Revista41w by Revista Cieepi Quito

ISSN 2477-8958

Edición

REVISTA COLEGIO DE INGENIEROS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS DE PICHINCHA

Septiembre - Diciembre 2017 / www.cieepi.ec

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN MECANISMOS ESTABILIZADOR PARA LA CÁMARA DE UN DRONE - Varios Autores -

MICRO-RED ELÉCTRICA INTELIGENTE AISLADA APLICADA A UN SISTEMA DE ALUMBRADO PÚBLICO - Ing. Franklin Olmedo Ocampo Jiménez -

SEGURIDAD ELÉCTRICA

- Ing. Cristian Vásquez -

Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones

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Porque su opinión es muy importante para nosotros comentarios y sugerencias escríbanos a: dmacias@cieepi.ec

INICIAMOS NUEVOS TABLEROS ELÉCTRICOS: 1) HOSPITAL VERDI CEVALLOS DE PORTOVIEJO 2) HOSPITAL DE PIÑAS

Pero si bien no se discute sobre el tema técnico, la discusión es muy amplia respecto al resto de temas transversales e inherentes a un buen desarrollo profesional, me refiero a temas como administración ejecutiva, manejo empresarial, riesgos de trabajo, redacción-planificación y ejecución de contratos, temas laborales y legales, en fin temas sobre los cuales nuestra formación académica no fue la deseada y que a la hora de la verdad son las que diferencian de un profesional a otro, incluso hace sobresalir a profesionales con menores capacidades técnicas sobre aquellos académicamente altamente preparados.

Ing. Andrés Oquendo V. PRESIDENTE Colegio de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de Pichincha - CIEEPI

stimados amigos este es mi penúltimo editorial y quisiera dedicarlo para transmitir la visión con la que siempre dirigí este gremio, esta visión se fundamenta en tres ejes, una gestión empresarial para el manejo administrativo de todos los recursos del CIEEPI que permita aprovechar todo el potencial de estos recursos; potenciar los servicios que el colegio entrega a sus afiliados haciéndolos verdaderamente atractivos y útiles de tal manera que motive a los afiliados a mantener una conexión con nuestra institución, esto incluye la implementación de un CRM (aplicación informática que gestiona y administra la relaciones de una institución con sus clientes) cuyo objetivo principal es volver cada interacción de los afiliados con el CIEEPI una experiencia memorable; y finalmente redefinir en la mentalidad y espíritu de cada afiliado el concepto del ejercicio profesional. Sobre los dos primeros ejes les escribiré en el último editorial, ahora explicare con mayor detalle el tercer eje. Como profesionales de las ingenierías que este Colegio representa en la jurisdicción de Pichincha, creo que nadie duda del conocimiento y las capacidades de nuestros ingenieros, la mayoría de nuestros afiliados se graduaron en las mejores universidades del país y la mejor prueba de ello es la diferencia de todas las instituciones e instalaciones que tengan que ver con nuestro sector en la provincia de Pichincha respecto al resto del país.

En especial en nuestros ingenieros hace falta incluir estas capacidades transversales y el Colegio ha puesto un énfasis muy importante para cubrir estas deficiencias implementando cursos que apoyen en la adquisición de estas habilidades, cursos que tratan temas sobre planificación, riesgos de trabajo, análisis de datos, etc. También se ha fomentado charlas gratuitas sobre temas de salud ocupacional, metodologías para una administración ejecutiva, entre otras y próximamente promocionaremos charlas dictadas por abogados para orientarnos sobre la forma adecuada para redactar contratos y así evitar serios problemas en el caso de demandas por desacuerdos en la entrega de trabajos contratados. Al respecto esperamos hasta finalizar nuestro periodo al menos dejar al CIEEPI constituida y registrada legalmente como un Centro de MEDIACIÓN en el Consejo de la Judicatura, el objetivo final es llegar a ser Centro de ALBITRAJE, pero eso requiere de más tiempo del que esta administración ya no dispone. Esto de sumaría a las dos oficinas ya desarrolladas, la PMO (Oficina para el Manejo de Proyectos) y la oficina para la asistencia a los afiliados que tengan su propia empresa en: la creación del Reglamento para la Seguridad - Salud Ocupacional y asistencia en la Prevención de Riesgo Laborales. Los objetivos propuestos desde un inicio fueron muy claros, por eso el notable avance en su consecución, esperamos que esto motive a todos los profesionales de nuestro gremio a mantener una afiliación beneficiosa y más nunca obligatoria.

41 Administración mchiriboga@cieepi.ec Secretaría secretaria@cieepi.ec Capacitaciones capacitaciones@cieepi.ec Marketing & Negocios dmacias@cieepi.ec Contabilidad csoria@cieepi.ec Afiliaciones scastro@cieepi.ec Recaudaciones eteran@cieepi.ec

Créditos Año 17- Nº 41 EDITOR Ing. Andrés Oquendo CONSEJO EDITORIAL Ing. José Puebla Ing. Santiago Córdova MARKETING Y GESTIÓN DE NEGOCIOS Ing. Diana Macías dmacias@cieepi.ec DISEÑO / ARTE Ing. Diana Macías dmacias@cieepi.ec Impresión| www.cieepi.ec Teléfonos: 593 (2) 2 509 459 (2) 2 235 079 Celular: 593 995051698 Dirección: Daniel Hidalgo Oe1-50 y Av. 10 de Agosto Quito - Ecuador

SUMARIO 4 7 10

EDITORIAL - Ing. Andrés Oquendo V. AFQ evo FILTRO ACTIVO MULTIFUNCIÓN - Inse3 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN MECANISMOS ESTABILIZADOR PARA LA CÁMARA DE UN DRONE - Varios Autores -

MICRO-RED ELÉCTRICA INTELIGENTE AISLADA APLICADA A UN SISTEMA DE ALUMBRADO PÚBLICO - Ing. Franklin Olmedo Ocampo Jiménez -

TECNOLOGÍAS DISPONIBLES EN CORTE Y AISLAMIENTO EN EQUIPOS DE MEDIA TENSIÓN Y SUS DIFERENCIAS - Eduardo Bas Auspiciado Por: ELECTROLEG S.A -

SEGURIDAD ELÉCTRICA - Ing. Cristian Vásquez -

ESTUDIANTES ECUATORIANOS GANAN MEDALLA DE PLATA EN LA UNIVERSIDAD ESTATAL DE NEW YORK - Cortesia Tean Ingeniería -

ETHERCAT – UN NUEVO ESTANDAR DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL. - Ing. Luis Fernando Mera -

38 40 45

DIGITALIZACIÓN LA 4ta. REVOLUCIÓN INDUSTRIAL - Ing. Fabián de la Cruz SIEMENS -

CIEEPI EN LOS MEDIOS

LAS 7 TENDENCIAS TECNOLÓGICAS DEL 2017 - Javier Arreola y Juan Carlos Murillo -

Esta es una publicación del Colegio de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de Pichincha - CIEEPI Todos los derechos reservados. Prohibida la reproducción total o parcial sin permiso. Revista CIEEPI no se hace responsable por el contenido, opiniones, prácticas o cómo se utilice la información aquí publicada. Todos los materiales presentados, incluyendo logos y textos, se supone que son propiedad del proveedor y revista CIEEPI.

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AFQevo Filtro Activo Multifunción

Eficiencia Energética

Armónicos: Problemática actual y su solución Introducción Las cargas domésticas e industriales contienen cada vez más circuitos electrónicos que se alimentan de corriente que no es senoidal pura. Así por ejemplo, los motores utilizan cada vez más la regulación de frecuencia, que requiere un paso de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) y luego de CC a CA. Dado que el suministro habitual es en CA, esto implica un uso cada vez más intensivo de convertidores electrónicos (rectificadores, onduladores, etc.). Lo mismo sucede con cargas tan habituales como computadores, alumbrado LED y de descarga, ascensores, etc.

