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REGISTRO ISSN 2220-5276PROPIEDAD LITERARIA E INTELECTUAL

DEPÓSITO LEGAL: 4-3-360-83Se autoriza la reproducción parcial ó total mencionando el medio y el Autor.

Electromundo Nº 75 • Auto Solar “Alt-Katari MRCI (UPEA)

NU

ES

TR

A P

OR

TA

DA


ÍND

ICE

EDITORIAL ...................................................................................................................................... 12

CRÓNICA DEL AUTO SOLAR “ALT-KATARI MRCI”Ph. D. Ing. Sandro Efraín Centellas Lima ........................................................................................ 15

FUNDAMENTOS DE EVALUACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS MEDIANTE TÉCNICAS MODERNAS PARTE II Ing. Dennis Espinoza ...................................................................................................................................... 20

PRUEBAS DE TRANSFORMADORES DE MEDIDA UN CAMBIO DE PARADIGMA Tony Porrelli - Especialista Regional en Aplicaciones, OMICRON ........................................................... 27

SISTEMAS HÍBRIDOS: UNA ALTERNATIVA PARA REDUCIR EL CONSUMO DE COMBUSTIBLES FÓSILES Arturo Alarcón, Especialista Energía BID - Renán Orellana, Consultor en Energía ................... 30

¡HACIA EL LITIO RURAL! UNA OPCIÓN MÁS PARA EL DESARROLLO EN TECNOLOGÍAS DE BATERÍAS DE LITIO EN BOLIVIA Energética ....................................................................................................................................... 37

CÁLCULOS Y MÉTODO COMPUTACIONAL PARA REALIZAR UN ESTUDIO ÓPTIMO DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA José Carlos Del Carpio .................................................................................................................. 40

OPORTUNIDADES DE PRODUCCIÓN INDUSTRIAL EN POTOSÍ Ing Dipl. Alvaro Hübner Méndez ..................................................................................................... 53

SOLUCIONES EN BAJA TENSIÓN Y TABLEROS ELECTRICOS INTELIGENTES CON LINEA DE COMPONENTES ELÉCTRICOS ABB Ing. Marco Ernesto Ortiz Quisbert - AMPER S.R.L. ....................................................................... 65

APLICACIÓN DE LA TERMOGRAFÍA EN REDES DE DISTRIBUCIÓN Ing. Alex Alcon Mamani ................................................................................................................... 69

MEDICIONES DE ALTA TENSION Ing. Wilfredo Orellana .................................................................................................................. 78

EL TRILEMA ENERGÉTICO EN BOLIVIA M.Sc. Ing. Héctor Antonio Uriarte Peláez ..................................................................................... 87

METODOS GEOELECTRICOS PARA LA DETECCION DE PERFORACIONES, FALLAS EN LA IMPLEMENTACION DE IMPERMEABILIZACIONES CON GEOMENBRANAS (PRIMERA PARTE) Ing. Israel Troncoso Flores .......................................................................................................... 95

UN FUTURO BRILLANTE ABB - BOLIVIA ................................................................................................................................... 101

MEDICIONES DE RESISTENCIA DE TRANSFORMADORES Vince Oppedisano - Gerente de producción – MEGGER .................................................................. 108

INDUSTRIA 4.0 LA PRÓXIMA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL Ing. Daniel Maldonado Roca .......................................................................................................... 113

ENERGÍA SOLAR ROGHUR S.A. .................................................................................................................................. 117

Revista


EDITORIALAUTOMOVIL ELÉCTRICO

La combustión y la emisión del dióxido de carbono emitido por los automóviles se

constituyen en un factor importante de la contaminación ambiental y el efecto

invernadero.

Con el propósito de reducir los efectos negativos de la emisión de los gases de los

automóviles se han desarrollado los denominados AUTOMÓVILES ELÉCTRICOS,

cuya fuente de energía que desarrollo de trabajo para el movimiento está conformado

por sistemas de almacenamiento de energía eléctrica.

Por ahora las opiniones de las ventajas del automóvil eléctrico comparado con el

convencional que utiliza gasolina, son cuestionables toda vez que la energía eléctrica

que se carga, término utilizado para referirnos al proceso de suministro de energía,

tiene como fuentes los sistemas de generación termoeléctricos, que emite dióxido de

carbono y los efectos contaminantes de los baterías donde se almacena la electricidad.

En especial en los países de Europa y Estados Unidos, los gobiernos han desarrollado

políticas de incentivo para el uso de estos automóviles, pero los resultados no han

cubiertos las expectativas que se esperaban.

En nuestro país tal situación no se dado, es más, diríamos que si alguien tuviese

un automóvil eléctrico no encontraría un punto de carga o recarga para que siga

funcionando, estos puntos están constituidos por un enchufe y cable de conexión al

auto eléctrico, por esta situación los automóviles que existen y que funcionan bajo

este principio son parte de programas de investigación e innovación tecnológica que

pertenecen a los centros de enseñanza como las universidades u otros centros de

enseñanza técnica. Es el caso de la Universidad Pública de El Alto, que ha construido

un auto eléctrico, por esta iniciativa han sido premiados con el reconocimiento del

“Emprendimiento Tecnológicos” en el FEMIN, iniciativa con cómo estas son importantes

motivarles para que en el camino de la investigación se encuentren nuevas formas o

alternativas de uso de la electricidad localmente desarrolladas.


CRÓNICA DEL AUTO SOLAR “ALT-KATARI MRCI”

Ph. D. Ing. Sandro Efraín Centellas Lima

La idea de la creación de un auto solar de la UPEA, surgió el 2012 cuando un estudiante investigador de nombre Ronald Mamani averiguo que ese mismo año en Chile se iba llevar a cabo una competencia de autos solares en el desierto de Atacama.

Esta iniciativa nos pareció interesante y un grupo reducido de entusiastas de inmediato comenzó con el diseño. La primera versión tenía como particularidad el uso lógicamente de paneles solares los cuales iban a cargar un banco de baterías de vehículos convencionales. Estas baterías a través de un inversor convertirían la corriente continua a corriente alterna tendrían que alimentar un variador de velocidad, el cual a su vez debería energizar un motor de CA de 3HP. Todo lo

demás ya era un asunto meramente diseño mecánico. Para el diseño externo del vehículo teníamos muchas opciones pero no entramos en más detalles puesto que comenzamos

a buscar financiamiento, paralelamente nos comunicamos con los organizadores de la Carrera Solar de Atacama, los cuales mostraron interés al saber de nuestra iniciativa. Pasaba el tiempo y lamentablemente no pudimos conseguir apoyo en la Universidad y tampoco en empresas privadas. Faltando casi un mes para la competición una empresa nacional mostro cierto interés pero ya el tiempo era insuficiente para construcción del auto solar. Por ello nos comunicamos con los organizadores de la Carrera Solar, indicando que desistíamos de nuestra participación. Al poco tiempo nos respondieron donde me invitaban a ser parte del evento en calidad de Observador (El Observador es aquella persona que debe estar junto con uno de los equipos de competición, velando que estos

cumplan con los reglamentos de la competencia), mi persona sin dudar un solo minuto acepto.

Una de las autoridades que más interés mostro en este proyecto fue la Senadora Mary Medina Zabaleta, la cual colaboro con los gastos del viaje. Justamente con ella tuvimos varias reuniones para poder realizar una propuesta de proyecto de una Carrera de Autos Solares pero ya en nuestro país, por todo ello este viaje cobraba más y más sentido. Finalmente en noviembre del 2012 mi persona se hizo presente en la II Versión de la

Competencia de autos solares en el desierto de Atacama. Una vez junto a estos bólidos que corrían

Junto con el equipo solar “Don Bosco” de Chile

Revista


a energía solar, la imagen del auto solar que habíamos diseñado en Bolivia se iba desmoronando poco a poco mientras veía el interior y diseño de estos autos solares de competición. En la UPEA habíamos basado nuestro diseño en diferentes papers y documentos que encontramos en Internet y lógicamente me di cuenta que es diferente el diseño de autos comerciales que los autos de competencia. En algún artículo incluso vimos que convertían un auto convencional a gasolina a un auto eléctrico, lo cual en verdad es realizable pero el talón de Aquiles es sin duda el alto peso del vehículo pues sin ir en más detalles se necesita un buen banco de baterías. Este concepto es radicalmente diferente pues en los autos solares de competencia economizan cada gramo de su peso, pues a diferencia de los autos eléctricos,

los autos solares generan su propia energía y por ese lado existe limitación pues la superficie máxima permitida de paneles solares es de 6 m2 lo cual apenas podría generar entre 1000 a 1200W. El peso es un factor muy importante en estos vehículos, pues según nuestras estimaciones el 30-40% de la carga de la batería se va en el peso del vehículo y el restante en el movimiento es decir la

velocidad. La imagen del diseño que teníamos se desmorono porque los autos solares de competencia utilizan paneles solares de alta eficiencia (los equipos que tienen alta inversión gastan más de 300.000 $ en la construcción de estos prototipos, utilizan los mismos paneles solares que los que se instalan en los satélites de telecomunicaciones), por otro lado en su mayoría utilizan baterías de litio de buena autonomía, no utilizan inversores pues los motores son de gran potencia pero de corriente continua. Con respecto a los motores de corriente continua he visto utilizar en diferentes modificaciones y de acuerdo al ingenio de cada equipo.

En verdad el tema central en este tipo de competiciones es sin lugar a dudas la eficiencia energética pues pude observar autos solares

que arrancaban a buena velocidad y con bastante fuerza, pero más tarde se movían a bajas velocidades, incluso se plantaban y quedaban siendo remolcados, esto indica que utilizaban motores potentes por lo menos de 10 KW, pero consumen tanta energía que consumen rápidamente la carga de las baterías y los paneles solares no alcanzan a cargarlos tan rápido como se descargan. Por ello es necesario realizar un estudio de las curvas de carga y descarga de las baterías de litio en forma específica para cada vehículo. En verdad todo lo visto en Chile fue muy

importante para pensar en el nuevo diseño del auto solar de la UPEA. Una vez de vuelta en nuestro terruño y con la experiencia ganada en la organización de carreras de autos solares elabore la propuesta de la Carrera de Autos Solares Uyuni 2013. Esta propuesta debería despertar el interés de nuestras Universidades pues sin duda es

Carrera Solar de Atacama 2012


un evento académico de gran envergadura. Se realizó este trabajo con el equipo técnico de la Senadora Mary Medina Z. El Proyecto tenía en verdad de características interesantes, pues debía partir de la ciudad de El Alto, recorrer a Oruro rumbo al Salar de Uyuni donde debería haber un circuito. Todo iba a buen pie pero el mega proyecto de la Carrera del Dakar eclipso por completo nuestra competencia pues para organizar nuestro evento se necesitaba mucho apoyo del Gobierno, pero las prioridades son definidas según el impacto de los eventos y lógicamente el Dakar es el Dakar. Finalmente desistimos del proyecto.

El 2014 retomamos el proyecto en la Carrera de Ingeniería Eléctrica de la UPEA, dondese realizó el diseño final del prototipo, en este se tomó en cuenta toda la experiencia adquirida del viaje a Chile. Las características técnicas del Auto Solar ALT- KATARI MRCI se presentan en el cuadro adjunto.

El auto solar en construcción

El equipo solar ALT-KATARI está compuesto por:

1. Univ. Alvarado Tarqui Alvaro Adolfo2. Univ. Alanoca Quispe Griver Vladimir3. Univ. Aricaguasucapuca Willy4. Univ. ChipanaApazaAlvaro5. Univ. Condori Carvajal Lorenzo David6. Univ. Flores Choque Octavio Henry7. Univ. Limachi Mamani Edardo8. Univ. Limachi Chambi Oscar9. Univ. Mamani Quspe Juan Carlos10. Univ. Mamani Lima Wilmer11. Univ. Medrano Callisaya Ronald12. Univ. Mamani CRosaIverAngel13. Univ. PaxiVasquezRaul Alfredo 14. Univ. Paco PacoVeronica Diana15. Univ. Yujra Quinteros Elmer 16. Univ. Ventura Pomar Ivan Gustavo17. Univ. Centellas Lima Viatcheslav18. Univ. Colquehuanca Mamani Gladis Mariana19. Lic. Mendoza Aucalla Diego20. Sra. AruquipaFernadez Leocadia21. Ing. Mamani Choque Marco Antonio22. Ing. Coquira Sonco Ruben23. Ing. Rodriguez Choque Lidia24. Ing. Chambi Gallegos Rosmery25. Ing. Lopez Aguilar Yvan26. Dr. Ing. Sandro Efraín Centellas Lima

El ALT-KATARI en sus primeras pruebas (foto REUTERS)

AUTO SOLAR ALT-KATARI CATEGORÍA: AUTO SOLAR

Largo: 3.45m Ancho: 2.1m Alto: 0.9 m Numero de ruedas: 3 Lugar de Diseño y construcción: Área de Ingeniería “Desarrollo Tecnológico Productivo” Diseño e Implementación de la parte eléctrica: Carrera: Ingeniería Eléctrica Diseño e Implementación de la parte mecánica: Ingeniería Electromecánica (mención) EQUIPO SOLAR: Pilotos: 2, Estudiantes: 18, Ingenieros: 5, Logística: 3 ¿Cómo funciona el auto solar?: Las celdas fotovoltaicas tienen la propiedad de producir electrones que absorben fotones de luz. Cuando estos electrones son capturados el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad. Esta electricidad es almacenada en una batería de litio. Un controlador recibe la energía de las baterías y mueve un motor eléctrico y por medio de la transmisión mueve las ruedas. El auto solar ALT-KATARI está construido en su estructura por aproximadamente 12 metros lineales de tubo de 1 ¼” de diámetro, los cuales tienen diferente espesor dependiendo del lugar donde se encuentres variando entre 1 a 2 mm.

Superficie que cubren las celdas solares: 6.4 m2 Cantidad de paneles solares: 8 Potencia generada por los paneles solares: 1600 W La batería de litio es de 40 Ah, Motor DC tipo brushless de 72V Autonomía del auto solar de 2 a 3 horas dependiendo de la velocidad, tipo de camino. Velocidad promedio del Alta Katari: 60 Km/h Peso calculado del vehículo 320 Kg.

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Logros conseguidos:

El equipo solar ALT KATARI MRCI obtuvo en el 25 de mayo de 2015, en Sesión de Honor en HCU un reconocimiento al MERITO CIENTIFICO de docentes y estudiantes que participaron en el evento científico “Buenas Ideas” organizado por la CEUB.

Agosto: A invitación de los organizadores de la FIMEM (Feria Internacional de la Mineria Energia y Medio Ambiente) se participó de la misma del 24 al 27 de agosto. La participación en la FIMEM 2015 fue en demasía exitosa ya que la FEMIM 2015 otorgo el premio de reconocimiento en la categoría “EMPRENDIMIENTO TECNOLOGICO” y logro mostrar el potencial en investigación de la Universidad Pública de El Alto.

Participación en eventos:

Marzo: Participo en la Feria Científica del Sistema Universitario “Buenas Ideas” organizado por la CEUB.

En la Feria Buenas Ideas de la CEUB

Junio: Se participó de la feria de mantenimiento industrial organizado por la Empresa ROGHUR.Agosto: del10 al 13 se realizó la TRAVESIA ECOLOGICA con el auto solar ALT KATARI donde el propósito fue concientizar a la sociedad del impacto ambiental negativo por el parque automotor. Esta campaña consistió en visitar algunas ciudades de nuestro país y poder repartir trípticos con información importante acerca del daño a la salud de los habitantes por respirar aire contaminado. Se mostraba a los autos eléctricos como una opción para poder solucionar este problema pues estos no contaminan el medio ambiente.

En la partida rumbo a Oruro


Debido al incidente antes mencionado cansados pero contentos llegamos a Sucre a las 9 de la noche, reparamos el vehículo hasta las 2 de la mañana, pese a estar más de un día y medio sin dormir el equipo solar trabajo arduamente hasta dejar el vehículo en su punto.El día siguiente fue bastante gratificante para los investigadores ya quedesde temprano nos dirigimos a la plaza principal de esta ciudad, el recibimiento de la gente y la cobertura de los medios de prensa motivaron a los investigadores y nos dio un sentimiento de que habíamos cumplido con nuestra misión.

El ALT-KATARI en Sucre

La nota fue preparada porPh. D. Ing. Sandro Efraín Centellas Lima

Director Carrera Ingeniería EléctricaUPEA

Además de la campaña ecológica se aprovechó el recorrido para evaluar la construcción del auto solar en lo que respecta a la parte mecánica y la parte eléctrica.

En el tramo La Paz - Oruro se realizó el estudio de la parte eléctrica específicamente de la capacidad de carga y descarga de la batería de litio, de la eficiencia de los paneles y el rendimiento del motor. La velocidad promedio del vehículo oscilo entre 40 - 50 Km/h. En si el sistema eléctrico trabajo correctamente, sin embargo se tiene la tarea de mejorar la velocidad del vehículo pues la velocidad no es óptima para largas travesías, llegar hasta Oruro nos demoró casi 9 horas en vista de varias paradas de control que realizamos.

Estamos agradecidos con la Dirección de Ciencia y Tecnología de la UTO pues nos esperaron hasta altas horas de la noche y nos proveyeron de algunos repuestos para el vehículo.

En el tramo Oruro -Potosí se hizo un test de la estructura del auto solar: remolcamos el auto solar con el bus en el que viajábamos. Secorrió a grandes velocidadesaproximadamente a 90 Km/h pero parábamos cada 2 a 3 horas para ver la fatiga del vehículo (aunque el vehículo nos dejaba satisfechos con su resistencia, los miembros del equipo solar mostraban cansancio pues las paradas de revisión del vehículo se realizaron a las 3, 5 y 7 de la mañana). Finalmente el miércoles a las 9 de la mañana llegamos a Potosí. Sin duda fue una gran prueba pues sufrimos algunas averías como el daño de una una llanta, pero la estructura paso el test. El Tramo Potosí - Sucre: también tuvo inconvenientes pues se rompió el eje de una de las llantas delanteras, por ello se demoró bastante en llegar a Sucre, nos recibio el Ing. German Palacios Marquez Director de la Carrera de Ingeniería Eléctrica- Electromecánica de la Universidad San Francisco Xavier de Chuquisaca.

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FUNDAMENTOS DE EVALUACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS MEDIANTE TÉCNICAS MODERNAS

PARTE IIIng. Dennis Espinoza

¿Qué es la evaluación de motores eléctricos?

En su forma más simple, la evaluación de motores eléctricos es un proceso por el cual se determina la salud de un motor eléctrico y sus circuitos asociados a través del uso de un equipo específico de pruebas eléctricas.

La evaluación de motores eléctricos, como se vio en la primera parte, es algo que se realiza desde hace casi un siglo utilizando multímetros AVO, megaohmetros, multímeros LRC, mili-ohmetros, osciloscopios, evaluadores de barras de rotor, por mencionar algunos. Sin embargo, desde hace menos de 15 años, algunos fabricantes empezaron a incorporar los mencionados instrumentos en uno o dos equipos portátiles con soporte de software por computadora.

Estos equipos portátiles tienen la capacidad de adquirir de forma rápida y precisa datos del circuito del motor que pueden ser medidos, cuantificados, almacenados y analizados con el fin de identificar condiciones de falla que puedan llevar a la rotura o pérdida de un activo.Los equipos de Evaluación de Motores Eléctricos también pueden servir como una

base de datos que permiten a los usuarios hacer un seguimiento a los motores, hacer tendencia de parámetros y hacer búsquedas de criterios específicos. Los datos capturados pueden ser presentados en diferentes formatos para reportar el estado del motor.

La combinación de todos los instrumentos mencionados anteriormente dentro de un solo equipo de evaluación es la clave para permitir la eficiencia y precisión en el incremento de la confiabilidad de este tipo de activos.

La Evaluación de Motores Eléctricos se puede clasificar en: Evaluación estática (offline, des-energizada) y evaluación dinámica (online, energizada). Cada uno de estos tipos de evaluación proporciona datos únicos, que pueden ser usados para correlacionar con otras tecnologías, como análisis de vibraciones y termografía infrarroja, o entre ellas (estática vs. dinámica) para identificar los modos de fallo prematuramente.

¿Por qué fallan los motores?

Fallas más comunes en motores de inducción IEEE 1995


Luego del estudio realizado por EPRI en 1986, que dicho sea de paso fue lo que dio un gran impulso al desarrollo de los evaluadores de motores modernos, otras instituciones también realizaron sus propios análisis en diversas industrias. Uno de los resultados mejor recibidos por la industria fue el realizado por IEEE en 1995 en motores de inducción con rotores tipo jaula de ardilla con potencias de 11 a más de 1000 kW con los resultados mostrados en la imagen.

Zonas de falla

Con el fin de identificar de forma eficiente los modos de fallo en los motores eléctricos en virtud de las diferentes pruebas que se pueden realizar, se ha visto útil descomponer el motor en zonas de falla.

Zona 1: Estator

Las fallas que se pueden presentar en el estator se pueden clasificar de acuerdo a sus componentes:

Fallos en el núcleo del estator: Aunque se creía que este fenómeno sólo se producía en grandes alternadores, actualmente la importancia de este problema se ha extendido a máquinas de menor tamaño, debido al aumento progresivo de la eficiencia que se exige a los paquetes magnéticos formados por una gran cantidad de láminas aisladas entre sí.

