Revista UIS Ingenierías

Análisis de sensibilidad a la convergencia de flujo de cargas con DERs usando reconfiguración topológica

Ulises Lubo-Matallana — 2024-02-20

Durante el modelamiento del sistema eléctrico de potencia (SEP) con uso masivo de recursos de energía distribuida (DERs) - generación distribuida (GD), almacenamiento y otras tecnologías distribuidas como el vehículo eléctrico-, se asumen condiciones simplificadas e ideales para la red activa de distribución. Desde el lado de la red, dichos elementos se modelizan como absorción e inyección de potencia y/o corriente. En este artículo, haciendo uso del sistema de referencia de media tensión MV CIGRE Task Force C6.04, se ha simulado un sencillo algoritmo analítico comparativo de límites de convergencia de flujo de cargas basado en suma de potencias y suma de corrientes a lo largo de la matriz topológica. El análisis de sensibilidad a la convergencia fue examinado para 3 características del sistema: configuración radial y semimallada, penetración de GD y relación R/X, hallando diferencias porcentuales hasta de 6% de sensibilidad a la convergencia por capacidad de alojamiento de potencia entre dos métodos -no lineales- usados para el flujo de cargas.

Energía transactiva: una revisión de conceptos y aplicaciones en el marco de la transición energética

David Erazo-Caicedo — 2024-01-17

La alta penetración de los recursos renovables distribuidos requiere estrategias de integración que aseguren un equilibrio entre oferta y demanda. La energía transactiva (ET) comprende un conjunto de mecanismos capaces de lograr este objetivo utilizando el valor como parámetro operativo. Este artículo presenta una revisión del estado del arte en TE, con el objetivo de proporcionar al lector una visión general de conceptos y aplicaciones. Para lograr esto, el documento ofrece una revisión de las estructuras operativas y de mercado, con un enfoque particular en el papel de TE en la composición de los mercados energéticos locales. Además, se propone un análisis del concepto de valor en energía como elemento de unión entre dos temas actuales de interés académico: los sistemas multi-energéticos y el nexo agua-energía-alimentos. Finalmente, se muestran algunos proyectos piloto internacionales y nacionales que permiten identificar la validez práctica de los conceptos descritos.

Uso potencial de las Teorias de Potencia basadas en el enfoque de Fryze para evaluar contribución a la distorsión de forma de onda

Camilo Garzón — 2024-01-31

Este artículo explora el potencial de algunas teorías de potencia notables derivadas del enfoque de Fryze para evaluar las contribuciones a la distorsión de formas de onda. El análisis se limita a un sistema simplificado compuesto por una carga y una fuente de voltaje conectadas por un punto de acople común. Finalmente, se proponen algunas claves para evaluar dos tipos de sistemas: redes fuertes (sistemas de distribución tradicionales) y redes débiles (microrredes aisladas).

Nanotubos de carbono crecidos con técnicas de deposición química en fase vapor de acetileno asistido por plasma en presencia de vapor de agua

Júlia Sancho-Tapia — 2024-02-11

Los nanotubos de carbono pueden ser sintetizados utilizando diversas técnicas. Este trabajo tiene como objetivo estudiar el proceso experimental de crecimiento de nanotubos de carbono mediante deposición química en fase vapor asistida por plasma (PECVD, por sus siglas en inglés). Además, el estudio pretende calibrar el reactor y desarrollar un código en LabVIEW para introducir agua en el proceso, permitiendo así un procedimiento PECVD asistido por agua. Las muestras obtenidas son evaluadas a través del análisis de imágenes SEM y espectros Raman.

Síntesis de nanocatalizadores basados en nanopartículas de óxido de hierro: una revisión bibliométrica

Leidy C. Chagüendo-Figueroa — 2024-03-06

En este artículo se presenta una revisión bibliográfica de las rutas de síntesis de nanopartículas de óxido de hierro con aplicaciones como nanocatalizadores en la síntesis de nanoestructuras de carbono por el método de pirólisis de plásticos. Por medio de la pirólisis, es posible sintetizar estructuras tales como nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs), de pared doble (DWCNTs), de pared múltiple (MWCNTs) y nano fibras de carbono (CNFs), las propiedades morfológicas y químicas de los nanocatalizadores garantizan la producción mayoritaria y poco defectuosa de estas nanoestructuras. En cuanto al nanocatalizador de óxido de hierro, esta revisión expone la importancia de parámetros como su forma y tamaño, propiedades que son controladas desde el proceso de síntesis, y la importancia de la interacción entre las nanopartículas y el soporte utilizado. Estos factores influyen directamente en el rendimiento del nanocatalizador, en términos de la actividad catalítica, la selectividad y la durabilidad.

