Archive for the ‘HVDC’ Category
Muchas gracias por sus visitas a mi blog sobre Aplicaciones de Matlab/Simulink en Energías Renovables.
Obviamente que los creados de Matlab/Simulink me refiero a la empresa MathWorks Inc. han hecho un excelente trabajo de dar una herramienta muy poderosa de cálculo y que durante el mes de Junio junto con colegas y alumnos en temas relacionados a mecánica de fluidos, animaciones, proyecciones 2D y 3D, asi como también en el esquema de predicción de eventos y tendencias de superficies con base de datos.
Disculparán por lo que éste mes de junio hice pocas entradas, la agenda estuvo bien ajetreada e interesante, el viaje a Denton – Texas, USA hace poco y la que inicio el martes 3 de julio a Ecuador han ocupado bien tiempo para estudiar y analizar muchas cosas que hay que aportar y proponer, además, espero que se concreten muchos convenios de cooperación con la Facultad de Ciencias de la UNiversidad Nacional de Ingeniería (Lima, PERU) a la cual pertenezco… si alguien está animoso, en dichas cooperación para investigaciones, favor ponerse en contacto.
Por lo demás, este julio 2012 me toca un mes de motivante trabajo dado que ya tengo compromisos bastante serios como para descuidarse de ellos, por lo tanto, trabajaré full simulaciones y revisión de varios temas, que los compartiré por este blog y espero como siempre, sirva para el trabajo o aprendizaje de cada quien que visita.
Nuevamente muchísimas gracias y un saludo amical desde Lima, PERU….y les dejo con una foto de Macchupicchu ubicado en la Región Cuzco en mi Perú, considerado una de las Maravillas del Mundo, y además, una de las mejores obras de ingeniería de toda la humanidad. Si vienen a Perú, Macchupicchu es visita obligatoria.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Quiero agradecer muy deberas todas las visitas durante el mes de Mayo 2012. Este mes para mí ha sido muy difícil en lo personal, casi estoy trabajando a contracorriente y de manera solitaria, quizás tras un sueño o persiguiendo una misión. Muchas de las personas que desearía estén a mi lado, no lo están y quizás no lo estarán, eso es desgarrador… a pesar de ello no pierdo la fé y la esperanza.
Este mes de junio tengo planeado retomar el desarrollo de simulaciones y desarrollo de temas diversos en renovables, dado que tengo que cumplir con la agenda de mis estudios doctorales, así que el presente blog como los demás, tendrán varios post mas que enriquezcan y espero sirva para quienes lo visitan.
Gracias tambien a quienes confían en mis servicios de consultoría y asesoría. También a quienes les tengo como contactos en mi Facebook. Además, a quienes escriben dado sus opiniones, comentarios y sugerencias.
Atte:
Blog Matlab/Simulink in Renewable Energyhttp://www.jmirez.com
Profesor – Facultad de Ciencias – Universidad Nacional de ingeniería (Lima, Perú)
Unidad de Soporte biomédico – Hospital Nacional Cayetano Heredia – Ministerio de Salud (Lima, Perú)
Empendedor, Development Modeling and Simulation with Matlab/Simulink, Renewable Energy, Microgrid
Foto: En avión de LAN-Peru en Aeropuerto de Piura por partir de retorno a Lima, luego de dictar clase de Matemática Aplicada en Negritos – Talara (piura) en el Programa de Maestría en Ingeniería de Petroleo de la Universidad Nacional de Ingeniería – UNI. May 27, 2012
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Me complace en anunciar este evento en la FIME de la UNPRG, del cual estaré participando con una ponencia. Nos vemos en Lambayeque. (Yo estudié Ingeniería Mecánica Eléctrica aquí).
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La Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica – FIME (http://www.unprg.edu.pe/facultad/index.php?fac=10&id=91) de la Universidad Nacional Pedro Ruíz Gallo – UNPRG http://www.unprg.edu.pe ha organizado un ciclo de conferencias relacionado al Uso Eficiente de la Energía del 21 al 25 de mayo del 2012.
Todos quedan invitados, los temas están interesantes y hay participación de varias empresas e instituciones.