La aparición de fallas puede producirse en el proceso de fabricación o si no se consigue un sistema que asegure la calidad del aislamiento. Durante el proceso de operación de la máquina este defecto pueden ser ocasionados por sustancias que originen la erosión de la superficie de los dientes (extremos de ranura) o por exceso que vibración que ocasione rozamiento entre láminas y consecuentemente la pérdida del aislamiento.

Fallos en el devanado del estator: Los fallos en el bobinado del estator se pueden clasificar de

acuerdo a la siguiente tabla, donde también se presenta su consecuencia en la operación del motor:

Zona 2: Aislamiento

La mayor parte de los fallos que se producen en el estator tienen lugar en el sistema aislante -debido a la acción combinada de distintos esfuerzos.

En la siguiente tabla se presenta una clasificación de estos esfuerzos y las formas en que pueden presentarse

Causas más comunes de fallas en el aislamiento de motores IEEE 1985

Fallo en devanado Consecuencia

Cortocircuito entre espiras El motor puede continuar en servicio por tiempo limitado

Cortocircuito entre bobinas de la misma fase

El motor puede continuar en servicio por tiempo limitado

Cortocircuito entre fases Fallo del motor. El equipo de protección actúa y detiene el motor

Derivación de fase a masa Fallo del motor. El equipo de protección actúa y detiene el motor

Circuito abierto en una fase El motor puede seguir funcionando, dependiendo de la carga y la protección

Esfuerzo Tipo

Térmico Sobrecarga

Cíclica

Eléctricos Dieléctricos

Tracking

Efecto corona

Transitorios

Mecánicos Vibraciones

Chispeo

Varios

Ambientales Humedad

Suciedad

Químicos

Abrasión

Objetos extraños

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El aislante también puede llegar a fallar por envejecimiento que resulta de la acción combinada de los esfuerzos.

De acuerdo a un estudio realizado por IEEE en 1985, las causas más comunes de fallas en el aislamiento de motores son el envejecimiento, la humedad y otras sin especificar.

Zona de falla 3: Rotor

Los problemas que se presentan en los rotores bobinados, por su diseño, son semejantes a los que se presentan en el estator, añadiendo los inconvenientes generados por las fuerzas centrífugas sobre las bobinas.

En los rotores tipo jaula de ardilla, las fallas no son fáciles de detectar debido a que no se dispone de un medio de conexión directa y a las corrientes de baja frecuencia que se inducen en estos.

Al igual que con los estatores y el aislamiento, la falla en los rotores se deben a la acción combinada de los esfuerzos a los que están sometidos, los cuales se pueden clasificar como térmicos, electromagnéticos, residuales, dinámicos, mecánicos y ambientales.

Zona 4: Entrehierro

La introducción de asimetría en el circuito magnético del motor origina excentricidad en el entrehierro debido a la pequeña distancia que este espacio representan entre en estator y el rotor.

La excentricidad puede presentarse en dos formas:

Excentricidad estática

Excentricidad dinámica

Excentricidad estática, se presenta cuando el centro de rotación coincide con el centro geométrico del rotor, pero se encuentra desplazado respecto del centro geométrico interno del estator. En este caso, la menor luz del entrehierro se mantiene en un solo lugar.

Excentricidad dinámica, se presenta cuando el centro geométrico del rotor se encuentra desplazado del centro de rotación. En este caso, la menor luz del entrehierro gira con el rotor.

Esfuerzo Tipo

Térmico Sobrecarga

Desequilibrio térmico

Puntos calientes

Electromagnéticos Fuerzas electromagnéticas

Campos magnéticos desequilibrados

Ruido y vibración electromagnética

Residual Fabricación

Montaje

Dinámicas Pares transitorios

Fuerzas centrífugas

Esfuerzos cíclicos

Entorno Ambiente agresivo

Ventilación

Mecánicos Porosidad de jaula

Holgura en laminaciones

Rupturas y agrietamientos

Sujeción de chapas y eje

Mala geometría

Eje doblado

Rodamientos

Desalineamiento

Materiales no adecuados

Resonancia


El origen de la excentricidad, que normalmente se presenta como una combinación de estática y dinámica, responde a diferentes causas de diseño, fabricación, montaje y el funcionamiento propio de motor dentro de las que se pueden mencionar:

Tolerancias dimensionales de los distintos componentes

Posicionamiento incorrecto del rotor respecto al estator

Deformaciones en eje Daños en rodamientos (mal montaje,

holguras excesivas, desgaste, etc.) Desalineamiento Desbalance estático o dinámico del rotor,

acople o rodete Resonancia mecánica a la velocidad crítica Campo magnético no uniforme Deformación de rotor Pata coja

Mantener a un motor trabajando con excentricidad en el entrehierro tiene efectos secundarios como ser circulación de corriente a través de los rodamientos, vibraciones y ruido.

Zona 5: Circuito de potencia

El circuito de potencia está compuesto por todos los elementos existentes desde el motor eléctrico, pasando por la caja de conexiones, contactores, fusibles del cubical de campo y

del CCM hasta el punto donde se inyecta la energía.

La condición del circuito está determinada por:

Conexiones de alta resistencia en el arrancador

Conexiones de alta resistencia en la caja de conexiones

Conexiones de alta resistencia en las terminales del motor

Condensadores defectuosos Cableado deteriorado Malos contactos

Estadísticamente, un 47% de los problemas de eficiencia en motores se deben a problemas en el circuito de potencia.

Zona 6: Calidad de energía

El término calidad de energía eléctrica se emplea para describir la variación de la tensión, corriente y frecuencia en el sistema eléctrico.

La baja calidad de energía ocurre cuando se tienen disturbios tales como:

Valores altos o bajos de tensión y/o corriente

Desequilibrio de tensión y/o corriente entre fases

Armónicos altos de tensión Etc.

La baja calidad de energía incrementa la temperatura de operación del motor, aunque no existe ningún método o expresión que determine con exactitud el porcentaje de incremento de temperatura debido por ejemplo

Revista


al desequilibrio de tensión, se conoce que la vida del motor se reduce al 50% por cada 10°C de aumento en temperatura sobre la de diseño del motor.

Bibliografía

1. History of motor testing, The Snell Group, Don Donofrio, Webminar.2. Condition Monitoring and Fault Diagnosis of Electric Machinery, Dr. Hamid A. Toliyat, 2002,3. Motores de inducción, Técnicas de mantenimiento predictivo, Oscar Duque & Marcelo

Pérez, 2005.4. Introducción al MCEmax, Curso de entrenamiento, PdMA Corporation, 2012.5. Ibero American Rep Training, PdMA Corporation, 2012.6. Workshop Presentation, PdMA Corporation, 2012.7. A survey of faults on induction motors in offshore oil industry, petrochemical industry, gas

terminals and oil refineries, Olav Vaag Thorsen, IEEE, 1995

AUTOR:

Dennis Espinoza

Es Fundador y Gerente General de VIBROBAL – Ingeniería de Vibraciones y Mantenimiento. Tiene más de 15 años de experiencia en el campo del Mantenimiento Predictivo y Proactivo de equipos rotativos utilizando las técnicas del análisis de vibraciones, balanceo de masa, alineación láser, termografía infrarroja, ultrasonido propagado por aire y estructuras y evaluación estática y dinámica de motores eléctricos en una variedad de industrias. Dentro sus roles profesionales estuvo a cargo de Gerencia de Operación y Mantenimiento de la Central Termoeléctrica Bulo Bulo. Dennis se graduó con honores como Ingeniero Mecánico en la Facultad Nacional de Ingeniería y obtuvo el título de Especialista en Ingeniería de Mantenimiento en la Universidad Técnica de Oruro donde también finalizó la Maestría en Ingeniería de Mantenimiento.

Email: [email protected]: www.vibrobal.com

http://bo.linkedin.com/pub/dennis-espinoza/37/b12/168/


PRUEBAS DE TRANSFORMADORES DE MEDIDA UN CAMBIO DE PARADIGMA

Autor: Tony Porrelli - Especialista Regional en Aplicaciones, OMICRON

Cuanto más se investiga la tendencia de las pruebas de los transformadores de medida (TC y TT), se hace evidente que, por lo general, en muchos países no se realiza el mantenimiento de rutina en campo. Las pruebas de relación y de polaridad pueden realizarse durante la puesta en servicio, pero a menos que haya un cambio en el equipo conectado (carga) o se pierdan los resultados de las pruebas, no se llevan a cabo más pruebas.

Dependiendo de las normativas nacionales o corporativas, los operadores de los transformadores de medida pueden realizar varias pruebas en los dispositivos durante su vida útil, como la relación, descargas parciales o análisis del aceite, o realizar simplemente inspecciones visuales. Debido a la importancia de los transformadores de medida con fines de protección y medición y el gran impacto en los equipos cercanos en caso de daños en el transformador de medida, los operadores de todo el mundo están experimentando un cambio de paradigma. Las pruebas de transformadores de medida son cada vez más importantes.

En muchos países, la “SMART Grid” constituye ya la fuerza impulsora de la instalación de más contadores inteligentes en el futuro. Esto dará lugar a más puestas en servicio y nuevas pruebas de transformadores de medida debido a los cambios en los equipos conectados. Para los contadores es un requisito importante conocer la exactitud de la corriente o tensión medidas, ya que esto puede implicar una pérdida de ingresos para las compañías eléctricas.

También somos conscientes de que en los niveles de más alta tensión se ha producido un cambio hacia el uso de transformadores de tensión capacitivos (CVT), ya que pueden ser

una opción más económica al utilizar menos material de núcleo, lo que permite unidades más pequeñas. Además, existe la posibilidad de beneficiarse del acoplamiento de señales Power Line Carrier (PLC) a la línea. Por lo general, esto podría facilitar la comunicación entre los relés en los extremos local y remoto de una línea. Sin embargo, los CVT son propensos al riesgo de ferrorresonancia y generalmente contienen un circuito interno de amortiguación (supresión) para limitar sus efectos. Este circuito puede contener una resistencia, o combinación de componentes de resistencia, condensadores e inductores, que proporcionan una alta impedancia a la frecuencia de la línea.

El CVT es esencialmente una combinación de un divisor de tensión capacitivo de alta tensión con un transformador de salida inductivo intermedio. Reduce la alta tensión hasta alrededor de 20 kV, antes de convertir la tensión al nivel de salida secundaria final.El diagrama simplificado de la Fig. 1 muestra dos condensadores en serie que dividen la tensión de línea. Si decidimos utilizar solo el divisor de tensión capacitivo, la corriente de carga no sería insignificante cuando se compara con la corriente que fluye a través de los condensadores, e implicaría una deficiente exactitud. No es posible excitar la corriente de carga a través del divisor capacitivo. Se incluye un reactor para compensar la caída de tensión compleja a través del condensador de alta tensión, y este se sintoniza para que sea resonante con C1 y C2.

Para mejorar aún más la exactitud, hay un transformador inductivo final que excita la corriente de carga en el equipo conectado.El TT adicional y la sintonización del reactor con los condensadores hacen que el divisor de tensión sea menos sensible a los cambios

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en la carga que está conectada a través del TT para los dispositivos de medida o de protección. Por lo tanto, se incrementa la exactitud del CVT.

El problema del CVT es que la exactitud puede desviarse con la edad (envejecimiento del divisor capacitivo), y que diferentes cargas conectadas pueden dar lugar posiblemente a que los dispositivos conectados presenten datos erróneos.

Fig. 1 Circuito eléctrico del CVT

Con el crecimiento del mercado y el aumento de la aplicación de unidades de medición fasorial (PMU) en todo el mundo, es cada vez más importante saber que la exactitud de los transformadores de medida siga estando dentro de la especificación (o lo más cerca posible).

Siempre que sean lo suficientemente exactos para el dispositivo PMU, se puede tomar su huella digital en el momento de la prueba. En varios países de todo el mundo, se usan TT y CVT para la medición de la tensión utilizada en la medición fasorial, mientras que en el análisis siguiente, solo se utilizan CVT. En esencia, la PMU es un dispositivo de medición sincronizado capaz de enviar información de medición fasorial (fasores de corriente y tensión) desde una ubicación concreta a un centro concentrador de datos fasoriales que recopila los datos de varias PMU de diferentes lugares e incluso diferentes países. Se analizan los datos fasoriales y el sistema SCADA o WAMS proporciona la solución adecuada que debe implementarse en la red si surgen perturbaciones.

La PMU en sí, solo suministra parte de la exactitud del sistema, y si los TT y los CVT no son lo suficientemente exactos, entonces puede verse comprometida la exactitud del sistema.

Un error total de vector (TVE) del 1 % es el requisito que estipula la norma C37.118.1, en un rango de entrada de corriente del 10 al 200 % de Inom, y del 10 al 120 % de Vnom para las tensiones.

Para mantener la exactitud del sistema, tenemos que tener en cuenta la exactitud de los TC y TT que alimentan la PMU. Estos son los “ojos” del sistema. Teniendo esto en cuenta, es razonable evaluar la exactitud de los transformadores de medida que tengan un error de relación del 0,5 % y un error de fase de 16 minutos. Los valores darían una exactitud similar a la PMU. Si se dispusiera de transformadores de medida más exactos, se podría mejorar la exactitud general del sistema.

Puede surgir una situación en la que solo se disponga de TC de protección, lo que daría como resultado una posible pérdida de exactitud del sistema. Se diseñarán algunos dispositivos PMU para soportar grandes sobrecargas y para que sea seguro su uso con los TC de protección, aunque no sea obligatorio medir con precisión grandes sobrecargas para cumplir los límites TVE de la norma C37.118.1.

Los TC y TT inductivos podrán considerarse estables en el tiempo, cuando se hayan medido los errores de magnitud y fase, y siempre y cuando no se haya producido ninguna influencia externa, como un accidente de transporte o sobrecorriente o sobretensión. Estos errores se pueden compensar en algunos dispositivos PMU, que permiten el ajuste de los factores de corrección.

Pueden surgir problemas cuando se instalan TT capacitivos, especialmente si no son nuevos y ya están envejecidos. En general,


se entiende que estos CVT envejecen con el tiempo y por lo tanto los resultados de las pruebas de fabricación pueden no ser confiables. Como consecuencia, es prudente probarlos con objeto de verificar la exactitud real de los dispositivos. Sin esta evaluación, muchos pueden pensar que el envío de los CVT a un laboratorio o al fabricante para las pruebas, es un ejercicio excesivamente caro y que requiere mucho tiempo.

Con VOTANO 100 de OMICRON (Fig. 2), ahora es posible realizar mediciones en campo según las normas del sector, de manera oportuna y rentable.

Esto se ha comprobado en un caso práctico en el que un CVT en servicio fabricado en 1978, se puso a prueba para una aplicación de PMU. Los datos de la placa de características definen el CVT como de clase 0.2, 75 VA. Con VOTANO 100, se probaron tres CVT de 400 kV en un solo día. Los resultados indicaron que los CVT se habían desviado de la exactitud y esto dio como resultado la medición de errores de relación del 0,6 %. Esta medición en realidad respaldó la información presentada por el concentrador de datos fasoriales, que también detectó que los CVT eran inexactos en un 0,6 %. No sabemos, sin embargo, el ritmo en que se produjo este cambio en el error, ya que no se disponía de resultados de pruebas anteriores.

Antes de salir corriendo para empezar a medir CVT, hay algunas sugerencias a tener en cuenta. La preparación es clave, y antes de visitar cualquier planta, hay que reunir la mayor cantidad de información posible acerca del CVT. No siempre es una tarea fácil recopilar los datos técnicos y los resultados de pruebas para unidades de 30 a 40 años de edad. Sin embargo, siempre que sea posible, deben obtenerse fotos de la placa de características, información del cuadro de conexiones sobre la disponibilidad de conexión y estimaciones de altura (ya que pueden ser necesarios cables más largos), y el personal cualificado para manejar el elevador mecánico.

Para concluir, estas observaciones y propuestas nos indican que al implementar el sistema de PMU y reutilizar los CVT existentes, es muy importante verificar su exactitud antes de poner el sistema en funcionamiento. De esta manera, se podrá confiar en los factores de corrección a la hora de ajustar la PMU.

Varios dispositivos antiguos están fuera de la clase de exactitud definida y los operadores los descartan porque el costo de la extensiva recalibración que requieren supera la de un repuesto totalmente nuevo. Sin embargo, con el sistema de pruebas introducido por OMICRON, la situación es diferente. El TT o el CVT pueden calibrarse de forma sencilla y documentar los errores y utilizarlos en la PMU para la corrección. Y como el operador conoce el estado preciso de su equipo, el funcionamiento de la red se vuelve más eficiente que nunca.

Fig. 2 Ejemplo de Gráficos de CVT sometido a prueba [OMICRON]

* OMICRON Contacto regional: Miguel Gutiérrez;

[email protected]

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SISTEMAS HÍBRIDOS: UNA ALTERNATIVA PARA REDUCIR

EL CONSUMO DE COMBUSTIBLES FÓSILES Arturo Alarcón, Especialista Energía BID - Renán Orellana, Consultor en Energía

Hasta hace poco, una forma generalizada de suministro eléctrico a comunidades alejadas de la red eléctrica fue la generación a pequeña y mediana escala en base a combustibles fósiles (diésel, fuel oíl, bunker, gasolina y otros). Aún ahora es común encontrar poblaciones pequeñas en islas, o en la selva, que tienen su(s) propio(s) generador(es) y una mini-red eléctrica y que cuentan con electricidad por al menos unas horas al día.

No obstante, esta solución no está exenta de problemas. El primer problema es el costo del combustible, que muchas veces es importado, y que encarece el costo de la energía. Si bien en algunos países existen subsidios para el diésel usado en generación eléctrica en zonas aisladas, en este caso es el Gobierno el que absorbe una parte del costo (en vez del usuario) a fin de proveer energía; a pesar del subsidio, el costo para la sociedad es el mismo. Asimismo, el transporte representa una porción importante del costo total de suministro y es un factor limitante, ya que se trata de comunidades aisladas y alejadas. Por otro lado, la generación con combustible fósiles tiene un impacto negativo sobre el medio ambiente, debido a los gases de efecto invernadero, y a los posibles derrames del combustible durante su transporte y acopio.

Como alternativa, se ha desarrollado la generación a pequeña escala con fuentes renovables, incluyendo sistemas solares fotovoltaicos, eólicos, la mini generación hidroeléctrica y los

sistemas en base a biomasa. Si bien estas son fuentes renovables, y con un costo de operación bajo, en muchos casos los costos de inversión por unidad de potencia son mayores comparados con la alternativa fósil. Asimismo, en su mayoría son fuentes de energía intermitentes que presentan variaciones en la potencia, sean estas horarias (como la energía solar y eólica), diarias o estacionales (como la generación hidroeléctrica o con biomasa). Debido a esta variabilidad, en muchos casos no son fuentes que por sí solas puedan atender toda la demanda del poblado pequeño de forma continua.

Ante esta situación, los sistemas híbridos surgen como una solución muy atractiva, que combina ambas tecnologías, y que permiten reducir el consumo de combustible en sistemas ya instalados.

¿Qué es un sistema Hibrido?

Un sistema de generación híbrido es aquel que combina en una sola instalación dos (o más) fuentes para la producción de


energía eléctrica, conectadas a una mini red local para la distribución de energía. Están compuestos generalmente por fuentes energéticas renovables que se complementan con generación fósil y pueden incluir (aunque no necesariamente) baterías para acumular la energía producida por los sistemas renovables. Dependiendo de los recursos locales, existen también sistemas híbridos que combinan dos o más fuentes renovables, sin necesidad del uso de combustibles fósiles, como por ejemplo, solar-hidroeléctrico, solar-eólico, etc.

Consideraciones para la implementación de un sistema

hibrido

La siguiente figura muestra una curva de carga típica de una comunidad alejada de la red en cualquier país de Latinoamérica o el Caribe (dependiendo de las condiciones climáticas y socioeconómicas de los poblados la curva de carga podría presentar variaciones en su forma, particularmente por cargas asociadas a aires acondicionados).

En la curva se puede observar 3 niveles de potencia, una carga base nocturna (iluminación pública), una carga diurna, y un pico nocturno (producido por las cargas de iluminación). En los pueblos más pequeños, la generación fósil arranca para atender la demanda del pico nocturno (3 a 4 horas). En los lugares donde existen mayores requerimientos, la generación fósil podría funcionar por alrededor de 16 horas (de 8 a 24).

En este ejemplo, la inclusión de una fuente energética renovable (por ejemplo la energía solar fotovoltaica) reemplazará la generación fósil para atender la carga diurna, permitiendo una reducción del uso de diésel.

Dependiendo de la potencia del sistema fotovoltaico instalado, se podrá generar un excedente (al medio día) que podrá ser almacenado en el banco de baterías, energía que posteriormente podrá ser utilizada en horas de menor radiación solar. De esta forma es posible reducir las horas de funcionamiento del grupo electrógeno, que será necesario solamente para atender el pico nocturno o los días donde se presenta baja radiación. Otras fuentes renovables podrían apoyar de la misma manera a reducir el consumo de diésel, dependiendo de su perfil de producción, o apoyar a proveer un suministro de energía las 24 horas del día.

