Archive for the ‘Media Tensión’ Category
La presente entrada muestra una simulación que conlleva a calcular la duración media entre fallas. En un post anterior había mostrado durante un periodo de tiempo de 100 años como es que mediante aleatorios se determinaba que años había fallas y que años no. Después de cada falla, surge la necesidad de reparar el sistema, para ello las empresas eléctricas disponen de personal y equipo para minimizar el tiempo de inactividad de la red eléctrica, toda vez que ello representa dinero y malestar para el usuario. La gráfica muestra de manera aleatorio los tiempos de recuperación o de reconexión de la interrupción la cual esta simulado en Matlab de MathWork Inc. Pero he ahí no acaba todo, hay que realizar una sumatoria de todos los tiempos y luego dividirlos entre el número de interrupciones durante dicho período para determinar la duración media entre fallas, en que la unidad de medida es de horas/falla… Espero les guste.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Durante el funcionamiento de un sistema eléctrico pueden haber momentos en que no esta operativa, debido a una falla parcial o total del sistema. Cada elemento tiene una probabilidad de falla dependiendo de varios factores entre ellos diseño, funcionamiento, mantenimiento, entre otros. Hay elementos del sistema mucho más importantes que otros, quizás algunos esenciales como lo puede ser una línea de transmisión si es la única que hay para conectar dos puntos. En todo esto, se puede recurrir a modelar fallas mediante la generación de número aleatorios. En la figura en un período de 100 años se simula las fallas (valor 1) y no fallas (valor 0) de un elemento de un sistema. Se puede ver que en este caso dado que lo hemos hecho sin mayor exactitud, es decir, aleatorios uniformemente distribuidos, encontraremos que la probabilidad de falla es de 0.5 aproximadamente tendiendo a dicho valor si el número de años se hace infinito. Hecho en Matlab de MathWorks Inc.
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Las máquinas hacen su trabajo y hay que determinar el valor de cada variable. Para esto se conectan sensores y trasductores que llevan la señal hasta el lugar de control y procesamiento. En ese camino, suele contaminarse con ruido sea generado por el mismo funcionamiento del equipo o por filtración de la señal por inducción o interferencia electromagnética, entre otras formas dependiendo de la tecnología que se está usando. Los puntos rojos son los valores que envia el sensor y lo que hace el filtro promedio es promediar los valores anterior para compensar las variaciones que se tiene. Algunas variables tienen valores que se desean que sean constantes: voltaje y frecuencia por ejemplo. Esta figura se trata de una curva de valor constante de 14.4 voltios al que se la sumado un ruido de valor medio cero y con una cierta desviación estandar. Puedo observarse que la medición tiende hacia su valor ideal de 14.4 luego de varias lecturas.
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Conversemos acerca de la producción de energía eléctrica en cantidad apreciable y como suele suceder en potencias del orden de los 2 MW como se tiene en la figura. Resulta que cambios en la cantidad de velocidad de viento, involucra una gran cantidad de energía generada, de cambios en la velocidad angular y del ángulo de ataque. Una forma de amortiguar dichos cambios es la inercia de las partes móviles de la turbina eólica (álabes, transmisión, caja de cambios y generadores). Aún así, se puede observar que pueden ser apreciables los cambios en la velocidad de rotación de manera rápida si se considera que la escala de tiempo está en segundos, y lo mismo para las otras variables, como puede ser el ángulo de ataque. Todo esto, debe ser automáticamente definido si consideran que la velocidad de viento tiene un comportamiento aleatorio. La producción de electricidad si bien es cierto puede variar unos cuantos decenas o centenas de kW pero trabajando varias turbinas pueden compensar esas leves variaciones. Y en ello, hay varias diferentes tecnologías usadas para extraer la mayor cantidad del viento.
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La confiabilidad del servicio de energía eléctrica, medida a través de índices de desempeño, tiene dos orientaciones diferentes: el registro de eventos pasados y la predicción de confiabilidad. Las empresas de servicio eléctrico normalmente llevan un registro estadístico de los eventos pasados, con los cuales pueden evaluar el desempeño de sus sistemas y algunos indicadores económicos, especialmente la energía no suministrada. La predicción de índices de confiabilidad pretende determinar el comportamiento que tendrá la red, basado en el desempeño pasado, y ayudar en la toma de decisiones sobre modificaciones de elementos componentes de la red y/o topología
Como concepto general, puede plantearse que la confiabilidad es una función que expresa una probabilidad de sobrevivencia a través del tiempo. Para un componente aislado, corresponde a una exponencial decreciente, indicando que la probabilidad de estar operando es mayor en los instantes iniciales a su puesto en funcionamiento o “nacimiento” que después de pasado un largo tiempo. Evidentemente, en el tiempo infinito tal probabilidad será cero.