Desde el punto de vista de la red eléctrica, esto se traduce en que ésta debe alimentar un gran número de cargas que rectifican la corriente y por ello, la forma de onda de la corriente que consumen resulta alterada, de forma que ya no es una onda senoidal, sino una superposición de ondas senoidales con frecuencias múltiplos de la frecuencia de red (armónicos). Las figuras 1 y 2 muestran el consumo típico de una red con rectificadores monofásicos y otra con rectificadores trifásicos. Este tipo de corrientes son las más abundantes en instalaciones como oficinas, centros comerciales, hospitales… y están formadas por una componente de 50 ó 60 Hz (frecuencia fundamental de la red) y una serie de componentes de frecuencias múltiplos en distintos porcentajes. Estos porcentajes pueden medirse mediante un analizador de armónicos, así como la tasa de distorsión total, THD, que da la relación entre el valor eficaz del rizado y el eficaz de la componente fundamental. La consecuencia de los consumos no senoidales es que la tensión sufre también una cierta distorsión, debido a las caídas de tensión en las impedancias de líneas y transformadores. En los registros puede observarse una leve distorsión de la tensión en la red monofásica (THD bajo) y una distorsión más fuerte en el ejemplo trifásico. En ambos casos la corriente tiene formas muy distintas distintas de la senoidal con valores de THD más altos.

Fig. 1 - Formas de onda típicas de redes distorsionadas V

V VnF1: 224 V THD: 1,3 % Max: 312 V Min: 333 V

VnF1: 230 V THD: 8,3 % Max: 337 V Min: 337 V

I InF1: 121,110 A THD: 32,6 % Max: 189,849 A Min: 189,980 A

InF1: 247 V THD: 45,7 % Max: 625 V Min: 636 V

a. Red monofásica

b. Red trifásica

Para regular y limitar los niveles de distorsión de tensión en los puntos de enlace de los abonados a la red pública, existen una serie de normas internacionales que establecen límites de emisión de armónicos para los equipos y sistemas que deban conectarse a la red. Como se detalla en la siguiente tabla, las normativas más importantes son las relativas a los niveles de compatibilidad. Tabla 1 - Normas internacionales sobre límites de emisión de armónicos Norma

Descripción

IEC-61000-2-2

Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 2-2: Entorno. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes de suministro público en baja tensión.

IEC-61000-2-4

Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 2-4: Entorno. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en las instalaciones industriales.

IEC-61000-3-2

Parte 3-2: Límites. Límites para las Compatibilidad electromagnética (CEM). emisiones de corriente armónica (equipos con corriente de entrada ≤ 16 A por fase)

IEC-61000-3-4

Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 3-4: Límites. Limitación de las emisiones de corrientes armónicas en las redes de baja tensión para equipos con corriente asignada superior a 16 A.

IEC-61000-3-12

Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 3-12: Límites para las corrientes armónicas producidas por los equipos conectados a las redes públicas de baja tensión con corriente de entrada > 16 A y ≤ 75 A por fase.

IEEE-519-2014

IEEE Prácticas y requisitos recomendados para el control de armónicos en sistemas de energía eléctrica

Algunos conceptos clave sobre armónicos Podemos comprender mejor los problemas de armónicos basándonos en algunos conceptos básicos, que han sido publicados en numerosos artículos y libros y que resumimos a continuación:

Eficiencia Energética

> Abundando en el tema de la distorsión en puntos alejados de la acometida, hay que tener en cuenta que la impedancia de las líneas tiene una componente inductiva muy importante. Por tanto no se trata muchas veces de distribuir con cables de sección muy grande, sino de limitar la inductancia por metro de los cables, y esto se consigue trenzando y retorciendo los cables de distribución (algo muchas veces rechazado por los instaladores por la falta de estética que representa).

> El origen de los problemas de armónicos son los receptores que consumen corrientes distorsionadas (receptores denominados “no lineales”). > La propagación del problema a otros usuarios conectados a la misma red depende de la impedancia de dicha red y esto depende de la compañía distribuidora. Esta impedancia no suele darse directamente, pero puede calcularse a partir de la potencia de cortocircuito disponible (a más potencia de cortocircuito menor impedancia).

> El problema de distorsión de la tensión en el punto PCC puede agravarse debido a resonancias entre los condensadores de compensación del factor de potencia y la inductancia de la red de distribución (transformadores y líneas).

> El propio usuario tiene una parte de la red de distribución hasta llegar a la carga final. Así pues el problema que pueda tener a la entrada de su instalación puede ser atribuido a falta de potencia de cortocircuito, pero en muchos casos el problema que pueda tener en puntos alejados de la acometida, suele ser a causa de las impedancias de su propia instalación.

> Las medidas correctoras (filtros) deben instalarse lo más próximas posible a las cargas generadoras de los armónicos.

En resumen, la solución del problema de armónicos es una solución a dos bandas: Por un lado el usuario debe limitar la cantidad de corrientes armónicas que generan sus receptores y debe procurar distribuir dentro de su planta con baja impedancia por metro de línea. Por otro lado la compañía distribuidora debe garantizar un mínimo de potencia de cortocircuito y debe velar para que los usuarios no superen ciertos límites de distorsión, para que no perjudiquen a sus vecinos que comparten con ellos la red. Cuando los niveles de armónicos generados por algunos receptores no son admisibles para el sistema de distribución que los alimenta deben aplicarse filtros de corrección. En este artículo vamos a centrarnos y desarrollar el tema de filtrado.

¿En qué instalaciones se necesitan los filtros activos? Muchos de los problemas de perturbaciones que hemos indicado anteriormente pueden ser mitigados y corregidos mediante filtros. Los filtros activos son la solución ideal para instalaciones con gran cantidad de cargas monofásicas y trifásicas, que sean generadoras de armónicos y con diferentes regímenes de consumo. Los filtros activos son equipos basados en convertidores con modulación de ancho de pulso PWM. Pueden distinguirse dos tipos: Filtros serie y filtros paralelo. Habitualmente para cumplir con las normas IEC61000-3.4 y IEEE-519 se emplean filtros paralelo, cuyo principio de funcionamiento consiste en la inyección a la red, en contrafase, de los armónicos consumidos por la carga, mediante un ondulador. La fig. 3 ilustra este principio de funcionamiento mostrando las corrientes de carga, de filtro y de red. Se ve que de la suma de ICARGA + I FILTRO se obtiene una corriente IRED que es senoidal.

Aeropuertos e infraestructuras

Industrias automovilísticas

IRED

ICARGA

FILTRO

100 ms

110 ms

120 ms

130 ms

Fig. 3 - Principio de funcionamiento de un filtro activo paralelo.

"Para mayor información, comuníquese con el departamento de Proyectos"

140 ms

La solución

Eficiencia Energética

Los equipos de filtrado activo han ido incorporando funciones complementarias para adaptarse a las modificaciones en las instalaciones, ya sean ampliaciones o cambios de las máquinas que puedan precisar más filtrado de determinados armónicos o un equilibrado entre fases. Suele ser también útil disponer de una compensación de energía reactiva en estos equipos. CIRCUTOR pone a disposición del mercado el nuevo filtro activo AFQevo. Su nuevo diseño permite ofrecer ventajas como: > Capacidad unitaria de filtrado para corrientes de 30 A por fase y de 90 A de neutro. > Si se requieren mayores capacidades de filtrado, el sistema puede ser ampliado con hasta 100 filtros activos AFQevo conectados en paralelo. > Reducida envolvente metálica para el montaje en mural. Facilidad en instalación por dimensiones. > Comunicaciones para una mejor gestión energética de la instalación.

La importancia de una correcta elección Para conseguir los mejores resultados, conviene disponer de unos filtros como los AFQevo que se instalan y gestionan de forma sencilla. Las funciones que más facilitan la puesta en marcha son:

Fácil interacción con pantalla táctil > Conexionado en el lado de red o de la carga para una mayor flexibilidad de instalación. > Ajuste de prioridad para filtrar armónicos, compensar reactiva y/o equilibrar fases. > Reducción de las corrientes armónicas hasta el orden 50 (2500 Hz). > Filtrado selectivo de determinados armónicos. Compensación de potencia reactiva (inductiva/capacitiva). > Equilibrado de las corrientes de fase. El modelo 4 W, contribuye a la reducción de la corriente en el neutro.

Ayudan a una mejor gestión energética

CONECTAR

CONFIGURAR

ARRANCAR

> Puesta en marcha en 3 pasos: conectar, configurar, arrancar. > Display táctil para una rápida gestión > Alarmas como error de configuración, polaridad, temperaturas, resonancia, tensiones, sobrecarga, contactores, bus de continua, etc.

Polivalentes: Diversas configuraciones y prioridades Los filtros activos AFQ son muy versátiles, ya que permiten distintas configuraciones y modos de funcionamiento. Todo para poder usarlos en instalaciones de distinto tipo y en las más diversas situaciones.