A los visitantes, Lambayeque está ubicado a aprox 10 km de la Ciudad de Chiclayo, ir a Lambayeque toma algo de 15 minutos. Importantes lugares turísticos como el Museo Tumbas Reales del Señor de Sipán, Museo Bruñing, Complejo de Huaca Rajada, entre otros son lugares de visita obligatoria a todo turista que llega al norte del Perú.
Ahí estaremos !!!
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Las dos primeras fotos son de Setiembre del 2011, tomados en no sé donde.
Las siguientes fotos lo he tomado en el Laboratorio R4-205 del Centro de Tecnologías de la Información y Comunicaciones – CTIC (http://www.ctic.uni.edu.pe), de la Universidad Nacional de Ingeniería (http://www.uni.edu.pe) el 05 de Marzo del 2012, luego de las fotos cuento porque me las he tomado hoy.
Hoy me declararon ASMA LEVE y en Lima estamos en verano, así que en el invierno pasado he estado muy mal supongo, dado que me sentía bastante agobiado, con falta de aire, tenso, desesperado, etc… causando problemas a un ser bastante amado y querido. Pero como llegué a esta situación?
Hace muchos años trabajaba en un hospital del interior del Perú, era Jefe de Mantenimiento y durante aprox 3 años estuve expuesto al humo de la quema de residuos sólidos hospitalarios (tejidos, plástico, lejía, etc). En el 2006, caí bien mal de los pulmones, el médico que me vió me decia que tenia los pulmones de fumador, y yo no he fumado alguna vez. Me pidió descansara todo el 2006 para que el tejido aún bueno de mis pulmones pueda compensar al dañado. En el 2007 ya pude venir a estudiar la Maestría en Física en la Universidad Nacional de Ingenería http://www.uni.edu.pe en Lima – PERU.
He perdido muchas cosas importantes y hasta la persona amada… y así que hoy me doy ánimos para seguir adelante y aunque habrá momentos en que caiga en desanimo, decaiga la salud, etc… tendré que levantarme de nuevo. La enfermedad ha progresado y tendré que cuidarme para que no progrese. Pero como dice Steve Jobs ante la muerte estamos desnudos y es cierto… lo que leo, estudio y asimilo, lo comparto en este y los otros blogs, a veces es necesario tiempo para redactar todo esto, pero lo hago con mucho aprecio. También con igual dedicación atiendo a todos los que les asesoro en sus temas de universidades, tesis de pregrado y postgrado…E igualmente en aceptar y velar que el Grupo de Matlab del Facebook crezca y sea dinámico dado que soy el Admin de ese grupo.
Quizás algún día ya me ponga mal mal de salud y tenga que salir de la capital a un lugar con aire más limpio, como puede ser la sierra del Perú, pero queda este blog (y los otros) que espero os sirva a todos los visitantes tanto de habla hispana como extranjera. Por mientras tanto, seguiremos aportando y para quienes les sirva, espero me recuerden así de contento como estoy en las fotos, aunque la verdad estoy mal… de hecho las fotos han sido tomadas luego de tomar la medicina y aspirar tambien el inhalador que el neumólogo me ha recetado.
También menciono que hay que comenzar cooperación académica con sus universidades y centros de investigación a nivel de hipanoamérica y también extranjeros, es un deseo y pedido que les hago, es importante para poder compartir conocimientos y poder así también implementar mejor el blog. Quizás oportundiad para desarrollar investigación, pasantías, convenios, etc. Igual le menciono a las empresas interesadas en los temas que tratamos.
La historia mía es mucho mas para contar o mejor que alguien lo cuente… algunas cosas no me acuerdo y hasta agenda semanal y diaria tenia que hacer y yo me decía pero porque me olvido las cosas?… pues resulta que con pulmones malos la oxigenación también se reduce… Con medicinas mis pulmones absorven hasta casi un 30% más !! … Dios mío, que tan mal he estado. Y eso me apena mucho, porque no me hubiera portado mal en algunas situaciones en que hablaba y decía según como me sentía, pero no sabía que estaba tan mal de salud…
Gracias por leer estas líneas… pocas aunque como les digo, habría mucho que contar si deseara alguien escribir mi biografía.
