DYNA

Cómo promover el suministro de los recursos distribuidos en una microrred colombiana con mecanismos económicos?: Enfoque con dinámica de sistemas

Distributed generation currently has caused an increase in the installation or renewable energy generation resources near the consumption centers and the ability to operate in the event of a failure of the interconnected system in isolation mode. However, this type of generation and operation has not progressed significantly in Colombia due to the lack of financial mechanisms. This paper presents a model in System Dynamics that proposes a mechanism for the promotion of distributed resources by including regulatory incentives known as Renewable Energy Premium Tariff and incentives for providing technical support for the distribution and transmission system. Proposed mechanisms help to promote the use of renewable energy in Colombia and further enhance the tools so that grid operators can avoid accidental disconnection.

La generación distribuida actualmente ha provocado un aumento en la instalación de recursos renovables cerca a los centros de consumo con la posibilidad de operar, en caso de una falla en el sistema interconectado, en modo aislado. Sin embargo, este tipo de generación y operación no ha progresado de manera significativa en Colombia debido a la falta de mecanismos financieros. En este trabajo se presenta un modelo en Dinámica de Sistemas que propone la integración de un mecanismo para la promoción de recursos distribuidos como incentivos regulatorios conocidos como Renewable Premium Tariff e incentivos por prestar servicios de soporte al sistema de distribución y de transmisión. Los mecanismos propuestos permiten promover el uso de energías renovables en Colombia y adicionalmente aumentar las herramientas para que los operadores del sistema puedan evitar desconexiones fortuitas.

Caracterización de cargas usando la teoría instantánea del tensor de potencia

This paper presents a novel methodology to characterize loads using the instantaneous power tensor theory in three-phase three-wire or four-wire systems. Tensor theory is based on the dyadic product between voltage and current instantaneous vectors; this definition allows us to represent the phenomena of power quality produced by loads operation, through the deformation of a cube and the trajectory of one of its three-dimensional vectors. This new way of characterization could help researchers to construct better models of three-phase loads, or to achieve a better monitoring and machines diagnosis. Results are reached by implementing simulations in MATLAB® and endorsed with experimental measurements.

Este artículo presenta una novedosa metodología para caracterizar cargas usando la teoría instantánea del tensor de potencia en sistemas trifásicos de tres y cuatro hilos. La teoría tensorial está basada en el producto diádico entre los vectores instantáneos de corriente y tensión; esta definición permite representar los fenómenos de calidad de la potencia que produce la operación de la carga, a través de la deformación de un cubo y la trayectoria de uno de sus vectores tridimensionales. Esta nueva forma de caracterización podría ayudar a investigadores a construir mejores modelos de cargas trifásicas, o a realizar un mejor monitoreo y diagnóstico de máquinas. Los resultados son alcanzados implementando simulaciones en MATLAB® y son validados con mediciones experimentales.

Análisis de la compensación de hundimientos de tensión en sistemas de distribución usando un DSTATCOM multinivel en ATP/EMTP

Voltage sags are the most common power quality disturbances in electrical facilities. It may cause malfunction in sensitive equipment and process interruption. The distribution static compensator (DSTATCOM) is a device that can compensate voltage sags by injecting reactive power into distribution systems. This paper shows the influence on voltage sags characteristics by the presence of twelve-pulse DSTATCOM in the modified IEEE-13 distribution system. The analysis is performed by means of a random generation of disturbances using a MATLAB routine to identify the critical buses of the test system. Further, the DSTATCOM model taking advantage of the available elements from ATP/EMTP software is described. Simulations show that when DSTATCOM is placed directly to an affected bus it is possible to obtain a complete mitigation of the voltage sag. Finally, the relation between the reactive power injected by DSTATCOM, the type of voltage sag and the location of the affected bus is considered.

Los hundimientos de tensión (sags) son perturbaciones de calidad de potencia comunes en los sistemas eléctricos. Estos pueden causar daños en equipos sensibles y la interrupción de procesos. El compensador estático de distribución (DSTATCOM) es un dispositivo que puede compensar sags inyectando potencia reactiva al sistema. Este artículo muestra la influencia que tiene la conexión de un DSTATCOM de 12-pulsos sobre los sags que se presentan en el sistema de distribución IEEE-13 modificado. El análisis se realiza mediante la generación aleatoria de perturbaciones usando una rutina de MATLAB para identificar los nodos críticos del sistema de prueba. Además, se describe el modelo del DSTATCOM usando los elementos disponibles en el software ATP/EMTP. Las simulaciones muestran que cuando el DSTATCOM se conecta al nodo afectado es posible mitigar el sag completamente. Finalmente, se considera la relación entre la potencia reactiva inyectada por el DSTATCOM, el tipo de sag y la ubicación del nodo afectado.

Estimación de la potencia producida por instalaciones fotovoltaicas en entornos sombreados

A model to improve the estimation of the power and energy from photovoltaic installations under dynamic shading conditions is proposed in this paper. The model considers the shaded profile in each photovoltaic module and the temperature profile to update the model parameters of each photovoltaic module. The impact of dynamic shades on the power production is analyzed, illustrating the large errors introduced by classical prediction approaches, which consider non-shading at all or average shading. Moreover, a procedure to model the shades profile in any environment is described and illustrated. Finally, experimental irradiance and environment temperature profiles are used to evaluate the performance of the proposed model in contrast with the classical approaches. The results illustrate that the classical approaches overestimate the power produced by the photovoltaic array, in contrast with the power produced by the proposed model.

En este artículo se propone un modelo para mejorar la estimación de la potencia y energía de instalaciones fotovoltaicas bajo condiciones de sombreado dinámicas. El modelo considera el perfil de sombreado en cada módulo fotovoltaico y el perfil de temperatura para actualizar los parámetros del modelo de cada módulo. El impacto de las sombras dinámicas en la producción de potencia es analizado, ilustrando grandes errores introducidos por las aproximaciones de predicción clásicas, las cuales o no consideran sombreado alguno o consideran un sombreado promedio. Más aún, se describe y se ilustra un procedimiento para modelar el perfil de sombras en cualquier ambiente. Finalmente, perfiles experimentales de radiación y temperatura ambiente son utilizados para evaluar el desempeño del modelo propuesto en contraste con las aproximaciones clásicas. Los resultados muestran que las aproximaciones clásicas sobreestiman la potencia producida por el arreglo fotovoltaico, en contraste con la potencia producida por el modelo propuesto.