Si bien un sistema hibrido en base a energías renovables no elimina totalmente el consumo de diésel, ayuda a disminuirlo. El banco de baterías es importante, ya que permite un ahorro adicional de combustible y ayudar a amortiguar las variaciones de la generación renovable. Tomando en cuenta estos aspectos, el dimensionamiento de un sistema hibrido normalmente apunta a minimizar el costo total de suministro de energía, tratando de obtener una combinación optima entre el tamaño de la instalación renovable, el banco de baterías y los generadores diésel (normalmente ya instalados). No obstante, pueden buscarse otros objetivos en el dimensionamiento, por ejemplo lograr un suministro las 24 horas del día.

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Cuál es la importancia de los sistemas híbridos para el futuro?

Los sistemas híbridos formados por aerogeneradores y generación diésel, son útiles para el abastecimiento de energía a poblados cuando las velocidades de viento superan los 3.5 m/s , mientras que los sistemas híbridos donde se incorporan módulos fotovoltaicos y generación fósil, son ideales para el abastecimiento de energía a pequeñas comunidades cuando la radiación solar promedio supera los 4 kWh/m2/día1. Considerando el potencial de energías renovables de nuestra región, los sistemas híbridos son una alternativa accesible y real para reducir el consumo de combustible de los sistemas de generación fósiles, que en muchos casos ya están instalados, o para lograr incrementar el acceso de energía a nuevas poblaciones, de una manera más sostenible.

¿Cómo está el país en la implementación de sistemas

Híbridos?

Al año 2011 se tenía un registro de 38 sistemas aislados (SA) operando y registrados que son administrados por empresas y cooperativas principalmente, de todos estos operadores, los más importantes son: la Cooperativa Rural de Electricidad (CRE) y la empresa Nacional de Electricidad (ENDE) que atiende a las ciudades de Cobija y Trinidad; si bien Trinidad ha sido incorporada al SIN, aún persiste la generación en base a diésel.

De acuerdo al Plan Eléctrico del Estado Plurinacional de Bolivia 2025, la capacidad instalada en los Sistemas Aislados durante el año 2012, alcanzó los 179,4 MW, de los cuales el 96% corresponde a centrales termoeléctricas a gas natural o diésel. En la gestión 2012, el costo total del diésel (gas oíl) utilizado la generación de electricidad fue de 13,48 millones de dólares.

El año 2014, con el objetivo de reducir el consumo de diésel en la generación eléctrica de Cobija, ENDE con apoyo de la Cooperación Danesa, ha implementado el Proyecto Solar Fotovoltaico de la ciudad de Cobija, que tiene una potencia solar de 5.2 MWp (17340 paneles fotovoltaicos de 300 Wp cada uno). Actualmente el proyecto se encuentra en funcionamiento y se espera que el mismo genere información que muestre las ventajas de este tipo de proyectos.

Sobre la base de la experiencia de Cobija, recientemente, la Empresa Eléctrica Guaracachi (filial de ENDE) ha lanzado licitaciones para la realización de estudios TESA (Técnico Económico y Socio Ambiental) para la implementación de sistemas híbridos (diésel fotovoltaico) en los sistemas aislados de Riberalta y Guayaramerin.

¿Cuáles son las acciones que el BID apoya para reducir el consumo de diésel en sistemas aislados de

Bolivia?

El Banco no está al margen de la realidad de los sistemas aislados en Bolivia y la necesidad de reducir el consumo de diésel en el país, actualmente viene financiando la implementación de una sistema hibrido (fotovoltaico – diésel) en la localidad de El Espino (municipio de Charagua, departamento de Santa Cruz) el mismo tiene una potencia solar de 60 kWp (240 paneles fotovoltaicos de 300 Wp cada uno) y funcionara junto con un generador diésel de 80 kVA. El proyecto se encuentra en su etapa final de implementación y puesta en marcha.

Por otro lado, el BID junto con la GIZ han financiado al Viceministerio de Electricidad y Energías Alternativas, los estudios básicos para la implementación de sistemas híbridos en las localidades benianas de: Baures, Remanso y El Carmen.

1 ARE/USAID (2011), Hybrid Mini-Grids for Rural Electrification: Lessons Learned.


A futuro, con recursos provenientes del Fondo Nórdico para el Desarrollo (NDF) administrados por el BID, se prevé la implementación de al menos un sistema hibrido y la realización de nuevos estudios.

Construcción Sistema hibrido fotovoltaico – diésel (5.2 MWp) en la ciudad de Cobija

Módulos fotovoltaicos, sistemas Hibrido El Espino (60 kWp)

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Autores

Arturo Alarcón Rodríguez

Especialista de la División de Energía del Banco Interamericano de Desarrollo, basado actualmente en Brasil. Se unió al BID en el 2010, y desde entonces trabaja en el desarrollo y supervisión de proyectos de generación, transmisión y distribución de energía, electrificación rural y energías alternativas en la región. Cuenta con un Doctorado en Ingeniería Eléctrica (con enfoque en planificación de sistemas de potencia) y una Maestría en Sistemas de Potencia y Negocios, ambos de la Universidad de Strathclyde, en el Reino Unido. Es licenciado en Ingeniería Electromecánica de la Universidad Privada Boliviana.

Antes de entrar al Banco, se desempeñó como consultor para la supervisión y monitoreo de proyectos de electrificación rural financiados por la CAF, y como investigador en el Instituto de Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Strathclyde, en el Reino Unido, desarrollando nuevas técnicas de planificación para la integración de generación renovable y distribuida, sistemas de almacenamiento de energía y sistemas eléctricos, ha publicado varios artículos al respecto en revistas especializadas.

Renán Orellana Lafuente

Ingeniero Eléctrico (UMSS-Bolivia) y Master en Ingeniería (USP-Brasil) con más de dieciocho años de práctica profesional en el sector eléctrico, especializado en electrificación rural, energías renovables y uso eficiente de la electricidad. Cuenta con amplia experiencia en investigación, desarrollo, evaluación, ejecución, capacitación, docencia y dirección de proyectos de provisión de energía, además de aspectos normativos del sector eléctrico boliviano, sistemas de calidad y medio ambiente. Producto de dicha experiencia ha escrito más de cincuenta artículos publicados a nivel nacional e internacional y ha participado en calidad de expositor e instructor en medio centenar de eventos.

En los últimos 12 años, tanto desde ámbito público como privado, ha dirigido los proyectos más importantes de electrificación rural con energías renovables en Bolivia. Actualmente trabaja como consultor del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) en proyectos de Energía Sostenible en Bolivia.

Soluciones eléctricas para la industria

MATERIALES ELECTRICOS INDUSTRIALES

Conductores eléctricos Automatización y control Medidores de energía Instrumentos de medición Señalizacion y alarmas Sistemas UPS Cableado estructurado

Transformadores de distribuciónFerreteria de línea galvanizadaMaterial de aterramientoCintas especiales y líquidos spraySensores de proximidadControlodares de temperaturaIluminación pública e industrial

LA PAZ: C/Almirante Grau N°187 entre Murillo y Av. Mcal.Sta.Cruz Central Piloto: (591-2) 2004582EL ALTO: C/Jorge Carrasco N°50 entre calle 6 y 7 - Central Piloto: (591-2) 2825055

[email protected] w w . e l e c t r o i n d u s t r i a l . c o m . b o


¡HACIA EL LITIO RURAL!UNA OPCIÓN MÁS PARA EL DESARROLLO

EN TECNOLOGÍAS DE BATERÍAS DE LITIO EN BOLIVIAENERGETICA

Contexto

Las baterías de litio, en sus diferentes combinaciones, son un equipo de almacenamiento de energía eléctrica, y actualmente tienen múltiples usos en Bolivia. Con una densidad de energía de 100 – 265 Wh/kg, y una duración aproximada de 1000 ciclos, son pilas que con un pequeño tamaño, pueden almacenar una gran cantidad de energía (de 3 a 4 veces más en relación a las baterías de plomo acido tipo automotriz) además de recargarse más rápido, poder descargarse totalmente y tener un peso relativamente bajo.

El uso más difundido de esta tecnología de almacenamiento de energía está en teléfonos celulares, computadoras portátiles, lectores de música, máquinas fotográficas, entre otros aparatos electrónicos. Sin embargo en los últimos 2 años, se nota una incursión muy fuerte en sistemas fotovoltaicos llamados “de tercera generación”, donde junto a innovaciones como el uso de LED para iluminación y microelectrónica para el control, están desplazando a las características baterías de plomo.

Grandes programa de electrificación rural en Asia y África que están difundiendo soluciones básicas de iluminación que utilizan energía solar, están empleando pequeñas baterías de Litio.

En ese contexto, Bolivia tiene las reservas más grandes de Litio a nivel mundial y se encuentra en este momento desarrollando tecnología para explotar el Litio y fabricar baterías de este metal. Sin embargo, el penetrar en un mercado altamente especializado como el de los acumuladores de energía en base a Litio, no es una tarea fácil.

La industrialización del Litio

Los esfuerzos que está realizando el país actualmente están centrados en lograr una base para la industrialización futura del Litio; así la fabricación de manera piloto de baterías permite entender y manejar la tecnología de las baterías de Litio, apoya la formación de recursos humanos y el desarrollo paulatino de capacidades locales para avanzar en este campo.

Por otro lado, de acuerdo a informaciones del Centro de Innovacion del Litio de la Universidad de Chile el valor agregado entre la materia prima y las baterías de Litio, puede llegar a ser hasta 500 veces a 1, lo cual ratifica la estrategia de la Empresa de Recursos Evaporiticos, de apuntalar los procesos de industrialización.

En ese sentido, dado que el mercado automotriz y el resto de aplicaciones electrónicas, por su parte, exigen baterías con características constructivas especiales, con exigencias de calidad y performances técnicas que aún

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se están desarrollando en Bolivia, se debe asentar la capacidad local de fabricación con productos en los cuales se pueda tener cierto tipo de control.

El mercado de las baterías de Litio

Al revisar las noticias se dice que Chile tiene una presencia importante en el mercado de las baterías de Litio, sin embargo hay que aclarar que Chile aún no fabrica baterías de Litio, y no tiene presencia en los mercados de Latinoamérica. A fines de 2014 se anunció que desarrollaron un prototipo en la Universidad de Chile y, de acuerdo a la prensa, estarían planificando montar una fábrica de baterías de Litio durante 2015. Se debe tomar en cuenta que, Chile es líder en la producción de Litio como materia prima, el mismo que es exportado mayoritariamente como carbonato de Litio a diferentes países como Japón, Corea del Sur, China, Alemania, Estados Unidos y Bélgica, para la fabricación de baterías.

Escenarios de Evolución de Carros Eléctricos en 15 años

El mercado de baterías de Litio está creciendo de manera acelerada en todo el mundo, los últimos años a razón del 10 a 12% anual. Esto implica un mercado en despegue, dada la gran cantidad de equipos portables que se utiliza (laptops, celulares, cámaras, etc.) de baja potencia, pero también las aplicaciones en autos eléctricos y, finalmente otras aplicaciones de potencia media como sería los sistemas fotovoltaicos de tercera generación.

En ese contexto, la introducción de productos bolivianos de Litio en el mercado internacional será siempre compleja, dadas las economías de escala de los otros países, el desarrollo de una industria relativamente nueva para el país, así como también las exigencias técnicas y de adaptación constante que va surgiendo en un mercado dinámico como este.

En todo caso, una presencia boliviana en el mercado del Litio dependerá de la estrategia que desarrolle la industria nacional, las alianzas que establezca con productores de electrónica y equipamiento que utilizan este tipo de baterías y la calidad y precios con los que se oferten estos productos.

Ideas para un producto de Litio innovador

En perspectiva de iniciar una industria de baterías de Litio en Bolivia, se debería ver inicialmente el mercado interno con cierta especialización y en el cual puede existir cierta injerencia directa del Estado. Es decir antes que salir a competir en el mercado internacional, se podría asentar la provisión local de baterías de Litio en todas las aplicaciones que lo requieren.

Así, por ejemplo, la incorporación de baterías de Litio en todas las Laptops, Tablets y celulares que pretende ensamblar la industria Quipus, de propiedad del Estado, podría ser una de las primeras de las demandas a atender.

Pensando en aplicaciones que son más comunes en Bolivia, como es la electrificación rural basada en sistemas fotovoltaicos de 50 Wp, que utilizan batería de plomo de 100 Ah; para este tipo de instalaciones, la batería de plomo podría ser reemplazada por una batería de Litio de 10 Ah. Mientras la batería de plomo pesa cerca de 30 kg, la batería de Litio pesaría aproximadamente 0,9 kg.


Evolución de baterías para Sistemas Fotovoltaicos

Fuente: Experiencias con SFV de tercera generación en Argentina, Bolivia y Bolivia. M. Fernandez. 2015

Existen aproximadamente 40.000 sistemas fotovoltaicos ya instalados en viviendas rurales y escuelas, en funcionamiento, que podrían requerir estas baterías de Litio para su recambio, una vez que cumplan su vida útil las baterías de plomo acido clásicas que se están utilizando. Esto supone aproximadamente una tasa de cambio de 6000 a 10000 baterías/año para empezar.

Por otro lado, existe un mercado determinado por los sistemas fotovoltaicos para electrificación rural, que podrían ser perfectamente adaptados para utilizar baterías de Litio. Se prevé que se instalarán al menos 200.000 nuevos sistemas fotovoltaicos en el área rural, lo que representa un número igual de baterías de 4Ah a 10 Ah, que deberían incorporarse al mercado y cuya reposición se daría cada 5 años aproximadamente.

En todo caso, esta demanda interna permitiría que una industria naciente de baterías de Litio, pueda ir ganando experiencia, asentándose y preparándose para ser competitiva en un contexto internacional.

Ahora bien, si Bolivia se especializara en la producción de baterías de Litio para aplicaciones fotovoltaicas, adicionalmente podría expandirse a un mercado regional, donde por ejemplo Perú instalará en los próximos años 500.000 sistemas fotovoltaicos. No hay que olvidar que en Latinoamérica y el Caribe existen cerca de 31 millones de personas sin acceso a la electricidad, y que será en gran mayoría atendidas por sistemas fotovoltaicos descentralizados.

Conclusiones

No será qué, más allá de ir a pelear un mercado altamente competitivo y donde hay que establecer alianzas con productores de automóviles, de electrónica, etc., al dirigir nuevamente nuestra miranda hacia adentro de Bolivia y su demanda en electrónica, así como hacia la Bolivia rural dispersa, aislada y no electrificada, no tengamos más bien frente a nosotros un mercado donde nadie está trabajando con solvencia aún?

De atender estas demandas, podríamos coadyuvar a resolver los problemas de acceso a la energía para esta población, pero además se podría dar un salto posicionándonos en un segmento de mercado de manera ventajosa e inigualable, de manera paralela a explorar los mercados internacionales más grandes.

Quizás se debería al menos explorar este camino para las baterías de Litio: un camino hacia el Litio Rural!

Miguel Fernandez ENERGETICA / UMSS Bolivia

Miguel Morales Udatea GEPEA EP USP Brasil

Omar Arzabe UMSS Bolivia

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CÁLCULOS Y MÉTODO COMPUTACIONAL PARA REALIZAR UN ESTUDIO ÓPTIMO DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO DE UN

SISTEMA DE PUESTA A TIERRAJosé Carlos Del Carpio

RESUMEN:

El presente documento tiene como principal objetivo, mostrar la determinación óptima de los parámetros eléctricos de un terreno a través de algoritmos genéticos que permitan determinar los valores eléctricos de un terreno no homogéneo simplificado a dos capas.

PALABRAS CLAVE:

Sistemas de Puesta a Tierra, Parámetros Eléctricos del Terreno, Modelos de Suelo, Algoritmos Genéticos.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de puesta a tierra en instalaciones eléctricas son de vital importancia para preservar los niveles de seguridad personal y asegurar la continuidad del servicio de energía eléctrica con un desempeño seguro del sistema de protección.

Las falencias existentes en el diseño y construcción de puestas a tierra en el territorio Nacional, ocasionan fallas en equipos electrónicos y eléctricos, como ser daño en tarjetas electrónicas por la presencia de cargas electrostáticas, de la misma manera la violación en estándares de seguridad eléctrica tienen como consecuencia la pérdida de vidas.

Después de lo mencionado es necesario estudiar cuáles son las fallas que se presentan en las puestas a tierra, las que pueden ser resultado de diversos factores, los cuales se señalan a continuación.

Habiendo analizado las características de los

sistemas de puesta a tierra, se identificaron los siguientes síntomas:

• Interrupción del suministro eléctrico.• Daño físico de los equipos eléctricos y

electrónicos.• Violación de tensiones de seguridad

eléctrica.

Las causas que originan los síntomas identificados son:

• Valor alto de la resistencia de aterramiento.• Disposición inadecuada de las jabalinas.• Empleo de materiales corrosivos.• Supervisión deficiente.• Carencias de mediciones de resistividad

del terreno.• Falta de estudios de suelos.• Deficiente uso de elementos para mejoras

de terreno.• Falta de cálculos.

Si continuaran los síntomas se pronostica podría presentarse:

• El daño físico de elementos conectados a la red eléctrica, puede generar costos altos a las empresas y usuarios que componen un sistema de energía eléctrica.

• Las violaciones de las tensiones de seguridad, podrían llegar a ocasionar un aumento de pérdidas de vidas, debido a la fibrilación del corazón humano.

Los Procedimientos aplicados en el presente documento fueron:

• Procedimiento de medición método Wenner: Es la secuencia de pasos que se deben seguir para poder obtener la medición de la resistividad del terreno


(Kindermann, 1992). Utilizado para poder obtener los valores de resistividad y curvas del terreno donde será emplazado el sistema de puesta a tierra.

• Procedimiento óptimo de cálculo de la resistividad del terreno: Es la elaboración de un programa computacional, que permita determinar el valor óptimo de la resistividad del terreno (De la Vega, 1998).

Es por ello que en el presente documento se analizará la modelación de un terreno con dos capas donde será emplazado el sistema de puesta a tierra, usando como metodología de análisis un enfoque a través de algoritmos genéticos.

RESISTIVIDAD DEL SUELO

La dificultad que encuentra la corriente por el suelo, define la resistividad que posee un determinado suelo y se simboliza mediante la letra ρ .

De la ecuación para la resistencia eléctrica de un conductor rectilíneo y homogéneo de sección s y longitud l, se puede despejar la resistividad eléctrica, que posteriormente se comparará con su factor geométrico, con los diferentes métodos de medición explicados más adelante.

𝛒𝛒 =𝐑𝐑 ∙ 𝐬𝐬𝐥𝐥

Ec.1

La unidad de medida de la resistividad eléctrica en el Sistema Internacional es el ohm por metro (Ω m).

La resistividad del suelo depende de varios factores, entre los cuales se pueden resaltar (Kinderman, 1992):

Tipo de Suelo. Mezclas de diversos tipos de suelo. Suelos constituidos por capas estratificadas

con profundidades y características diferentes.

Contenido de humedad.

Compactación y presión. Composición química de las sales disueltas

en las aguas que se introducen o circulan por el suelo.

Concentración de las sales disueltas en el agua que se introduce o circulan por el suelo.

Las distintas combinaciones mostradas anteriormente producen suelos de características diferentes, consecuentemente con valores de resistividad distintos. En el Cuadro No 1 se muestra la variación de la resistividad para suelos de distinta naturaleza.

Cuadro No 1Resistividad de diferentes tipos de suelo

MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO

Existen diferentes métodos para realizar la medición de la resistividad del suelo, con el fin de conocer el principio para realizar el cálculo de la resistividad aparente del terreno, los cuales se detallaran en este capítulo luego que se explique de manera resumida la propiedad eléctrica del suelo, tomando en cuenta que el mismo debe ser considerado como un sistema geológico y geoléctrico.El principio para efectuar la medida de la resistividad de un terreno consiste en inyectar una corriente I entre un par de electrodos A-B, y se mide la diferencia de potencial entre el par de electrodos M-N, como se muestra en la figura uno.

TIPO DE SUELO RESISTIVIDAD [Ω.m]

Lama 5 a 100 Tierra de jardín con 50% de

humedad 140

Tierra de jardín con 20% de humedad

480

Arcilla Seca 1500 a 5000 Arcilla con 40% de humedad 80 Arcilla con 20% de humedad 330

Arena Mojada 1300 Arena Seca 3000 a 8000

Cascajo Compacto 1000 a 5000 Granito 1500 a 10000

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Figura Nº 1Disposición electródica para la medida de resistividad del suelo

La diferencia de potencial, en un medio homogéneo se define por la siguiente ecuación (De La Vega, 2001; Kinderman 1992; Gasulla 1999):

∆𝑽𝑽 =𝑰𝑰𝑰𝑰𝟐𝟐𝟐𝟐

𝟏𝟏𝑨𝑨𝑨𝑨

−𝟏𝟏𝑨𝑨𝑨𝑨

−𝟏𝟏𝑩𝑩𝑨𝑨

+𝟏𝟏𝑩𝑩𝑨𝑨

Ec.2

Donde AM, AN, BM y BN son las distancias entre electrodos. Por lo cual la resistividad seria:

𝑰𝑰 = 𝒈𝒈∆𝑽𝑽𝑰𝑰

Ec.3Donde:

𝒈𝒈 = 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟏𝟏𝑨𝑨𝑨𝑨

−𝟏𝟏𝑨𝑨𝑨𝑨

−𝟏𝟏𝑩𝑩𝑨𝑨

+𝟏𝟏𝑩𝑩𝑨𝑨

−𝟏𝟏

Ec.4

Tenga en cuenta que g¨ se denomina el factor geométrico el cual depende de la disposición física de los electrodos en el terreno (De la Vega, 2001; Kindermann 1992).