Atte
Jorge L. Mírez Tarrillo.
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Muchas gracias a todos los visitantes del presente blog… este mes de febrero marcaron nuevo record de visitas, el más alto hasta el momento. Grato compartir con Uds. los temas del blog, favor difundirlo y también gracias a todos aquellos que me escriben pidiendo orientación, información, revisión de sus trabajos, asesoría. Tienen ahi el email y la dirección postal en caso necesario.
Gracias también a todos aquellos que escriben pidiendo orientación, que revise sus trabajos, asesoría, etc… favor difundan el blog y os espero sirva a estudiantes y profesionales.
Gracias nuevamente por las visitas y queda seguir el compromiso de implementar con más el blog… Best regards
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Una de las principales ventajas de los sistemas de transmisión de corriente continua es su alta controlabilidad. Por medio del control de los ángulos de disparo de los tiristores en las estaciones conversoras se puede modificar de forma casi instantánea el voltaje de salida de las conversoras, variando de esta forma la corriente continua y la potencia transmitida. La alta controlabilidad de los sistemas HVDC puede ser usada, además para controlar la corriente o potencia transmitida, para estabilidad el sistema AC al cual se encuentra conectada, para controlar la frecuencia de la red o para auxiliar al control de frecuencia de los generadores conectados a la estación rectificadora HVDC.
Las estaciones conversoras HVDC tiene normalmente un sistema de control básico encargado de controlar la corriente en el rectificador y el voltaje (por medio del control del ángulo de extinción \gamma) en el inversor. Cuando se desea controlar otras variables, como por ejemplo la potencia transmitida o la frecuencia del sistema, un sistema de control más avanzado debe generar señales adicionales en el sistema de control.
Algunos de los requerimientos más importantes que debe tener el sistema de control en una transmisión HVDC son:
- Suficiente rango de estabilidad y velocidad de respuesta en el control, principalmente cuando el enlace se conecta a sistemas débiles.
- Operación aceptable del rectificador y del inversor a variaciones de frecuencia. Grandes variaciones de la frecuencia pueden ser obtenidas cuando la transmisión HVDC es la única carga en un sistema de potencia.
- Bajos montos de armónicos no característicos generados por las estaciones conversoras.
- Un correcto funcionamiento en la operación de la estación inverosra, con el fin de tener la menor tasa de fallas de conmutación posible para distintas condiciones del voltaje.
- El menor consumo posible de potencia reactiva, es decir, operando con el menor ángulo de disparo posible \gamma y con el menor ángulo de extinción posible sin incrementar el riesgo de fallas de conmutación.
- Suave transición del control de corriente al control de voltaje DC ( o águlo de extinción).
El control rápido de las estaciones conversoras para prevenir fluctuación en la corriente DC es un importante requerimiento para la operación satisfactoria en los enlaces HVDC. Los requerimientos de velocidad de respuesta son válidos principalmente para el control de corriente, y los requerimientos de una operación segura del inversor sin fallas de conmutación principalmente se refieren al control con ángulo de extinción constante. Los últimos requerimientos son más difíciles de cumplir a cabalidad y son la parte más complicada en los sistemas de control utilizados.
Con el objetivo de entregar una operación estable y eficiente, y maximizar la flexibilidad del control de la potencia sin comprometer la segudidad de los componentes del sistema de transmisión, existen varios elementos de control que son utilizados de una manera jerárquica.
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Las conversoras HVDC introducen armónicos tanto AC como DC, los cuales son inyectadas en el sistema AC y a la línea DC respectivamente. Existen varios problemas asociados con la inyección de armónicos, algunos de estos problemas son los siguientes:
- Interferencia telefónica.
- Pérdidas de potencia y el consecuente calentamiento de las máquinas y capacitores asociados al sistema.
- Sobrevoltajes debido a las resonancias.
- Inestabilidad en el control de las conversoras, principalmente con control de fase individual (IPC) en la generación de los pulsos de disparo de los tiristores.
- Interferencia con los sistemas de control de ripple en gestión de la carga.