Efectos en conductores de baja tensión debido a perturbaciones estacionarias de calidad de potencia

This paper presents a methodology to estimate the effects of heating and lifetime in Low Voltage conductors (LV) due to the presence of stationary power quality disturbances. Conductor overheating and cable insulation accelerated aging can be caused by temporary increases in the RMS values of the voltages and currents due to stationary disturbances. Waveform distortion, unbalance and phase displacements can be considered among the stationary disturbances. For disturbances with short duration, there are no significant reductions in the insulation lifetime, but disturbances acting for long time periods will cause cumulative and detrimental effects. Currently valid models for insulation aging are employed; the expected power quality disturbance levels are extracted from power quality databases. A discussion about the effects on insulation lifetime is presented.

Este artículo presenta una metodología para la estimación de los efectos en el calentamiento y la esperanza de vida en conductores de baja tensión (BT) debido a la presencia de perturbaciones estacionarias de calidad de potencia. El sobrecalentamiento del conductor y el prematuro envejecimiento en el aislamiento del cable puede ser causado por los incrementos temporales en los valores RMS de las tensiones y las corrientes ocasionados por perturbaciones estacionarias. Entre las perturbaciones están las distorsiones de forma de onda, desbalances y los desplazamientos de fase. Para incrementos de corta duración, no se ven reducciones significativas en el tiempo de vida del aislamiento, pero para largos periodos de tiempo se puede producir efectos acumulativos y degenerativos. Se emplean modelos válidos actualmente para envejecimiento del aislamiento; los niveles esperados de las perturbaciones de calidad de potencia son extraídos de bases de datos de calidad de potencia. Una discusión sobre los efectos en el tiempo de vida del aislamiento es presentada.

Regulación de tensión en un inversor de potencia usando técnica de control cuasi deslizante

This paper shows the behavior of a three-phase power converter with resistive load using a quasi-sliding and a chaos control techniques for output voltage regulation. Controller is designed using Zero Average Dynamic (ZAD) and Fixed Point Inducting Control (FPIC) techniques. Designs have been tested in a Rapid Control Prototyping (RCP) system based on Digital Signal Processing (DSP) for dSPACE platform. Bifurcation diagrams show the robustness of the system. Chaos detection is a signal processing method in the time domain, and has power quality phenomena detection applications. Results show that the phase voltage in the load has sinusoidal performance when it is controlled with these techniques. When delay effects are considered, experimental and numerical results match in both of stable and transition to chaos zones.

Este documento presenta el desempeño de un inversor de potencia con carga resistiva usando una técnica de control cuasi deslizante y una técnica de control de caos para la regulación de la tensión de salida. El controlador se diseño usando técnicas de Dinámica de Promedio Cero (ZAD) y Punto Fijo de Control de Inducción (FPIC). Los diseños han sido probados en un sistema de Prototipado Rápido de Control (RCP) basado en un Procesador Digital de Señales (DSP) para la plataforma dSPACE. Los diagramas de bifurcaciones muestran la solides del sistema. La detección de caos se realiza por un método de procesamiento de señales en el dominio del tiempo, y tiene aplicaciones en detección de fenómenos de calidad de la potencia. Los resultados muestran que la tensión de fase de la carga tiene desempeño sinusoidal cuando se controla con las técnicas mencionadas. Cuando se consideran los efectos de retraso, los resultados simulados y experimentales coinciden en ambos casos en zonas estables y de transición a caos.

Ubicación de generación distribuida en redes de distribución radiales usando un algoritmo inspirado en murciélagos

Distributed generation (DG) is an important issue for distribution networks due to the improvement in power losses, but the location and size of generators could be a difficult task for exact techniques. The metaheuristic techniques have become a better option to determine good solutions and in this paper the application of a bat-inspired algorithm (BA) to a problem of location and size of distributed generation in radial distribution systems is presented. A comparison between particle swarm optimization (PSO) and BA was made in the 33-node and 69-node test feeders, using as scenarios the change in active and reactive power, and the number of generators. PSO and BA found good results for small number and capacities of generators, but BA obtained better results for difficult problems and converged faster for all scenarios. The maximum active power injections to reduce power losses in the distribution networks were found for the five scenarios.

La generación distribuida (DG) es un tema importante para las redes de distribución debido a la reducción de las pérdidas de energía, pero la ubicación y el tamaño de generadores puede ser una tarea difícil para las técnicas de solución exactas. Las técnicas metaheurísticas se han convertido en una mejor opción para determinar soluciones válidas y en este trabajo se presenta la aplicación de un algoritmo inspirado en murciélagos (BA) a un problema de ubicación y dimensionamiento de generación distribuida en sistemas de distribución radial. Una comparación entre la técnica de optimización por enjambre de partículas (PSO) y BA fue hecha en los sistemas de prueba de 33 nodos y 69 nodos, utilizando como escenarios el cambio en la potencia activa y reactiva, y el número de generadores. PSO y BA encontraron buenos resultados para un número pequeño y pocas capacidades de generación, pero BA obtuvo mejores resultados para problemas difíciles y converge más rápido para todos los escenarios. Las máximas inyecciones de potencia activa para reducir las pérdidas de energía en las redes de distribución fueron encontradas para los cinco escenarios.

Representación de los sistemas eléctricos de potencia mediante redes complejas con aplicación a la evaluación de vulnerabilidad de riesgos

The occurrence of impact events (e.g. blackouts with vast geographic coverage) into electrical critic infrastructure systems usually require the analysis of cascade failure root causes through the conduction of structural vulnerability studies, with well-defined methodologies that may guide decision-making for the implementation of prevention actions and for operation recovery of the power system (e.g. N-1 and N-t contingency studies). This technical contribution provides some alternative techniques based upon complex networks and graph theory, which in the last few years, have been proposed as useful methodologies for analysis of physical behavior of electric power systems. Vulnerability assessment is achieved by testing their performance into random risks and deliberate attack threat scenarios. Results shown in this proposal lead to conclusions on the use of complex networks for contingency analysis by means of studies of those events that result in cascade failures and consumer disconnections.

La ocurrencia de eventos de alto impacto (e.g., apagón con alcance geográfico) en sistemas eléctricos usualmente se diagnostica a través de técnicas de análisis estructural de vulnerabilidad, constituidas por metodologías definidas que permiten guiar la toma de decisiones en acciones de prevención y recuperación de la normalidad en la red (e.g., contingencias N-1 y N-t). En esta contribución técnica se presenta una metodología alternativa frente a las herramientas clásicas de análisis de contingencias (teoría de grafos), que últimamente se ha validado como método útil en el análisis físico de sistemas de potencia. Se realiza una valoración de la vulnerabilidad en redes de prueba IEEE, mediante cuantificación de su comportamiento ante escenarios de riesgos de tipo aleatorio o de ataques deliberados. Estos resultados permiten concluir la viabilidad de redes complejas para análisis de contingencias, mediante el estudio de eventos desencadenantes de fallos en cascada y desconexión de consumidores.

Valoración de la vulnerabilidad de sistemas de potencia ante ataques intencionales usando un algoritmo genético especializado

A specialized genetic algorithm applied to the solution of the electric grid interdiction problem is presented in this paper. This problem consists in the interaction of a disruptive agent who aims at maximizing damage of the power system (measured as load shed), and the system operator, who implements corrective actions to minimize system load shed. This problem, also known as "the terrorist threat problem", is formulated in a bi-level programming structure and solved by means of a genetic algorithm. The solution identifies the most vulnerable links of the network in terms of a terrorist attack, providing signals for future reinforcement of the network or more strict surveillance of critical elements. The proposed approach has been tested on three case studies: a didactic five-bus power system, a prototype of the Colombian power system and the IEEE Reliability Test System. Results show the robustness and applicability of the proposed approach.

En este artículo se presenta un algoritmo genético especializado aplicado a la solución del problema de interdicción. Este problema consiste en la interacción de un agente disruptivo que pretende maximizar el daño al sistema de potencia (medido en deslastre de carga), y el operador del sistema que implementa acciones correctivas para minimizar el deslastre de carga. Este problema, también conocido como "el problema del terrorista," es formulado en una estructura de programación binivel y solucionado mediante un algoritmo genético. La solución identifica los corredores más vulnerables de la red en términos de un ataque terrorista, suministrando señales para futuros refuerzos de la red o vigilancia más estricta de activos críticos. El enfoque propuesto ha sido probado en tres casos de estudio: un sistema didáctico de 5 barras, un prototipo del sistema colombiano y el sistema de pruebas de confiabilidad IEEE. Los resultados muestran la robustez y aplicabilidad de la metodología propuesta.

Análisis de reserva rodante en una microred

This paper proposes a methodology to model and analyze the security scheme required by a microgrid that considers the participation of renewable energy sources. This security scheme is represented by an up and down spinning reserve, which allows to drive the system frequency to a steady state after the occurrence of events associated not only to forecast errors in the electricity demand (as traditional schemes do), but also to forecast errors in the power availability of the intermittent energy sources. The proposed methodology was implemented on a real microgrid that considers the interconnection of a photovoltaic generator. From this, it was concluded that the security scheme designed for the microgrid efficiently ensured the relation between generation and demand, at each study hour.

Este artículo propone una metodología para modelar y analizar el esquema de seguridad requerido por una microred que considera la participación de fuentes renovables de energía. Este esquema de seguridad está representado por una reserva rodante hacia arriba y hacia abajo, la cual permite llevar la frecuencia del sistema a un estado estable después de la ocurrencia de eventos asociados no sólo a errores en el pronóstico de la demanda (tal como lo hacen los esquemas tradicionales), sino también a errores en el pronóstico de la disponibilidad de potencia de las fuentes intermitentes de energía. La metodología propuesta se implementó en una microred real que considera la interconexión de un generador fotovoltaico. A partir de ello, se concluyó que el esquema de seguridad diseñado para la microred garantizó eficientemente la relación entre generación y demanda, para cada hora de análisis.

Metodología para la localización relativa de la fuente de hundimientos de tensión usando únicamente mediciones de tensión

This paper presents a methodology for the relative location of voltage sags source based on voltage measurements only. Network faults are the most frequent disturbances in the electrical systems and in turn are the causes that generate most voltage sags. Thus, the proposed algorithm considers only voltage sags by network faults, and a minimum of three voltage meters is required. Power quality can be evaluated automatically using the characterizing and extracting information from voltage records. The positive sequence voltages are the descriptors used to determine the relative location of the voltage sags causes, and the methodology is applied to a simulation where its effectiveness is verified. Matlab was used for validating this methodology, and voltage records of simulated voltage sags were generated in ATP-EMTP.

Este trabajo presenta una metodología para la localización relativa de las fuentes generadoras de hundimientos de tensión y la cual se basa únicamente en mediciones de tensión. Las fallas de red son las perturbaciones más frecuentes en los sistemas eléctricos y son las causantes del mayor número de hundimientos de tensión. Así, el algoritmo propuesto considera únicamente los hundimientos de tensión originados por fallas de red y requiere un mínimo de tres monitores de tensión para su aplicación. La calidad de la potencia puede evaluarse automáticamente a través de la caracterización y extracción de información de los registros de tensión. Las tensiones de secuencia positiva son usadas como los descriptores para determinar la localización relativa y la metodología es aplicada en un caso de estudio por simulación comprobando su efectividad. Para la validación de los resultados se usa Matlab, tomando como entradas los hundimientos de tensión simulados en ATP-EMTP.