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En el Perú, el SEIN son las siglas de Sistema Eléctrico Interconectado, la principal red de transmisión y subtransmisión de energía eléctrica del país. Para quienes les guste los datos estadísticos, he aquí la máxima demanda mensual desde el año 2003 al 2008.
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Los fallos más frecuentes en una alimentación pública suelen ser:
• Variaciones y huecos de tensión
• Micro cortes
• Picos de voltaje, transitorios
• Interrupciones de corriente
Las perturbaciones más importantes que provienen de las cargas son:
• Cargas no lineales
• Armónicos
• Corrientes pulsantes
• Picos de carga, cortocircuitos
La calidad de un suministro de energía eléctrica se debe caracterizar por la fiabilidad y la calidad del voltaje. Al parecer un fallo de alimentación, por ejemplo un cortocircuito próximo al usuario, con caídas de tensión del 50 % o más, se debe acudir a otra vía de alimentación, separar la instalación de la red y garantizar el suministro eléctrico a las cargas sensibles. Las variaciones de frecuencia y fase en la red son poco frecuentes y causan menor perjuicio a las cargas, que las desviaciones del voltaje. Muchos procesos admiten un amplio rango de la frecuencia de alimentación, y sin embargo, son altamente sensibles a huecos de tensión, distorsión armónica en voltaje y transitorios.
La campaña de medición (UNIPEDE-DISDIP) realizada en 9 países europeos, analizó las causas y número de fallos de la alimentación en Media Tensión, en 10.000 usuarios. El resultado se muestra en la figura del presente post.
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En el Perú la red eléctrica nacional se llama: SEIN – Sistema Eléctrico Interconectado Nacional. Consta de cuatro bloques claramente definidos: Norte, Centro, Sur Este y Sur Oeste. Éstas se han definido por la ubicación geográfica de las principales ciudades, centros mineros y cargas importantes. Cada bloque tiene comportamiento claramente definidos. El norte abarca desde Chimbote hasta Tumbes, con las principales cargas ubicadas en Piura, Lambayeque, Trujillo y Ancash. La zona Centro esta principalmente acaparada por la Ciudad de Lima, numerosa en población y en industrias (micro, pequeñas, medianas y grandes industrias). La zona Sur Oeste con cargas principales en la Región Arequipa y Moquegua, con centros mineros e industria. La zona Sur Este configurada por regiones de Cuzco (Qosqo), Puno, centros turísticos por excelencia.
Este mismo bloque se espera que se mantenga y se refuerce los lazos entre ellos mediante líneas de transmisión de mayor capacidad o ternas a corto y largo plazo. El creciente incremento en la demanda se verá compensada con generación programada en obras a realizar, sin embargo, el incremento económico de Perú se basa principalmente en la explotación de materias primas primarias minerales y no minerales, lo que es algo muy inseguro conociendo que cualquier acontecimiento político, social o medioambiental puede llevar a cambios profundos en el entorno social, político y de conciencia medio ambiental.
Existen numerosa literatura sobre el SEIN tanto en registro histórico como pronósticos a corto, mediano y largo plazo. Aunque la máxima demanda es de aprox 6.5 GW, muy poco comparado a otros realidades mundiales, se espera que siga creciendo como se ha mencionado líneas arriba.
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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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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
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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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he dicho en COLOMBIA…
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Hola a todos los visitantes, en la presente entrada muestra la experiencia de ABB en cuatro proyectos. No comento mucho porque cada figura brinda la información necesaria como diámetro del cable, potencia a transmitir, nivel de voltaje y algún detalle técnico adicional. Adicionar nomás que el tema es interesante y estoy apto para brindar asesoramiento al respecto… van las imágenes:
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En la entrada anterior se muestra los diferentes componentes del conductor submario y su disposición relativa dentro de él. Pero se necesita tener una visualización de la forma como ha sido construido, del a forma como estan dentro del conductor distribuidos los diferentes componentes. En las gráficas presentadas en esta entrada, se muestra la forma es que están construidas cada uno de los elementos, su distribución y posición relativa. Esto ayuda a quienes que estando interesados en cables, desean entenderlos mejor y para ello, les propongo que lo deberían hacer mediante simulaciones con Matlab Simulink (deben haber muchos otras formas) que es el domino y puedo orientar.
Para muestra un boton… verán en la figura hay parets enunciadas con 7 y ahi dice que son fijadores o fibra óptica (FO). La FO es benvenida, pero los fijadores ocupan un espacio que bien se puede determinar para otras cosas, como por ejemplo: transmisión de información, internet, etc. Brindo asesoramiento al respecto.