FILTROS AC
Los filtros AC poseen normalmente una doble función ya que por una parte se encargan de absorber los armónicos generadores por las conversoras y por otro lado proporcionan una parte de la potencia reactiva necesaria para el proceso de conversión. Los filtros para rectificadores de 12 pulsos se diseñan principalmente para filtras armónicos característicos del orden de 12n+/- 1, sin embargo, en condiciones anormales de funcionamiento de la estación se producen armónicas no características como los de 3er orden que también deben filtrarse.
Los armónicos no característicos son producidas principalmente por: (i) operación no balanceada de los dos puentes conversores que forman los conversores de 12 pulsos (ii) error en los ángulos de disparo (iii) voltajes AC no balanceados o distorsionados y (iv) transformadores con distinta impedancia. Los armónicos producidos debido a la primera causa son llamadas armónicos residuales. Estos se producen principalmente debido a diferencias en los ángulos de disparo de los dos puentes conversores, lo que guía a una desigual cancelación de armónicos de orden 5,7,17,19, etc. La impedancia desigual de los dos transformadores conversores que alimenta a las dos conversoras, también guían a armónicos residuales. Las últimas tres causas pueden guiar a la generación de armónicos de orden triple o doble.
Considerando todas las fuentes posibles de armónicos no característicos, se puede encontrar armónicos a partir del orden 2. La magnitud de éstos, es pequeña si se compara con la de los armónicos característicos. La principal consecuencia de este tipo de armónicos son: el incremento de las interferencias telefónicas e inestabilidad del sistema de control.
FILTROS DC
Estos filtros se encargan de reducir el componente AC de la señal continua que se desea obtener. Básicamente, son filtros pasa bajos diseñados para filtrar armónicos de varios órdenes. Se conectan en paralelo con la línea DC.
Armónicos de voltaje que puedan ocurrir en el lado DC de una estación conversora causan corrientes AC, las cuales pueden sumarse a la corriente DC de la línea de transmisión. Estas corrientes alternas de alta frecuencia pueden crear interferencia en los sistemas telefónicos vecinos a pesar de las limitaciones impuestas por el reactor de alisamiento. Los filtros DC, que son conectados regularmente en paralelo a la estación de los polos, son una efectiva herramienta para combatir estos problemas. La configuración de los filtros DC es muy semejante a la de los filtros AC.
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Cuando en una estación conversora se encuentra operando como inversor al término del enlace de corriente continua, una válvula se apagará cuando su corriente conmute a cero y el voltaje a través de la válvula se torne negativo. El período en el cual la válvula se encuentra con una polarización negativa corresponde al ángulo de extinción \gamma, y sun un pulso de disparo, la válvula idealmente se encontrará en un estado no conductivo o bloqueado, incluso si experimenta una polarización positiva.
Todas las válvulas DC requieren que se les remueva la carta interna almacenada en su interior producida cuando la válvula se encuentra conduciendo (período \alpha y \mu en el inversor) antes de que la válvula pueda, exitosamente, establecer su habilidad de bloqueo cuando se encuentra en polarización negativa. EL inversor, por lo tanto, requiere un período mínimo de polarización negativa o un valor mínimo de \gamma para que su capacidad de bloqueo sea conseguida. Si este bloqueo falla y la conducción de la válvula es iniciada sin un pulso de disparo, una falla de conmutación va a ocurrir. Esto también va a resultar en una falla para mantenr la corriente en la siguiente válvula. Fallas en la conmutación las estaciones conversoras operando como inversor son causadas principalmente por alguna de las siguientes razones:
- Cuando la corriente AC entrando al inversor experimenta un aumento en magnitud, causará que el ángulo de conmutación \mu se incremente, el ángulo de extinción \gamma por lo tanto se verá reducido, pudiendo alcanzar un punto donde la válvula pierda la capacidad de mantener su capacidad de bloqueo. Al aumentar la inductancia de las estaciones conversoras, principalmente a través de la bobina de aislamiento, se va a conseguir que la tasa de cambio de la corriente DC decrezca lo que va a ayudar a disminuir las fallas de conmutación.