DISPOSICIÓN ELECTRÓDICA DE WENNER

Se disponen cuatro electrodos de manera equidistante sobre una línea en el orden AMNB (Kinderman, 1992).

Figura Nº 2Disposición electródica para la medición de la resistividad

del terreno método Wenner

El factor geométrico para la disposición Wenner es:

𝒈𝒈 = 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐 Ec.5

ESTRATIFICACIÓN DEL SUELO

Considerando las características que normalmente presentan los suelos, en virtud de su propia formación geológica a lo largo de los años, el modelaje de cada capa estratificada se realiza a través de capas horizontales, el cual produjo muy buenos resultados que fueron provocados en la práctica (Kinderman, 1992). La figura 3 muestra un suelo modelado con estratificación de capas horizontales.

Figura Nº 3Suelo modelado con estratificación horizontal

MODELAJE DEL SUELO DE DOS CAPAS MÉTODO WENNER

Usando las teorías de electromagnetismo en un suelo de dos capas horizontales es posible desarrollar un modelo matemático, que con las mediciones efectuadas por el Método de Wenner, posibilitan el poder encontrar las resistividades del suelo de la primera, segunda capa y de la respectiva profundidad (Kindermann, 1992).


Figura Nº 4Configuración Wenner en un suelo de dos capas

𝑰𝑰(𝟐𝟐)

𝑰𝑰𝟏𝟏=

⎩⎨

⎧𝟏𝟏 + 𝟒𝟒

⎣⎢⎢⎡ 𝑲𝑲𝒏𝒏

𝟏𝟏 + 𝟐𝟐𝒏𝒏𝒉𝒉𝟐𝟐𝟐𝟐

∞

𝒏𝒏=𝟏𝟏

−𝑲𝑲𝒏𝒏

𝟒𝟒 + 𝟐𝟐𝒏𝒏𝒉𝒉𝟐𝟐𝟐𝟐

⎦⎥⎥⎤

⎭⎬

⎫

𝑰𝑰(𝟐𝟐)

𝑰𝑰𝟏𝟏=

⎩⎨

⎧𝟏𝟏 + 𝟒𝟒

⎣⎢⎢⎡ 𝑲𝑲𝒏𝒏

𝟏𝟏 + 𝟐𝟐𝒏𝒏𝒉𝒉𝟐𝟐𝟐𝟐

∞

𝒏𝒏=𝟏𝟏

−𝑲𝑲𝒏𝒏

𝟒𝟒 + 𝟐𝟐𝒏𝒏𝒉𝒉𝟐𝟐𝟐𝟐

⎦⎥⎥⎤

⎭⎬

⎫

Ec.6

La ecuación seis es fundamental en la determinación de las resistividades de un suelo de dos capas (Kindermann, 1992).

MÉTODO COMPUTACIONAL EMPLEADO

Los mejores métodos que han sido investigados y propuestos, en diferentes bibliografías consultadas para realizar los cálculos de la resistividad del terreno de manera óptima son los computacionales, los cuales son relativamente novedosos ya que su aplicación recién comenzó en los años 80, por lo cual se siguen desarrollando mejoras de los mismos.

La parametrización del terreno es la primera y la más importante de las etapas en el diseño de los sistemas de puesta a tierra, siendo de gran importancia obtener a partir de las mediciones de resistividad aparente un modelo adecuado. Una mala selección del modelo y sus parámetros significa errores en el diseño posterior, lo cual podrá incurrir en mayores costos de diseño e implementación del sistema de puesta a tierra, por ejemplo

se podrá sobredimensionar el número y sección de los conductores, lo cual incidiría considerablemente en los costos, esto se debe a la falta de modelos adecuados de terreno que considere la no homogeneidad característica de la mayoría de los suelos (De La Vega, 2001).

A continuación se muestra el flujograma para la determinación de la resistividad del suelo (modelado como suelo de dos capas), donde será emplazado el sistema de puesta a tierra.

Flujograma Nº 1Método para la determinación de Suelo No Homogéneo

De la bibliografía analizada para realizar el presente documento, se concluyo que los algoritmos genéticos, ofrecen un método óptimo para resolver ecuaciones no lineales, que depende de los valores que sean ingresados a través del usuario para de esta manera lograr resultados más precisos y confiables.

ELABORACIÓN DE UN SUELO NO HOMOGÉNEO (1-D)

Se plantea la elaboración de un suelo no homogéneo de una dimensión aplicando la metodología de estimación de parámetros multicapa, mediante la utilización de un algoritmo genético, para estimar los valores de resistividad y espesores de cada una de las capas. En base al flujo grama uno, se tiene que un algoritmo genético inicia con

Revista


una población inicial para la búsqueda de una solución sugerida por el usuario o de forma aleatoria: continua con la evaluación inicial, la selección, cruce y mutación de los parámetros del modelo de suelo no homogéneo, que en el caso de estudio son los valores de las resistividades y espesores de cada capa. Dentro de los criterios de parada del algoritmo está el cumplimiento del número máximo de generaciones, principalmente.

El problema de optimización planteado consiste en determinar el modelo de suelo de una dimensión cuyos valores de resistividad aparente calculados sean cercanos a los valores de resistividad aparente medidos, seleccionando el modelo de terreno que de cómo resultado el menor error acumulado para todos el conjunto de valores medidos (Gonos, 2005).

La formulación para el cálculo de la función objetivo, considerando un modelo de suelo multicapa y partiendo de las mediciones del terreno a través del método Wenner, consistiendo en un problema de optimización con 2N-1 parámetros para solucionar, por ejemplo si se requiere un modelo de dos capas, el cual es aconsejable debido a que los cálculos de la resistividad del terreno se basan en el mismo; los parámetros a solucionar son tres, los cuales son:

El espesor o altura de la primera capa. La resistividad de la primera capa. La resistividad de la segunda capa.

Se resumen a continuación las ecuaciones generales de cálculo, donde Fg , representa la función objetivo que se pretende optimizar.

𝑭𝑭𝒈𝒈 = 𝑰𝑰𝒎𝒎 − 𝑰𝑰𝟐𝟐𝑰𝑰𝒎𝒎

𝟐𝟐

𝒋𝒋 = 𝟏𝟏…𝒎𝒎𝒋𝒋

Ec.7

Donde:j Representa el número de medidas

𝑰𝑰𝟐𝟐 = 𝑰𝑰𝟏𝟏 ∙ 𝟏𝟏 + 𝟐𝟐 ∙ 𝑭𝑭𝑨𝑨(𝒓𝒓) − 𝑭𝑭𝑨𝑨(𝟐𝟐 ∙ 𝒓𝒓) Ec.8

Donde:

𝑭𝑭𝑨𝑨(𝒙𝒙) = 𝟐𝟐 ∙ 𝒙𝒙 ∙ 𝑲𝑲𝑨𝑨𝑵𝑵 ∙ 𝒆𝒆−𝟐𝟐𝟐𝟐𝒉𝒉𝒔𝒔

𝟏𝟏 − 𝑲𝑲𝑨𝑨𝑵𝑵 ∙ 𝒆𝒆−𝟐𝟐𝟐𝟐𝒉𝒉𝒔𝒔∞

𝟎𝟎 𝑱𝑱𝟎𝟎(𝟐𝟐 ∙ 𝒙𝒙) ∙ 𝝏𝝏𝟐𝟐 Ec.9

𝒌𝒌𝒊𝒊 =𝑰𝑰𝒊𝒊+𝟏𝟏 − 𝑰𝑰𝒊𝒊𝑰𝑰𝒊𝒊+𝟏𝟏 + 𝑰𝑰𝒊𝒊

;𝟏𝟏 < 𝒊𝒊 < 𝑨𝑨 − 𝟏𝟏 Ec.10

𝑲𝑲𝑨𝑨𝑵𝑵 =𝒌𝒌𝑵𝑵 + 𝑲𝑲𝑨𝑨𝑵𝑵+𝟏𝟏 ∙ 𝒆𝒆−𝟐𝟐𝟐𝟐𝒉𝒉𝒔𝒔+𝟏𝟏

𝟏𝟏 + 𝒌𝒌𝑵𝑵 ∙ 𝑲𝑲𝑨𝑨𝑵𝑵+𝟏𝟏 ∙ 𝒆𝒆−𝟐𝟐𝟐𝟐𝒉𝒉𝒔𝒔+𝟏𝟏 ;𝑨𝑨 > 𝟐𝟐 ;𝟏𝟏 < 𝑵𝑵

< 𝑨𝑨 − 𝟐𝟐 Ec.11

𝑲𝑲𝑨𝑨𝑨𝑨−𝟏𝟏 = 𝒌𝒌𝑨𝑨−𝟏𝟏 Ec.12

Donde:𝛒𝛒𝐚𝐚 = Resistividad aparente calculada𝛒𝛒𝐦𝐦 = Resistividad aparente medida

Las ecuaciones mostradas en la figura anterior calculan de manera directa los diferentes valores del terreno.

Las formulaciones para la medida de la resistividad aparente establecidos por los equipos de medición, es un valor de la diferencia de potencial en la superficie del terreno entre dos puntos a un determinado valor de corriente, como se indico anteriormente, basado en ello se representan las formulaciones para la resistividad aparente calculada y así realizar la comparación con las resistividades aparentes medidas, de forma general la función a optimizar es:

𝑭𝑭𝒈𝒈 = |𝑰𝑰𝜶𝜶𝒊𝒊𝒎𝒎 − 𝑰𝑰𝜶𝜶𝒊𝒊𝒄𝒄 |

𝑰𝑰𝜶𝜶𝒊𝒊𝒎𝒎

𝑨𝑨

𝒊𝒊=𝟏𝟏

Ec.13

SIMULACIÓN

Con el propósito de validar los métodos desarrollados en este trabajo, se han seleccionado trabajos de investigadores relacionados a determinar las resistividades de terrenos de 1 dimensión no homogéneos, los cuales servirán de base para realizar las comparaciones con el método propuesto.

Los resultados de aplicar ésta simulación a los datos de las diferentes investigaciones de


referencia, son presentados en forma gráfica y en tablas con el objeto de presentar en forma clara la eficacia de los diferentes métodos.

La herramienta para la ejecución de los programas de optimización utilizando algoritmos genéticos, se realizo en entorno de programación de MATLAB© .La programación del algoritmo genético se muestra a continuación:

Función de Aptitud – Modelo de suelo 1-D dos capas

Se realizó la programación del algoritmo genético en base a la bibliografía expresada en la presente tesis.

function z=Fgga21(X) % Regresa el valor de la función de acuerdo a los datos ingresados % Se realizara con los valores del caso 6 de Del Alamo M=zeros(6,2);%Se debe modificar el número de Filas de acuerdo con los datos M(:,1)=[136 140 214 446 685 800]; M(:,2)=[1.0 2.0 4.0 10.0 20 40]; N = size(M,1); %Número de datos ingresados k = (X(:,2)-X(:,1))/(X(:,2)+X(:,1)); z1=0; for i=1:N z1= -(z1 + abs(M(i,1)-Rc(i))/M(i,1)); end z = z1; function z2=Rc(i) n=[1:1:1000]; A = 1+(2*n*X(:,3)/M(i,2)).^2; B = A + 3; Suma_n = sum((k.^n).*(1./sqrt(A)-1./sqrt(B))); z2=X(:,1)*(1+4*Suma_n); end end

% Algoritmo genético para encontrar las resistividades de un terreno de % dos capas y la altura de la primera capa. %************************************************************************ %* Realizado por: Ing. José Carlos del Carpio B. popuSize=50;% Poblacion inicial xover_rate=0.8;%Tasa de cruzamiento mutate_rate=0.05;%Tasa de mutación bit_n=16;%Número de bits para cada variable limit=0; valor=0; tol=input('introduce la tolerancia:'); Val_inf_p1=input('introduce el valor inferior de la resistividad 1:'); Val_sup_p1=imput('introduce el valor superior de la resistividad 1:'); Val_inf_p2=input('introduce el valor inferior de la resistividad 2:'); Val_sup_p2=imput('introduce el valor superior de la resistividad 2:'); Val_inf_h1=input('introduce el valor inferior de la altura 1:'); Val_sup_h1=input('introduce el valor superior de la altura 1:'); global num_iter %Se pide por los valores de entrada num_iter=input('numero de iteraciones: '); if isempty(num_iter) disp('Error vuelva a introducir el numero de medidas') end obj_fcn='Fgga21';%Funcion objetivo var_n=3;%Numero de variables de entrada range=[Val_inf_p1,Val_sup_p1;Val_inf_p2,Val_sup_p2;Val_inf_h1,Val_sup_h1];%Rango en el que podran variar las entradas % Creacion de la poblacion inicial popu=rand(popuSize,bit_n*var_n)>0;% Esta fucion permite crear una % funcion con numeros binarios fprintf('Población inicial.\n'); for i=1:popuSize for j=1:bit_n*var_n fprintf('%1.0f',popu(i,j)); end fprintf('\n'); end upper=zeros(50,1);%Creación de la matriz de mejor individuo % bucle Principal i=0; % Cuando el ind. más apto no mejora después de 20 generaciones el % algoritmo genetico termina while ((limit<=50) && valor<=tol) && i<=(num_iter+1) i=i+1; if i<=num_iter k=i; % Reseteo de variables delete(findobj(0,'tag','member')); delete(findobj(0,'tag','count')); % Evaucación de la función para cada miembro de la población fcn_value=evalpopu(popu,bit_n,range,obj_fcn); if (i==1) fprintf('Población inicial\n'); for j=1:popuSize if( -2 <= fcn_value(j) <=(-1.1) ) fprintf('f(%f,%f,%f)=%f\n',... bit2num(popu(j,1:bit_n),range(1,:)),... bit2num(popu(j,bit_n+1:2*bit_n),range(2,:)),... bit2num(popu(j,bit_n+1:3*bit_n),range(3,:)),... fcn_value(j)); end end end % Llenar la matriz con los mejores individuos upper(i)=min(fcn_value); % Registro de si el ind. más apto mejora o no if (i>=2)

if(upper(i)==upper(i-1)) limit=limit+1; else limit=0; end end % Grafica de los mejores individuos [best,index]=min(fcn_value); valor=best; if best<=tol fprintf('Generacion %i:',i); fprintf('f(%f,%f,%f)=%f\n',... bit2num(popu(index,1:bit_n),range(1,:)),... bit2num(popu(index,bit_n+1:2*bit_n),range(2,:)),... bit2num(popu(index,bit_n+1:3*bit_n),range(3,:)),... best); end % Creación de la siguiente pblación con selección, cruze y mutación popu=nextpopu(popu,fcn_value,xover_rate,mutate_rate,k); if (mod(i,10)==0)&& i<=num_iter fprintf('Población después de la %d° generación.\n',i); fprintf('Precione cualquier tecla ...\n'); pause; end end end % AHORA VIENEN LAS FUNCIONES function fitness=evalpopu(popu,bit_n,range,obj_fcn) % EVALPOPU Evaluación de ajuste de la población global count% Contador global de individuos pop_n=size(popu,1); fitness=zeros(pop_n,1); % Evaluación miembro por miembro for count=1:pop_n fitness(count)=evaleach(popu(count,:),bit_n,range,obj_fcn); end function num=bit2num(bit,range) %BIT2NUM Conversión de cadena de bits a número decimal integer=polyval(bit,2); num=integer*((range(2)-range(1))/(2^length(bit)-1))+range(1); function new_popu=nextpopu(popu,fitness,xover_rate,mut_rate,k) new_popu=popu; popu_s=size(popu,1); string_leng=size(popu,2); %=======ELITISMO: Se conservan los mejores 2 individuos tmp_fitness=fitness; [a,index1]=max(tmp_fitness);% Encuentra el mejor tmp_fitness(index1)=min(tmp_fitness); [a,index2]=max(tmp_fitness);% Encuentra el segundo mejor new_popu([1 2],:)=popu([index1 index2],:); % Se reescala la función de ajuste fitness=fitness-min(fitness);% Positiva total=sum(fitness); if(k==1) fprintf('Función de ajuste despues de nueva escala\n'); for i=1:popu_s fprintf('%10.3f\n',fitness(i)); end fprintf('La suma de cada ajuste %10.5f\n',total); end if total==0 fprintf('====Error====\n'); fitness=ones(popu_s,1)/popu_s;% Sum es 1 else fitness=fitness/sum(fitness); % Sum es1 end cum_prob=cumsum(fitness); if(k==1)





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MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD

Las mediciones de la resistividad a trabajos experimentales del investigadores Alamo, Seedher y Aurora, utilizadas para la validación del algoritmo genético fueron obtenidas de la aplicación de medida del método Wenner, donde se analiza el valor de la resistividad del terreno en función del espaciamiento de los electrodos de medida.

Los casos relacionados al estudio son mostrados en los siguientes cuadros.

Cuadro No 2Resultados Experimentales por Del Alamo

Cuadro No 3Resultados Experimentales por Seedher y Aurora

ANÁLISIS DE HOMOGENEIDAD DE LA RESISTIVIDAD MEDIDA

En este punto serán generadas las gráficas de homogeneidad de las mediciones de resistividad descritas en el acápite anterior.

En la figura 5 y 6, se muestran los resultados de homogeneidad para los seis mediciones presentadas en Del Alamo y Aurora respectivamente, del análisis de las curvas se concluye que los datos de resistividad del terreno no representan un modelo de suelo completamente homogéneo, lo que conlleva a pensar en modelos de suelos heterogéneos, de dos capas.




Figura Nº 5Curvas de Homogeneidad del terreno, casos de Del Alamo.

Figura Nº 6Curvas de Homogeneidad del terreno, casos de Aurora

ELABORACIÓN DE UN MODELO DE SUELO NO HOMOGÉNEO 1-D

Se implemento la metodología propuesta en (Gonos 2005) mediante la programación de una función objetivo que será minimizada a través de un algoritmo genético implementado en MATLAB.

A partir de los resultados mostrados anteriormente, se conoce de forma cualitativa que un modelo de suelo 1-D de dos capas resulta el más apropiado para representar el conjunto de medidas de resistividad aparente, donde queda por determinar los valores de resistividades de la primera, segunda capa y el espesor de la primera capa.

Para determinar los diferentes valores se aplica la formulación siguiente para obtener una función objetivo a minimizar utilizando algoritmos genéticos para obtener una solución.

La función objetivo es:

𝐹𝐹𝑔𝑔 = |𝜌𝜌𝛼𝛼𝛼𝛼𝑚𝑚 − 𝜌𝜌𝛼𝛼𝛼𝛼𝑐𝑐 |

𝜌𝜌𝛼𝛼𝛼𝛼𝑚𝑚

𝑁𝑁

𝛼𝛼=1

Donde:

N : Es el número de medidas efectuadas a un determinado terreno.ραi

m : Es la i-ésima medida de la resistividad del suelo a una distancia entre electrodos αi .ραi

c : Es la i-ésima calculada de la resistividad del suelo a una distancia entre electrodos αi .

CASO SEIS DEL ALAMO

Se realizara el estudio en referencia al caso 6 de las investigaciones Del Alamo, dado que el mismo es un caso consagrado por las referencias, a la vez de que numerosos trabajos utilizan estos datos para determinar los parámetros físicos del terreno.

Los parámetros del algoritmo genético implementado para la simulación, en el caso bajo estudio, los que fueron seleccionados de acuerdo a las recomendaciones dadas en la sección relacionada al marco teórico y otras que generaron buenos resultados en las simulaciones.

Función Objetivo Fg. Tamaño de la población: 50 Individuos Intervalo inicial: ρ 1 de 50 a 200, ρ 2 de 800

a 1100 y h1 de 0 a 2 Mutación: 5% distribución uniforme. Reproducción: Factor de cruce 0.8 Cruce: Dos puntos

RESULTADOS OBTENIDOS

Luego de haberse realizado las diferentes operaciones del algoritmo genético, se llega al

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resumen de resultados mostrados en el cuadro cuatro para los diferentes casos del Alamo, donde claramente se observa que el algoritmo genético implementado arrojo valores más óptimos en relación a investigaciones consultadas y software relacionado.

Cuadro No 4Comparación de resultados para los casos Del Alamo

Figura Nº 6Representación Gráfica de los resultados obtenidos

En la figura anterior, se muestra gráficamente la precisión elevada obtenida por el algoritmo implementado versus a los diferentes métodos de investigaciones consultados, se puede notar que el algoritmo implementado presenta una aproximación no tan exacta en el caso 3, sin embargo los resultados obtenidos se encuentran muy por encima de las bibliografías consultadas.

CONCLUSIONES

Se realizó un algoritmo genético que permita determinar de manera óptima los parámetros eléctricos del terreno, el cual fue validado a través de los resultados obtenidos en la investigación de Del Alamo, los valores arrojados por la simulación demostraron un error en el cálculo de la función objetivo menores a investigaciones anteriores, sin embargo se concluye que los algoritmos genéticos dependen altamente de los valores iniciales que son introducidos por el usuario, para su rápida convergencia y gasto computacional menor.

RECOMENDACIONES

Se recomienda implementar el software desarrollado el cual permitirá obtener de manera óptima los parámetros eléctricos del terreno a través de las mediciones realizadas por el método Wenner, a la vez de coadyuvar en las mejoras del software dado que el mismo será manejado por personal que éste relacionado a sistemas de puesta a tierra,


el cual podrá aportar con sugerencias y recomendaciones.

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Revista


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AUTOR

MSc. Ing. José Carlos Del Carpio

Ingeniero Electricista, Universidad Mayor de San Francisco Xavier de Chuquisaca, con Maestría en Sistemas Eléctricos de Potencia.. Actualmente trabaja como Jefe de Sección en las áreas de Planificación Alta Tensión y Control de Inversiones de la empresa DELAPAZ.


OPORTUNIDADES DE PRODUCCIÓN INDUSTRIAL EN POTOSÍ

Ing Dipl. Alvaro Hübner Méndez

Resumen. No existe actividad industrial fuera de la extractiva en el departamento de Potosí. Un ingenio azucarero, que produce azúcar y otros subproductos, en base a remolacha azucarera puede ser una respuesta efectiva a la falta de empleo e ingresos de la población mejorando la calidad de vida del departamento de Potosí y del país.

Recursos Humanos y Naturales

Durante el mes pasado la población del departamento de Potosí y en particular la de la ciudad de Potosí ha llevado a cabo acciones de presión al Gobierno del Estado Plurinacional de Bolivia para atención de sus demandas, entre ellas la construcción de una fábrica de cemento, la construcción de un aeropuerto, entre otras, y la atención de aspectos sociales, minería, energía, salud y medio ambiente. Habiéndose notado muy poca difusión en temas de absorción intensiva de la mano de obra y usos productivos. Por todo ello, me permito realizar las siguientes consideraciones:

El departamento de Potosí, ha aportado con ingentes recursos al mundo, provenientes de la explotación de la plata desde la época colonial, del estaño en la época republicana y ahora finalmente parece que se van a explotar los enormes recursos del litio del Salar de Uyuni, que van a permitir la producción de baterías, vidrio y posiblemente la producción de automóviles eléctricos.

El departamento de Potosí, tiene una variedad de climas, que van de valles templados hasta el gélido altiplano, un extenso territorio casi desértico y población deseosa de trabajar.

También se pueden citar la existencia de otros recursos como la radiación solar, recursos geotermales y conocimientos de actividades artesanales, culinarias e industriales en pequeña escala, que se pueden desarrollar. A propósito de lo señalado, paso a citar algunas de ellas y desarrollo preliminarmente otra, que pueden ser consideradas por la población.

En la ciudad de Potosí, existe muy poca actividad turística, sin embargo de tener la Casa de la Moneda, iglesias coloniales únicas, arquitectura solariega y riqueza paisajística, pero existen lamentablemente pocas casas de transacción de moneda, las agencias turísticas se pueden contar con los dedos de una mano y el personal no habla inglés y lo que es peor pocos hoteles de categoría.

Realizando campañas de turismo se puede incentivar el turismo y paralelamente se deben implementar la infraestructura turística. Al respecto y mientras no se cuente con un aeropuerto, se puede utilizar los aeropuertos cercanos de Sucre y Uyuni y en esas ciudades instalar agencias de turismo que inviten a conocer la ciudad de Potosí. También se hace necesario la construcción de una Terminal de Buses, con baños, restaurantes, hotel y calefacción, entre otros servicios.

También deben activarse la producción industrial de alimentos y comidas, entre los que puedo citar los riquísimos platos típicos y producción de papas fritas, confites, salteñas, pasancalla, tostados, frituras y otros.

También la producción industrial de hilo de lana de oveja y auquénidos y la fabricación de ropa y carne. Es necesario utilizar técnicas para el aumento de la calidad de la carne y de la lana.

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Es necesario realizar los trámites respectivos para la exportación a Europa, China, Japón y Estados unidos, de esos productos y de otros y que los productos industriales y recursos naturales cuenten con certificación ISO para facilitar las tareas de exportación.

Es posible la producción de azúcar, pero no de caña de azúcar sino de la remolacha azucarera.

Producción industrial de azúcar en base a remolacha azucarera.

Países de Europa, entre ellos Rusia, Francia y España y por otra, Estados Unidos desde hace más de un siglo y Uruguay y Chile producen sacarosa de la remolacha azucarera. He aquí los pasos:

La producción de remolacha azucarera se realiza en lugares templados, como se observa en la fotografía:

• Las áreas seleccionadas podrían ser: la cuenca del río Yura, Cotagaita, Tupiza u otros.

• Cosecha mecanizada de la remolacha azucarera.

• Transporte de la remolacha azucarera en camiones desde el o los sitios de producción de la remolacha azucarera hasta la planta de producción o ingenio azucarero.

• La selección del sitio del ingenio azucarero pasa por tener una fuente de energía cercana, a ser usada durante la construcción y luego para su venta a la red nacional, en tal sentido pueden utilizarse las líneas de transmisión existentes en

Cultivos de remolacha azucarera


el departamento tales como: Punutuma - Sucre o alternativamente Tupiza- Villazón y que exista una fuente de agua cercana para alimentar los procesos industriales. Existen diversas áreas en el departamento de Potosí, que cumplen estos requerimientos, en los que se pueden construir el ingenio.

Ingenio Azucarero

Esquema de producción

• Selección, limpieza y verificación de los contenidos de azúcar y nitrógeno de una muestra representativa de la cosecha de la remolacha azucarera.

• Corte o laminación de la remolacha, en el ingenio azucarero utilizando máquinas cortadoras.

• Se extraen los residuos, luego de una limpieza se pueden utilizar los tallos para alimento del ganado y el resto para la producción de melaza.

• Se hacen pasar los cortes por agua caliente e hidróxido de calcio para la producción de glucosa y fructosa estables (sacarosa).

• Se hace pasar luego por dióxido de carbono para su precipitación.

• Se produce el hervido para la producción de jarabe de sacarosa (nombre científico del azúcar).

• Se cristaliza para la producción de azúcar.• Se envasa y distribuye.• También se pueden producir alcoholes,

aunque no son aptos para la producción de bebidas alcohólicas, sin embargo se pueden utilizar como biocombustibles.

• Algunos subproductos son utilizados en la farmacopea como antidepresivos.

• Los subproductos deben reutilizarse y tratarse para evitar contaminación del suelo y cuerpos de agua.

• La producción origina gases de combustión y olores, que deben ser controlados y reducidos.

• Los suelos implantados deben ser sometidos a períodos de descanso para evitar debilitamiento y pérdida de producción.

Beneficios y Utilidades

• Los costos de producción de azúcar con remolacha azucarera son similares o menores que de los ingenios azucareros que utilizan caña de azúcar.

• Los mercados del azúcar y del alcohol como biocombustible, tanto para el consumo interno, por su bajo nivel, así como al externo, están garantizados.

• La generación de mano de obra es muy importante, depende del tamaño de la planta y de la producción de la remolacha y de los servicios de transporte, sin embargo fácilmente se puede considerar el beneficio económico para 10.000 familias dedicadas tanto a la producción de la remolacha azucarera, su transporte y producción del azúcar y de otros productos.

• La tecnología de producción es conocida y ampliamente difundida.

• Los impactos al medio ambiente pueden ser menores o mínimos, si son manejados y tratados en forma apropiada y óptima, los recursos naturales y los residuos sólidos.

Revista


• El costo de inversión es menor que la de un ingenio azucarero que utiliza caña de azúcar.• Los productos obtenidos en sabor y calidad son similares a los de un ingenio azucarero

con caña de azúcar.• Los ingresos e impuestos pueden beneficiar a la región, al departamento de Potosí y al

país.• La cooperación internacional puede financiar parte o todo el proyecto.• Se pueden recurrir a recursos privados.• Se pueden reducir los costos del transporte del azúcar desde el interior hasta Potosí,

teniendo una planta cercana.• El biocombustible producido se puede utilizar en automotores, que significa la reducción

del consumo y dependencia con los hidrocarburos fósiles.• Un ingenio azucarero genera energía eléctrica residual que puede venderse al Sistema

Interconectado Nacional similarmente como realiza actualmente la planta Guabirá Bioenergía, contribuyendo a la mejora del factor de carga y estabilidad en el sistema eléctrico del centro y sur del país.

• La melaza se puede utilizar para producir chancaca, empanizados, confites y otros similares.• Varios subproductos pueden utilizarse como insumos para la producción farmacéutica de

antidepresivos.• La población más desfavorecida puede contar con una actividad que mejore su condición

de vida. AUTOR

Ing. Dipl. Alvaro Hübner Méndez

Ingeniero electricista titulado de la UMSA y diplomado en gestión ambiental en la industria, actualmente se dedica a la actividad privada de elaboración de documentación ambiental y

seguimiento y monitoreo de proyectos del sector energético.([email protected])

32 Años Al Servicio de la Ingeniería en Bolivia

Oficina Central - Santa Cruz: Av. Bolivia Nº 6020 Telf.: 348-1835 - Telf./Fax: 348-8940E-mail: [email protected]

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La Paz: Calle Aroma Galería Shalon Nº 729Telf/Fax.: 245-7880E-mail: [email protected]

El Alto: Plan 32 Mzno P Nº 5Telf./ Fax: 283-4837E-mail: [email protected]

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SOLUCIONES EN BAJA TENSIÓN Y TABLEROS ELECTRICOS INTELIGENTES CON LINEA DE COMPONENTES ELÉCTRICOS ABB

Ing. M.Sc. Marco Ernesto Ortiz Quisbert - AMPER S.R.L.

Dentro de la oferta de Soluciones Integrales AMPER propone distintos factores de estudio y dimensionamiento, las cuales se asocian al requerimiento de nuestros clientes, estos factores están relacionados directamente con criterios de seguridad, protección, eficiencia y calidad de energía de acuerdo a las exigencias de normativas nacionales e internacionales.

Bajo el principio de seguridad se encierran conceptos de protección, tanto de personas, de cargas y conductores, cuyas corrientes residuales, sobrecargas y Corto-Circuitos pueden ser controladas mediante el procesamiento de corrientes transitorias en base a interruptores diferenciales y Termo-Magnéticos.

MCCB o un MCB (Interruptor Termo-magnético)

Tomando en cuenta la creciente demanda de Supervisión de cuadros eléctricos en procesos industriales, AMPER provee los componentes eléctricos (Termo-Magnéticos, Gabinetes metálicos y Contactores, etc.), cuyo valor agregado es el diseño de layouts realizados con Software dedicado al dimensionamiento eléctrico, tales como: e-Design y CAT de ABB, lo cual diferencia la oferta técnica.

Sistema de Monitoreo - DIRIS BCMS 720, para cargas individuales.

Sistema de Monitoreo Centralizado -DIGIWARE, para cargas totales e

individuales.

Por otro lado, si el cliente lo requiere, se realiza el montaje de Tableros de Distribución Eléctrica, Monitoreables y Controlables. En ese sentido, gracias al sistema de monitoreo de SOCOMEC (Compañia ubicada en Francia con más de 100 años de experiencia en el

Revista


rubro eléctrico) podemos medir en tiempo real parámetros de Corriente, Voltaje, Potencia (Q, R y S) y realizar un análisis eléctrico de eventos anómalos, tales como: corto-circuitos, análisis de armónicos y del Factor de Potencia desde una misma plataforma de observación llamada SOCOMEC WEBSERVER. Además, gracias a los dispositivos motorizados de la línea ABB, los básicos tableros de distribución evolucionan a los sofisticados e inteligentes Paneles de Distribución de Potencia supervisados de forma remota (Paneles RPP.)

AMPER dispone de Gabinetes metálicos (ABB) de distribución para montaje en pared y suelo, los cuales cuentan con normas de protección IPxx e IKxx, además, de interruptores automáticos (ABB) con unidades de disparos termo-magnéticos y electrónicos capaces de variar su rango de accionamiento y así otorgar mayor flexibilidad al momento del dimensionamiento y el análisis de selectividad cronométrica o amperimétrica. Cabe mencionar que; en el diseño de cada tablero, se incluye también, la protección contra rayos

y sobre-tensiones, gracias a los dispositivos de la línea DEHN.

Las soluciones integrales comienzan con el estudio del requerimiento de nuestros clientes, para continuar con el diseño y dimensionamiento normado de los dispositivos a ser utilizados, lineas de las cuales AMPER es distribuidor técnico en Bolivia, tales como Interruptores Automáticos y elementos Contactores (ABB), Protectores contra Rayos y Sobre-Tensiones (DEHN), Sistemas de Supervisión y Control SOCOMEC, etc. En el diseño en layout se especifican los componentes necesarios, con la finalidad de que cualquier integrador, sea capaz de realizar el montaje, además, la empresa se encarga de dar soporte e implementación llave en mano de la solución completa siguiendo los protocolos de prueba para validar el funcionamiento.

AMPER, una empresa integral en soluciones de la Ingeniera de la Energía.

Marco Ernesto Ortiz Quisbert, Licenciado en Ingeniería de Sistemas Electrónicos, Escuela Militar de Ingeniería, Bolivia;

MSc. – Mención Ingeniería Eléctrica, Universidad de Chile, Chile. Unidad de Baja Tensión, AMPER SRL.

[email protected]

AMPER SRL. ES DISTRIBUIDOR AUTORIZADO DE DEHN EN BOLIVIA

Oficina La PazCalle México No. 1790 • Edificio María Reyna • Piso 2cTelf.: (591-2) 2486584 - 2486587Fax: (591-2) 2486635

Oficina Santa CruzCalle Los Claveles No. 505, SirariTelf./Fax: (591-2) 3419495


APLICACIÓN DE LA TERMOGRAFÍA EN REDES DE DISTRIBUCIÓN

Ing. Alex Alcon Mamani

INTRODUCCIÓN

La termografía es una excelente herramienta para los trabajos de mantenimiento preventivo y correctivo, debido a que nos presenta en una imagen del estado de las temperaturas de un objeto. El presente trabajo pretende mostrar las aplicaciones directas de la termografía en el mantenimiento de un sistema de distribución.

ACLARACIÓN

Un equipo termográfico no es un instrumento que mide en forma directa la temperatura de un cuerpo, su función es determinar la temperatura de un cuerpo en función de las características de este mismo cuerpo y factores externos.

La característica más importante de un cuerpo para su medición termográfica es su emisividad, que depende del tipo de material y su acabado, si bien los equipos proporcionan valores de emisividad de varios materiales, la forma más adecuada de tener este dato es por medio de un corto ensayo de nuestros materiales con nuestra misma cámara.

Otro aspecto importante en la teroría del infrarrojo es que las mediciones obtenidas corresponden a la temperatura de la superficie del cuerpo, que por medio de un análisis de transmisión de calor (conducción, convección, etc) s puede determinar el valor de la temperatura interna de nuestro objeto de estudio, pero en la gran mayoría de los casos es suficiente con saber la temperatura de la superficie del cuerpo para realizar las correcciones necesarias.

VENTAJAS

Durante las mediciones no se requiere de un

contacto directo con el cuerpo de estudio, esto es ideal para el caso de análisis de elementos que se encuentran en alta, media y baja tensión, donde se descarta el peligro de la tensión de contacto y/o electrocución durante el trabajo de medición.

Las mediciones se pueden realizar desde distancias considerables, dependiendo de la resolución de la cámara se puede realizar inspecciones o patrullajes desde distancias cómodas, como ser: el camino, puntos abiertos de mira para el control, desde los vehículos, etc.

La presentación de los resultados es a través de una imagen en dos dimensiones, a diferencia de otros equipos de medición es ideal para la toma de decisiones o análisis de las causas de estas temperaturas.

PRESENTACIÓN DE LA IMAGEN TERMOGRÁFICA

Luego de obtener una imagen termográfica, según la comodidad del operador y de su análisis se puede seleccionar el tipo de presentación de la imagen, básicamente la relación de color y escala de temperatura de

los cuerpos, entre las más comunes tenemos:

Revista


HIERRO

GRIS BLANCO

GRIS ROJO

ARCO IRIS

OTROS

TIPOS DE ANÁLISIS

Análisis Cualitativo.- Es un análisis por comparación de los cuerpos de estudio, es decir comparamos cada componente en su estado normal de funcionamiento y en un estado diferente de temperaturas, este tipo de análisis es el más representativo para mantenimientos preventivos y/o correctivos.

Análisis Cuantitativo.- Para este tipo de análisis es necesario determinar en forma muy precisa las temperaturas de los cuerpos, ya que con estos valores se realizará la toma de decisiones, este tipo de análisis es ideal para mantenimientos predictivos y para confiabilidad.


Bajante del neutro a la red secundaria, dos conectores en paralelo.

De los valores obtenidos y según nomas y procedimientos establecidos se realiza las acciones necesarias.

Fuente: NETA, Tabla 10.18 , ATS – 1999

CASOS DE ESTUDIO

Red de baja tensión, conectores Bajante de la fase A a la red secundaria, conector paralelo.

(∆T) Entre Componentes

(∆T) Entre Componentes y la Temperatura

Ambiente

Acción recomendada

1°C – 3°C 1°C – 10°C Posible deficiencia: mantener la investigación.

4°C – 15°C 11°C – 20°C Indica probable deficiencia, reparar a la primera oportunidad

-- -- -- 21°C – 40°C

Monitorear continuamente hasta que puedan realizarse medidas correctivas

>15°C >40°C Mayor discrepancia; reparar inmediatamente

Revista


Red secundaria de Distribución, conectores a perno y otros empalmes no permitidos.

Red secundaria de Distribución, conector a perno.


Conector paralelo, red secundaria de distribución

Conector de Acometida Trifásica, una de las fases no estaba correctamente sujetada.

Bajante de Neutro en puesto de transformación, conector paralelo en bajante de neutro común.

Preforme de acometida de un cliente, sin neutro conectado.

Revista


Deterioro en muflas de MT, envejecimiento de la mufla y puntos perforados.

Muflas y cables de MT aislados

Mufla de MT en transformador de Distribución, punto perforado.


Bushing y Bajante de Neutro.

Puestos de transformación

Puesto de Transformación Sn = 3x50 kVAIn = 225 A Puesto con carga equilibrada.

Puesto de Transformación Sn = 3x37.5 kVAIn = 170 A Sobrecarga en la fase C.

Bushing de fase en transformador de Distribución monofásico.

Revista


Cabeza del canuto en un portafusible de MT.

Hilo fusible en un portafusible de MT

Bajante de neutro común en puesto transformación

Red secundaria de distribución secundaria sobrecargada

Muelle de contacto en seccionador de MT

Seccionador bypass en bahía de MT


CONCLUSIÓN

Con el presente artículo y las imágenes anteriores se muestra la efectividad y aplicación de la termografía en el mantenimiento preventivo y correctivo en las redes de distribución, considerando esta técnica como una nueva herramienta en los trabajos de mantenimiento. AUTOR

ALEX ALCON MAMANIINGENIERO ELECTRICISTA

TERMÓGRAFO CERTIFICADOITC – No [email protected]

Nació en la ciudad de La Paz, Bachiller en humanidades en el Colegio Antonio Díaz Villamil, Titulado en la Universidad Mayor de San Andres, RNI 19968.

Áreas de interés y trabajo.

• Redes de Distribución.• Facturación y tarifación.• Sistemas de Protección.• Eficiencia Energética.• Control Industrial.• Medición y Calidad.• Automatización.


Revista


MEDICIONES DE ALTA TENSION

Ing. Wilfredo Orellana

Al igual que sucede con otros materiales –como el combustible en los coches, el cual debe permanecer aislado y controlado dentro de un depósito–, la electricidad debe de permanecer controlada dentro de la zona para la cual ha sido diseñada. Los componentes y materiales aislantes son los encargados de hacer que la corriente circule sólo por los circuitos, evitando fugas que puedan causar daños a personas o máquinas.

Los materiales aislantes son muy variados y van desde aceites hasta plásticos. Todos ellos sufren desgaste con el paso del tiempo debido a las condiciones de trabajo a las que están sometidas, como son elevadas tensiones eléctricas, altas temperaturas, atmósferas salinas o, en el caso de los cables, la propia tracción y compresión en función del modo en que estén instalados.

Por esto es crítico llevar un mantenimiento preventivo de cualquier equipo que esté sometido a elevadas tensiones con el fin de tener controlado el valor de aislamiento obtenido con el paso del tiempo. Así antes de que haya un fallo en la instalación o en el equipo estudiado, se puede llevar a cabo una reparación que evite dicho fallo y sus posteriores gastos.

Los medidores de aislamiento más completos cuentan, entre sus múltiples funciones, con la posibilidad de realizar pruebas diagnósticas, las cuales consisten en calcular el estado del material aislante transcurridos ciertos períodos de tiempo.

Esta información servirá para analizar el estado del material aislante en el momento de la prueba, así como para comparar en sucesivas mediciones cómo han variado dichos valores. De este modo es posible saber

si el equipo analizado se encuentra en buen estado y tomar medidas correctoras antes de que se produzca un fallo.

Estas pruebas diagnósticas consisten en el cálculo de diferentes valores como el Índice de polarización (IP) y la Relación de Absorción Dieléctrica (RAD). Por lo general se toman los siguientes valores de referencia para determinar el estado del material aislante:

Cuando en un centro de transformación, subestación o torre de tensión se produce un fallo, la corriente se derivará al terreno a través de la puesta a tierra de cada una de las instalaciones. Con el fin de controlar que la corriente se disperse por el terreno sin causar accidentes en las personas que se encuentren en la zona cercana al posible fallo, se han de llevar a cabo las denominadas pruebas de medidas de tensión de paso y contacto. La mayoría de reglamentos electrónicos exigen a los instaladores y los organismos de control autorizados disponer de una serie de equipos entre los que se encuentra el medidor de tensiones de paso y de contacto.

Antiguamente, el método tradicional de ensayo para el cálculo de las tensiones de paso y de contacto se basaba en la inyección de una gran cantidad de corriente al terreno y el posterior cálculo de tensiones de paso y de contacto para los diferentes sentidos de la corriente de ensayo. Dicha inyección de corriente trataba de evitar que las corrientes parásitas (ruido) existentes en el terreno falseasen las medidas de tensión tomadas. Este método tenía varios inconvenientes, como eran el peso y tamaño del propio equipo, grupo electrógeno necesario para alimentar dicho equipo, error humano a la hora de la toma de datos, etc.

Gracias al uso de la tecnología que existe


hoy en día, tanto de electrónica como de métodos de filtrado de señales digitales, es posible llevar a cabo dichas medidas de paso y de contacto de manera mucho más rápida, segura y eficaz. El equipo que Metrel ofrece dentro de sus soluciones en instrumentación, tiene la característica de inyectar la corriente a una frecuencia cercana a la de red (55Hz) de manera constante en el tiempo. El equipo encargado de hacer la medición de tensión en cada momento es capaz de discriminar aquellas tensiones generadas a una frecuencia distinta a la de ensayo, dando como resultado los valores sin necesidad de inyectar grandes cantidades de corriente.

En la instrucción técnica complementaria número tres (ITC-LAT 03) del Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas eléctricas de alta tensión, se enumeran los medios técnicos mínimos requeridos a las empresas instaladoras y autorizadas:

Equipamiento general:

• Telurometro.• Medidor de Aislamiento de, al menos,

10kV.• Pértiga detectora de la tensión

correspondiente a la categoría solicitada.• Multímetro o tenaza para las siguientes

magnitudes:

Tensión alterna y continúa hasta 500V. Intensidad alterna y continúa hasta 20A. Resistencia.

• Ohmímetro con fuente de intensidad de continua de 50A.

• Medidor de tensiones de paso y contacto con fuente de intensidad de 50A, como mínimo.

• Cámara termografía.• Equipo verificador de la continuidad de

conductores.

Más información sobre las técnicas de medición de aislamiento

El aislamiento eléctrico es una propiedad del material que se mide en términos de Resistencia de aislamiento. Las características del aislamiento tienden a cambiar, generalmente a deteriorarse, con el paso del tiempo. Existen diversos fenómenos físicos que ejercen una influencia sobre las características del aislamiento, como la temperatura, el polvo, la humedad, la tensión mecánica y eléctrica, la radiación de alta energía, etc. Además, los entornos con condiciones desfavorables, especialmente aquellos con temperaturas extremas o la contaminación química, también causan un mayor deterioro.

El aislamiento de un dispositivo eléctrico determina su seguridad, buen funcionamiento y fiabilidad, por lo que es necesario llevar a cabo mediciones regulares de este parámetro. El aislamiento se mide tanto en la fase de inicio de un aparato eléctrico como también más tarde, durante los trabajos de mantenimiento o reparación.

Las mediciones son sencillas y tienen una función de diagnóstico.

Fundamentos de las mediciones de aislamiento

La ley de Ohm,

𝐼𝐼 = 𝑈𝑈𝑅𝑅

establece que la corriente no depende del tiempo. Sin embargo, una simple medición de resistencia de aislamiento demuestra lo contrario. Las razones para dicho comportamiento de la corriente son los distintos fenómenos que ocurren en el material aislante después de aplicar un voltaje. La siguiente figura nos muestra un modelo de aislamiento típico. Fig.1

Revista


La corriente total Itot se compone de cuatro corrientes parciales. (Fig.2)

En la práctica, el instrumento de medición de la resistencia de aislamiento no incluye una fuente de tensión ideal. Al principio, toda la energía del instrumento se utiliza para cargar el condensador Ciso durante un periodo breve. Esto produce una caída de tensión en los puntos de conexión. (Fig.3)

Al aplicar tensión DC en el aislamiento, la corriente de prueba se iniciara en un valor alto, ira disminuyendo gradualmente con el tiempo, y finalmente tendera a estabilizarse. La corriente de fuga no cambia con el tiempo, y constituye el factor principal para determinar la calidad del aislamiento.

Tipos de pruebas de aislamiento

Se utilizan varios tipos de pruebas para determinar las características de aislamiento.

Pruebas de tensión DC y AC

Las pruebas de tensión AC resultan más adecuadas para la realización de ensayos dieléctricos o de resistencia, mientras que las pruebas DC ofrecen una imagen más cualitativa del aislamiento.

Prueba de lectura puntual

Se trata de la prueba más sencilla y rápida de resistencia de aislamiento. Por desgracia,una única prueba, sin mediciones previas, servirá solo como guia aproximada sobre la calidad del aislamiento. En este tipo de prueba, el instrumento se conecta al aislamiento del elemento que ha de medirse y se aplica una tensión de prueba durante un periodo de tiempo. Por lo general se toma una lectura después de 1 minuto, como puede verse en la Fig.4.


La prueba de lectura puntual únicamente debe llevarse a cabo cuando la temperatura del aislamiento este por encima del punto de condensación.

Consejo METREL:

El límite inferior de resistencia de aislamiento a menudo se establecerá de acuerdo con la regla “one Mega-Ohm“: la resistencia de aislamiento debe ser de al menos 1 MΩ para cada kilovoltio de tensión de servicio, pero no menos de 1 MΩ (por ejemplo, un motor de potencia nominal de 5 kV debe tener una resistencia mínima de 5 MΩ)

Método del tiempo de subida / índice de polarización / relación de absorción dieléctricaCuando se aplica el voltaje de prueba, un aislamiento defectuoso provoca la caída del valor Riso y el aumento en la corriente de fuga de aislamiento IRiso. La corriente de absorción queda oculta por una alta corriente de fuga de aislamiento. La corriente de fuga de aislamiento permanece en un valor relativamente constante y la lectura de resistencia se mantiene baja. Un buen aislamiento muestra un aumento continuo de la resistencia durante un periodo. Esto se debe a la absorción que puede verse con claridad. El efecto de absorción dura mucho más tiempo que el necesario para cargar la capacidad de aislamiento. (Fig.5)

El resultado de esta medición es el índice de polarización (IP), que se define como el ratio de la resistencia medida en dos intervalos de tiempo (normalmente, el ratio oscila entre los 10 min y 1 min en una medición continua).(Fig.6)

𝑃𝑃𝐼𝐼 = 𝑅𝑅𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 (10 𝑚𝑚𝛼𝛼𝑚𝑚 )

𝑅𝑅𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 (1 𝑚𝑚𝛼𝛼𝑚𝑚 )

Los resultados de este método no dependen de la temperatura y el método puede ofrecer una información concluyente sin necesidad de comparar los registros de las pruebas anteriores.

La relación de absorción dieléctrica (DAR) es similar al método de índice de polarización. La única diferencia son los periodos de elaboración de resultados, que suelen oscilar entre los 30 (o 15 s) y 1 minuto. (Fig.7)

Revista


𝐷𝐷𝐷𝐷𝑅𝑅 = 𝑅𝑅𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 (1𝑚𝑚𝛼𝛼𝑚𝑚 )

𝑅𝑅𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 (30 𝑠𝑠)

Descarga dieléctrica

Resulta difícil determinar el índice de polarización cuando la corriente de absorción de la polarización IRCpi es baja en comparación con el resto. En lugar de medir la polarización de corriente durante una prueba de aislamiento, se puede realizar la prueba de descarga dieléctrica (DD). Esta se lleva a cabo al finalizar la medición de la resistencia de aislamiento. Generalmente, el material aislante se deja conectado a la tensión de prueba durante un periodo de 10 a 30 min y luego se descarga antes de llevar a cabo la prueba DD. 1 minuto después, se mide una corriente de descarga para detectar la carga de reabsorción del material de aislamiento.

Una alta corriente de reabsorción indica aislamiento contaminado (principalmentedebido a la humedad). (Fig.8)

𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐼𝐼𝑑𝑑𝛼𝛼𝑠𝑠 (1 𝑚𝑚𝛼𝛼𝑚𝑚 )

𝑈𝑈 𝐶𝐶𝛼𝛼𝑠𝑠𝑡𝑡

La prueba de descarga dieléctrica es muy útil para probar un aislamiento de capasmúltiples.

Medición resistencia de aislamiento con prueba tensión de paso

Las pruebas realizadas con un voltaje muy inferior al esperado a menudo ponen de manifiesto humedades y suciedad en el aislamiento, mientras que los efectos del envejecimiento o los danos mecánicos de un aislamiento relativamente limpio y seco apenas podrán apreciarse a dichos niveles bajos de tensión. El método de tensión de paso es muy útil al utilizarlo con un instrumento con una tensión de prueba menor a la nominal del elemento sometido a prueba. En otras palabras, la prueba de tensión de paso nos ofrece resultados útiles, incluso en aquellos casos en los que no podamos aplicar voltaje al aislamiento con tensiones eléctricas nominales.

El dispositivo sometido a prueba estará expuesto a diferentes voltajes de prueba que se aplicaran paulatinamente. La tensión se inicia en el valor más bajo y aumenta con pasos definidos hasta el nivel más alto. (Fig.9)La forma de la curva representa la calidad del aislamiento:

• La resistencia de un aislamiento dañado disminuirá con rapidez.

• Un buen aislamiento suele ofrecer una resistencia constante en todos los voltajes.

Prueba de resistencia de tensión

La prueba de resistencia de tensión es una de las mediciones básicas de aislamiento.Su principio es muy simple: el voltaje produce una tensión en el dispositivo sometido a prueba hasta que finalice la medición o hasta que se produzca un fallo en el aislamiento.


Los intervalos de tiempo de aumento de tensión, así como la tensión máxima y el periodo de máximo voltaje son muy importantes y dependen del tipo de dispositivo sometido a prueba. Dichos parámetros se definen mediante unas normas adecuadas.La indicación de avería resulta de un aumento repentino de la corriente a través del aislamiento, más allá del límite predefinido. (Fig.10)

Toma de tierra

Una correcta puesta a tierra de las partes conductoras de un equipo garantiza que su tensión permanezca por debajo del nivel peligroso en el caso de fallo. En caso de derivación, la corriente fluirá través del electrodo de puesta a tierra. (Fig.11)

Alrededor del electrodo se produce una distribución típica de voltaje (“embudo de tensión”). Las corrientes de deriva que se producen en instalaciones de distribución de energía eléctrica (subestaciones, torres de distribución, plantas) puede ser muy altas, hasta alcanzar los 200 kA. Esta situación puede generar tensiones de paso y de contacto peligrosas. En caso de existir conexiones metálicas subterráneas (intencionadas o fortuitas) el embudo de tensión puede adoptar formas atípicas y voltajes altos que pueden darse muy lejos del punto de falla. Por tanto, la distribución de la tensión en el caso de un fallo en torno a dichas instalaciones debe analizarse minuciosamente.

Duración del tiempo máximo contra tensión de fallo

Para una exposición más larga, la tensión de contacto debe permanecer por debajo de 50 V.Durante la medición se inyecta una corriente de prueba en la tierra a través de una sonda auxiliar. La inyección de una corriente de mayor nivel mejora la inmunidad frente a las falsas corrientes de tierra.

Revista


Medición de la tensión de paso

La medición de la tensión de paso se realiza entre dos puntos de tierra a una distancia de 1 m. Las sondas de medición de 25 kg simulan los pies. La tensión entre las sondas se mide mediante un voltímetro con una resistencia interna de 1 kΩ que simula la resistencia del cuerpo. (Fig.12)

Medición de la tensión de contacto

La medición de la tensión de contacto se realiza entre una parte metálica accesible conectada a tierra y la tierra. La tensión entre las sondas se mide mediante un voltímetro con una resistencia interna de 1 kΩ que simula la resistencia del cuerpo. (Fig.13)

AUTOR:

Wilfredo Orellana Barrientos,

Lic. en Ingeniería Electromecánica. Gerente General de la empresa INSERAV SRL. Tiene 11 años de experiencia en el rubro de la automatización y control industrial, Instalaciones

eléctricas, Equipos de instrumentación eléctrica y de procesos e Implementación de sistemas SCADA.



EL TRILEMA ENERGÉTICO EN BOLIVIA M.Sc. Ing. Héctor Antonio Uriarte Peláez

“El acceso seguro a una energía limpia, con precios accesibles en un medio ambiente saludable en el que se respete el equilibrio ecológico, son requisitos esenciales para el desarrollo sostenible y el crecimiento de la producción industrial en los países más pobres del mundo.” ONUDl-2014.

INTRODUCCIÓN

Todos nosotros conocemos que en la naturaleza se encuentran una serie de fuentes energéticas primarias a partir de las cuales -y luego de un proceso transductor- se pueden obtener diversas energías secundarias entre las que mencionamos especialmente a la ENERGÍA ELÉCTRICA.

Bolivia cuenta con un gran potencial energético para la generación de energía eléctrica mediante fuentes alternativas RENOVABLES, entre las cuales se contemplan: la eólica, la solar, la geotérmica, la hidráulica, la obtenida de la biomasa y otras. En ese contexto, se percibe claramente la posibilidad -aunque a mediano plazo- de que el costo de generación a parir de las citadas fuentes energéticas, sea competitivo en comparación a las fuentes tradicionales, ya que el aprovechamiento de las mismas contribuiría grandemente a la diversificación de la matriz energética y de ese modo se generaría un aporte para una matriz energética ambientalmente más “amigable”.

Por lo tanto; la posibilidad de incorporación de las Energías Alternativas al SIN es imperiosa, siempre y cuando, el Gobierno del Estado Plurinacional dé las condiciones óptimas para una integración efectiva y eficiente que indiscutiblemente se debe priorizar. Adicionalmente a ello, no hay que perder de vista que las Energías Alternativas RENOVABLES son una solución al acceso

universal a la electricidad, particularmente en lugares alejados, dispersos y de dificil llegada y ciertamente favorecen las diversas aplicaciones productivas en un País que, como el nuestro, precisa inexcusablemente de modificar su Matriz de Desarrollo Productivo extractivlsta y mono-exportadora.

La legislación relativa al tema está enmarcada fundamentalmente en el Plan Nacional de Desarrollo (PND), aprobado mediante D.S. 29272 y cuyos pilares principales son la Universalización del Servicio Eléctrico y la Soberanía e Independencia Energética. Dicho Decreto relaciona la Matriz de Desarrollo Productivo con el Sector Eléctrico definiéndolo como estratégico, generador de excedentes, dinamizador de los sectores: agropecuario, industrial, transporte, de transformación, turismo y vivienda, que son los generadores de empleo e ingresos. Es decir; según plantea el PND, el Sector Eléctrico es primordial para el desarrollo social y económico y consecuentemente debe contribuir a consolidar el concepto de que la ENERGÍA ES EL CORAZÓN DEL DESARROLLO.

ALGUNAS CONSIDERACIONES ADICIONALES

Por lo expuesto, es necesario contrastar el PND con tres conceptos muy importantes como son: la definición de una política energética coherente y predecible; la implementación de un marco regulatorio legal que resguarde y preserve las inversiones de largo plazo ( como son las del sector eléctrico, ya sean públicas o privadas) y que fomente a que tales iniciativas se materialicen paralelamente a través de la investigación y la innovación para el desarrollo tecnológico.

Todo esto con el objetivo de establecer un Plan

Revista


Maestro que permita alcanzar un Sistema Eléctrico diversificado y por lo tanto sostenible.

Además de lo dicho, se debe tomar muy en cuenta que el Gobierno Nacional ha resuelto exportar electricidad a los países vecinos y por lo tanto, hay que considerar también que a medida que los mercados energéticos internacionales se tornan más complejos, debido a los acelerados cambios en sus políticas energéticas, la innovación tecnológica y las expectativas de los consumidores; surge la contingencia de que los modelos de negocios en algunos países (el nuestro o los vecinos) sean incapaces de satisfacer simultáneamente todas esas realidades, aspiraciones y expectativas. Consecuentemente, las presiones para resolver los problemas debidos a la creciente demanda y la necesidad de ampliar y reemplazar las estructuras existentes debe ser complementado con políticas robustas y marcos regulatorios adecuados al tamaño de las inversiones que un proceso de exportación de electricidad demanda.

Bajo todas estas consideraciones es que, en el presente trabajo, se analizan los planteamientos que el “CONSEJO MUNDIAL DE ENERGÍA” (WEC, por sus siglas en inglés) ha tomado como interesantes iniciativas al estudiar, desarrollar y difundir el concepto de “EL TRILEMA ENERGÉTICO”.

¿QUÉ SE ENTIENDE POR TRILEMA ENERGÉTICO?

Comencemos diciendo que un dilema es: una trama formada por dos proposiciones disyuntivas. Por lo tanto un TRILEMA estará conformado por TRES proposiciones alternativas Dicho de otro modo, el dilema puede, en algunas ocasiones, llegar a proponer tres soluciones, con lo que no se habla de dilema sino de trilema -dilema de tres soluciones- ninguna de las cuales, por separado, es completamente favorable para resolver el problema y la solución plena pasa por dilucidar simultáneamente todas o la

solución al problema es ambigua.

En ese contexto, ¿cuáles son las dimensiones que analiza el WEC para plantearse EL TRILEMA ENERGÉTICO? Estas son:

SEGURIDAD ENERGÉTICA:Comprendida como el efectivo manejo de la provisión de energía primaria desde las fuentes externas, la confiabilidad de la infraestructura energética y la habilidad y destreza de los operadores de energía para satisfacer las actuales y futuras demandas

EQUIDAD ENERGÉTICA: Entendida como una estructura con tarifas módicas y fácil accesibilidad a las fuentes energéticas para toda la población.

SOSTENIBILIDAD MEDIOAMBIENTAL: Concebida como el logro de una óptima eficiencia energética en los lados de oferta y demanda y el desarrollo de fuentes energéticas renovables con bajo contenido de carbono.

A partir de las tres dimensiones del TRILEMA, el WEC denota que un adecuado balance de ellas es la base para la prosperidad y la competitividad individual de cada País y así también afirma que la consolidación de sistemas energéticos a partir de fuentes energéticas sostenibles (RENOVABLES) no es simplemente una oportunidad para la trasformación social y el crecimiento económico de las naciones; sino también un prerrequisito para satisfacer las crecientes demandas energéticas, la integración energética y la reducción del cambio climático.

RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS REGIONALES

Luego de un sistemático proceso de evaluación País por País, el WEC emite anualmente los resultados de sus estudios y encuestas locales revelando cómo cada región continental afronta la problemática de la SEGURIDAD


ENERGÉTICA, la EQUIDAD ENERGÉTICA y la SOSTENIBILIDAD MEDIOAMBIENTAL.

Veamos brevemente los resultados mostrados para América Latina y el Caribe para el año 2014 (para el año 2015, los resultados se mostrarán el 2016).

El reporte establece que: “La región Latino América y el Caribe (LAC) incluye mayormente a países con medios y bajos ingresos, con un crecimiento promedio del 3% en 2014. El entorno internacional favorable en la pasada década y un contexto de políticas económicas saludables han sacado a decenas de millones de personas de la pobreza; sin embargo, la región aún sufre de altos niveles de disparidad en los ingresos de sus habitantes”.

Indica también que: “La atracción de inversiones será dificultosa debido al clima político reinante en el área así como ciertas acciones sociales que dificultan la obtención de licencias ambientales; con la expansión de sus economías, el consumo de energía seguirá creciendo lo cual significará un desafió para la Seguridad Energética de algunos Países, los Países de LAC deben diversificar sus portafolios de generación eléctrica con Energías RENOVABLES: solar, fotovoltaicas y eventualmente plantas termoeléctricas complementarias”.

También menciona que: “La Equidad Energética en la región es baja, el acceso a la electricidad varia con países en los que los niveles de electrificación llegan al 100%, mientras en Nicaragua un cuarto de su población carece de servicios eléctricos modernos. Los subsidios juegan un importante rol en muchos países como Argentina, Venezuela, Bolivia, Ecuador y Chile, en aquellos casos en los que los gobiernos intentaron reducir los subsidios, estos intentos fracasaron debido a los sucesivas protestas sociales”.

Finalmente recalca que: “La demanda de energía en la región continuará hasta duplicarse para el 2050. Para seguir el paso

a esta demanda se requerirá una inversión acumulada de US$1.3trn (trillones) desde ahora hasta el 2050”.

REPORTE PARA BOLIVIA

Pero ahora vayamos a ver lo que más nos importa: ¿qué resultados muestra el reporte del WEC en relación a BOLIVIA? Y dice: “Bolivia ha caído SIETE puestos en el Índice (ahora ocupa el PUESTO 62-VER ANEXOS 1 y 2), manteniendo altos indicadores en la dimensión de la Seguridad Energética, en tanto que indicadores débiles -comparativamente- en las dimensiones de Equidad Energética y Sostenibilidad Medioambiental. (Lo cual da a nuestro País una calificación ACC). La confiabilidad en las exportaciones de energía es moderada y el mix nacional de combustibles térmicos e hídricos para la generación eléctrica está más diversificado. Sin embargo, se debe prestar atención a la confiabilidad de las redes de transmisión y distribución. Acota que “El veinte por ciento de la población boliviana carece de electricidad, y para aquellos que tienen acceso, la electricidad se mantiene relativamente cara. La sostenibilidad medioambiental en el País es estable, sin que hayan reducciones a la intensidad en las emisiones de CO2”.