Aproximación epidemiológica para evaluar factores de riesgo e incidencia de distorsión armónica en redes de distribución

A methodology that is based on epidemiological analysis to assess risk factors and harmonic distortion incidence rate in a distribution network is proposed in this paper. The methodology analyzes the current harmonics emission risk at the PCC due to the connection of disturbing loads. These loads are modeled, and multiple loads connection scenarios are simulated using Monte Carlo Algorithms. From the simulation results, potential risk factors for critical harmonics indicators are identified, leading to a classification of the scenarios into groups of exposed or unexposed to risk factors. Finally, the incidence rate of harmonics is calculated for each load connection scenario and the risk of critical harmonics scenarios due to the exposure to risk factors is estimated.

En este artículo se propone una metodología basada en el análisis epidemiológico para evaluar los factores de riesgo y la incidencia de distorsión armónica en una red de distribución. La metodología analiza el riesgo de emisión de corrientes armónicas en el PCC debido a la conexión de cargas perturbadoras. Dichas cargas se modelan y múltiples escenarios de conexión de cargas se simulan usando algoritmos de Monte Carlo. Posteriormente de las simulaciones se identifican los potenciales factores de riesgo para indicadores críticos de armónicos. Esto Permite clasificar los escenarios en grupos de expuestos y no expuestos a factores de riesgo. Finalmente, se calcula la tasa de incidencia de armónicos para cada escenario de conexión de carga y se estima el riesgo de escenarios críticos de armónicos debido a la exposición al factor de riesgo.

Generalidades sobre diseño y operación de micro-redes

The need for new generation systems has motivated the development of microgrids. This new concept may provide significant benefits such as losses reduction, high degree of efficiency and reliability to the transmission and distribution networks. This paper presents generalities about microgrids, including general structure and different topologies. Also an original methodology for facilitating its design and evaluation is proposed. Finally, the microgrid located at the Parque Tecnológíco de Guatiguará at the Universidad Industrial de Santander, is analyzed and an operation analysis is included for different operations stages of loads and generation, the performance of operation of storage systems, the interaction with the grid and an energy balance for all the system.

La necesidad de nuevos sistemas de generación ha motivado el desarrollo de las micro-redes. Este nuevo concepto traerá consigo significantes beneficios a las redes de transmisión y distribución como reducción de pérdidas, mayor grado de eficiencia y confiabilidad. Este artículo presenta generalidades sobre las micro-redes, incluyendo su estructura general y diferentes topologías; además se propone una metodología original para facilitar su diseño y evaluación. Finalmente, se analiza el diseño de la micro-red localizada en el Parque Tecnológico de Guatiguará de la Universidad Industrial de Santander, incluyendo un análisis de operación para diferentes escenarios de operación y carga, la operación del sistema de almacenamiento, la interacción con la red eléctrica y un balance energético para todo el sistema.

Consideraciones energéticas de viviendas de interés social en Colombia según el concepto NZEB

In this paper, the characteristics and definitions of NZEBs are studied. In particular, the methods for calculating balance for each concept and methodology are analyzed in this work, taking into account the interaction of the NZEB with the energy grid, the emissions produced per energy consumption and the introduction of the primary energy concept as an indicator of balance. High-energy-efficient appliances are the main interest in this paper due to their importance and level of use in tropical regions. How these appliances can reduce energy consumption is described, as well as their impact on electrical performance being of significant benefit in Colombia. That is if they could be applied on a massive scale in projects related to Viviendas de Interés Social -VIS (social dwellings) in the long term.

En el presente artículo, se estudian las características y defniciones de una construcción tipo Net Zero Energy. En particular, las formas para calcular el balance y la metodología para realizarlo, teniendo en cuenta la interacción de la construcción con la red de energía, las emisiones generadas por el consumo de energía y la introducción del concepto de energía primaria como indicador de balance. Las aplicaciones energéticas altamente eficientes representan gran interés en este artículo debido a la importancia que tiene su uso en las regiones tropicales. Se describe cómo las aplicaciones podrían disminuir el consumo de energía y el impacto en el comportamiento energético siendo un beneficio significativo en Colombia si pudiese ser aplicado masivamente en proyectos de viviendas de interés social - VIS en el largo plazo.

Modelo de carga de recuperación exponencial basado en mediciones: Desarrollo y validación

Load modeling is an important task in power system stability analysis and control. Taking this into account, the development of dynamic load models using a measurement-based load modeling strategy and an improved particle swarm optimization algorithm is presented in this paper. To accomplish this objective, a measurement-based parameter estimation method is used for identification of an exponential recovery load model. Measurements are obtained performing dynamic simulation of an IEEE 30-bus test system under several disturbances, and, additionally, a cross validation technique is applied for an analysis of load model generalization capability. An adequate load modeling improves the comprehension of load behavior and the capability of reproducing transient events on power systems.

El modelado de carga es una tarea importante en el análisis de estabilidad y el control de un sistema de potencia. Teniendo en cuenta esto, en este artículo se presenta el desarrollo de modelos dinámicos de carga empleando una estrategia basada en mediciones y un algoritmo mejorado de optimización por enjambre de partículas. Para lograr este objetivo, se emplea un método de estimación de parámetros basado en mediciones para la identificación de un modelo de carga de recuperación exponencial. Las mediciones se obtienen mediante simulación dinámica de un sistema de prueba IEEE de 30 barras ante diferentes perturbaciones y se realiza adicionalmente un análisis mediante la técnica de validación cruzada para estudiar la capacidad de generalización del modelo de carga. Un modelado de carga adecuado mejora la comprensión del comportamiento de la carga y la capacidad de reproducir eventos transitorios en los sistemas de potencia.

Representación completa del sistema de distribución de energía y determinación del estado para localización de fallas

The impedance-based approaches for fault location in power distribution systems determine a faulted line section. Next, these require of the voltages and currents at one or both section line ends to exactly determine the fault location. It is a challenge because in most of the power distribution systems, measurements are only available at the main substation. This document presents a modeling proposal for the power distribution system and an easy implementation method to estimate the voltages and currents at the faulted line section, using the measurements at the main substation, the line, load, transformer parameters and other serial and shunt connected devices and the power system topology. The approach here proposed is tested using a fault locator based on superimposed components, where the distance estimation error is lower than 1.5% in all of the cases.