- Cuando la magnitud de la tensión AC al lado del inversor se reduce en una o más fases, o si es distorsionado, va a causar que el ángulo de extinción sea inadecuado y por lo tanto puede que ocurra una falla en la conmutación.
- Un cambio en las fases del voltaje de conmutación AC puede causar una falla de conmutación. Sin embargo, una reducción en la magnitud del voltaje AC y no un cambio de fase es el factor principal que determina que se produzca una falla de conmutación.
- Un valor del ángulo de extinción antes de la contingencia también afecta la sensibilidad del inversor a una falla de conmutación. Un valor de \gamma = 18° es usual para la mayoría de las estaciones inversoras. Al aumentar el valor de \gamma a valores de 25°, 30° o mayoers va a reducir la posibilidad de una falla de conmutación (a expensas de incrementar el consumo de potencia reactiva de la estación inversora).
- El valor de la corriente en la válvula antes de la falla de conmutación también afecta las condiciones en las cuales una falla de conmutación puede ocurrir. Una falla de conmutación puede ocurrir con mayor probabilidad si la corriente por la válvula que existía antes de la contingencia es relativamente grande en comparación con la corriente nominal.
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En la figura se muestra varios ángulos eléctricos, utilizados comúnmente para definir el modo de operación de las estaciones conversoras. Estos ángulos son medidos utilizando el voltaje trifásico en las válvulas y están basados en condiciones ideales, con el sistema actuando libre de armónicos y el voltaje de conmutación trifásico balanceado. Se aplican tanto al inversor como al rectificador.
Ángulo de retraso \alpha: El tiempo expresado en grados eléctricos medido desde que el voltaje de conmutación sinusoidal idealizado cruza por cero hasta el instante en que la corriente por una válvula comienza a circular. Este ángulo es controlado por el pulso de disparo en la puerta de control del tiristor. Si este ángulo es menor que 90°, actúa como inversor. Este ángulo es a menudo referido como ángulo de disparo.
Ángulo de adelanto \beta: Corresponde al tiempo expresado en grados eléctricos medido desde el instante en que la corriente empieza a conducir por una válvula hasta el próximo cruce por cero del voltaje de conmutación (idealizado). El ángulo de avance o adelanto \beta está relacionado en grados con el ángulo de disprado \alpha por:
\beta = 180 – \alpha
Ángulo de traslado \mu: El tiempo de duración de la conmutación entre dos válvulas expresadas en grados eléctricos.
Ángulo de extinción \gamma: El tiempo expresado en grados eléctricos medido desde el término en la conducción de corriente de una válvula hasta el próximo cruce por cero del voltaje de conmutación idealizado. \gamma depende del ángulo de avance \beta y del ángulo de traslapo \mu según la siguiente ecuación
\gamma = \beta – \mu
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Las principales consideraciones medioambientales que se deben tener en cuenta al instalar un sistema de transmisión HVDC, además del impacto visual, están relacionadas con el campo electromagnético y el efecto corona. El campo eléctrico continua encontrado en los alrededores de las líneas de alta tensión, es producida generalmente por las cargas eléctricas en los conductores y, para el caso de las líneas aéreas de HVDC, por las cargas producidas al ionizarse el aire que rodea el conductor. El campo magnético continuo es producido por la corrienet continua que circula a través de las líneas de transmisión. La ionización del aire se produce en las líneas HVDC forma nubes las cuales pueden desplazarse con el efecto del viento y llegar a estar en contacto con personas, animales y plantas que se encuentren lejos de la franja de servidumbre. El efecto corona puede producir interferencias de radiofrecuencia, ruido audible y generación de ozono.
Las líneas de transmisión HVDC se caracterizan por:
- Para una misma transmisión de potencia, un sistema de transmisión HVDC requiere una menor necesidad de franja de servidumbre y torres más esbeltas ya que, a diferencia de lo ocurrido por HVAC, en corriente continua se requieren un menor número de líneas (generalmente 2 conductores) y por lo tanto, se necesita una menor resistencia mecánica en las torres. en las siguientes figuras se puede ver una comparación entre el tamaño y la franja de servidumbre de las torres utilizadas en HVAC y en HVDC
- El campo magnético constante en los alrededores de la línea de transmisión es muy semejante al campo magnético producido en su forma natural por la Tierra. Por esta razón, es muy improble que esta pequeña contribución de las líneas de transmisión HVDC al campo magnético de la Tierra puede ser preocupante de alguna forma.