Materiales, métodos y normativa para refuerzos de material compuesto en reparación de tuberías y equipos a presión

Juan Leon Becerra — 2024-03-13

Debido a su alta resistencia a la corrosión, la fatiga y el bajo peso específico, los materiales compuestos se han desarrollado como una buena alternativa para reemplazar los materiales tradicionales. Se utilizan en el transporte de fluidos, en la rehabilitación y reparación de sistemas a presión en operación y son relativamente fáciles de usar en el sector industrial. Este trabajo muestra el estado del arte en los sistemas de reparación que utilizan reforzamiento de materiales compuestos. Primero, clasifica los sistemas, mostrando los sistemas que están disponibles en el mercado y los compara en términos de sus propiedades mecánicas y procesos de aplicación. En un segundo momento, se presentan y comparan las normas de diseño ASME PCC2 e ISO 24817. Finalmente, se muestran las técnicas experimentales y de simulación utilizadas para su estudio. El trabajo concluye mostrando las posibilidades futuras y desafíos que enfrentan los sistemas de reparación de compuestos en su adopción.

Integridad superficial en superficies cortadas por distintos métodos de corte

Milton Fabian Coba-Salcedo — 2024-04-08

Al momento de seleccionar materiales se deben tomar diferentes decisiones para elegir el material adecuado según la aplicación, las propiedades del material determinan su uso final, en este contexto cuando se selecciona un material se debe considerar los diferentes procesos a los que será sometido antes de llegar a su aplicación final, porque estos procesos pueden provocar transformaciones en las diferentes propiedades. En el caso de los aceros se debe tener en cuenta si el elemento será sometido a algún tratamiento térmico, o el método con el que será cortado, ya que hay evidencia que este influye en las propiedades superficiales y microestructura del material. Este artículo describe el estudio que se realizó para analizar la dureza, la rugosidad y la microestructura del canal de corte en un acero ASTM-A36, en estado de suministro para tomar estos valores como referencia para los procedimientos posteriores. Se plantea cortar el material con métodos de corte usados convencionalmente en la industria metalmecánica y de la construcción, y también se cortan con otros procesos no convencionales usados en menor proporción en la industria. Se realizan cortes similares para mantener la homogeneidad de la prueba y analizar las caras del corte en cada probeta de manera similar. Se realizan los cortes a las probetas con los métodos de corte convencionales (fresadora, oxicorte y tronzadora) y los no convencionales (hilo por electroerosión y plasma), manteniendo en lo posible parámetros de corte y de trabajo similares. Posteriormente se analiza la superficie cortada –canal de corte- de cada una de las probetas midiendo dureza, rugosidad y tomando imagen microscópica de su microestructura. Estos ensayos permiten cuantificar los cambios que se presentan en el material dependiendo del método de corte usado y definir según cada método que tanto puede afectar la aplicación final del material. Al obtener los resultados se realizan graficas comparativas entre todos los métodos usados y se establecen las diferencias encontradas entre ellos. A partir de estos resultados y comparaciones se generan las conclusiones del estudio.

Estudio experimental del comportamiento mecánico de tuberías enterradas sometidas a ciclos de carga térmica

Antonio Vidal — 2024-04-12

This paper presents an experimental study on the mechanical behavior of buried pipes subjected to thermal load cycles. Firstly, stresses and deformations are measured experimentally on a buried pipe subjected to monotonic and cyclic thermal loads, hence reproducing the typical operating conditions of buried piping systems. Subsequently, a numerical model is developed using the finite element method, which is validated using the results obtained experimentally. Subsequently, this computational model was used to carry out a parametric study of the influence of the mechanical properties of the soil on the stress state of the system. Finally, from the results obtained experimentally and numerically, it is concluded that the most critical situation in terms of stresses takes place when the pipe is firstly placed into operation, i.e. in the first cycle of thermal load and the other variables studied have little impact.

Evaluación del Perfil de Microdureza y Tensiones Residuales en un Acero Granallado SAE 5160H

Alexander Viloria-Estrada — 2024-04-15

El granallado es una técnica de procesamiento de superficies en frío que en metales se usa para aumentar la vida bajo esfuerzos cíclicos. En este caso, el granallado se aplicó a muestras de acero SAE5160H (usado en resortes de ballesta) templado en aceite y revenido a 460 °C. En este estudio, se midieron esfuerzos residuales por medio de difracción de rayos X (DRX) y la dureza en la superficie perpendicular al tratamiento usando una combinación de pulido para metalografía y microdureza Vickers. Para el material procesado con granallado, las mediciones superficiales de DRX arrojaron una media de 365.8 MPa en compresión y una microdureza máxima de 525 ± 92.7 HVN. Por otro lado, para el material no procesado, se obtuvo una tensión residual positiva promedio de 54.2 MPa y 433 ± 39,5 HVN. Adicionalmente, ensayos de potencial electroquímico arrojaron que el granallado aumenta el potencial de corrosión, lo que hace este proceso indeseable si el componente granallado está expuesto a ambientes agresivos. La combinación de técnicas experimentales usadas permite estimar el cambio de dureza en la superficie perpendicular al granallado en mediciones discretas tan juntas como 10µm, pero con una preparación de probeta más simple que la requerida por otras técnicas como DRX o las galgas extensiométricas. Dicha combinación se puede ser alternativa para la estimación de esfuerzos residuales a través de la profundidad.