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He querido mostrar en la presente entrada el diagrama unifilar de una estación de distribución, que en Perú lo solemos llamar: Patio de Llaves. Podrán apreciar los voltajes de trabajo de los diferentes equipos. La energía eléctrica viene por la red de subtransimión y el primer elemento que actúa sobre ella son interruptores, fusibles, seccionadores y los hay de diferente modelos, marcas y precios (obviamente). Los seccionadores en los que se puede observar visualmente los contactos garantizando que el operario o personal tenga la seguridad que no puede haber flujo de energía eléctrica. Hay también pararrayos y luego el transformador de potencia, para hacer la convesión de voltajes. Hay también relés de sobrecorriente, de sobretensión y pueden haber otros relés seleccionados según la particularidad de la carga a alimentar. También hay equipos de medición (cosa que la figura no lo han contemplado como transformadores de corriente, transformadores de voltaje, termocuplas, etc). Luego la energía llega al bus (en Perú lo llamamos barra) en donde se conectan todos los circuitos de distribución (circuitos alimentadores) con sus respectivas protecciones… dichos circuitos alimentadores llevan la energía eléctrica hacia las cargas eléctricas o hacia transformadores de distribución si el nivel de voltaje lo amerita o permite.
El diagrama mostrado se llama UNIFILAR porque muestra en una línea un circuito trifásico como es lo que en realidad es lo mostrado. Para identificar algunas características particulares del circuito se utiliza símbolos como la delta y la estrella en el transformador…
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Hola a todos… la figura muestra un ejemplo de como la demanda de potencia eléctrica varía durante la semana (es algo representativo, no se cumple para todos los casos, pero da una idea del asunto). Entonces las cenrales eléctricas que se utilizan para abastecer a esta demanda se pueden clasificar como centrales base, centrales intermedias y centrales de punta.
Las centrales base están permanente funcionando a su máxima capacidad permitiendo bajos costos de la energía eléctrica. Las centrales intermedias son las que llevan a abastecer cierta cantidad apreciable de la demanda y que por su capacidad nominal pueden suplir energía pero a costos un tanto mas caros que las centrales base. Y las centrales de punta, con capacidad de encendido rápido y puesta a punto en corto tiempo, por lo general utilizan combustibles fósiles lo que incrementa el costo de la energía eléctrica.
SIn embargo, eso no es todo, puesto que capacidad instalada hay mucho más del máximo histórico, esto genera en una reserva de capacidad en dos variantes: reserva de capacidad paralizada que se dice a la maquinaria en stand-bye y reserva de capacidad volante, que se refiere a la maquinaria que está en movimiento pero no produce energía eléctrica.
Se tiene cuidado en que la inteconexión entre las diferentes fuentes se haga de manera adecuada, para cubrir las distancias entre barras o centros de consumo se procura un adecuado nivel de tensión y las líneas de transmisión de sieño particular para cada caso.
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Sobre todo esto sucede en países europeos… se fija la estructura en el fondo marino y luego se instalan la torre, la góndola y las aspas. Estas turbinas tienen una potencia de 300 kW cada una. La energía eléctrica generada es transportada a través de cables que descienden de la góndola donde está el generador, hacia el fondo marino y por medio de cables submarinos (ABB es el que tiene mejor implementada esta tecnología de cables submarinos de alta potencia y alto voltaje) se transporta hacia una subestación o hacia la orilla del mar donde se interconecta a las redes eléctricas (sistemas eléctricos de potencia).
Cada vez hay más avance en el desarrollo de turbinas como en otros campos de las energías renovables e implica el trabajo multidisplinario de físicos, químicos, biológos, ingenieros, matemáticos, etc. En la figura son 6 turbinas lo que da 1.8 MW de capacidad instalada y se colocan offshore porque uno que los países europeos tienen poca área continental disponible y porque los vientos son buenos (colocan en lugares donde hay vientos a partir de 5 m/s), punto adicional, es la gran necesidad que tienen de no depender de combustibles fósibles (que causan dependencia energética) y por los acuerdos que como naciones desarrolladas han tomado, se han comprometido en abastecer sus redes energéticas con un porcentaje de sus necesidades con fuentes renovables. Ojalá que algún día ello se realize por estos lares…
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Tiene unas propiedades físicas extraordinarias, impresionantes y totalmente visionarias en potencial de aplicaciones… y lo bueno es que, los Premio Nóbel 2010 de Física no lo patentaron, porque sino la cosa sería pagada. Grande han hecho en no patentarlo, así, medio mundo se ha metido de lleno en estudiar sus propiedades y aplicaciones, desde fuentes de almacenamiento de energía eléctrica de extremadamente gran capacidad, hasta superconductores, memorias electrónicas, unos en dispostivos médicos, etc… son muchas las aplicaciones potenciales. Mejor dénle click a la figura para que lo puedan leer el texto inmerso en la figura.
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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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