"Para mayor información, comuníquese con el departamento de Proyectos" CELDAS DE MEDIO VOLTAJE EQUIPOS PARA LA EFICIENCIA ENERGÉTICA 02 3651745 02 3006634 0984623284

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TABLEROS ELÉCTRICOS PROYECTOS Y CONSTRUCCIONES ELÉCTRICAS

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN MECANISMOS ESTABILIZADOR PARA LA CÁMARA DE UN DRONE Autores: Francisco D. Arellano / Julio A. Jironza / Alexander V. Ibarra Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE/DECEM Schneider Electric Ecuador S.A.

Resumen: El presente proyecto desarrolló el diseño y construcción de un mecanismo estabilizador para la cámara de un drone. Tiene como principales características: rango de giro de 0 a 180 para el control del mismo y toma de datos del sensor. En la primera parte de este trabajo trata sobre los antecedentes de los mecanismos, haciendo enfoque en la teoría, los actuadores presentes para los mismos, además se detalla de manera general los fundamentos más importantes para tener concepción acerca de este tipo de mecanismos. En la segunda parte se hace un análisis tanto del control y del hardware que se va a utilizar para la programación con PWM de nuestros servomotores, también se hace referencia al material que vamos a utilizar para nuestro mecanismo, el cual fue impreso en PLA. El tercer capítulo hacer referencia al diseño de nuestros tres modelos de mecanismos sus ventajas y sus desventajas y de nuestro controlador ON/OFF, este capítulo también presenta la selección y acondicionamiento de nuestro acelerómetro el cual se tomó como. El capítulo cuatro hace referencia a la construcción de los mecanismos, ensamble y acople de todo el estabilizador. En el capítulo cinco se procede a plantear las respectivas conclusiones y recomendaciones. Palabras Clave—Drone, Estabilizador, PWM, Acelerómetro. I. INTRODUCCIÓN

os sistemas de estabilización son mecanismos que permiten a las cámaras mantener su eje focal siempre recto a pesar de que la misma presente cambio en su centro de masa, en la actualidad existen de tres tipos: • Estabilizadores Mecánicos. • Estabilizadores Digitales. • Estabilizadores Mixtos. Los estabilizadores mecánicos basan su funcionamiento en inercia y gravedad, mientras que los estabilizadores digi-

tales basan su funcionamiento en algoritmos y programación, los estabilizadores mixtos presentan un mecanismos el cual va a funcionar como planta, los datos se tomaran por acción de un sensor, después de la toma de datos, los mismo se remiten a un controlador el cual es el encargado de mediante la programación realizada al mismo descartar los datos malos y los Buenos interpretarlo para enviar posteriormente a nuestros actuadores que en este caso son los servomotores. ESTABILIZADORES El estabilizador de imagen (o sistema de reducción de vibraciones) es el dispositivo encargado de reducir las vibraciones en la captura de una imagen cuando en la toma se producen movimientos no deseados. A. Antecedentes Los primeros estabilizadores de imagen aparecieron a principios de los años 60, estos sistemas eran capaces de compensar ligeramente la vibración de la cámara fotográfica y los movimientos involuntarios. Estaban basados en mecanismos controlados mediante giroscopios, con los que se podían cancelar los movimientos no deseados cambiando la posición de un lente o un grupo de ellos en un objetivo en dirección opuesta. B. Sistemas de estabilización mecánica Estabilizador de imagen mecánico ubicado en la óptica: Normalmente es un sistema mecánico localizado en el objetivo -aparte del cuerpo de la cámara- que incorpora dos superficies ópticas flotantes paralelas al interior del objetivo, que actúan como un tipo de prisma flexible. Cuando la cámara se mueve, el movimiento es detectado mediante acelerómetros o giroscopios, y el sistema genera un movimiento en el sistema de lentes de estabilización. Esto altera el ángulo de la luz que atraviesa el prisma y envía la imagen

Este trabajo fue realizado para la Universidad de las Fuerzas Armadas – ESPE, Sangolquí – Ecuador, Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica y el Departamento de Ciencias de la Tierra y Construcción. Arellano Francisco se graduó del departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica, Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE, Sangolquí, Ecuador (e-mail: fdarellano1992@gmail.com). Jironza Julio se graduó del departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica, Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE, Sangolquí, Ecuador (e-mail: julio_281992@hotmail.com). Ibarra Alexander se encuentra en el Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica, Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE, Sangolquí, Ecuador (e-mail: oaibarra@espe.edu.ec).

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al sensor en la dirección opuesta al movimiento que realiza la cámara, estabilizando la imagen antes de ser procesada. C. Sistemas de estabilización digital Estabilización de imagen por recorte: Es un sistema electrónico utilizado normalmente en vídeo, que actúa directamente sobre la imagen obtenida en el sensor de la cámara. En este tipo de sistemas, la superficie de la imagen útil es ligeramente menor que la superficie de la imagen. Cuando la cámara se mueve, el encuadre menor se desplaza entre el área mayor del sensor, tratando de compensar el movimiento. El sistema electrónico se encarga de determinar el índice de la fila y la columna de la imagen capturada por el sensor que debe presentarse como primera fila y primera columna de la imagen útil.

Primer Diseño Dentro del primero diseño se tomó como principal característica incorporar en el nuestro actuador, nuestro controlador, y nuestro sensor. El diseño se procedió a realizarlo en un software CAD tanto para un diseño en 3D como para un posterior análisis de esfuerzos.

II. DISEÑO DEL PROTOTIPO El prototipo consta de tres etapas de diseño; la primera está destinada a la generación de la planta o también denominada como parte mecánica, dentro de la misma se generaron tres modelos de los cuales el tercero engloba las mejores características, la segunda etapa está destinada al diseño electrónico y la tercera está destinada al diseño del controlador. A. Diseño Mecánico Como se mencionó anteriormente, nuestra parte de diseño mecánico posee tres modelos los cuales fueron probados uno a uno y posteriormente se procedió a escoger el mejor de los tres, el objetivo de los tres diseños es controlar los ejes de rotación tanto en el sentido de las abscisas como de las ordenadas (X e y).

Fig. 3. Base cámara CAD

Para aliviar peso se procedió a realizar unos vaciados y para aumentar rigidez de nuestro modelo se procedió a realizar nervios.

Todas las bases de los diseños partieron de nuestro modelo de drone el cual es un PHANTOM 2 de la familia DjI.

Fig. 1. PHANTOM 2 Fig. 4. Vaciados en el modelo

Para el diseño de la base se partió de donde se encontraba instalada la cámara fija de nuestro drone, los diseños se explican con mayor detalle a continuación.

Después de tener el diseño de la base se procedió a realizar un modelo para la estabilización en el eje X, por lo que se realizó una pieza solo para este eje, al igual que en la base se buscó que la misma sea rígida y a la vez liviana.

Fig. 2. Base cámara

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Fig. 8. Vaciados mecanismo Fig. 9. Primer mecanismo estabilizador eje Y

Segundo Diseño Dentro del segundo diseño se mantuvo la idea de la base del primer modelo de estabilizador es decir el controlador y nuestro sensor se va a mantener en la misma, por lo que no vamos a repetir nada de esa parte de diseño.

Fig. 5. Mecanismo eje X

Al igual que en la base se procedieron a realizar vaciados y aumentar nervios en sus esquinas y base del actuador para aumentar su rigidez.

Viendo los resultados del primer estabilizador recorrimos a la idea de cambiar nuestro modelo tanto del diseño del eje X como del diseño del eje Y e proceder a juntarlos en uno, la principal ventaja de esto es ganar en peso y permitir mayor estabilidad a nuestra cámara.

Fig. 6. Vaciados mecanismo eje X

Ya con el diseño del eje X, se procedió a realizar el modelo del eje Y, el cual sería acoplado al actuador en el modelo anteriormente realizado, dentro del mismo buscamos las mismas características es decir que el mismo sea rígido y liviano a la vez.

Fig. 10. Diseño eje X e Y

Puesto que ahora los dos modelos se juntaron en uno, no se procedió a realizar vaciados en la pieza, pero para agregar de rigidez y evitar vibración se aumentar nervios en nuestro modelo. Tercer Diseño Dentro del tercer diseño se procedió aumentar nervios en nuestra base para brindar mas estabilización, el sensor y la fuente de alimentación van a estar localizados en otro mecanismo para evitar problemas con el flujo de aire del drone mientras este está en el aire, el mecanismo que se mantuvo fue el de estabilización tanto para el eje X como para el Y por lo que no se va a repetir esta parte del diseño. Fig. 7. Mecanismo eje Y

Para aliviar peso se procedió a realizar vaciados en la parte de la base del mecanismo en el eje Y.

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Como se mencionó anteriormente el sensor y la fuente de alimentación van a estar ubicados en otro mecanismo el cual se va a encontrar en la parte posterior del drone para mantener equilibrio en el mismo.

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Asesoramiento a la industria en general, minería y petróleos Fig. 11. Nervios mecanismo

base

tercer

Fig. 12. Mecanismo para sensor y fuente de alimentación.

COMERCIALIZAMOS

DISTRIBUIDOR AUTORIZADO

ELABORAMOS

Fig. 13. Tercer mecanismo estabilizador

B. Diseño Electrónico Dentro de la parte del diseño electrónico vamos a proceder hablar de la selección del sensor y de la selección de la placa embebida para el control de nuestro mecanismo. Selección del sensor. Existen dos sensores que podemos utilizar los primeros son los denominados giroscopios y los segundos son los denominados acelerómetros.

IMPORTADORES DIRECTOS

Los acelerómetros son sensores que se caracterizan por que nos brindan la aceleración que sufre cada eje al momento de alterar su posición inicial, la mayoría de ellos envían sus datos por serial y se los programa de igual manera, su precio rodea los 35 USD y existe de varios tipos en el Ecuador.

Fig. 14. Acelerómetro digital

Hernando de la Cruz No. 470 y Av. Atahualpa Teléfonos: 320 2123 / 290 4900 / 290 5416 / 600 0568 / 600 0569 / 290 2459 E-mail: sebatele@uio.satnet.net alex.maldonado@sebatelec.com Quito - Ecuador

Selección del Controlador Dentro de este punto de la selección de nuestra placa embebida para el control, buscamos dos principales características la primera es su tamaño puesto que la misma va a estar incorporada dentro del estabilizador y la segunda es que sea software libre. La placa que más nos convenía puesto que englobaba todas las características antes mencionadas es las de Arduino, en especial el modelo de Arduino NANO. C. Diseño del Controlador La principal característica para el desarrollo de nuestro controlador fue la velocidad de respuesta por lo que nos planteamos dos controladores. • Controlador Proporcional • Controlador ON/OFF Controlador Proporcional Para el desarrollo de nuestro controlador proporcional primero necesitamos de la obtención de la función de transferencia de nuestra planta para posteriormente realizar la obtención de nuestro controlador.

Como resultado obtuvimos un kp<20, con lo que procedimos a dar valores para obtener una estabilización en nuestra planta sin sobrepicos. Con k=1000

Fig. 17. F.T con kp=1000

Fig. 18. Tiempo de establecimiento con K=1000

Como se puede ver claramente el resultado deseado lo obtuvimos con un kp=1000, pero el tiempo de establecimiento es cerca de 1.7 segundos, por lo que descartamos el controlador P. Controlador ON/OFF Como se sabe el controlador on/off no se necesita de ningún tipo de formulación pero lo que si necesitamos plantearnos es un diagrama de flujo para la posterior programación en nuestro controlador ya seleccionado.

Fig. 15. Control P.

Para la obtención de nuestra función de transferencia procedimos a utilizar el modelo de un motor DC el cual se muestra a continuación.

Los parámetros que tomamos en cuenta para el desarrollo de nuestro diagrama de flujo fueron los dastos del sensor, posibles errores, envió de datos para escritura PWM en nuestros controladores, programación serial.

Fig. 16. Modelamieto matemático.

Ya con el modelo matemático planteado, procedimos a reemplazar los datos de fabricante para nuestros actuadores y obtuvimos la siguiente planta.

Ec.1 F.T de la planta

Ya con la planta, procedemos a plantear el desarrollo de nuestro controlador es decir la obtención de nuestra constante P.

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Fig. 19. Diagrama de flujo controlador ON/OFF

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III CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS El mecanismo está compuesto por 5 piezas (base, mecanismo para eje X e Y, suspensión del sensor y batería, tapa del servo y micro servo) las cuales están diseñadas para soportar la cámara y los elementos electrónicos que conforman el estabilizador. La construcción de las pieza mecánicas se realizaron en base al diseño especificado en el capítulo 3 en el software CAD, luego se exportó el archivo CAD a un formato STL, a continuación se importó el archivo STL al software XYZ ware de la impresora 3D, calibramos la impresora, se configura la impresora y se imprime obteniendo los siguientes resultados: • Base

El microservo es colocado en el compartimiento de la pieza para el movimiento en el eje X e Y, y es asegurado con su respectiva tapa y 4 tornillos lo cual asegura perfectamente al microservo impidiendo así vibraciones.

Fig. 24. Instalación micro servomotor

B. Ensamble mecánico de la cámara Una vez instalado el servomotor y el microservo se procede a ensamblar la base con la pieza para el movimiento del eje X e Y. Al servomotor en la base se le coloca un accesorio, este accesorio se une con la pieza para el movimiento en el eje X e Y mediante dos tornillos quedando así juntas las piezas de la base y del eje X e Y.

Fig. 20. Base estabilizador

•

Pieza X e Y Fig. 25. Instalación del eje X e Y en base

C. Intalación del circuito de control El circuito de control (Arduino nano) fue montado sobre un soporte rectangular realizado en la base del estabilizador. En él se realizaron perforaciones donde se montó y aseguró el Arduino nano. Evitando de esta forma que sean afectados por vibraciones o movimientos bruscos del drone.

Fig. 21. Pieza X e Y estabilizador

•

Pieza para sujeción

Fig. 22. Pieza sujeción

A. Instalación de Servomotores Para la instalación del servomotor y microservo se realizaron compartimientos en la base para el servomotor y en la pieza para el movimiento en el eje X e Y para el microservo. El servomotor es colocado en el compartimiento de la base, y es asegurado con su respectiva tapa y 8 pernos lo cual asegura perfectamente al servomotor impidiendo así vibraciones.

Fig. 26. Instalación controlador

Además se coloca el acelerómetro en la pieza para la sujeción del sensor y la batería la cual posee un compartimiento donde el acelerómetro queda perfectamente colocado.

Fig. 27. Instalación sensor

D. Suministro energético La batería que alimenta el circuito de control de motores se localiza debajo de la batería del drone en la pieza para la sujeción del sensor y la batería, consiguiendo con ello

Fig. 23. Instalación servomotor

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•

distribuir el peso de forma uniforme.

• Fig. 28. Instalación Bateria

E. Pruebas y Resultados Antes de instalar el estabilizador en el drone, la cámara de este obtenía tomas giradas como las mostradas en las figuras 29 y 30.

Fig. 29. Prueba mecanismo 1

Fig. 30. Prueba mecanismo 2

Las pruebas para el mecanismo 3 tuvieron como objetivo verificar si las tomas realizadas con la cámara del drone eran estables, para esta prueba se realizaron 5 vuelos de 5 minutos cada uno con el mecanismo instalado en el drone. Las pruebas demuestran que las modificaciones realizadas mejoraron considerablemente el desempeño del estabilizador obteniendo así los resultados esperados en las tomas realizadas por la cámara, como se puede observar en la figura 31.

Por acción del acelerómetro y la programación realizada en el microcontrolador (Arduino NANO) se logró controlar los dos servomotores permitiendo controlar continuamente la posición del mecanismo dentro del entorno físico de su aplicación. Se logró garantizar la seguridad del usuario mediante la impresión de unos protectores que se encuentran localizados en cada uno de los motores del drone, evitando que las aspas del mismo causen algún tipo de lesión al usuario.