En la parte relativa a tendencias y perspectivas, reporta que el sector energético es de enorme importancia política y económica para Bolivia, reitera que las reservas de gas ocupan el quinto lugar como reservas más grandes de Sud América e indica que hay un buen potencial de energías renovables derivadas de los subproductos de la caña de azúcar y la madera; así como el vasto potencial hidroeléctrico que aún no ha sido totalmente explotado y por lo tanto recomienda un mayor desarrollo de las renovables incluyendo las hidroeléctricas.

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COMENTARIOS FINALES

Líneas arriba, se ha indicado que Bolivia ocupa el lugar 62 en el Índice de TRILEMA ENERGÉTICO y por lo tanto resulta importante destacar que el año 2012, Bolivia estuvo en el puesto 60; el año 2013 subió al puesto 55 y el 2014 bajó 7 puestos, llegando al 62 (su ubicación más baja). En ese contexto e “hilando más fino” es necesario anotar que según el reporte 2014, en el caso de la dimensión de Equidad Energética, Bolivia está en el puesto 88 y en la dimensión de Sostenibilidad Medioambiental en el puesto 70 que ciertamente NO son ubicaciones muy expectables tomando en cuenta que el reporte ha sido elaborado para un universo de 129 países.

Es también importante subrayar que al encontrarse Bolivia en el puesto 70 en la dimensión de Sostenibilidad Medioambiental, las políticas de Implementación de nuevas Centrales Eléctricas, deben inexcusablemente adecuarse a las RENOVABLES y dejar de lado la profusión que en los últimos años se ha manifestado a través de la construcción de termoeléctricas. Dichas políticas deberían también tomar muy en cuenta que ciertas fuentes energéticas renovables representan

Héctor Antonio URIARTE PELAEZIngeniero Electricista - UMSA La Paz

ESTUDIOS DE POSTGRADO:Maestría en Productividad y Competitividad - The George Washington University - School of

Engineering and Applied ScienceMaestría en Relaciones Económicas Internacionales e Integración - Postgrado en Ciencias del

Desarrollo CIDES – UMSA - Maestría en Seguridad Defensa y Desarrollo Nacional Universidad Militar de las FF.AA. de la Nación - Diplomado en Educación Superior - UMSA -

Diplomado en Altos Estudios Nacionales - E.A.E.N. • Diplomado en Energía - Universidad Andina Simón Bolívar • Postgrado en Medio Ambiente, Sostenibilidad y Energías Renovables Universidad

Católica San Pablo - Joint European Latin American Universities Renewable Energy Project (JELARE) • Postgrado en Alta Gerencia - IDEA

altos costos de inversión en exploración como es el caso de las geotérmicas y que tales costos inciden definitivamente en el costo final por Kw-hr generado en una geotérmica, circunstancia que seguirá incidiendo en la subvención -cada vez más elevada- que se aplica en las tarifas eléctricas.

Finalmente considero que desde el CIEE La Paz, se debería de formular políticas para un adecuado desarrollo energético-eléctrico nacional que propugnen revisar los estudios de los proyectos hidroeléctricos para uniformizar los criterios de diseño y optimización. Estos criterios deberían ser enfocados desde el punto de vista de los intereses del país considerando la variación de costos en las distintas épocas del año.

Así también tomar en cuenta que los proyectos de energías renovables permitirán el abastecimiento de la demanda hasta aproximadamente el año 2022, por lo que, para abastecer la demanda en forma adecuada en el largo plazo, es necesario iniciar en forma inmediata TAREAS DE INVENTARIACIÓN DE RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVABLES que permiten evitar el uso excesivo de gas natural y tener una matriz energética diversificada.


ANEXO 1

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ANEXO 2 BOLIVIA


METODOS GEOELECTRICOS PARA LA DETECCION DE PERFORACIONES, FALLAS EN LA IMPLEMENTACION DE

IMPERMEABILIZACIONES CON GEOMENBRANAS (PRIMERA PARTE)Ing. Israel Troncoso Flores

La impermeabilización de espacios con el uso de geo membranas se encuentra en muchos lugares de nuestra vida diaria, Impermeabilización de Techos, Espacios Húmedos, hasta la construcción de piscinas de evaporación, reservorios de basura y en grandes y pequeños proyectos mineros (diques de Colas Principalmente).

El presente describe dos de los principales métodos Geo eléctricos Utilizados para la revisión de fugas, imperfecciones y fallas de instalación de los Geo sintéticos que forman parte de la Impermeabilización.

Los métodos geo eléctricos de detección de fugas se vienen utilizando con mucho éxito a nivel mundial en obras de ingeniería civil, Medioambiente y minería a fin de mejorar sus sistemas ambientales y de producción. El método lanza de agua o denominado GEOELECTRICO está diseñado para detectar fugas sobre geo membranas expuestas.

Las estadísticas obtenidas en más de 95 proyectos muestran un promedio de 22 fugas/hec sin programa previo de CQA (Construction Quality Assurance), y un promedio de 4 fugas/hec, Luego de realizado un programa previo de CQA. En proyectos de plataformas de lixiviación en Perú, con programa previo de CQA, se obtuvo un promedio de 3 fugas/hec1. Para el caso del método lanza de agua, los daños más frecuentes se deben a pinchazos, ejercidos por materiales ubicados debajo de la geo membrana. Para el caso del método bipolar, los daños son debidos a la presión ejercida por el equipo encargado de la colocación del material de cobertura.

Causas de las fugas de las Geo membranas:

Las causas de fugas son múltiples:

Control de la integridad hidráulica de las obras de confinamiento:

Los controles de calidad, y asimismo la prospección geo eléctrica de fugas, tienen por objeto mejorar la calidad en la obra. Gracias a su capacidad para medir la impermeabilidad de la geo membrana instalada y para conocer así la perfecta integridad hidráulica de la obra de confinamiento, la detección de fugas se vuelve un elemento crucial que integrar en un Programa de Aseguramiento de la Calidad. Los propietarios y gestores de sitios de confinamiento benefician así de un rendimiento global de sus operaciones y de una gran rentabilidad de sus inversiones.

Los métodos de inspección del sistema de impermeabilización

consisten en:

•

Mala soldadura

•

Corte con elemento filoso

•

Punzonamiento

•

Perforación causada por la colocación del material de recubrimiento

•

Material de cimiento malo

•

Operación inadecuada de la obra

•

Calibrado de los equipos de detección de fugas

•

Localización de las fugas en geo membranas expuestas

•

Prospección geo eléctrica con lanza de agua

•

Análisis del estado de las geo membranas recubiertas

•

Detección geo eléctrica con bipolar

•

Informe de prospección y certificación de la conformidad de la obra

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Principio de funcionamiento:

El principio de la técnica de detección con lanza de agua (GEOELECTRICO) consiste en imponer una diferencia de potencial eléctrico entre el suelo debajo de la geo membrana y el agua proyectada sobre esta.

La geo membrana, que actúa como un aislante eléctrico de gran resistividad, impide la circulación de corrientes eléctricas. Cuando el agua se infiltra por una perforación y llega hasta el suelo bajo la geo membrana, se forma un “puente” entre los dos niveles de potencial, lo que permite la creación de una corriente eléctrica. Un detector de corriente informa entonces al operador (mediante una señal sonora y visual) de la presencia de una infiltración, una perforación, en la geo membrana.

Figura 1 Esquema general del método lanza de agua.

Figura 2 Revisión en Talud de Impermeabilización


Figura 3 Falla Encontrada En Talud Producto de La instalación de la Geomenbrana

Figura 4 Daños encontrados en la geomembrana

Normas, certificación, garantías y reglamentaciones:

Las técnicas que se utilizan actualmente van conformes a la guía y a las normas siguientes:

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Realizada la Introducción, en un segundo Articulo ahondaremos en los principios de funcionamiento del método de dos polos utilizado en impermeabilizaciones “llenas” de uso Industrial y un mejor detalle del método Lanza de Agua.

AUTOR

Ing. Israel Troncoso Flores

Titulado de la Carrera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Mayor de San Andrés.Trabajó como Ingeniero de Ventas y de asesoramiento en la Empresa Hiller Electric S.A. Fue jefe del departamento Eléctrico en la empresa PIMEXI S.R.L donde realizo del diseño y construcción de dos de las plantas para el procesamiento de las salmueras del salar de Uyuni.También participo en el diseño y la construcción de la red eléctrica que utilizo postes de fibra de vidrio en el salar de Uyuni.

Fue supervisor del departamento técnico en la empresa GMZBOL SRL donde trabajo en el mantenimiento y puesta en marcha de transformadores de distribución y de potencia.Actualmente es Encargado del departamento Técnico de la empresa FTI. Contactos

Email: [email protected].: 65535241Tel.: 2229959

Las técnicas que se utilizan actualmente van conformes a la guía y a las normas siguientes:

•

ASTM D35 (enero2003) : Standard Specification for Leak location on Exposed Geomembrane Using the Water Puddle System

•

ASTM D6747 : Standard Guide for Selection of Techniques for Electrical Detection of Potential Leak Paths in Geomembranes.

•

ASTM D7002 : Leak Location on Exposed Geomembranes Using the Water Lance Puddle System

•

ASTM D7007 : Electrical Methods for Locating Leaks in Geomembranes Covered with Water or Earth Materials


UN FUTURO BRILLANTE

ABB - BOLIVIA

Imagen del título

La energía que la tierra recibe del sol es más que suficiente para satisfacer las necesidades mundiales de energía. ¿Pero cómo podemos almacenar esta energía para satisfacer las necesidades cuando el sol no brilla?

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El almacenamiento de energía transforma el paradigma solar

PAOLO CASINI, DARIO CICIO – La cantidad de radiación solar que llega a la superficie terrestre es más que suficiente para satisfacer las necesidades energéticas mundiales. Pero es difícil emparejar la disponibilidad intermitente de esta energía con la demanda, especialmente a primera hora de la mañana y última de la tarde, momentos en los que las fuentes solares no producen energía suficiente para satisfacer la demanda. Este problema puede resolverse con el almacenamiento de energía: combinar la producción de energía solar con el almacenamiento puede eliminar el carácter impredecible de esta forma de generación y convertirla en una fuente muy controlable y disponible. ABB cuenta con los conocimientos y las soluciones de almacenamiento de energía necesarios para el control preciso y la conexión de plantas de energía solar, desde sistemas de almacenamiento distribuidos hasta grandes soluciones centralizadas.

Si se colocan estratégicamente, los generadores locales de energía solar no solo reducen las emisiones con

efecto invernadero, sino que además mejoran la fia bilidad y la seguridad de la red: colocar fuentes de generación distribuida más pequeñas cerca de la carga hace la red más resistente a los cortes y fluctua ciones de la calidad, lo que beneficia tanto a las com pañías eléctri cas como a los usuarios finales.

Que el consu midor pueda generar y con sumir su propia energía también tiene ventajas económicas.

Pero para apro vechar por com pleto el poten-cial y el valor de la energía solar, hay que superar su naturaleza intermitente. Una de las mejo res herramientas para ello es el sistema de almacenamiento de energía (ESS). El almacenamiento de energía junto a los sistemas solares fotovoltaicos (PV) per mite el control preciso de la cantidad de energía que se entregará a la red en cada momento. También mantiene una generación uniforme que mejora la cali dad del suministro para los usuarios fina les. Además, un ESS permite un uso más eficiente de la energía generada en las plantas solares distribuidas.El almacenamiento de la energía PV aho-rra convirtiendo la planta solar en una fuente fiable de energía cuando la demanda del cliente es máxima. En esos momentos se puede utilizar la energía almacenada por el ESS durante períodos de baja demanda, evitando así cargas elevadas en momentos de máxima demanda.

El almacenamiento de energía junto a los sistemas sola res PV permite el control preciso de la

cantidad de energía que se entregará a la red en cada

momento.

Combinar el almacenamiento y la generación solar PV a

escala de central transforma una planta solar imprevisible en un

recurso fácilmente con trolable con una regulación de la frecuencia segundo a segundo y en tiempo

real.


Las soluciones de almacenamiento comunitario de ABB están diseñadas para estos casos y pueden utilizarse en aplicaciones que oscilan entre 25 kW y varios megavatios. Por ejemplo, el módulo de almacenamiento de energía (ESM) integrado de ABB consta de un transformador, aparamenta de baja y media tensión e inversores y otros auto matismos. Este exclusivo diseño permite una instalación rápida y sencilla con un elevado nivel de seguridad para los equi pos y los operadores. La elección de la tecnología de batería de iones de litio usada en cada ESM concreto se basa en los requisitos de la aplicación.

Energía solar a escala de central

El aumento de la demanda de fuentes de energía que emitan menos carbono y sean más sostenibles está impulsando un crecimiento de la generación solar a un ritmo sin precedentes. Pero la red eléctrica se diseñó pensando en un suministro planificado y estable desde fuentes centralizadas, a través de líneas de transporte y distribución, hasta los usuarios finales. Los ingenieros planifi can cuidadosamente y recalibran cons tantemente la red para garantizar la dis ponibilidad de electricidad en los momen tos en que esta se necesita. La incorpo ración de fuentes de energía variables, intermitentes y distribuidas a la red de transporte y distribución exige más con trol adicional y precisión para armonizar oferta y demanda.

ESS para regular la frecuencia

Los operadores de sistemas suelen utili zar instalaciones de generación a gran escala que no solo proporcionan electri cidad a los usuarios finales, sino que además prestan los servicios necesarios para mantener la integridad de la red. Uno de estos servicios es la regulación de la frecuencia en tiempo real. La red eléctrica debe operar en todo el mundo a 50 o 60 Hz para garantizar el buen fun cionamiento de las instalaciones y los equipos críticos utilizados para la fabri cación. Esto requiere un equilibrio ins tantáneo y continuo entre el suministro de electricidad y la demanda. Este equi librio ya era complicado con los genera-dores convencionales y predecibles, pero se ha complicado mucho con la incorpo ración de fuentes solares, debido a su variabilidad.

Además, a medida que se incorporan más plantas solares de gran potencia y se cierran centrales de carbón, merman los recursos fácilmente controlables que prestan estos servicios de red. Pero la combinación del almacenamiento y la generación solar PV a escala de central transforma una planta imprevisible y variable en un recurso

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controlable con regulación de la frecuencia segundo a segundo y en tiempo real. En combina ción con la energía solar, el ESS se carga o descarga como respuesta al aumentoo la disminución de la frecuencia de la red 1. Este método de regulación de la frecuencia es una opción particularmen te atractiva por su rapidez de respuesta y a la ausencia de emisiones.

El ESS en la consolidación y el incremento de la capacidad

Para mantener la integridad de la red eléctrica y garantizar la calidad del sumi nistro, es necesario mantener valores determinados de tensión y frecuencia. Pero con las plantas solares PV de gran potencia, la capacidad para mantener estos valores puede verse rápidamente comprometida por el paso

de nubes, un cambio súbito del tiempo o la rotura de un panel solar. Estas variaciones pueden causar fluctuaciones rápidas de la gene ración y desviaciones de la frecuencia

Mediante la rápida absorción o apor tación de potencia

como respuesta a las señales de control de la red, el ESS

garantiza el mantenimiento de los valores correc tos de frecuencia y

tensión.

y la tensión. El paso rápido de una simple nube puede provocar una caída de la tensión que desestabilizaría la red local. La caída súbita de la tensión y la poten cia también puede provocar desviacio nes de la frecuencia y alterar las caracte rísticas operativas generales de la red. Mediante la rápida absorción o aporta ción de potencia como respuesta a las señales de control de la red, el ESS garantiza el mantenimiento de los valo res correctos de frecuencia y tensión

2. Pero el almacenamiento de energía no solo proporciona esta consolidación de la capacidad del sistema PV, sino que también puede aumentar y reducir la producción eléctrica solar al ritmo espe cificado por los operadores de red para así cumplir los códigos locales.

El ESS contribuye a la fiabilidad de la red mediante la conmutación de cargas

En zonas con una alta penetración de generación solar, la red pública local puede sufrir problemas de adecuación de los recursos en momentos de des fase entre deman da y generación PV, sobre todo a primeras horas de la mañana y últi mas horas de la tarde, cuando la demanda empieza a aumentar pero las fuentes solares ya no producen energía suficiente para atenderla. En esos momentos, el almacenamiento de energía puede ayudar al operador del sistema a mantener la integridad


de la red con capacidades de conmutación de cargas. Combinando la producción y el almacenamiento de energía solar, el ESS se carga cuando la generación es mayor que la demanda y se descarga cuando la demanda empieza a crecer y el sol se oculta 3.

ESS para mejorar el rendimiento de la generación solar a escala de central

Los ESS colocados estratégicamente pueden incrementar el rendimiento ope-rativo y la fiabilidad de la red e integrar mejor la generación solar de gran poten cia. Las soluciones de almacenamiento de energía EssPro™ de ABB, que abar can desde sistemas de conversión de energía (PCS) hasta ESS de baterías totalmente integrados llave en mano, ayudan a garantizar el máximo rendi miento de las plantas solares y a mante ner la fiabilidad y la eficiencia de red 4.

Combinando la producción y el almacenamiento de energía solar, el ESS se carga cuando la generación es mayor que la

demanda y se descarga cuando la demanda empieza a crecer y

el sol se oculta.

El PCS EssPro de ABB conecta la bate ría del ESS a la red eléctrica y convierte la energía almacenada de CC a CA com patible con la red eléctrica. Además de la tecnología de conversión, el sistema también proporciona los controles nece sarios para maximizar el rendimiento operativo de la planta fotovoltaica.

Los ESS integrados llave en mano Ess-Pro Grid de ABB se adaptan a requisitos de potencia que van desde cientos de kilovatios hasta decenas de megavatios, y están listos para conectarse a redes eléctricas de media y alta tensión 5. controles avanzados con la tecnología de almacenamiento idónea para cada aplicación para maximizar el rendimiento del ESS.

Almacenamiento de energía solar para uso residencial

El crecimiento récord registrado por el mercado solar mundial desde 2004 se inició con la introducción del plan de tari fas reguladas (FIT) en Alemania. Durante años, el FIT garantizó la remuneración de cada kWh de energía solar aportado a la red a una tarifa sensiblemente superior al precio al consumidor de la electricidad, sin obligación de ajustar la aportación a la red a la demanda real de la vivienda, ni en términos de equilibrio energético ni en términos de equivalencia

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de potencia. Pero esta situación está cambiando a causa de la mayor penetración de la generación distribuida, que acentúa los problemas de inestabilidad de la red, la inminente paridad de los costes de autoge-neración y los pre cios al consumidor y la disminución de los incentivos.

Las nuevas pala bras clave de la ener-gía solar son autoconsumo (el consumo de la energía solar producida localmente) y autosuficiencia (la capaci dad de satisfacer la demanda de energía de la vivienda de mane-ra completamente autónoma). Para alcanzar estos dos objetivos, es necesario resolver el des ajuste entre el perfil de generación solar diaria y la demanda de la vivienda 6. Esto se consigue añadiendo una solu ción de alma-cenamiento de energía al sistema fotovoltaico convencional.

REACT

El sentido práctico y el coste convierten las baterías electroquímicas en el mejor método

El desajuste entre el perfil diario de generación solar y

la demanda de la vivienda se supera añadiendo una

solución de almacenamiento eléctrico al sistema PV

convencional.

para almacenar la energía solar excedente. Pero la incorporación no pla nificada de baterías a una planta PV podría resultar muy poco rentable, aun que aportara la autosuficiencia. Por el contrario, una solución de almacena miento residencial de energía solar PV económicamente sostenible es el resul tado de un equilibrio entre el tamaño del banco de baterías instalado y los niveles de autoconsumo y autosuficiencia que la vivienda puede conseguir con la adop ción de una estrategia personalizada de gestión energética.

El sistema de almacenamiento de ener-gía residencial REACT (tecnología de acumuladores y conversión de energía

renovable) de ABB 7. está diseñado para materializar esta solución de la mejor forma posible. Un sistema REACT consta de un inversor PV conectado a la red (hasta 5 kW) alimentado con un enla ce de CC al que se conectan a su vez los dispositivos de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) (conectados a los paneles PV) y un cargador de bate rías bidireccional 8. Aunque la arqui tectura de conexión CC integrada es la solución más rentable para instalaciones nuevas, también puede utilizarse para actualizar plantas PV existentes como enlace de CA cargador de baterías con el sencillo recurso de no conectar los paneles PV a su entrada.


La parte del sistema REACT dedicada al almacenamiento de energía está forma da por baterías de iones de litio con una arquitectura modular que permite al sis tema crecer desde sus 2 kWh nativos hasta 6 kWh (en el lugar de instalación). Un sistema de gestión de cargas incor porado permite la interacción con car gas/dispositivos seleccionados, incre mentando

así la independencia energéti ca de la vivienda hasta un 60 por ciento en la configuración básica del sistema.

El éxito de las baterías de iones de litio se basa en su perfil favorable de coste previsto para los próximos años, el ren dimiento

Las nuevas pala bras clave de la energía solar son autoconsumo y

autosuficiencia.

Sánchez Bustamante # 275 entre 8 y 9 Calacoto

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La Paz - Bolivia

LA PAZ

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Central Piloto: (591 - 3) 3467273Fax: (591-3) 3119272

INFORMES Y CONSULTAS:

tamaño/capacidad, la potencia nominal carga/descarga, la eficiencia y la duración (más del doble que las tecnolo gías actuales).

El futuro es brillante La incorporación de capacidad de alma-cenamiento de energía a una instalación PV, independientemente de su tamaño, ayuda a superar el carácter intermitente de la energía solar y la coloca a la altura de fuentes de energía más convenciona les en términos de flexibilidad, estabilidad, controlabilidad, etc. El desarrollo conti nuo de la tecnología de almacenamiento es esencial para agilizar el camino hacia el autoconsumo, la autosuficiencia y la integración perfecta de fuentes solares en redes eléctricas en todo el mundo.

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MEDICIONES DE RESISTENCIA DE TRANSFORMADORES

Vince Oppedisano - Gerente de producción – MEGGER

La medición de resistencia CC es un arma importante en el arsenal de cada ingeniero involucrado en la prueba de transformadores de potencia, sin embargo, para lograr resultados fiables rápidos y seguros es esencial utilizar un ohmímetro que se halla diseñado específicamente para este tipo de trabajo. ¿Cuáles, sin embargo, son las características principales que debe buscar al comprar o especificar un instrumento de este tipo?

La funcionalidad adecuada es, por supuesto, esencial, pero la seguridad debe de ser prioridad. Entonces empecemos con las consideraciones de seguridad. Un ohmímetro para transformador a menudo se utiliza para medir la resistencia de los devanados del transformador.

Y la inyección de una corriente de prueba CC en una carga altamente inductiva es siempre un procedimiento potencialmente peligroso. Durante la prueba, el transformador almacena una gran cantidad de energía y, en caso de que la energía no se descargue de manera controlada y adecuada, es probable que ocurra la formación de arcos con el consiguiente riesgo de lesiones para los técnicos de la prueba así como daños en el instrumento y equipo bajo prueba.

Por esta razón, es esencial para un ohmímetro que ofrezca descarga automática, no sólo al final de cada prueba, sino también en el caso de una falla en el suministro de energía al instrumento durante la prueba, si los cables de corriente de prueba son desconectados accidentalmente, o si la prueba se termina antes de tiempo. En muchas aplicaciones se desea que el instrumento proporcione una advertencia clara, tal como un flash con luz intermitente, mientras que la prueba está en proceso.

Ya examinadas las cuestiones principales de seguridad, pasemos ahora a los requisitos operacionales. Los transformadores de potencia, en la mayoría de los casos, tienen una función vital en la red de transmisión

y sacarlos fuera de servicio suele ser costoso e inconveniente.

Esto hace imprescindible mantener el tiempo de prueba al mínimo y una de las mejores formas de acelerar las medidas de resistencia de devanados es usar un ohmímetro capaz de suministrar altas corrientes de prueba.

Los últimos instrumentos pueden, por ejemplo, suministrar 50 A CC en devanados a un voltaje disponible de 50 V CC, que incluye la mayoría de devanados secundarios en los transformadores de potencia. Esta alta corriente


funcionamiento fiable.

Un ohmímetro se puede utilizar fácilmente para comprobar las resistencias de devanados más la de los contactos de los LTC, pero los instrumentos buenos pueden hacer más. Con estos, si el LTC está en operación mientras se realiza la prueba de resistencia, se puede verificar la operación correcta de cierre antes de apertura y fluctuaciones anormales detectadas. Estas fluctuaciones pueden ser una indicación de picaduras en los contactos, resortes débiles o desalineación de contacto en el LTC, de los cuales, todos requieren atención si se pretende evitar problemas en un futuro.

Un buen ohmímetro es una herramienta versátil. Se puede utilizar para realizar pruebas de campo y fábrica no solo en transformadores y en los LTC, sino también en transformadores de corriente, de voltaje, de motor y en devanados de generadores. Los instrumentos capaces de suministrar altas corrientes continuamente, también proporcionan una manera útil y conveniente de realizar complejas pruebas de calentamiento. Evidentemente, un buen ohmímetro es una valiosa adición al portfolio de cualquier ingeniero de potencia de los equipos de prueba y hemos visto mucho de los factores que deben tenerse en cuenta al especificar o comprar tal instrumento. Un factor importante que falta y es conveniente. Cualquier instrumento que resulta difícil de operar, se convierte en estorbo en lugar de ayuda.

La portabilidad es un factor importante y los equipos de prueba de alta corriente modernos no deben pesar más de 15 kg, sobre todo si están destinados principalmente para utilizarse en el sitio. Un rango amplio de temperatura

de prueba permite que las pruebas se finalicen hasta diez veces más rápido de lo que es posible con los equipos de prueba tradicionales de 10 A. Otra función deseable de ahorro de tiempo es la provisión para medir la resistencia de dos devanados simultáneamente lo cual, como era de esperar, significa que el tiempo de prueba se puede reducir en un 50% en comparación con las mediciones de un devanado único convencional.

Un tema que a veces se descuida en la realización de pruebas de CC en devanados del transformador es que, al menos que se tomen las medidas adecuadas, el núcleo del transformador es probable que siga magnetizado después de la prueba. Esto puede conducir a un número de problemas. Si, por ejemplo, pruebas CA se llevan a cabo en el transformador después de la prueba CC, el magnetismo remanente en el núcleo es casi seguro que lleve a resultados erróneos. Además, si un transformador de potencia con un núcleo fuertemente magnetizado se regresa a servicio, la corriente de entrada puede ser excesiva y puede causar un incidente costoso de disparo del sistema. En el caso de transformadores de corriente, los núcleos magnetizados pueden provocar un funcionamiento incorrecto de relés de protección. Para eliminar estos problemas, los buenos ohmímetros para transformadores proporcionan capacidades integradas para desmagnetizar el núcleo de forma segura cuando se completa la prueba.

Mientras que los ohmímetros se utilizan principalmente para medir la resistencia del devanado, los mejores instrumentos también tiene otra función muy útil: verificar la continuidad y buen funcionamiento de los cambiadores de tomas en carga (LTCs). Estas son las únicas partes móviles de un transformador y, como todos los dispositivos mecánicos, son susceptibles a desgastarse y dañarse. De hecho, los LTC resultan con más fallas e interrupciones que cualquier otro componente de transformador, por lo que las pruebas regulares son esenciales para garantizar un

“La funcionalidad adecuada es, por supuesto, esencial, pero la seguridad debe de ser prioridad.”

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REPRESENTANTES EXCLUSIVOS PARA BOLIVIA

Contacto: Ing. Omar Arnez N.

PROYECTOS ESPECIALES

de funcionamiento es también importante para aplicaciones en campo. Otros factores clave son una interfaz de operador intuitiva, una pantalla que es fácil de leer en todas las condiciones de iluminación y capacidades para el almacenamiento interno de los resultados de las pruebas para recuperarlas posteriormente a la propia pantalla del instrumento y para descargar a una computadora externa.

Finalmente, el instrumento debe de ser complementado con cables de prueba fáciles de usar. Los cables equipados con pinzas universales Kelvin son particularmente convenientes ya que permiten conexiones seguras y protegidas de manera fácil y esto quiere decir que los cables separados de corriente y voltaje que tradicionalmente se utilizaban, ahora son remplazados por un solo cable.

A primera vista, un ohmímetro para transformador puede parecer ser una herramienta de especialista con utilidad limitada. Como lo hemos visto, sin embargo, los instrumentos modernos como los que se muestran en la familia MTO de Megger tienen mucho que ofrecer y son de ayuda indispensable para reducir el tiempo de inactividad en las redes de distribución de energía, instalaciones industriales y sistemas de transporte que emplean tracción eléctrica.


INDUSTRIA 4.0 LA PRÓXIMA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL

Ing. Daniel Maldonado Roca

Dentro de la historia de la humanidad hemos pasados ya tres revoluciones industriales, que han cambiado la forma de hacer las cosas, la primera revolución industrial (basada en la máquina de vapor) originada en el siglo XVIII, la segunda (caracterizada por la producción en masa a principios del siglo XX), la tercera iniciada en la década del ‘70 del siglo pasado, y desde el 2010 se vislumbra una cuarta revolución industrial cuyo motor es Internet y se presenta bajo el nuevo concepto de Industria 4.0. El mismo conlleva muchos significados y aglutina múltiples tecnologías, algunas ya consolidadas y otras en proceso de desarrollo a través de innovaciones disruptivas.

El concepto de Industria 4.0 que se presenta no es una realidad ya consolidada y experimentada, corresponde a una nueva manera de organizar los medios de producción, un nuevo hito en el desarrollo industrial que sin duda marcará importantes cambios sociales en los próximos años,

INDUSTRIA 4.0 implica

« Fábricas inteligentes » y Generadores de Energía; capaces de una mayor adaptabilidad a las necesidades y a los procesos de producción, mercados de oferta y demanda en línea, así como una asignación más eficaz de los recursos haciendo un uso intensivo de Internet y de las tecnologías de punta,

« Fábrica inteligente », es una visión de la fabricación informatizada con todos los procesos interconectados por Internet de las Cosas (IOT). Es lo que conocemos como Internet industrial de las cosas, (I2OT).

Las bases tecnológicas en que se apoya esta revolución, entre otras son las siguientes: Fabricación Aditiva, Robótica Colaborativa, Sistemas Ciberfísicos, Realidad Aumentada, Cloud Computing y Big Data.

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FABRICACIÓN ADITIVA.

Fabricación de un cuerpo sólido a partir de la deposición de finas capas sucesivas de un material, normalmente en polvo, hasta conformar la figura y forma deseada. Presenta grandes aplicaciones en el mundo industrial y supone una revolución en los procesos y sistemas de fabricación.

SISTEMAS CIBERFÍSICOS.

Tecnologías informáticas y de comunicación incorporadas en todo tipo de dispositivos, dotándolos de “inteligencia artificial”, los harán más eficientes. Se encuentran en nuestros sistemas de transporte, automóviles, fábricas, procesos industriales, hospitales, oficinas, hogares, ciudades y dispositivos personales, configurando una arquitectura de elementos interconectados.

REALIDAD AUMENTADA.

Incorporando en tiempo real información virtual a la información física disponible sobre cualquier elemento u objeto, se crea un efecto mixto capaz de incrementar la percepción que disponemos de dicho elemento u objeto.

CLOUD COMPUTING.

La nube es una plataforma compartida de recursos informáticos tales como servidores, almacenamiento y aplicaciones, que pueden ser utilizados a medida que se van necesitando y cuyo acceso será posible desde cualquier dispositivo móvil o fijo con acceso a Internet. La industria se aprovechará de esta infraestructura en todos los ámbitos de aplicación dentro de sus procesos industriales.

BIG DATA.

Comprende el análisis, administración, manipulación y gestión de una gran cantidad de datos de manera inteligente a través

de modelos de descripción, predicción y optimización con el objetivo de tomar decisiones mejores y más efectivas.

Con ello se hará una gestión de todos los recursos disponibles mucho más eficiente. Dentro de INDUSTRIA 4.0 el corazón de una fábrica ya no es el producto, si no que será el servicio. Hasta ahora, por ejemplo los fabricantes de celulares desarrollaban un único producto para cada segmento o cartera de consumidores, en el futuro la fábrica desarrollara un producto base, que a partir del cual el usuario final adicionará las características necesarias en función de sus requerimientos de uso.

Sin embargo, todo este escenario no se podrá llegar a realizar si no se actualiza la formación de los trabajadores (HABILIDADES 4.0). Las personas representan una figura capital en el desarrollo de la nueva Revolución Industrial que se avecina, esta promete unir dos mundos, la industria y la próxima generación de tecnologías de la información (IT) con el fin de crear un nuevo nivel de eficiencia.

Ahora la pregunta es: ¿Cómo deben las Fabricas Bolivianas enfrentar este nuevo reto?Sin duda pasa por primero aceptar una realidad de “Capacidad Técnica”, “Capacidad Económica” y “Capacidad de Producción” que tienen nuestras fábricas y aterrizar el concepto INDUSTRIA 4.0 a esta realidad.

Denominaremos al concepto INDUSTRIA 4.0 llevado a nuestra realidad Latino Americana “LIBRE INDUSTRIA 4.0”, que pasará básicamente por la adopción de tecnologías de uso tipo Open Source en su preferencia, sin que esto implique negar a las comerciales. La adquisición de la tecnología no la adquisición de la misma por ser de un renombrado fabricante, así de esta manera poder satisfacer las necesidades tecno - económicas de la industria Latino Americana.

La “Capacidad Técnica”, De acuerdo al sondeo


personal, existen técnicos e ingenieros que están dispuestos a encaminarse hacia el rumbo LIBRE INDUSTRIA 4.0, y de esta manera conseguir nuevos gloriosos días para nuestra industria, pero indican que no tienen el acceso al conocimiento y es así que mediante este medio publicaremos los conocimientos básicos.

Capacidad Económica. La industria Alemana ha tomado el liderazgo de INDUSTRIA 4.0 y a destinado el recurso necesario, para investigar, desarrollar, probar y modificar la tecnologías, en otras palabras tienen un departamento I+D (Investigación y Desarrollo) en sus fábricas. En nuestras fábricas nosotros también tenemos el departamento I+D, solo que la interpretación de la I tiene una diferencia, “Integración y Desarrollo”, aceptando que

nuestras industrias no tienen el dinero para poder invertir en investigar y desarrollar las tecnologías necesarias y lograr los estándares que necesitamos, pero si podemos tener las inversiones en probar tecnologías altamente efectivas en costos que permitirán llegar a nuestro objetivo.

Lo primero es lograr documentar cada uno de nuestros avances en LIBRE INDUSTRIA 4.0 y para ello necesitamos herramientas ofimáticas, CAD, comunicación, colaboración.

Estos serán los objetos de nuestra próxima publicación.

Revista


1995 Curso de Sensores 1995 Curso de Controladores Programables Nivel I y II 1995 Curso de Controladores Programables Nivel III 1996 Curso Teorico, Practico de PLC Simatic 2004 Instrumentacion para la industria del Petrolero y Gas 2007 Atmosferas explosivas-Clasificacion, selección de .. 2005 Monitoreo, Control, Adquisicion y Conectividad Industrial 2001 Curso Integrador 2002 Delta V - System Administrator 2002 Delta V - Implementation 2003 System Solution University 2004 Mantenimiento, Programacion… SLC-500 2003 Mantenimiento, Programacion… Contrologix 2004 RSVIEW Supervisory Edition 2005 Intouch 9 Basico 2005 Intouch 9 Advanced 2007 Industrial Application Server 2004 Futuro de Foundation Fieldbus 2004 Sistemas Integrados de Seguridad 1994 Procesamiento de Señales 2008 Ingenieria e implementacion de Servidor Experion 2008 Redes ControlNet 2009 Curso Integrador Genesis32, AlarmWorx 2010 Ingenieria y Confguracion Controlador Experion 2011 Genesis32 avanzado (Genesis32 + HyperHistorian + ReportWorx) 2013 GENESIS32 (MMX + REPORTWORX) 2014 GENESIS64 AVANZADO (GENESIS64 + HYPERHISTORIAN + REPORTWORX) 2015 Calibracion de Instrumentos y Señales Electricas 2006 Auditoria en Medición de Hidrocarburos en la T. de Custodia 2006 Tank Gauging Service Advanced Engineer´s course 2007 Implementación del Sistema de Gestion de la Medición ISO 10012 2005 Estaciones de Medición para Transferencia en Custodia 2007 Medición de GLP 2002 Medición de Hidrocarburos Líquidos y Control Estadisticos 2007 Estimación de Incertidumbres en ensayos y calibración 2001 One, Two, three phase flow Measurement Workshop 2009 Manejo, Operación de Prover 2009 Gestion de Metrología y Calibración 2009 Medicion Dinamica y Prover 2011 Auditor Interno ISO 10012 2011 Medición por Ultrasonido para Gas y Líquidos de acuerdo a la ISO 2012 Medición Por Ultrasonido para Gas y Líquidos 2014 Ingeniero Instalación y Puesta en Marcha Krohne

Ing. Daniel Maldonado RocaIng. En electrónica

Administración de EmpresasIng. Electrónico

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ENERGÍA SOLAR

ROGHUR S.A.

La energía solar es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol.

El calor y la luz del Sol pueden aprovecharse por medio de captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos que pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias.

RADIACIÓN SOLAR

Radiación solar es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el sol, el sol es una estrella que se encuentra a una temperatura media de 6000 K (grados Kelvin) en cuyo interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear que producen una pérdida de masa que se transforma en energía, esta energía liberada del sol se transmite al exterior mediante la radiación solar.

La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la irradiancia, que mide la energía por unidad de tiempo y área, su unidad es el W/m² (vatio por metro cuadrado).

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos.

La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico, es decir, en la conversión de la energía lumínica proveniente del sol en energía eléctrica. Para llevar a cabo esta conversión se utilizan unos dispositivos denominados células solares o celdas solares, constituidos por materiales semiconductores en los

que artificialmente se ha creado un campo eléctrico constante. El material más utilizado es el Silicio (Si), por ser el material con mayor rendimiento de conversión de radiación solar a energía eléctrica. Estas células conectadas en serie o paralelo forman un panel solar encargado de suministrar la tensión y la corriente que se ajuste a la demanda.Los sistemas de generación fotovoltaica se pueden clasificar en tres grupos:

• Funcionamiento aislado.

Este funcionamiento se presenta en localizaciones de difícil acceso que no tengan conexión a la red de distribución eléctrica. Estos suelen ser bajos consumidores y se necesita del uso de baterías y reguladores de carga.

• Funcionamiento híbrido.

El funcionamiento híbrido consiste en conectar en paralelo los paneles fotovoltaicos con otro sistema de generación para apoyar a la producción eléctrica.

• Conexión a la red.

Este grupo puede subdividirse en dos:

Centrales fotovoltaicas: Estos sistemas son los que entregan

la energía generada directamente a la red eléctrica, como en otra central convencional de generación eléctrica, para tal propósito se requiere el uso de inversores.

Instalaciones de propio consumo: Son sistemas fotovoltaicos instalados

en edificios o industrias, conectados a la red eléctrica, en los que una parte

Revista


de la energía generada se invierte en el mismo autoconsumo del edificio o industria.

Imagen No. 1PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO

SISTEMA FOTOVOLTAICO

El sistema fotovoltaico comprende los siguientes subsistemas:

• Panel Solar

El panel solar fotovoltaico llamado también módulo fotovoltaico es el generador eléctrico compuesto por celdas solares fotovoltaicas, eléctricamente conectadas y encapsuladas que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellas.

• Regulador de carga

El regulador de carga controla constantemente el estado de carga de las baterías y regula la intensidad de carga de las mismas para alargar su vida útil. También genera alarmas en función del estado de dicha carga.

• Inversor

El inversor es un dispositivo de potencia encargado de la transformación de la energía continua, producida por los módulos solares en energía alterna para consumo, éste debe poseer ciertas características técnicas que evitarán inconvenientes de funcionamiento e incompatibilidad con el sistema, debe estar dimensionado y ser capaz de alimentar directamente los consumos que pretendan conectarse al sistema.

Imagen No. 2FLUJO DE ENERGIA EN UN INVERSOR

INFORMES Y CONSULTAS

OFICINA CENTRAL:Calle Arenales Nro. 451

Telf.: 336 9494SANTA CRUZ - BOLIVIA

UNIDAD DE NEGOCIOS LA PAZ:Av. 20 de octubre No. 1948

(Edif. Terranova)Telf.: 242 2884 – 242 2114

e-mail: [email protected]

UNIDAD DE NEGOCIOS COCHABAMBAAv. Blanco Galindo Km 2 ½

Telf.: 422 6498

Inauguración a cargo del Ing. Ricardo Costas, Vicepresidente Comercial

Erick Barea, Brand Manager Automatización y Javier Velásquez, Brand Manager Instrumentación con uno de los participantes de Jornadas Tecnológicas

Luciano Urribari, Area Manager Latinoamérica Rockwell Automation

Miguel Vega, Brand Manager Eléctrica con uno de los participantes de Jornadas Tecnológicas

Andrea Acuña, Controller de ventas; Ariane Barrientos, Relaciones Institucionales; Brissia Benavente, Coordinadora Comercial Nacional; Marcela Rosado, Coordinadora Servicios Rockwell Automotion;

Mariel Stelmastchuk, Asesora Técnico Comercial; Andrea Ávila, Ventas internasExposición de uno de los seminarios expuestos en las Jornadas Tecnológicas

Verónica Erquicia y Varinia Severich, Area de Ventas y Brissia Benavente, Coordinadora Comercial Nal. (Foto EL DIARIO) Equipo de Trabajo GRUPO LARCOS INDUSTRIAL LTDA. (Foto EL DIARIO)

Ing. Jorge Gutiérrez Tejerina expositor del curso Exposición de Riesgos de Electrocución y Medidas de Prevención

Ing. Pablo LimachiIng. Marco Salas Asistentes al Curso

Asistentes al Curso EXPOSICIÓN DE RIESGOS DE ELECTROCUCIÓN Y MEDIDAS DE PREVENCIÓN

Práctica de laboratorio en VARIADORES DE FRECUENCIA

Ing. Eladio Murillo Mostrando el Anfora para iniciar el Acto Electoral

Nuevo Directorio CIEE - La Paz • GESTIÓN 2015 - 2017

Ing. Jorge Gutierrez, Presidente saliente haciendo uso de la Palabra

Ing. Abelardo Monrroy, el primero en emitir su voto

Ing. Alex Pareja Flamante Strio. General del CIEE La Paz Ing. Reynaldo Castañón encargado del conteo de Votos

Asistentes al Acto de Conteo de los votos

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