Las propuestas basadas en la estimación de la impedancia para localización de fallas, sirven para determinar la sección en falla. Posteriormente, éstas requieren de la estimación de tensiones y corrientes en uno o ambos terminales de la sección de línea, para determinar exactamente la localización de la falla. En la mayoría de los sistemas de distribución, esto es un reto, debido a que únicamente existen medidas en la subestación principal. Este documento contiene una propuesta de modelado del sistema de distribución y un método de fácil implementación para estimar las tensiones y las corrientes en la sección de línea bajo falla, a partir de las medidas en la subestación principal, la línea, los parámetros de la carga, el transformador y demás elementos conectados en serie y en paralelo en el sistema de potencia y la topología del sistema. La propuesta aquí presentada se probó utilizando un método de localización basado en las componentes superimpuestas, donde el error en la estimación de la distancia es menor a 1.5% en todo los casos.

Efecto de la distorsión de tensión sobre la emisión de armónicos de corriente de cargas no lineales

Electronic devices have a non-linear characteristic and emit harmonics into the low voltage grid. Different harmonic studies analyze their impact on the grids based on different types of harmonic models. The most used model is the constant current source. Measurements have shown that the harmonic currents emitted by electronic devices depend on the circuit topology and the existing supply voltage distortion. This paper quantifies the impact of supply voltage distortion on the harmonic current emission of individual devices and the summation of multiple devices. After a classification of the commonly used circuit topologies, a time-domain model is developed for each of them. Then the individual and combined impact of voltage harmonics on the harmonic current emission of the modeled devices is analyzed based on simulations. Finally the impact of voltage distortion on the summation of multiple devices is analyzed and the accuracy of constant current source models is evaluated.

Los dispositivos electrónicos son cargas no lineales que inyectan armónicos a las redes de baja tensión. Existen varios estudios que analizan el impacto de estos dispositivos sobre la red basados en diferentes tipos de modelos, siendo el más común la fuente de corriente. Mediciones han demostrado que la emisión de armónicos de dispositivos electrónicos depende de la topología del circuito y la distorsión de la señal de tensión. Este artículo cuantifica el impacto de la distorsión de la señal de tensión sobre la emisión de armónicos de diferentes dispositivos y grupos de ellos. Primero se desarrollan modelos eléctricos de las topologías más comunes. Luego se analiza el efecto individual y combinado de las armónicos de tensión sobre la emisión de armónicos de los dispositivos seleccionados. Finalmente se analiza el impacto de la distorsión de tensión sobre un grupo de dispositivos y se evalúa la precisión de la fuente de corriente.

Diseño y construcción de un modelo a escala reducida para medición de tensiones inducidas en un terreno inclinado

In this paper the design and construction of a reduced scale model indented to be used for measuring lightning induced voltages on overhead lines placed over inclined terrain is presented. The paper includes details about the voltage impulse source developed and used in obtaining fast front current surges along the reduced scale lightning channel. The experiment, although, it is only a first approximation of the phenomenon, is useful to validate exact expressions and simulation results obtained from several numerical methods. Additionally, several simulations are made by means of the FDTD method, which have the aim of showing the expected measurements of the reduced scale model.

En este artículo se presenta el diseño y la construcción de un modelo a escala para medir tensiones inducidas en líneas aéreas ubicadas sobre terrenos inclinados. En este artículo se muestra los detalles de desarrollo de la fuente de tensión creada para producir impulsos rápidos que representen un rayo. El experimento, aunque, es una primera aproximación del fenómeno es útil para validar métodos numéricos que son más flexibles para desarrollar configuraciones más complejas. Adicionalmente se presentan las simulaciones hechas por medio de la metodología de Diferencias finitas para mostrar los resultados esperados por el modelo a escala.

Modelado de subastas dinámicas para compra de contratos estandarizados en el mercado eléctrico incluyendo la adaptación de los participantes

Descendant Clock Auctions have been increasingly used in power markets. Traditional approaches are focused on discovering the bidders' best response but neglecting the bidders' adaptation. This paper presents an algorithm based on decision theory to estimate the bidders' behavior throughout the auction. The proposed model uses portfolio concepts and historical data of spot markets to estimate a long-term contract supply curve. This model was applied to evaluate the Colombia's Organized Market (MOR). Demand curve parameters and round size were varied to evaluate their impact over auction outputs. Results show that the demand curve has a quite small impact over bidders' decisions and round size management is useful to avoid non-competitive bidders' behavior. In addition, it is shown that auction's starting prices strongly influence auction's clearing prices. These results are extremely helpful to design market structures in power markets.

Las subastas de reloj descendente han incrementado su uso en los mercados de energía eléctrica. Las aproximaciones tradicionales a estas subastas se han enfocado en encontrar la mejor respuesta de los postores pero desconociendo la adaptación de ellos a lo largo de la subasta. Este artículo presenta un algoritmo basado en la teoría de decisión para estimar el comportamiento de los postores a lo largo de la subasta. El modelo propuesto usa conceptos de portafolios financieros y datos históricos sobre el mercado spot de energía eléctrica para estimar una curva de oferta de contrato de los generadores. El modelo fue utilizado para evaluar el Mercado Organizado (MOR) en Colombia. Los parámetros de la curva de demanda y el tamaño de la cada ronda, fueron variados para evaluar el impacto sobre la salida de la subasta. Los resultados muestran que la curva de demanda tiene un pequeña impacto sobre la adaptación de los pujadores y que el tamaño de ronda es útil para evitar los comportamientos no competitivos. Adicionalmente se muestra que los precios de inicio de la subasta tienen una gran influencia sobre los precios de cierre. Los resultados aquí presentados son útiles para el diseño de estructuras de mercado en el sector eléctrico.

Nuevo método para la caracterización de perturbaciones de la calidad de la potencia producto de la operación de fusibles de expulsión y limitadores de corriente

This paper presents a new method for the characterization and diagnosis of electrical disturbances caused by fuses operation in the electrical distribution systems. A set of descriptors is proposed in order to quantify the typical features of the distortions caused by operation of expulsion and current limiting fuses. A multivariate statistical analysis is performed to select the descriptors with the best profiles qualifiers and the optimal decision thresholds are selected to classify the disturbances using machine learning algorithms. Voltage and current signals of the fuses operation are obtained from the ATP-EMTP simulation, as well as some real signals, to be all used in the validation of the new proposed algorithm, obtaining optimal performance and efficiency results. The algorithm was implemented in Matlab and the computational requirements are minimal.

Este trabajo presenta un nuevo método para la caracterización y el diagnóstico de perturbaciones eléctricas causas por la operación de fusibles en los sistemas de distribución de energía eléctrica. Se propone un conjunto de descriptores con el propósito de cuantificar las características propias de las distorsiones originadas por la operación de fusibles de expulsión y limitadores de corriente. Para seleccionar los descriptores con los mejores perfiles clasificatorios se realiza un análisis estadístico multivariable y a través de algoritmos de aprendizaje automático se seleccionan los umbrales de decisión óptimos para los mismos. A partir de la simulación en ATP-EMTP se obtienen señales de tensión y corriente de la operación de fusibles, así como algunos registros de eventos reales, para en conjunto ser utilizados en la validación del nuevo algoritmo propuesto, obteniéndose un óptimo desempeño y eficacia en los resultados. El algoritmo fue implementado en Matlab y los requerimientos computacionales son mínimos.

Análisis de armónicos variando en el tiempo en sistemas eléctricos de potencia con parques eólicos, a través de la teoría de la posibilidad

This paper focuses on the analysis of the connection of wind farms to the electric power system and their impact on the harmonic load-flow. A possibilistic harmonic load-flow methodology, previously developed by the authors, allows for uncertainties related to linear and nonlinear load variations to be modeled. Moreover, it is well known that some types of wind turbines also produce harmonics, in fact, time-varying harmonics. The purpose of this paper is to present an improvement of the former method, in order to include the uncertainties due to the wind speed variations as an input related with power generated by the turbines. Simulations to test the proposal are performed in the IEEE 14-bus standard test system for harmonic analysis, connecting to the network a wind farm composed by ten Full Power Converter (FPC) type wind turbines. Results obtained show that uncertainty in the wind speed has a considerable effect on the uncertainties associated with the computed harmonic voltage magnitudes.

En este trabajo se analiza el impacto de la conexión de parques eólicos, en el flujo de cargas armónicas en un sistema de potencia. Algunos generadores eólicos producen armónicos debido a la electrónica de potencia que utilizan para su vinculación con la red. Estos armónicos son variables en el tiempo ya que se relacionan con las variaciones en la velocidad del viento. El propósito de este trabajo es presentar una mejora a la metodología para el cálculo de incertidumbre en el flujo de cargas armónicas, a través de la teoría de la posibilidad, la cual fue previamente desarrollada por los autores. La mejora consiste en incluir la incertidumbre debida a las variaciones de la velocidad del viento. Para probar la metodología, se realizan simulaciones en el sistema de prueba de 14 barras de la IEEE, conectando en una de las barras un parque eólico compuesto por diez turbinas del tipo FPC. Los resultados obtenidos muestran que la incertidumbre en la velocidad del viento tiene un efecto considerable en las incertidumbres asociadas a las magnitudes de las tensiones armónicas calculadas.

Modelación de la calidad de agua del Río Medellín en el Valle de Aburrá

Water quality modeling intends to represent a water body in order to assess their status and project the effects of different measures taken for their protection. This paper presents the results obtained from the Qual2kw model implementation in the first 50 kilometers of the Aburrá-Medellín River, in their most critical conditions of water quality, which correspond to low flow rates. After the model calibration, three recovery scenarios (short-term, medium-term and long-term) were evaluated. In the first scenario the sanitation only improved in some streams, in accordance with the Plan of Sanitation and Management of Discharges that was considered. Medium and long-term scenarios, with the operation of the new Water Waste Treatment Plant (WWTP) of the Bello municipality and an increase in the sewage collection, were considered. The obtained results show the positive impact of the operation of the WWTP of Bello in the balance of BOD5, dissolved oxygen and nitrogen.

La modelación de la calidad del agua busca representar un cuerpo de agua con el fin de evaluar su estado y proyectar los efectos de diferentes medidas que se tomen para su protección. En este artículo se presentan los resultados obtenidos a partir de la implementación del modelo Qual2Kw en los primeros 50 kilómetros del río Aburrá-Medellín, en sus condiciones más críticas de calidad de agua, que corresponden a caudales bajos. Una vez obtenido el modelo calibrado, se evaluaron tres escenarios de recuperación (corto-2años, mediano-5años y largo plazo-10años). En el primer escenario sólo se consideraron mejoras en el saneamiento de algunas quebradas de acuerdo con el Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos (PSMV), mientras que los escenarios a mediano y largo plazo consideraron la operación de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de Bello y un aumento en la colección de aguas residuales. Los resultados obtenidos evidencian el impacto positivo del funcionamiento de la PTAR de Bello en los balances de DBO5, oxígeno disuelto y Nitrógeno

Compressive sensing: A methodological approach to an efficient signal processing

Compressive Sensing (CS) is a new paradigm for signal acquisition and processing, which integrates sampling, compression, dimensionality reduction and optimization, which has caught the attention of a many researchers; SC allows the reconstruction of dispersed signals in a given domain from a set of measurements could be described as incomplete, due to that the rate at which the signal is sampled is much smaller than Nyquist's rate. This article presents an approach to address methodological issues in the field of processing signals from the perspective of SC.