V REFERENCIAS 1. Arduino SA. (2013). Obtenido de Jameco: http:// www.jameco.com/jameco/workshop/howitworks/ how-servo-motors-work.html 2. Davis, J., & Reese, R. (2008). Finite State Machine Datapath Design, Optimization, and Implementation. Dallas: Morgan & Claypool Publishers 3. Hassan M., Y., & Herrero S., V. (2007). Eye - Tracking en Interacción Persona - Ordenador. Revista sobre personas, diseño y tecnología (ISSN 1886-8592). 4. Katsuhiko, O. (2010). Ingenieria de control moderna. Del Este : Universidad de la República, Alto Panama. 5. Lanniser, S. (2015). Raspberrypi - Comunidad en español. Obtenido de http://www.raspberrypi-es. com/2013/04/ 6. Minns, P., & Elliot, I. (2008). FSM based Digital Design using Verilog HDL. Chichester: John Wiley & Sons Ltd. 7. Myska. (2010). MÁQUINAS Y MECANISMOS. PEARSON. 8. Pallas, R. (2005). Sensores y Acondicionamiento . Mexico: Marcongo . Obtenido de http://www.robotnik.es/robots-moviles/summit-x/ 9. Standford Research Institute. (2015). Artificial Intelligence Ceneter. Obtenido de www.ai.sri.com/shakey/ 10. Systems, C. W. (2015). Wheelift Systems. Obtenido de http://www.wheelift.com/agv_systems.html 11. Tamayo, M. L., & Bernal, J. (1998). Alteraciones visuales y auditivas de origen genético. Centro Editorial Javeriano.

Fig. 31. Prueba mecanismo 3

IV CONCLUSIONES • Se diseñó y construyó exitosamente un mecanismo estabilizador para el control de la cámara de un drone. El estabilizador es capaz de controlar hasta 180 grados en el eje X y 180 grados en el eje Y, a pesar de que el drone mientras esta en el aire solo puede girar hasta 35 grados. El mecanismo es robusto resistente al polvo y a lluvia moderada. • Al momento de controlar el giro de la cámara por acción de los actuadores, se logró controlar la imagen manteniendo a la misma estable y presentando una mejora en las tomas aéreas.

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MICRO-RED ELÉCTRICA INTELIGENTE AISLADA APLICADA A UN SISTEMA DE ALUMBRADO PÚBLICO Autor Franklin Olmedo Ocampo Jiménez Master en Eficiencia Energética franklinocampo@hotmail.com

Resumen: Este documento presenta la operación y control de los convertidores estáticos de energía de una micro-red eléctrica inteligente aplicado a un sistema de alumbrado público a partir de fuentes de energía renovables solar fotovoltaica y eólica. El lugar seleccionado para este estudio es la estación meteorológica “La Tola” ubicada en la parroquia rural de Pifo, en Quito -Ecuador. La micro-red está formada por un panel solar fotovoltaico de 235 W, un generador eólico de 400 W y un sistema de almacenamiento de energía de 220 Ah/día. Se monitorean las variables voltaje y corriente para, a través del algoritmo de control obtener el punto máximo de potencia mediante dos convertidores reductores–elevadores. El algoritmo de conductancia incremental se utiliza para la energía proveniente de la irradiación solar, y el algoritmo perturbación y observación para la generación eólica. El sistema de almacenamiento de energía trabaja por medio de un convertidor DC/DC bidireccional que realiza el control de carga y descarga del banco de batería, mientras que la carga (lámpara led) es alimentada a través de un convertidor DC/DC reductor. Los resultados obtenidos de la simulación indican el buen funcionamiento del sistema. Índices Convertidor Bidireccional, Convertidor Reductor-Elevador, Conductancia Incremental, MPPT, Perturbador y Observador. I. INTRODUCCIÓN

ebido al incremento de usuarios de aplicaciones industriales y domésticas tanto en áreas urbanas como rurales, la demanda energética en los últimos años en el Ecuador se ha incrementado [1]. Según el CONELEC (Consejo Nacional de Electricidad del Ecuador), existe parte del territorio ecuatoriano sin electrificar, particularmente en las islas Galápagos, sectores de la Costa y de la Amazonía, en donde por razones de carácter técnico, económico, de impacto ambiental e incluso cultural imposibilitan que a estos sectores se les provea del servicio eléctrico convencional. Bajo este panorama las energías renovables no convencionales constituyen una alternativa

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para los propósitos de suplir esta necesidad energética [2]. Actualmente no existe en nuestro país un estudio de sistemas de tecnología inteligente para la iluminación exterior que aproveche la energía solar fotovoltaica y eólica, y con un rendimiento aceptable de manera autónoma, es decir para sistemas aislados o sin conexión al Sistema Nacional Interconectado (SNI). Dado que el consumo en sistemas de iluminación pública va en aumento, la contribución de sistemas energéticamente autosustentables aportan en la cambio de la matriz energética ecuatoriana y contribuyen al incremento del uso de energías limpias, las cuales a su vez permiten disminuir la contaminación de medio ambiente. El presente trabajo investigativo se enfoca en la utilización de dos fuentes de energía renovable disponibles en el país, las cuales a través de un sistema de almacenamiento y gestión de la demanda energética cubren los requerimientos de una carga puntual, un poste de alumbrado público. El sistema se compone de generación eólica y solar fotovoltaica que junto con los convertidores DC/DC reductores–elevadores operan bajo la técnica de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT). Por otra parte un convertidor DC/DC bidireccional controla el sistema de baterías para el almacenamiento de energía y un convertidor reductor controla la cantidad de energía que va hacia la lámpara led. Se ha considerado como escenario para la micro-red eléctrica, los datos de irradiación solar y perfiles de viento medidos en la parroquia rural de Pifo de la ciudad de Quito, a partir de los cuales se plantean varios escenarios para determinar la contribución de cada tipo de generación y el manejo eficiente de la energía de todo el sistema. II. ESTRUCTURA ELÉCTRICA

MICRO-RED

En la Fig. 1 se observa el diagrama de bloques de la configuración del sistema. Al bus DC se inyecta la energía entregada tanto por el panel solar fotovoltaico como por el generador eólico a través de convertidores DC/DC tipo reductor–elevador [3]. Mientras que el sistema de baterías controla la carga y descarga de las mismas mediante un

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convertidor bidireccional. Por otra parte, se suministra energía a la lámpara led utilizando un convertidor DC/DC reductor.

velocidad promedio de viento de aproximadamente 2 a 3 m/s, mientras que en las zonas rurales se llega a tener velocidades promedio de 7 a 8 m/s [8]. Por tal razón se ha seleccionado un generador eólico trifásico de eje horizontal y 5 palas de imanes permanentes de Pnom= 400 W @ 1200 RPM, Vmax=50 V. La potencia entregada por este generador eólico tomando como velocidad promedio del viento 8 m/s es: [9]

Donde: Cp es el coeficiente de potencia igual a 0,53 p es la densidad del aire en Quito de 0,892 Kg/m^3, D es el diámetro de las hélices de 1,21 m.

Fig. 1. Diagrama de bloques general del sistema

A. Generación Fotovoltaica La medición de la radiación solar en Ecuador utiliza el criterio de brillo solar. La conversión de la heliofanía a valores de radiación convencionales se realiza a partir de modelos empíricos y teóricos que incorporan dentro de sus coeficientes los registros de nubosidad, de temperatura, de ubicación geográfica, entre otras variables [4]. De acuerdo a los datos de radiación solar, se obtiene el comportamiento horario diario de la energía solar en la zona rural de Quito de la estación meteorológica M0002 “La Tola” (10 de Agosto 2015) [5], el cual es presentado en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.Fig. 2.

C. Sistema de alumbrado público – lámpara led Para la iluminación de vías se tienen lámparas de elevados rendimientos luminosos con un bajo consumo y vida útil larga [10]. Para esta aplicación se ha escogido una lámpara tipo led de 80 W, 12 – 24 Vdc, y un flujo luminoso de 7400– 9200 lm. D. Sistema de almacenamiento de energía De acuerdo a la demanda de energía del sistema, la lámpara led debe estar encendida 13 horas diarias, considerando las horas de oscuridad durante un día completo. La profundidad de descarga diaria permitida al banco de baterías va del 20 al 80% [11] y para el caso de baterías de gel 70%. Utilizando un factor de seguridad del 20% y para tres días de autonomía, la capacidad del banco de baterías está dado por la siguiente ecuación:

Por tanto, para el sistema se ha seleccionado un banco de baterías de gel de 220 Ah/día, 24 Vdc y 20 A.

El recurso solar que recibe la ciudad de Quito supera los 4.000 Wh/m2/día [6]. Para el sistema propuesto se ha escogido el panel fotovoltaico modelo BYD 235P6A-30 [7], cuya Pmax= 235 W @ 1000 W/m2 y 25 ºC; Vmax=29.24 V; Voc= 37 V; Isc= 8.48 A.

E. Convertidor DC/DC reductor – elevador Para esta aplicación se implementó los convertidores DC/ DC reductores – elevadores, tanto para la conexión de la energía solar como eólica, estos trabajan en un bus común de 24 Vdc fijado por las baterías, además trabajan en modo de conducción continua a una frecuencia de conmutación de 5 KHz, voltaje de salida de 29 Vdc y con un rizado menor al 1%. Donde L= 43 mH y C= 2.2 mF.

B. Generación Eólica En la zona urbana de la ciudad de Quito se alcanza una

F. Convertidor DC/DC bidireccional Con el fin de controlar la carga y descarga de las baterías,

Fig. 2. Perfil de radiación solar de un día para la ciudad de Quito

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se ha empleado un convertidor bidireccional [12] como se muestra en la Fig. 3. La carga se realiza cuando existe suficiente energía generada en el bus DC y la descarga cuando alimenta a la lámpara led, es decir cuando no están aportando las fuentes de energía renovable. Para la topología propuesta se tiene L= 25 mH y C= 1 mF.

A. MPPT - Conductancia Incremental para el panel solar El punto de operación de un panel fotovoltaico cambia con la irradiación solar y la temperatura de la celda solar, como se muestra la Fig. 5. Por esta razón es indispensable alcanzar dicho punto de trabajo para extraer la mayor potencia posible durante su funcionamiento.

Fig. 5. Curva Potencia/ Corriente vs. Voltaje para una celda fotovoltaica.

Fig. 3. Topología convertidor DC/DC bidireccional tipo C

G. Convertidor DC/DC reductor Permite controlar el paso de energía proveniente del bus DC hacia la carga, se utiliza debido al excedente de energía que existe cuando aportan las dos fuentes alternativas. Este convertidor trabaja en conducción continua a 5 KHz de frecuencia de conmutación, con una salida de 24 Vdc y 3.3 A. III. ALGORITMOS DE CONTROL DEL SISTEMA

Se utilizó el método de conductancia incremental, cuyo criterio de implementación digital es simple, efectivo, y utiliza el menor número de sensores posibles y tiene el menor costo [13]. Para obtener la máxima potencia en función de los diferentes parámetros climatológicos (radiación solar y temperatura) se debe analizar la posición del punto de operación con respecto al máximo punto de potencia, como se indica en la ecuación (3):

Para lograr una gestión de energía eficiente en el sistema, se han aplicado técnicas para alcanzar el punto máximo de potencia (MPP) de cada una de las fuentes de energías limpias utilizadas, las cuales recurren a reguladores proporcionales e integrales (PI) para alcanzar su punto exacto de trabajo. Adicionalmente, se ha incluido el control del convertidor bidireccional para la adecuada carga y descarga del sistema de baterías y el control del convertidor tipo reductor para suministrar la energía requerida por la lámpara durante las horas de funcionamiento. En la Fig. 4 se detalla el esquema de conexión de la generación fotovoltaica y eólica. Para obtener la máxima potencia del sistema, se monitorean el voltaje y corriente, con estos valores modificar la dirección del punto de operación y alcanzar el máximo punto de la curva Potencia vs. Voltaje. Esto se indica en el diagrama de flujo de la Fig. 6. En base al algoritmo de MPPT indicado, se consigue la relación de trabajo del convertidor reductor – elevador para obtener el MPP. La Fig. 7 muestra su esquema de conexión.

Fig. 4. Diagrama de bloques de la obtención del MPPT.

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B. MPPT – Perturbador y Observador (P&O) para el generador eólico Para obtener el punto máximo de potencia de la energía eólica, se utilizó la técnica de lazo cerrado P&O debido a que su implementación digital es simple y su desempeño es aceptable para bajas variaciones de velocidad [14]. Las condiciones de operación de este método son: pendiente positiva, punto óptimo y pendiente negativa.

Fig. 6. Algoritmo MPPT – Conductacia Incremental

Fig. 7. Esquema de conexión panel fotovoltaico – convertidor DC/DC reductor elevador

De acuerdo a la Fig. 8, si el punto de operación es pendiente positiva, debe moverse hacia la derecha para alcanzar el punto de máxima potencia [15], en este punto se tiene voltaje bajo y corriente alta, por lo tanto para subir la velocidad se debe incrementar el valor de voltaje reduciendo el ciclo de trabajo. Mientras que si el punto de operación es de pendiente negativa, debe moverse hacia la izquierda, teniendo un voltaje alto y corriente baja, por lo tanto el ciclo de trabajo del conversor debe aumentar para lograr una disminución en el voltaje y por ende la velocidad. Para obtener el MPPT se implementó el algoritmo detallado según el diagrama de flujo de la Fig. 9, y obtener el máximo punto de la curva Potencia Vs. Velocidad.

en este modo las baterías se cargan a partir de la generación de energía solar y eólica. El control de corriente unificado propuesto para el convertidor bidireccional tiene un controlador en cascada que es rápido y robusto el cual consiste en un lazo interno que regula corriente en el inductor y el lazo externo que regula voltaje en el capacitor, el lazo interno es por lo menos diez veces más rápido que el externo, consiste en colocar un bucle interno de corriente dentro de un bucle de voltaje superpuesto como se observa en la Fig. 10. [16]. Se han utilizado controladores PI y se han calculado sus parámetros de control Ki y Kp utilizando el criterio control en cascada por medio de variables de estado. Fig. 8. Curva Potencia vs. Velocidad/Voltaje generador eólico

Para obtener el MPPT se implementó el algoritmo detallado según el diagrama de flujo de la Fig. 9, y obtener el máximo punto de la curva Potencia Vs. Velocidad.

Vc*

-Vo

∑

+∑

- iL

DC/DC BIDIRECCIONAL

PWM

iL Vo

INICIO

Lazo interno corriente SENSAR: V(1), I(1) P1=V(1)*I(1) P0=V(0)*I(0)

Lazo externo voltaje

P1=P0

Fig. 10. Control en cascada del convertidor DC/DC bidireccional

NO P1˃P 0

Donde: Vc* es voltaje de referencia 24 V, Vo es el voltaje medido a salida del conversor bidireccional, iL es la corriente medida en inductor bidireccional.

I1˃I0

I1˃I0 SI

DECREMENTO ɗ

INCREMENTO ɗ

DECREMENTO ɗ

TERMINAR

El control supervisor del sistema de almacenamiento de energía se presenta en la Fig. 11. Para garantizar una mayor vida útil de las baterías se debe evitar estados de carga y descarga profunda de las mismas. Cuando el estado de carga (SoC) de las baterías, se encuentran sobre el 85% desconecta las fuentes generadoras eólica y solar, es decir ya no se permite que se sigan cargando las baterías y cuando el SoC es menor al 30% se llega a un estado crítico y se desconecta la alimentación a la carga [17].

Fig. 9. Algoritmo MPPT – Perturbador Observador

INICIO

C. Control en cascada del conversor bidireccional La intermitencia en la generación de energía no convencional, debido a los cambios en las condiciones climáticas, hacen que el control del sistema de almacenamiento sea un aspecto crucial para garantizar el suministro de energía a la carga sin importar las variaciones ya sea de irradiación solar o viento.

SENSAR: SOC

SOC ˃ 80%

40% < SOC < 80% NO

Para la topología propuesta para el convertidor bidireccional, se tiene lo siguiente: cuando la corriente fluye desde las baterías hacia bus DC, el circuito equivalente representa un convertidor elevador, en este modo las baterías empiezan a descargarse entregando la corriente a la carga del sistema. Por otro lado, cuando la corriente va en dirección hacia las baterías, el circuito equivalente es un convertidor reductor,

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SOC < 30%

PV=ON WIN=ON

PV=OFF

SOC ˃ 85%

PV=OFF WIN=OFF

SI CRITICO LOAD=OFF

PV=ON WIN=ON

TERMINAR

Fig. 11. Control supervisor de carga y descarga de las baterías

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D. Control de suministro de energía de la lámpara led La carga del sistema (lámpara led) está conectada al bus DC mediante un convertidor DC/DC reductor y una fotocélula que permite su conexión cuando detecta la ausencia de luz natural. El convertidor reductor mantiene constante el voltaje y la corriente de alimentación necesaria para el funcionamiento de la lámpara led por medio de un regulador proporcional – integral.

yor producción solar en el año (Julio). A partir de la Fig. 13, se puede visualizar que la corriente máxima entregada por el sistema fotovoltaico es de 8.2 [A] y del eólico 6.1 [A]. El sistema de baterías absorbe energía entre las 07:00 y 18:30 horas, período en el cual no se está alimentando la lámpara led. Mientras que el resto del tiempo, es decir en horas de la noche el sistema entrega a la carga un voltaje constate de 24 Vdc y 3.3 A.