Estrategia de Control Secundario sin Comunicaciones para Microrredes Aisladas Desbalanceadas

Andrés Mauricio Salinas-Cala — 2024-04-16

En el contexto de la transición energética, las microrredes eléctricas se han convertido en una solución para la electrificación de zonas aisladas. En este tipo de aplicaciones, se suelen implementar redes de baja tensión con cargas desbalanceadas. No obstante, la mayoría de las estrategias de control jerárquico presentadas en la literatura, han sido diseñadas para operar ante la presencia de cargas balanceadas. Por esta razón, es relevante estudiar cómo las estrategias de control pueden adaptarse a este escenario, especialmente aquellas que reducen la dependencia de los sistemas de comunicaciones, con el objetivo de mejorar la flexibilidad y confiabilidad. Este trabajo presenta una estrategia de control secundario que no requiere el uso de comunicaciones para operar en microrredes aisladas con cargas desbalanceadas. La estrategia garantiza una adecuada compartición de la potencia entre los generadores distribuidos que componen la microrred. Se presentan resultados de simulación en Matlab/Simulink para validar la estrategia propuesta.

Aplicación de la metodología QFD al diseño de un colector tubular hibrido de humedad residual del medio ambiente y lluvia

Ricardo Andrés García-León — 2024-04-16

En este estudio, se desarrolló el diseño de un colector híbrido de humedad ambiental y agua de lluvia para la captación de agua, utilizando teorías y métodos de diseño. El diseño mecánico se llevó a cabo utilizando la metodología QFD (Despliegue de la Función de Calidad), que proporcionó herramientas para el modelado de un sistema de recolección de agua de lluvia y humedad que fuera económico, independiente energéticamente y fácil de implementar y manejar. La estructura del colector de agua de lluvia de material acrílico demostró una adecuada dureza y resistencia (con una energía necesaria 4.7 lb/ft), siendo capaz de soportar la carga de lluvia y el peso de los paneles solares, con una resistencia superior a la de un techo convencional elaborado de tejas. Además, se logró un diseño visualmente atractivo, óptimo para su instalación en parques y entradas de centros comerciales, debido a que proporciona agua potable, energía y sombra. Finalmente, se evidenció que un diseño sin la implementación del sistema de refrigeración podría ofrecer una solución óptima para el suministro de agua en áreas donde no existe acceso a agua potable y la cantidad de lluvia anual excede los 150 días.

Aproximación al diseño conceptual de la gestión de carreteras inteligentes: una referencia a modelos de participación pública-privada

Gustavo Pedraza-Jaimes — 2024-04-16

La investigación reconoce la importancia de la infraestructura vial en el desarrollo económico y social de los países. Estos proyectos son intensivos en capital y ciclo de vida extenso; su etapa de operación/explotación es compleja de gerenciar, producto de la asimetría de información durante las etapas del horizonte económico, tal novedad constituye el problema a resolver en la gestión de activos. La solución a nivel de diseño conceptual incorpora los modelos integrales de información y la tecnología “Digital Twins” junto a los algoritmos de inteligencia artificial e industria 4.0, que permite optimizar el proceso de decisiones estratégicas. Entonces, se parte de la actual coyuntura de transformación tecnológica del sector de infraestructura, como espacio para plantear un modelo de gestión gerencial y ofrecer un entorno de toma de decisiones informadas a todos los agentes/actores. Este reto tecnológico se asume con la metodología “Design Science Research” para modelar un esquema empresarial que propenda por fortalecer los procesos misionales, como respuesta a los riesgos de gobernanza de información de activos viales, en los modelos de negocio de Participación Público-Privada, bajo la modalidad de “Project Finance”. La integración tecnológica propuesta maximiza la generación de valor de las instalaciones, en términos económicos, sociales y desarrollo sostenible, con el objetivo final de mejorar la calidad de vida de las personas. El diseño conceptual proporciona una base de conocimiento para la Ingeniería Básica del modelo y avanzar en el paradigma de “Smart Roads”, en correspondencia con los lineamientos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible.