Maestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Eléctrica

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https://hdl.handle.net/10893/7734

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Examinando Maestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Eléctrica por Título

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    PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de un sistema prototipo de medición y análisis de descargas parciales generadas en laboratorio.
    (2017-11-21) Vanegas Iriarte, Jaime Antonio; Oslinger Gutiérrez, José Luis
    En la actualidad la medición de Descargas Parciales (DP) constituye una herramienta eficaz para el diagnóstico de fallos de aislamiento en equipos eléctricos. A través de los años se han desarrollado y mejorado las técnicas, los equipos y los sistemas de medición de DP. Pero, la medición de DP sigue siendo un reto, pues se enfrentan dificultades como: las complejas características y propagación de las señales de DP, la eliminación del ruido, la calibración y las técnicas de procesamiento para reconocer y clasificar patrones de DP. En este trabajo, se implementó un sistema de medición y adquisición de DP (off-line), que mide en el rango de alta frecuencia (sistema no convencional), donde los pulsos son detectados por un capacitor de acoplamiento de alta tensión y adquiridos por una tarjeta de adquisición de datos (NI 5133). Las señales de DP, fueron obtenidas mediante la utilización de electrodos para generar descargas corona, superficiales e internas, se presenta también la simulación electroestática en Método de Elementos Finitos de los modelos de electrodos diseñados. Para el análisis de la información, se desarrolló una aplicación software en LabVIEW, que implementa en combinación un umbral de voltaje (threshold) y un tiempo de adquisición del pulso para la obtención del valor pico y ángulo de fase de los pulsos de DP, estos parámetros son volcados en una matriz de 256x256 que permite obtener principalmente el diagrama de fase resuelta y el gráfico de análisis de altura de pulsos. Además, el programa permite visualizar las señales medidas en un osciloscopio virtual en tiempo real, realiza el conteo del número de pulsos detectados, calcula los parámetros 𝛼 y 𝛽 de la distribución de Weibull, los parámetros 𝑄𝑚 y NQN, las magnitudes máxima, mínima y promedio (𝑄𝑚𝑎𝑥,𝑄𝑚𝑖𝑛, 𝑄𝑚𝑒𝑎𝑛) en volts y obtener la forma de onda de un pulso de DP individual y su espectro en frecuencia.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de una herramienta metodológica para verificar la validez de un modelo matemático para el cálculo de la eficiencia de un transformador [recurso electrónico]
    (2015-01-13) Zapata Gaitán, Jhon Alexander
    Con este trabajo de investigación se propone una herramienta metodológica que permite cuantificar las diferencias porcentuales de la eficiencia estimada con un modelo matemático respecto de la obtenida por medición directa en un transformador considerando la variación de la tensión secundaria. Lo anterior, junto con la validación de los resultados experimentales permite determinar el adecuado comportamiento de un modelo de eficiencia elegido para un transformador, garantizando el procedimiento experimental implementado. Con esta metodología se verifica la validez de un modelo matemático bajo estudio que tiene en cuenta la variación de la tensión secundaria en cada uno de sus componentes.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de una metodología para validación teórica de esfuerzos dinámicos de cortocircuito en transformadores de distribución y media potencia.
    (2018-04-24) Zúñiga Calvache, Andrés; Aponte Mayor, Guillermo; Díaz, Guillermo Andrés; Cadavid Ramírez, Héctor
    La prueba de aptitud al cortocircuito permite verificar la capacidad del transformador para soportar los esfuerzos térmicos y mecánicos generados durante una falla externa. El ensayo es considerado como el método directo para evaluar esta condición, sin embargo, debido a los altos costos y la ausencia de laboratorios con la capacidad suficiente para su realización, desde el año 2006 la comisión electrotécnica internacional (CEI) definió un procedimiento alternativo de validación basado en el cálculo teórico de las fuerzas y esfuerzos originadas por un cortocircuito. En el procedimiento, los valores calculados son comparados con los obtenidos en un transformador de referencia sometido al ensayo o con los valores definidos por la norma. En este trabajo se realiza una revisión del procedimiento de validación teórica y se propone una metodología, se desarrolla un caso de análisis para un transformador trifásico de 400kVA. Las fuerzas fueron calculadas a través del método de elementos finitos y los esfuerzos se estimaron a partir de fórmulas aproximadas. Los resultados del cálculo permiten concluir, para este caso, que el equipo es teóricamente apto para soportar los esfuerzos de cortocircuito, lo cual fue corroborando con lo obtenido durante las pruebas.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Determinación de una metodología de mantenimiento basada en la condición para los transformadores de potencia a 33KV y 115KV de la empresa de energía de Pereira S.A ESP
    (Universidad del Valle, 2018) Ospina Carvajal, Paola; Aponte Mayor, Guillermo; Cerón Piamba, Andrés Felipe
    Las fallas en los transformadores no sólo ocasionan impactos importantes en el sistema eléctrico, sino que también representan para las compañías grandes pérdidas económicas, que desde el punto de vista técnico se asocian a la consecución, reparación, mantenimiento y puesta en servicio de un equipo eléctrico reparado o de nueva adquisición; y desde el punto de vista de calidad del servicio, se asocia a las compensaciones e incentivos que debe reconocerse al usuario final. Actualmente el programa de mantenimiento ejecutado a los transformadores de potencia de la Empresa de Energía de Pereira S.A ESP, se realiza aplicando una metodología empírica propia, creada por uno de los ingenieros con más experiencia, conocimiento y profesionalismo en el manejo y operación de subestaciones. La compañía no cuenta con una herramienta que apropie la experiencia de su personal y que haga uso de los resultados de las diferentes pruebas y análisis (fisicoquímicas, cromatográficas, eléctricas, termográficas, etc.) que se realizan a los equipos a lo largo del tiempo, con el fin de que sean utilizados en establecer una metodología de mantenimiento con base en la condición para los transformadores de potencia de la empresa. Frente a esta situación, con este trabajo de investigación se pretende definir una metodología de mantenimiento que permita estimar la condición real o índice de salud de los transformadores de potencia en los niveles de tensión 33 kV y 115 kV pertenecientes al Sistema de Distribución Local de la Empresa, que sirva de base para definir una política de mantenimiento interna.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Implementación de la metodología ACR para el análisis de fallas en centrales hidroeléctricas de EPSA
    (Universidad del Valle, 2017) Ortegón Henao, Juan David; Caicedo Delgado, Gladys Nayiver; Murcia Polo, Francisco Javier
    Las fallas que se producen en una central de generación tienen consecuencias importantes a nivel productivo y económico, es indispensable que se adopten medidas para evitar que las fallas se produzcan de manera sistemática. La metodología ACR ha conseguido proveer soluciones eficaces en muchos ámbitos. En el presente trabajo se ha consolidado una Metodología de Análisis de Causa Raíz específica para el análisis de fallas en centrales hidroeléctricas de EPSA, la propuesta incluye formatos diseñados de manera específica para cada una de las etapas del análisis y un paso a paso para la realización del mismo. La metodología ha sido aplicada en una falla real que ha sido propuesta por la Gerencia de Generación de EPSA. Se presentan los resultados del análisis y su respectiva aplicación en el software PROACT SUITE V 4 adquirido por la compañía para facilitar el desarrollo de los análisis.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Método para el diagnóstico en transformadores de distribución bajo ambientes de redes inteligentes de energía
    (Universidad del Valle, 2016) Zúñiga Balanta, Jefferson; Lozano Moncada, Carlos Arturo; Echeverry, Diego Fernando
    En este trabajo de investigación se seleccionó una metodología que permite diagnosticar a los transformadores de distribución trabajando en ambientes de smart grids. La metodología está basada en el cálculo del índice de salud de estos importantes activos de distribución con el objetivo de prevenir fallas antes de que ocasionen daños considerables pasando de revisiones o mantenimientos periódicos o correctivos a predictivos. Se realizó la revisión bibliográfica necesaria para identificar las principales afectaciones a las que pueden estar sometidos los transformadores de distribución, con la implementación de la generación distribuida y las cargas especiales como los vehículos eléctricos. Una vez conocidos los riesgos que estarán presentes con estas implementaciones, se procedió a brindar información sobre la gestión de activos de distribución y las técnicas de diagnóstico existentes para identificar posibles fallas. Además, se revisó bibliografía sobre las diferentes metodologías de gestión de transformadores, las cuales fueron clasificadas y de acuerdo a los datos de entrada y su complejidad se escogió la que brinda mayor facilidad para su aplicación en redes inteligentes de energía. También, se presentan las tecnologías de comunicación mediante las cuales se puede realizar el transporte de datos para la implementación de la metodología en ambientes de smart grids. Una vez seleccionada la metodología, se brindan los pasos a seguir para su ejecución, confiando que los resultados de la misma permitan a las empresas del sector eléctrico diagnosticar de una manera óptima los transformadores de distribución, reduciendo costos de mantenimiento. Ésta metodología fue implementada en una aplicación en Java facilitando la labor del jefe de mantenimiento.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Metodología para dimensionar el sistema de almacenamiento de energía tipo “BESS” en granjas solares fotovoltaicas interconectadas con potencia entre 1 MW Y 19,9 MW
    (Universidad del Valle, 2023) Caicedo Zuleta, Cristian Camilo; Palacios Peñaranda, Jairo Arcesio; Diaz, Harold
    El incremento en los últimos años en la implementación de sistemas eléctricos basados en energías renovables no convencionales especialmente la fotovoltaica, requiere de nuevas tecnologías para el desarrollo de sistemas de almacenamiento seguros y confiables, con el fin de lograr una adecuada transición hacia una matriz energética renovable. El reto de reducir la variabilidad de estas fuentes de energía renovables, debido a la intermitencia propia de su naturaleza, supondrá además un desafío importante para el equilibrio de los sistemas eléctricos y el suministro continuo de electricidad. El desarrollo de diferentes tecnologías de almacenamiento especialmente las baterías, hasta el momento son la clave del modelo energético, ya que permiten integrar de manera efectiva gran capacidad de potencia producto de fuentes de energía renovables no convencionales a la red eléctrica. Así pues, el presente trabajo tiene como objetivo definir una metodología para dimensionar el sistema de almacenamiento de energía tipo BESS (Battery Energy Storage System) que permita aprovechar los excesos de energía en granjas solares fotovoltaicas interconectadas con potencia entre 1 MW y 19,9 MW (sin sistema de almacenamiento), considerando la disponibilidad del recurso y la variación de la demanda. El trabajo se desarrollará mediante un análisis descriptivo de cada uno de los componentes del sistema de almacenamiento por baterías, identificando los criterios operacionales y normativos de dichos sistemas, además se considerará la disponibilidad del recurso, la variación de la demanda y el comportamiento de las variables eléctricas principales mediante un análisis en el software DigSilent Power Factory.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modelo de optimización de uso de energía en sistemas de bombeo
    (Universidad del Valle, 2013) Sabogal Abril, Bernardo Roger; Palacios Peñaranda, Jairo Arcesio
    El presente proyecto tiene un importante nivel de integralidad lo cual motiva bastante su estudio, y puede contribuir en forma importante en lo industrial y en lo académico, ya que involucra, además de la parte de investigación, un componente de profundización que demanda el manejo de las competencias correspondientes, entre otros, diseño y construcción mecánica, montaje electromecánico, pruebas, análisis de resultados, diseño y manejo de la herramienta en Excel y formulación y evaluación de proyectos. .Este proyecto toma como referente la gran utilización de los sistemas de bombeo en procesos industriales para la conducción de fluidos, principalmente agua, debido a que son de los mayores consumidores y de los que más pérdidas presentan, por lo que se convierte en una necesidad aumentar su eficiencia.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modelo de valoración de riesgo en la gestión de contratos de venta de energía eléctrica [recurso electrónico]
    (2014-11-20) Sánchez Céspedes, Mónica
    La valoración de riesgo en la gestión de venta de energía eléctrica a través de los contratos de largo plazo es el tema central del presente documento. La volatilidad de la serie de precios spot de la bolsa de energía nacional de Colombia es uno de los aspectos de mayor incidencia en la cuantificación del riesgo en el mercado del sector eléctrico; esta característica inherente de las series de precios es uno de los mayores objetos de estudio por su relevancia en la administración del riesgo de precio sobre cualquier activo. Respondiendo a esta necesidad se presenta el planteamiento del problema e importancia de la medición y gestión del riesgo, en un caso aplicado desde la perspectiva de uno de los agentes del mercado del sector eléctrico, el generador. El modelo desarrollado se realizó mediante la definición de distribuciones de probabilidad, la aplicación del método de la simulación Monte Carlo y el análisis de las medidas de riesgo definidas como el valor en riesgo - VaR - y el valor en riesgo condicional - CVaR en un horizonte de tiempo dado y distintos escenarios; lo cual brinda argumentos cuantitativos necesarios para el análisis en la toma de decisiones.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Propuesta metodológica para la implementación de un sistema de gestión de energía (basado en la norma NTC ISO 50001) en plantas de tratamiento de agua potable : caso de estudio planta “Rio Cali” de Emcali
    (Universidad del Valle, 2023) Ocampo Yonda, Harold David; Díaz Martínez, Harold José; Palacios Peñaranda, Jairo Arcesio
    El presente trabajo de profundización presenta una propuesta metodológica para realizar la implementación de un sistema de gestión de energía en la planta de tratamiento de agua potable Rio Cali de EMCALI. Por medio de un diagrama de Pareto se identificó que el mayor consumo de energía eléctrica de la planta se presenta en la estación de bombeo Bellavista 3, Bellavista 2 y salida de baja tensión del trasformador 1 ubicado en la subestación 1. En la primera se encuentran instalados 4 motores de 150HP de los cuales ocasionalmente pueden funcionar 3 al mismo tiempo, pero generalmente se encuentran encendidos 2 y solo uno funciona por un tiempo máximo en el día de 20 horas con un encendido y apagado automático que depende de un sensor de nivel ubicado en un tanque llamado Bellavista. En la estación de bombeo Bellavista 2 se encuentran instalados 3 motores de 150 HP, pero generalmente por condiciones de la tubería solo pueden funcionar 2 al tiempo. Para estas dos estaciones de bombeo se identificó que Bellavista 2 actúa como respaldo de Bellavista 3, siendo esta última la que representa un 98% de funcionamiento con respecto a la primera. El equipo utilizado para medir los parámetros eléctricos durante la operación fue un registrador industrial de marca DRANETZ con referencia HDPQ GUIDE usado para medición, registro y análisis de datos con su respectivo software. Se realizó un recorrido con el fin de identificar las practicas energéticas, es decir, como es el comportamiento actual de los equipos, periodos de operación y magnitudes de consumo para la producción de agua en la planta. También se realizó recolección de la información necesaria que se obtuvo de la placa característica de los equipos, de documentos suministrados por EMCALI, de la revisión del sistema eléctrico de la planta con el fin de la elaboración de planos eléctricos presentados en este documento y elaboración de cuadros de carga, etc. Se realizó la cuantificación de consumos de energía eléctrica entre otros parámetros en varios puntos del proceso de producción de agua potable en la planta. Se tomaron mediciones en Bellavista 3 (punto donde se presenta el mayor consumo de energía eléctrica de la planta) de cada motor individualmente y se tomó como línea base los datos de producción total de agua y consumo total de energía eléctrica de la planta los cuales fueron suministrados por EMCALI, todo esto para el periodo comprendido entre enero de 2019 hasta mayo de 2022 para un total de 41 datos, puesto que fue la información suministrada por EMCALI para el desarrollo de este trabajo. Además, se establecieron las acciones principales para encaminar la planta hacia la implementación de un sistema de gestión de energía, proponiendo los indicadores a establecer, identificando oportunidades de ahorro, etc. Se planteo un compromiso y modelo que debería adoptar la planta para la gestión energética. Se determinó el personal clave para la implementación del sistema de gestión de energía, se diseñó y planteo un sistema de monitoreo de indicadores de desempeño energético, se identificaron implementaciones de nula o baja inversión. Se diseño un plan de mejoramiento (mejoras tecnológicas y organizacionales). Se planteo un seguimiento de indicadores energéticos establecidos, se establecieron acciones para el control de los indicadores energéticos que son objeto de seguimiento. Se planteo un proceso de mejora continua del sistema de gestión de energía, mediante retroalimentación de mesas de trabajo. Finalmente, se describe el análisis realizado para cada prueba obteniendo así las posibles mejoras para sistema de bombeo Bellavista 3, salida en baja tensión de la subestación #1 y las sugerencias hechas para la corrección de cada uno de los eventos encontrados. Se encontró que los eventos más comunes son: desequilibrio notable de corrientes en las fases de cada bomba, presencia de armónicos de frecuencia (300Hz), la baja carga instala en los transformadores de potencia, bajo factor de potencia. También se encontró que no se cuenta con medición de caudal para cada bomba, medición de parámetros para cada proceso o subproceso dentro de la planta que permita dar un posible diagnóstico. Adicionalmente, se encontró que la gran mayoría de equipos cumplieron su vida útil hace mucho, puesto que se evidenciaron fechas de fabricación desde 1954.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Validación experimental de un modelo multifísico de difusión de humedad - temperatura en un transformador sumergido en aceite.
    (2019-06-19) Correa Bravo, Wilver; Garcia Gomez, Diego Fernando (Director de Tesis o Trabajo de Grado); Céspedes Fernández, Alexander (Director de Tesis o Trabajo de Grado)
    El aumento continuo de la demanda conlleva condiciones más exigentes para el transformador durante su funcionamiento, volviendo más importante garantizar entornos adecuados para la operación del transformador, con el fin de reducir el número de fallas y de las intervenciones y duración del mantenimiento. Esto implica un monitoreo continuo de su condición, en el caso de los transformadores sumergidos en aceite, es de gran importancia mantener el conocimiento de la cantidad de humedad que posee el aislamiento (aceite y papel), ya que ésta degrada las propiedades del mismo. Con el objetivo de monitorear de forma continua el comportamiento de la humedad en la celulosa, se ha desarrollado un modelo multifísico de humedad-temperatura que permite conocer estos dos parámetros sin involucrar mediciones o procedimientos que requieran la desconexión del equipo, sin embargo, este modelo no ha sido validado experimentalmente. En el presente trabajo se desarrolló un experimento para poder validar dicho modelo, donde se emula el comportamiento térmico del transformador en condiciones controladas que faciliten la medición de la humedad contenida en muestras de papel Kraft. Como resultado se encontraron algunos errores entre el modelo y el experimento debido algunas simplificaciones realizadas en la definición del mismo que pueden ser corregidas, para esto se proponen algunas mejoras que requieren estudios futuros.