IV. RESULTADOS Para analizar el comportamiento general del sistema se tienen tres escenarios (Tabla I) basados en la Fig. 12, que muestra los perfiles de irradiación solar, temperatura y de viento en el año 2015 para la ciudad de Quito.

Fig. 13. Aporte de Energía Sistema 24H

Para el Escenario 2, se ha seleccionado el mes de Agosto debido a que en los meses de Julio a Septiembre existe mayor potencial de radiación. Como se muestra en la Fig. 14, con las técnicas de MPPT implementadas durante el periodo de 31 días, se tiene en el sistema fotovoltaico una potencia promedio de 195 W y en el sistema eólico un promedio de potencia de 168 W, con esta energía se puede garantizar la alimentación a la carga y baterías. Como se puede ver en la Fig. 15, que el sistema gestiona adecuadamente la energía para alimentar la carga. Fig. 12. Condiciones climáticas 24H Julio 2015

Para el Escenario 1, en la Fig. 12, se tiene el comportamiento del sistema para un día completo en el mes de maPara publicidad llámanos:

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Para el Escenario 3, se ha escogido el periodo anual (año 2015). Éste análisis ayuda a tomar una mejor decisión para analizar las características que debe cumplir el sistema (eólico, solar o hibrido), como se puede observar en la Fig. 16. De manera similar al escenario 2, se trabaja con el promedio diario de potencia teniendo así un promedio de la potencia de generación fotovoltaica de 155 W y de generación eólico 150 W. Por lo tanto, como se puede ver en la Fig. 17, el aporte de la energía renovable, satisface la demanda de energía a la carga de una forma confiable y eficiente.

Fig. 14. Condiciones climáticas 31 Días (Mayor Potencial)

Fig. 16. Condiciones climáticas anual año 2015

Fig. 15. Aporte de Energía Sistema 31 Días (Mayor Potencial)

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Fig. 17. Aporte de Energía anual año 2015

V. CONCLUSION Se demostró el correcto funcionamiento de los convertidores estáticos así como las técnicas aplicadas en el sistema para obtener el punto máximo de potencia en los diferentes escenarios de generación y consumo planteados. Así como también la factibilidad técnica- y económica para producir la energía suficiente para alimentar una carga puntual a través de sistemas híbridos a escala pequeña, mediante el manejo eficiente de la energía junto con un sistema de almacenamiento. Se alcanzó una eficiencia del 5.7% para la generación fotovoltaica y 11.7% para la eólica. La topología de convertidores estáticos de energía DC/ DC reductor-elevador fue la más eficiente en este tipo de aplicaciones debido a que se puede barrer completamente el rango de las curvas de los parámetros climáticos desde corriente a cortocircuito hasta voltaje a circuito abierto. Finalmente podemos concluir que la electrónica de potencia y los algoritmos aplicados en cada sistema, se pudo obtener la máxima potencia, a pesar de no tener parámetros climatológicos importantes. El control realizado en cada sistema (eólico, solar, almacenamiento de energía y carga) nos ayudó para obtener un sistema eficiente, amigable y confiable. VI. REFERENCIAS 1. [1] OLADE, “Organización Latinoamericana de Energía,” Quito, 2013. 2. [2] CONELEC, “Estadisticas del Sector Electrico Ecuatoriano,” Quito, 2009. 3. [3] M. H. Rashid, Electronica de Potencia, México: Centeno No. 162.1, 1995. 4. [4] I. Moradi, “Quality control of global solar radiation using sunshine duration hours. energy 32 lsevier,” 2008. 5. [5] INAMHI, Datos meteorológicos del Distrito Me-

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tropolitano de Quito, Quito, 2015. 6. [6] CONELEC, “Atlas solar del Ecuador con fines de generación eléctrica,” Quito, 2008. 7. [7] BYD, “zonnepanelen,” 24 Mayo 2011. [Online]. Available: https://www.zonnepanelen.net/nl/pdf/panels/BYD_220-250P.pdf. 8. [8] L. A. Sola, “Diseño de un aerogenerador de eje vertical tipo savonius para electrificación rural,” 2012. 9. [9] MEER, “Atlas Eólico del Ecuador,” Quito, 2013. 10. [10] L. B. Blazquez, “Iluminación de Vias”. 11. [11] S. J. Sanchez Miño, energías Renovables Conceptos y aplicaciones., Quito, 2003. 12. [12] H. Lee Palacios, R. Mendoza Macías and J. Ruiz Molina, “Diseño de un convertidor DC/DCcon conmutación forzada por voltaje y modulación,” , Guayaquil, 2004. 13. [13] M. A. Abdullah, A. Yatim and C. W. Tan, “Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms for Wind Energy System,” 2011. 14. [14] J. A. Frutos Martinéz, C. G. Sergio, C. C. Oscar and O. G. Rubén, “Estudio Comparativo de algoritmos de busqueda del MPPT en sistemas de Generación Eólica,” Colima, México, 2012. 15. [15] C. Kamalakannan, L. Padma Suresh and S. P. B. K. Sekkar Dash, Power Electronics and Renewable Energy Systems, 2014. 16. [16] L. Wang and K. C. Ng., “Sensitivity analisys of PI cascada control of power converter,” Japon, 2013. 17. [17] YUBA, “Etapas de carga de una batería,” 2015. [Online]. Available: http://www.yubasolar. net/2014_12_01_archive.html. Franklin Ocampo Jiménez, nació en Pedro Vicente Maldonado, provincia pichincha, Quito-Ecuador el 9 de Septiembre de 1978. Realizó sus estudios secundarios en el Instituto Técnico Superior “SUCRE”. Se graduó en la Escuela Politécnica Nacional como Tecnólogo Electromecánico en 2008 e Ingeniero en Electrónica y Control en 2011. Trabajó en Repsol S.A hasta el 2017, en los campos petroleros, Bloque 15, Petroamazonas y bloque 16, Repsol. Actualmente se encuentra culminando la tesis de Magister en Eficiencia Enérgica en la institución Politécnica Nacional del Ecuador. Áreas de interés: Automatización, electrónica y control, maquinas eléctricas. (franklinocmapo@hotmail.com)

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TECNOLOGÍAS DISPONIBLES EN CORTE Y AISLAMIENTO EN EQUIPOS DE MEDIA TENSIÓN Y SUS DIFERENCIAS

ELÉCTRICO

Autor: Por: Eduardo Bas Auspiciado Por: ELECTROLEG S.A THOMAS & BETTS

Tecnologías Disponibles: Medios de Interrupción: – Aceite – Aire – SF6 – Vacio

Medios de Aislamiento: - Aire Aislado - Gas (SF6) - Aceite - Material Sólido Dieléctrico

Problemas Comunes Seccionador de Aire • • •

Interrupciones/Averías debido a Corrosión, Animales, Polvo, Arqueos, Falta de Mantenimiento y Humedad. Requiere tiempos de interrupciones más largos para reemplazos y mejoras. Espacios grandes de equipos requeridos.

Problemas Comunes Seccionador de SF6 • • • •

Interrupciones/Averías debido a niveles bajos de aislamiento, presión baja de gas, baja temperaturas, falta de mantenimiento. Ambiental - gases ocasionan efecto “green house” Dificultad para caber en espacios confinados. Dificultad con disposición de los Gases

• • • • • •

Se requiere monitoreo y mantenimiento constante Riesgo mayor de fallas Riesgo mayor de fuego Típicamente no han sido probados contra “ArcFault”. Costos mayores de personal mantenimiento y operación. Tiempos más largos de reparación Interrupciones/ Averías.

Historia de Aislamiento de Sólido dieléctrico. • WWII: debido a escasez de aisladores de Porcelana y Vidrio se comienza a explorar materiales alternos. • 1947: Transformadores de corriente y voltaje de Resina Epóxica son introducidos al mercado en Europa. • 1952: Polymer insulation casting was introduced in USA • 1954: GE comienza estudios de materiales para aisladores • • 1962: se introduce el Ethylene-Propylene • 1965: se utiliza en aplicaciones de exteriores el Cycloaliphatic Epoxy • 1966: los primeros aisladores de interruptores son fabricados con fiberglass reenforzado con Epoxy • Desde los 1960’s, el hule EPDM crece rápidamente. • 1996: Elastimold introduce el primer diseño de seccionador de Sólido Dieléctrico.