- Al igual que en el caso del campo magnético, el campo eléctrico estátito experimentdo debajo de las líneas hasta la franja de servidumbre no presenta efecto biológicos negativos. En la actualidad, no existe teoría o mecanismos que puedan verificar si los niveles de campo eléctrico producidos por las líneas HVDC tengan efectos negativos en la salud humana.
- El efecto corona de las líneas de transmisión producen una pequeña contribución de ozono, la cual es del mismo orden de magnitud que el generado por procesos naturales.
- En instalaciones monopolares con retorno por tierra, el campo magnético puede modificar la lectura de una brújula en las proximidades de la línea, lo cual se puede solucionar instalando un retorno metálico. Por otra parte, un retorno por tierra pueden inducir una corriente en tubierías o conductores metálicos que se encuentren cerca de las estaciones de conversión, lo cual puede producir la oxidación o corrosión de estos elementos. Esto último es la principal razón por la cual el retorno por tierra puede estar restringida a solamenta algunas horas de uso.
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Los costos de las instalaciones son en general las variables más importantes a la hora de escoger una tecnología u otra. Para esto, es usual tomar en cuenta los costos director de una instalación (línea, estaciones conversoras, transformadores, etc) y los costos indirectos (pérdidas capitalizadas de la línea). En general, en los sistemas HVDC los costos directos son mayores a los costos que se incurren en HVAC, en especial los costos de las estaciones conversoras y los transformadores. Esto se ve compensado con los menores costos de la tecnología HVDC en las líenas de transmisión (líneas y las torres) y en las pérdidas capitalizadas.
Se puede apreciar en la figura mostrada que existe una distancia mínima donde comienza a ser económicamente conveniente utilizar un sistemas de transmisión HVDC, esto debido, principalmente, a que más allá de esta distancia las pérdidas producidas en corriente alterna comienzan a ser importantes, con un valor aprocimado del 50% del costo total del sistema de transmisión. Para líneas aéreas, la distancia de quiebre va en el rango de 500 a 800 km, lo que depende de varios factores como, por ejemplo, los costos específicos de los distintos componentes del sistema, tasas de interés de cada proyecto, costos de las pérdidas, costos de la franja de servidumbre, etc. En el caso de cables la distancia es de 40 km o más.
Debo acotar que con el desarrollo de tecnologías en electrónica de potencia, estas distancias se van cada vez más reduciendo, no sólo por la cuestión económica sino las otras ventajas que tienen las HVDC
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- Los parámetros capacitivos e inductivos de las líneas y cables en una transmisión AC establecen límites en cuanto al largo del enlace o en la capacidad de transmisión que pueda tener. Estas limitaciones son particularmente importante al utilizar cables si es que se desea un sistema de transmisión subterráneo o bajo el mar, esto debido a que los cables son en general fuente de reactivos, lo que se acrecienta al aumentar su largo o el voltaje del sistema. Por el contrario, en la tecnología HVDC no existen tales limitaciones ya que estos sistemas no se encuentran afectados por la inductancia o capacitancia de las líneas o cables.
- Un sistema HVDC permite la conexión entre dos sistemas de distinta frecuencia (o fase) o redes diferentes, las cuales estan no sincronizadas por distintos motivos. Esto es imposible de realizar utilizando la transmisión clásica en corriente alterna debido, po ejemplo, a la inestabilidad que se produciría en los sistemas, a niveles de cortocircuito muy elevados o a que se podrían producir flujos de potencia no deseados.
- La tecnología HVDC entrega una gran ventaja con respecto a la HVAC en cuanto a la posibilidad de poder controlar rápida y de forma seguda la potencia reactiva entregada a un sistema.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Como ha sido costumbre durante el año 2011, cada mes he venido presentando la cantidad de visitas a este blog, mediante una figura copia de la sección de estadísticas que da WordPress. Este mes de diciembre ha sido muy fructífero, dado que ha habido una importante cantidad de visitas, a pesar del poco tiempo que le dedique a hacer nuevas entradas al blog, obligado por la agenda recargada entre docencia, estudios de doctorado en física y trabajos otros.
Muchas gracias por visitar el blog y por recomendarlo… este año 2012, me he propuesto nuevas metas que espero compartir con todos los internautas interesados en el tema no sólo en este blog sino en los otros blogs que administro también.
Recuerden que se da asesoria en temas de energías renovables, desarrollo de tesis pregrado y postgrado, trabajos de investigación, lo desarrollamos coordinadamente con los interesados….
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ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES
COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA
V CONCURSO NACIONAL DE TESIS DE POSGRADO DE MAESTRÍA Y DOCTORADO
PREMIO ANR – 2011
MAESTRÍA
CIENCIAS
Primer puesto
Nombre: MG. JORGE LUIS MÍREZ TARRILLO
Título: Simulación de una Microgrid de voltaje continuo/ alterno alimentado con fuentes solar, eólica, baterías y convencional
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Agradezco a la Asamblea Nacional de Rectores por tal reconocimiento.
«La ceremonia de premiación se llevará a cabo el día jueves 15 de diciembre de 2011 a las 10 am, en la sala N° 2 del auditorio; y en caso de que no lleguen las tarjetas de invitación por temas del currier, ustedes pueden venir con sus familiares y amigos», es lo que han escrito los organizadores, quedan invitados.
La dirección es:
ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES
COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA
Calle Aldabas Nº337
Las Gardenias – Surco
Lima – 33-Perú
Como referencia queda cerca a la Universidad Ricardo Palma, y, cerca a la intersección de la Vía de Evitamiento con la Av Benavides (Surco)…
Pueden visitar: http://www.anr.edu.pe
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Las Smart Grid (Redes Inteligentes) ofrece numerous beneficios para consumidores, operadores y la comunidad en su conjunto.
PARA CONSUMIDORES:
Las Smart Grid podrán ayudar a los consumidores a moderar su uso de energía para reducir su derroche o pérdidas, disminuir el pago mensual y usar la energía en una forma más sustentable.
PARA LA INDUSTRIA:
Las Smart Grid podrán ayudar a prevenir cortes, acortar el tiempo de respuesta a problemas, reducir costos e incrementar la eficiencia, y permitir a operadores a resolver problemas remótamente. Las Smart Grid también podrán integrar energías renovables y reducir emisiones de carbono a un nivel macro o micro.
PARA EL PAIS:
Las Smart Grid será un más seguro, de mayor garantía, más fiabilidad de la red eléctrica, y se podrá reducir dependencia sobre suministro de energía foráneos. Las Smart Grid también permitirán reducir las emisiones de carbón y combatir el calentamiento global.
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Especial atención le pongo (por motivos de estudio y asesoramiento) a las líneas HVDC que rondan por los 1000 km aproximadamente de extensión y varios GW de potencia que se transmite. Todas las mencionadas tíenen la característica de que su nivel de tensión es de 450 kV y 500 kV. A continuación le muestro una de la más antiguas, pero que modernizada continua en funcionamiento y está en los Estados Unidos de América.
Recordar que los tiristiros utilizados en la conversión de la energía eléctrica son enfriados por agua, es el agua el único medio práctico posible para evacuar la cantidad de energía producto de su funcionamiento. Otra de estas líneas HVDC está en Canadá, incluso más larga que la anterior, trabaja en 450 kV y sus principales datos están en la figura a continuación:
Finalmente algo menos de 1000 kV tiene una línea HVDC en China operando desde el año 2004, el problema de esta tecnología es la infraestructura necesaria para poder construir y testear cada uno de estos elementos con particulares características de fabricación, funcionamiento y desempeño. La línea china les muestro a continuación.
Estas líneas los veo interesantes dado que son el más claro ejemplo de transmisión de energía eléctrica en grandes cantidades en distancias apreciables, por ejemplo: para islas distancias, cargas o fuentes importantes en lugares inóspitos, etc. En la distancia de 1300 km es la que separa entre Lima y la frontera con Ecuador (país vecino del Norte) o con Chile (país vecino del Sur).
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En función de la potencia y distancia a transmitir se define que nivel de voltaje se debe usar. Por lo general, los voltajes están estandarizados. Luego, se calcula la corriente eléctrica y entra a tallar dos cosas: la caída de tensión y el nivel de pérdidas eléctricas. Esto va relacionado con el área seccional del conductor lo que influye directamente con el costo final del proyecto. En sí, es un delicado estudio entre que nivel de voltaje utilizar, cuanto de pérdidas deseo obtener y que influye directamente con los costos iniciales como de funcionamiento del sistema. ABB hizo un cálculo se los presento en la figura siguiente:
En ella, pueden ver una comparación de costos para corriente alterna y para corriente continua para diversos niveles de tensión. Como se puede apreciar una línea HVDC de 800 kVDC es más económica queuna de 1000 kVAC y con las actuales necesidades energéticas en el mundo, su uso e implementación se ha extendido, lo que también implica que mejoras tecnológicas se irán desarrollando para hacerlo cada vez más accesible, menos costoso y con alto grado de confiabilidad.
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Las HVDC tienen pocos años en el mercado eléctrico y los progresos tecnológicos realizados a lo largo de las últimas décadas han conlleva a un aumento de la fiabilidad como se muestra en el siguiente figura reportado por ABB:
Dada los beneficios que da la corriente continua, progresivamente se ha ido implementando líneas HVDC de cada vez mayor potencia y mayor nivel de tensión con el paso de los años. Cada incremento en la capacidad de potencia a transmitir y en el nivel de voltaje a trabajar es el producto del desarrollo de nuevos materiales, sistemas de control, sistemas de protección, análisis de información y evaluación del desempeño.
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La República Domicana es un país en Las Antillas. Dada su ubicación como isla, haria pensar que debe toda su energía eléctrica en base a sus propios recursos hidroenergéticos que no son suficientes para abastecer a su mercado; esto ha hecho que una gran cantidad de su demanda sea producido por quema de combustibles fósiles de diverso tipo.
Una idea de como se comporta la demanda en la gráfica a continuación. En ella, se observa la despacho de energía, la demanda no atendida y la demanda proyectada en un programa que piensan implementar a futuro.
De hecho, dada la demanda no abastecida, se reporta que es constante los apagones que ocurren en dicho país y la calidad de la energía eléctrica también es baja.
Para atender esta demanda, se cuenta con generadoras tanto hidraúlicas, como de combustibles fósiles y una pequeña parte de renovables. Pero es la dependencia energética de los combustibles fósiles lo que conlleva a tener altos costos en toda la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. A dicho país el combustible se importa y hay que llevarlo en barco; lo mismo también de repuestos, aceites, etc. Una idea de la producción de energía eléctrica por empresas se da a continuación en la siguiente gráfica.
Tienen un Sistema Coordinador del Sistema Eléctrico Nacional Interconectado de la República Dominicana, Inc que su mismo nombre dice su labor coordina constantemente con las empresas de electricidad y hace el análisis de la demanda (datos históricos, actuales y la proyección de la demanda). Por ejemplo tienen un Plan de Operación a Largo Plazo que se coordina con las siguientes empresas involucradas en dicho plan:
Estos sistemas eléctricos son un interesante caso de estudio, análisis e investigación… se trabaja en coordinación con alumnos de pregrado de ingeniería electromecánica en República Dominicana una propuesta de abastacimiento de energía alternativo muy tentador, fiable y de salto tecnológico como parte de su tesis de pregrado.
Saludos a todos quienes visitan este Blog desde la República Dominicana.
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Datos Generales
Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian and live in Lima, capital of Perú in South America.I am Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr. Physics (title doctoral thesis: Control, Optimization, and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Principal Professor in Faculty of Oil, Gas and Petrochemical Engineering of Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU (Courses: Modern Physics, Differential Equations and Research's Methodology)
My subjects of my interest are control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
I have experience in Matlab/Simulink programming, biomedical equipment, electrical systems, renewable energies, microgrids, saturated steam systems 100 psi and organizing academic events.
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