Sensado Compresivo (SC) es un nuevo paradigma para la adquisición y procesamiento de señales, el cual integra muestreo, compresión, reducción de dimensionalidad y optimización, lo cual ha captado la atención de una gran cantidad de investigadores; SC permite realizar la reconstrucción de señales dispersas en algún dominio a partir de un conjunto de mediciones que podrían denominarse incompletas debido a que la tasa a la cual la señal es muestreada es mucho menor que la tasa de Nyquist. En este artículo se presenta una aproximación metodológica para abordar problemas en el ámbito del procesamiento de señales desde la perspectiva de SC.

Análisis de asentamientos de pilas de fricción en suelos blandos compresibles

The paper shows how axisymmetric finite element numerical models can be used to optimize the design of friction piles foundations in an environment that is prone to regional subsidence. The study considers friction piles in typical Mexico City soft clays, that are subjected to external loads and soil consolidation due to variations in piezometric conditions. The constitutive models used to numerically simulate the behavior of the clays vary from a basic elastic perfectly-plastic model to a critical state model that is able to account for the anisotropic yielding behavior of Mexico City clay. The simulations consider the long term behavior of the internal piles within a large pile group.

Este artículo muestra como el uso de modelos axisimétricos implementados en códigos de elementos finitos pueden ser usados para optimizar el diseño de cimentaciones con pilotes de fricción en ambientes susceptibles a hundimiento regional. El estudio considera pilotes de fricción instalados en el suelo blando de la Ciudad de México, sometidos a cargas externas y a la consolidación del suelo debida a variaciones en las condiciones piezométricas. Los modelos constitutivos empleados para simular el comportamiento del suelo compresible varían desde un elástico-plástico perfecto hasta uno basado en la teoría del estado crítico que toma en cuenta la plastificación anisotrópica de las arcillas de la Ciudad de México. Las simulaciones consideran el comportamiento a largo plazo de un grupo de pilotes supuesto infinito.

Influencia de la biomineralización en un perfil de suelo tropical afectado por procesos erosivos

Most of the soils of tropical countries, especially those in South America and Africa, are affected by erosion processes. As a result, researchers in the field of geotechnical engineering, specifically in the context of "biotechnology" or "bioengineering", have been investigating the use of microorganisms to improve the geotechnical properties and stability of soils. Using this approach, this work was developed to analyze the effects of the implementation of a calcium carbonate precipitating nutrient in native microbiota on the mitigation of erosion processes in a tropical soil profile. The methodology used in this research consisted of collecting undisturbed samples in a soil profile located in an area affected by erosion processes. In such samples, the native bacteria were identified, and it was determined that the nutrient B4 induced the precipitation of calcium carbonate. Subsequently, soil samples were characterized physically, chemically, mineralogically and mechanically in their natural state and after the addition of the nutrient. The tests were performed at least fifteen days after treatment with the nutrient. It was concluded that the use of the nutrient B4 enabled the native bacteria present in the soil to precipitate calcium carbonate, resulting in improvements in the physical, chemical, mineralogical and mechanical properties of the soil, which allowed for the mitigation of erosion processes that characterize the soil profile studied. The conclusions derived from the study apply not only to other tropical soil profiles subjected to erosion but also to improvements of the geotechnical behavior of soils in general.

Grande parte de los suelos de países de clima tropical, en especial de América del Sur y de África, son afectados por procesos erosivos. Pero son pocas las investigaciones en el área de geotecnia, específicamente, en el ámbito de la "biotecnología" o "bioingeniería", que buscan, a partir de la utilización de microrganismos, mejorar las propiedades geotécnicas y de estabilidad de los suelos. Con ese enfoque, fue desarrollada esta investigación, buscando analizar el efecto que tiene la aplicación de un nutriente precipitador de carbonato de calcio, sobre la microbiota nativa en la mitigación de procesos erosivos en un perfil de suelo tropical. La metodología usada en este trabajo consistió en la toma de muestras alteradas e inalteradas de un perfil de suelo localizado en una zona afectada por procesos erosivos. En tales muestras fueron identificadas las bacterias nativas y, se determinó si el nutriente B4 induce la precipitación de carbonato de calcio. Posteriormente, fueron caracterizadas física, química, mineralógica y mecánicamente las muestras de suelo en estado natural y después de la adición del medio nutritivo. En este caso, los ensayos fueron realizados en un mínimo de quince días después del tratamiento con el nutriente. Se concluyó, que el uso del nutriente B4 posibilita a las bacterias nativas presentes en el suelo a precipitar carbonato de calcio causando una mejoría en las propiedades físicas, químicas, mineralógicas y mecánicas de los suelos estudiados, posibilitando, por tanto, en términos generales, la mitigación de los procesos erosivos que marcan el perfil de suelo estudiado. Las conclusiones originadas de este estudio se aplican no solo a otros perfiles de suelos tropicales sometidos a procesos erosivos, como a la mejoría del comportamiento geotécnico de suelos de un modo general.

Análisis de los costos de inversión en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales en Cundinamarca

Some of the most significant aspects in the selection of wastewater treatment plants are the investment costs, since they cross-linkthe treatment level, the quality of the raw wastewater, the design flow and the purpose of the treated wastewater. Through a multivariable exponential regression analysis, data from 51 projects of new treatment plants was analyzed, and from that process, data of cost scale elasticity was obtained, in slow growth, in comparison to the design flow for each of the treatment technologies analyzed.

Uno de los aspectos más importantes en la selección de plantas de tratamiento de aguas residuales son los costos de inversión debidos a los costos de interconexión, el nivel de tratamiento, la calidad de las aguas residuales crudas, el flujo de diseño y el destino final de las aguas residuales tratadas. A través de análisis multivariado de regresión exponencial, se analizaron datos de 51 proyectos de nuevas plantas de tratamiento. En este proceso, se obtuvieron datos de elasticidad de la escala de costos y se apreció un crecimiento lento en comparación con el flujo diseñado para cada una de las tecnologías de tratamiento analizadas.

Pirólisis rápida de biomasas: Una revisión de los aspectos relevantes.: Parte I: Estudio paramétrico

Recent years have witnessed a growing interest in developing biofuels from biomass by thermochemical processes like fast pyrolysis as a promising alternative to supply ever-growing energy consumption. However, the fast pyrolysis process is complex, involving changes in phase, mass, energy, and momentum transport phenomena which are all strongly coupled with the reaction rate. Despite many studies in the area, there is no agreement in the literature regarding the reaction mechanisms. Furthermore, no detailed universally applicable phenomenological models have been proposed to describe the main physical and chemical processes occurring within a particle of biomass. This has led to difficulties in reactor design and pilot industrial scale operation, stunting the popularization of the technology. This paper reviews relevant topics to help researchers gain a better understanding of how to address the modeling of biomass pyrolysis.

Existe gran interés en el desarrollo de biocombustibles a partir de biomasa mediante procesos termoquímicos, que ha ido creciendo en los últimos años como alternativa promisoria para satisfacer parcialmente el consumo creciente de energía. Sin embargo, el proceso de pirolisis rápida es complejo, e involucra cambios de fase y fenómenos de transferencia de masa, energía, cantidad de movimiento, fuertemente acoplados con las tasas de reacción. A pesar de numerosos estudios realizados en el área, no hay consenso respecto a mecanismos de reacción, ni se han propuesto modelos fenomenológicos detallados para describir los procesos físicos y químicos que ocurren dentro de una partícula de biomasa, esto ha traído dificultades en el diseño y operación de reactores a escala piloto e industrial, dando lugar a la popularización de la tecnología. Este trabajo presenta un estudio de diferentes líneas de investigación, para ayudar a los investigadores a obtener una mejor comprensión del tema.

Aplicativo en Fortran para resolver sistemas de ALN usando formatos comprimidos

Educational software of Numerical Linear Algebra (NLA) friendly was developed, with the last developments in compact storage formats or compressed formats. This software generates the possibility to have own tools, handling for teaching processes in undergraduate, research and advanced formation. Having a tool own computational for the solution of lineal algebra problems generates advantages, since, all the details, hypothesis, restrictions, applications and kindness of the software can be known of first hand, without necessity of requesting expensive support services. The incorporation of storage advanced elements, programming and acceleration of the solution of NLA problems in the software, not allow alone solve academic cases, but also real problems that induce the user to a better understanding of the problems in an efficient and widespread way.

Se desarrolló un software educativo de Álgebra Lineal Numérica (ALN) amigable y con los más recientes desarrollos en esquemas de almacenamiento compacto o formatos comprimidos. Este software genera la posibilidad de contar con herramientas propias, manipulables e intervenibles para procesos de docencia e investigación. Contar con una herramienta computacional propia para la solución de problemas de álgebra lineal genera ventajas muy importantes, toda vez que se pueden conocer todos los detalles, hipótesis, restricciones, aplicaciones y bondades del software de primera mano, sin la dependencia de costosos servicios de soporte. La incorporación de elementos avanzados de almacenamiento, programación y aceleración de la solución de problemas de ALN en el software, permite no sólo resolver casos académicos, si no también problemas reales que llevan al usuario a comprender mejor la resolución de sistemas de manera eficiente y generalizada.

Factores conformantes del riesgo percibido en los trabajadores de la construcción

This article is an exploratory study of perceived risk in the construction sector. We used a sample of 514 workers in Spain, Peru and Nicaragua. The method used was the psychometric paradigm and, under its assumptions we have studied nine factors or qualitative attributes of risk. The main statistical analysis was carried out using a classification tree. As a result is obtained that four of the nine attributes studied predict significantly the perceived risk of the sample. The attribute on the delay of the consequences has been the most important predictor in the model, followed by the attribute that explores the potential catastrophic risk and the attribute that explores the serious consequences. Finally the attribute related to the personal vulnerability has emerged. The implications of the results are exposed.

Este artículo es un estudio exploratorio acerca del riesgo percibido en el sector de la construcción. Se ha utilizado una muestra de 514 trabajadores de España, Perú y Nicaragua. El método utilizado ha sido el paradigma psicométrico y bajo sus premisas se han estudiado nueve factores o atributos cualitativos del riesgo. El análisis estadístico principal se ha desarrollado mediante un Árbol de clasificación. Como resultado se ha obtenido que cuatro de los nueve atributos estudiados predicen de manera significativa el riesgo percibido de la muestra. El atributo relativo a la demora de las consecuencias ha resultado ser el más importante en dicho modelo de predicción, seguido por el atributo que explora el potencial catastrófico del riesgo y el atributo que explora la gravedad de las consecuencias. Por último ha emergido el atributo relacionado con la vulnerabilidad personal. Las implicaciones de los resultados son expuestas.

Estimación de costes en proyectos de ingeniería software con desarrollo de componentes web

A variety of models for the prediction of effort costs in software projects have been developed, including some that are specific for Web applications. In this research we tried to determine if the use of specific models is justified by comparing the cost behavior of Web and no-Web projects. We focused on two aspects of the cost calculation: the diseconomies of scale in software development and the impact of some project features that are used as cost drivers. We hypothesized that for these kinds of projects, diseconomies of scale are higher but the cost-increasing effect of the cost drivers is mitigated. We tested such hypotheses using a set of real projects. Our results suggest that both hypotheses hold. Thus, the present research's main contribution to the literature is that the development of specific models for the estimation of effort costs for the case of Web developments is justified.

Existen multitud de modelos propuestos para la predicción de costes en proyectos de software, algunos orientados específicamente para proyectos Web. Este trabajo analiza si los modelos específicos para proyectos Web están justificados, examinando el comportamiento diferencial de los costes entre proyectos de desarrollo software Web y no Web. Se analizan dos aspectos del cálculo de costes: las deseconomías de escala, y el impacto de algunas características de estos proyectos que son utilizadas como cost drivers. Se enuncian dos hipótesis: (a) en estos proyectos las deseconomías de escala son mayores y (b) el incremento de coste que provocan los cost drivers es menor para los proyectos Web. Se contrastaron estas hipótesis analizando un conjunto de proyectos reales. Los resultados sugieren que ambas hipótesis se cumplen. Por lo tanto, la principal contribución a la literatura de esta investigación es que el desarrollo de modelos específicos para los proyectos Web está justificado.