and energy efficiency. Hence, the importance of implementing the energy efficiency chapter of the Ecuadorian Construction Standard (NEC-HS-EE). This chapter establishes minimum requirements for thermal transmittance of envelope elements. However, it is unknown whether these values guarantee a satisfactory perception of indoor thermal comfort. This study aims to determine the thermal comfort perception in residential buildings in Loja city, through defining typologies and characterizing their envelope. Typologies are defined using information from the National Building Survey (ENED), while the envelope is characterized by surveying construction professionals in the locality. Finally, a thermal perception survey is conducted on occupants of the defined typologies. The results show that several construction packages comply with the NEC-HS-EE standard (except for the use of 7 cm thick brick wall, which is a common practice) and provide satisfactory comfort perception to occupants during the day, achieving a comfort perception within 80% acceptability. However, this is not maintained during the night.

Strategies for Enhancing Energy Efficiency in Public Service Buildings within a Hot and Humid Climatic Zone: A Case Study in Guayaquil, Ecuador

Resumen: Desde el 2010 existe un incremento aproximado del 1% anual respecto a las emisiones de CO2 a causa de los edificios. La disminución del consumo energético y consecuentemente la mitigación de los Gases de Efecto Invernadero son metas a nivel mundial debido a la problemática global del cambio climático. Un paso clave para alcanzar estas metas es mejorar el desempeño energético de las edificaciones y de esta manera reducir la energía consumida y las emisiones generadas por el parque edificado. En este sentido, la presente investigación se centra en identificación y estimación de estrategias para reducir el consumo de energía de los edificios llamados Unidades de Policía Comunitaria (UPC) localizadas en la ciudad de Guayaquil, y que corresponde a una zona climática húmeda muy calurosa. El estudio está compuesto por el análisis estadístico del rendimiento energético histórico de 43 edificios, que comparten el mismo diseño arquitectónico. Además, se realizó la selección de un edificio representativo para el monitoreo del uso de energía y simulación energética. Los resultados evidenciaron un potencial de ahorro de 16 000 kWh al año, al disminuir 1°C la temperatura de control del sistema de climatización y modificando el horario de encendido y apagado. Esto es equivalente a 1 150 USD y 5 toneladas equivalentes de CO2.

Abstract Since 2010, there has been an approximate annual increase of 1% in CO2 emissions due to buildings. The reduction of energy consumption and consequently the mitigation of Greenhouse Gases are global goals due to the global issue of climate change. A key step in achieving these goals is to improve the energy performance of buildings, thereby reducing energy consumption and emissions generated by the built environment. In this regard, the present research focuses on identifying and estimating strategies to reduce energy consumption in buildings known as Community Police Units (UPCs) located in the city of Guayaquil, which corresponds to a very hot and humid climate zone. The study consists of statistical analysis of the historical energy performance of 43 buildings sharing the same architectural design. Additionally, the selection of a representative building was made for energy use monitoring and energy simulation. The results revealed a potential saving of 16 000 kWh per year by reducing the control temperature of the air conditioning system by 1°C and adjusting the on/off schedule. This is equivalent to 1 150 USD and 5 metric tons of CO2 emissions.

Evaluation of the Energy Storage Capacity of Cocoa Lignocellulosic Material

Resumen: El objetivo de este estudio es determinar la capacidad de almacenamiento energético del material obtenido de cascarilla de cacao en configuración de capacitor. El material lignocelulósico proviene de la cosecha de cacao ecuatoriano utilizado en procesos agroindustriales. Se realizó el análisis de los volátiles generados durante la pirólisis instantáneo mediante la técnica GC/MS; además, de la comparación del capacitor con dos electrólitos diferentes: ácido sulfúrico (H2SO4) y cloruro de sodio (NaCl). El procesamiento del material se realizó mediante un proceso de carbonización y otro de activación por vía química, los cuales se llevaron a cabo en un reactor de pirólisis en atmósfera inerte de nitrógeno (N2) a una velocidad de calefacción de 20 oC min-1 y se activaron a 850 oC en la misma atmósfera por 4 horas. A partir de este material se prepararon los electrodos y se probó mediante voltametría cíclica el almacenamiento de energía a diferentes velocidades de barrido para cinco ciclos. Los resultados del análisis GC/MS y de voltametría cíclica demostraron que la materia prima secundaria preparada puede utilizarse para obtener productos de alto valor agregado. Los principales compuestos volátiles identificados corresponden a fenoles, ácido acético y alcoholes. El máximo potencial fue de 1,1 kW kg-1 con electrolito de NaCl y, la máxima durabilidad se logró con electrolito de H2SO4 con una potencia de 0,29 kW kg-1 estos valores fueron obtenidos a una velocidad de 100 mV s-1.

Abstract: The purpose of this study is to determine the energy storage capacity of the material obtained from cocoa husks in a capacitor configuration. The lignocellulosic material comes from Ecuadorian cocoa harvests used in agro-industrial processes. Analysis of the volatiles generated during instant pyrolysis was conducted using GC/MS technique. Additionally, a comparison of the capacitor with two different electrolytes was made: sulfuric acid (H2SO4) and sodium chloride (NaCl). The material processing involved carbonization and chemical activation processes, carried out in a pyrolysis reactor under an inert nitrogen (N2) atmosphere at a heating rate of 20 °C min-1, and activated at 850 °C in the same atmosphere for 4 hours. Electrodes were prepared from this material and tested using cyclic voltammetry to assess energy storage at different scan rates for five cycles. The results of the GC/MS analysis and cyclic voltammetry demonstrated that the prepared secondary raw material can be used to obtain high-value added products. The main identified volatile compounds include phenols, acetic acid, and alcohols. The maximum potential was 1,1 kW kg-1 with NaCl electrolyte, and the maximum durability was achieved with H2SO4 electrolyte with a power of 0,29 kW kg-1; these values were obtained at a scan rate of 100 mV s-1.

Short-Term Prediction of Smart Metering Systems by Multivariable and Multistep Deep Learning Architectures

Resumen: Las Redes Eléctricas Inteligentes de Distribución (REID) han revolucionado la industria eléctrica al permitir un control y monitoreo más eficiente del suministro eléctrico, con un componente clave siendo los medidores inteligentes (SM). Estos recopilan información sobre la demanda, energía, distorsión armónica, entre otros, que deben ser almacenados y gestionados eficientemente en un sistema de gestión de datos de medición (MDMS). El MDMS debe garantizar la obtención de un conjunto completo de datos para su uso en algoritmos que aseguren la confiabilidad y calidad del suministro eléctrico. Para abordar el desafío de gestionar la gran cantidad de datos generados por los SM, se han propuesto diferentes técnicas de predicción de mediciones a corto, mediano y largo plazo, destacando el uso de inteligencia artificial como las Redes Neuronales Artificiales (ANN) y métodos de Aprendizaje Profundo (DL) debido a su capacidad de adaptación a diferentes variables de entrada y salida con diversos horizontes temporales. Además, se destaca la influencia de la diversidad de Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) en el tiempo de actualización y almacenamiento de datos en un MDMS. En este sentido, este trabajo tiene como objetivo identificar qué arquitectura o arquitecturas de ANN o DL podrían ser más adecuadas para aplicaciones en empresas, estudios o investigaciones, demostrando métricas de rendimiento favorables en diferentes escenarios de frecuencia de muestreo y tiempos de actualización de datos típicos en un REID. Esto es relevante debido a la necesidad del MDMS de realizar predicciones multivariables y multipaso a corto plazo para completar la información, hasta que la misma esté disponible o se actualice.

Abstract: Smart Grids have revolutionized the electricity industry by enabling more efficient control and monitoring of the electricity supply, with a key component being smart meters (SM). These collect information on demand, energy, and harmonic distortion, among others, which must be stored and managed efficiently in a metering data management system (MDMS). The MDMS must ensure that a complete set of data is obtained for use in algorithms to ensure the reliability and quality of the power supply. To address the challenge of management the big data generated by SM, short, medium, and long-term measurement forecasting techniques have been proposed, highlighting the use of artificial intelligence such as Artificial Neural Networks (ANN) and Deep Learning (DL) methods due to their ability to adapt to different input and output variables with various time horizons. In addition, the influence of the diversity of Information and Communication Technologies (ICT) on the update time and data storage in the MDMS is highlighted. In this sense, this work aims to identify which ANN or DL architecture(s) could be more suitable for enterprise, survey, or research applications, demonstrating favorable performance metrics in different scenarios of sampling frequency and typical data update times in Smart Grids. This is relevant due to the need for MDMS to perform multivariate and multi-pass predictions in the short term to complete the information until the information is available or updated.