Problemas Comunes Seccionador de Aceite

Propiedades Ideales de Sólido Dieléctrico

• •

• • •

Se requiere tomar muestras periódicas de aceite. Niveles bajos de aceite causan arqueos eléctricos en equipo. Tecnología antigua – Interrupciones/Averías debido a falta de mantenimiento y pérdida de aislamiento. Problemas ambientales ocasionados por derrames de aceite. Problemas de seguridad/riesgo asociados a fuegos.

Resumen seccionador Aire, SF6 y Aceite: • •

Se requiere mucho Espacio para equipo Sensitivo al Ambiente, Contamina Para publicidad llámanos:

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• • • • • • • • • •

Fuerza Dieléctrica Fuerza Mecánica Fuerza al Impacto Peso Liviano Resistencia a “shock” térmico Resistencia al “Tracking” Inerte a contaminación y medio ambiente Proceso de manufactura fácil y consistente Económico Confiable

• •

3. Flexibilidad de Operación • • • •

Sólido Dieléctrico 1. Seguridad

• •

•

Construcción de frente muerto Aisla, blinda y elimina la exposición de componentes vivos No se utiliza aceite, gas o aire como aislamiento para alto voltaje.

2. Confiabilidad •

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Diseño Compacto y Ligero que permiten instalaciones en espacios limitados Diseño Modular que permita la combinación de otros equipos: Intercambiable, configurable y ampliable en campo Reduce inventario (almacenamiento de componentes comunes) No sensitivo a la posición Puede ser instalado donde sea y en cualquier orientación Costo bajo de operación a lo largo de su vida útil

4. Materiales NO Contaminantes • •

Utilización de componentes libres de mantenimiento como las botellas de vacío y aislamiento sólido dieléctrico.

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Mecanismos rápidos y libres de mantenimiento. Todos los componentes de los seccionadores deben ser completamente sellados y sumergibles.

No aceites ó gases que monitorear, mantener ó desechar Aislamiento sólido dieléctrico, como hule de EPDM, es una solución Ecológica que no contiene gases venenosos como los usados actualmente para el corte en Media Tensión.

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SEGURIDAD ELÉCTRICA (Parte 1) Autor Ing. Cristian Vásquez Eléctrico en Control Industrial Master en Seguridad y Prevención de Riesgos en el Trabajo Certificación Internacional NFPA 70

INTRODUCCIÓN

a electricidad es una de las energías más utilizadas en todas nuestras actividades cotidianas, sin ella no podríamos beneficiarnos de todos sus usos como son la iluminación, transporte, calefacción, procesamiento de alimentos, levantamiento de cargas etc. Debido a la importancia que tiene la electricidad en todas nuestras actividades es necesario que tengamos en cuenta los riesgos de trabajar con ella, así como el determinar procedimientos que nos permitan eliminar o reducir la posibilidad de tener un accidente.

“Sin embargo, siempre coincide un segundo motivo, la inadecuación de la instalación, por lo que un buen diseño inicial y un adecuado mantenimiento serán determinantes para asegurar su correcto funcionamiento evitando lesiones a las personas o daños en materiales indeseados” . RIESGO ELÉCTRICO El riesgo eléctrico es aquel susceptible de ser producido por cualquier tipo de operación en instalaciones eléctricas y/o con equipos y aparatos de baja, media y alta tensión, como pueden ser operaciones de mantenimiento o experimentación con aparatos e instalaciones eléctricas. Riesgo eléctrico es el originado por la energía eléctrica. Los riesgos de origen eléctrico están ampliamente difundidos en nuestra sociedad, en épocas anteriores los únicos casos de electrocución provenían de los rayos. Actualmente, la situación es muy distinta, esta circunstancia hace importante el estudio de la seguridad eléctrica (Creus & Mangosio).

El no respetar los procedimientos para realizar trabajos con energía eléctrica ocasiona graves riesgos de sufrir un accidente que podría tener consecuencias fatales. Aunque el riesgo eléctrico al que se exponen los profesionales del sector es conocido por estar siempre presente en su actividad, hay que tener en cuenta que los problemas suelen surgir cuando, por una deficiente organización preventiva por la imposición de elevados ritmos de trabajo o por la confianza en la propia experiencia, no se adoptan las medidas preventivas que protegen o anulan el riesgo. Muchos accidentes se deben a esta omisión de precauciones.

Las Principales fuentes de riesgo eléctrico presentes en nuestro medio son las siguientes: • Sistemas de generación eléctrica • Sistemas de distribución eléctrica * Públicos * Redes de alta, media y baja tensión * Privados * Redes de media y baja tensión • Sistemas de medición de energía eléctrica • Cámaras de transformación • Tableros principales y auxiliares de distribución • Tablero de Corrección de Potencia • Baterías • Descargas atmosféricas • Energía electrostática Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano. La corriente eléctrica, al atravesar el cuerpo humano, puede producir alteraciones o lesiones, tanto de carácter tempora-

http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=2m5QcbaxiA8C&oi=fnd&pg=PA11&dq=riesgos+de+la+electricidad&ots=iQiJSH8Ant&sig=lc3QdhSBi6M3XRsbRbAWvNohByI#v=onepage&q=riesgos%20de%20la%20electricidad&f=false

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rio como permanente. Puede producir una acción directa sobre las células nerviosas (shock), alteraciones permanentes del sistema cardiaco (arritmias, lesiones del miocardio) (Creus & Mangosio) . Los efectos más frecuentes son los siguientes: • Tetanización • Paro respiratorio • Fibrilación ventricular • Quemaduras Límites de peligrosidad de la corriente eléctrica.

eléctrico, presentando un perfil neurosicológico que evidencia la existencia de un proceso de daño cerebral a nivel funcional, sus dificultades neuropsicológicas están caracterizadas por una enorme identificación de las funciones cognitivas básicas, y dificultades a la hora de realizar actividades que requieren cierto grado de coordinación motriz. Aunque, son poco frecuentes los traumatismos eléctricos, mencionaremos algunas repercusiones: quemaduras leves, lineales, profundas o puntiformes, fracturas de cráneo y cuello, fractura de huesos largos, daño neurológico, ruptura de membrana timpánicas, cataratas, lesión de córnea, atrofia óptica, desprendimiento de retina. Paro cardíaco, taquicardia, daño muscular, daño miocárdico. Necrosis muscular, vaso espasmo transitorio severo; fallo renal, trombosis, parálisis, inestabilidad, paraplejia, hemorragias cerebrales, convulsiones, daño en nervios periféricos, confusión: amnesia, déficit de concentración, lesiones de médula espinal, lesiones pulmonares, necrosis de vesícula, vísceras huecas.

Gráfico 1: Efectos de la corriente alterna en el organismo

Zona 1: habitualmente ninguna reacción. Zona 2: habitualmente ningún efecto fisiológico peligroso. Zona 3: habitualmente ningún daño orgánico. Con duración superior a 2 segundos se pueden producir contracciones musculares dificultando la respiración, paradas temporales del corazón sin llegar a la fibrilación ventricular Zona 4: riesgo de parada cardiaca por: fibrilación ventricular, parada respiratoria, quemaduras graves.

Dado el hecho de que más de la mitad de los habitantes de los países dependen económicamente en forma directa de la población trabajadora, un deterioro en la salud de estos daña también el bienestar familiar. Esta situación adquiere mayor relevancia en el caso de los trabajadores independientes o del sector informal ya que su capacidad de ingresos depende de su propia salud. Trayectoria mano-mano, piel seca,c.alterna, frecuencia 50-60 Hz, superficie de contacto 50-100 cm² Tensión de Contacto (V)

Impedancia Total (Ω) del cuerpo humano que no son sobrepasados por el 5% de las personas 50% de las personas

25 50 75 100 125 220 700 1000 Valor Asintótico

1.750 1.450 1.250 1.200 1.125 1.000 750 700 650

95% de las personas

3.250 2.625 2.200 1.875 1.625 1.350 1.100 1.050 750

6.100 4.375 3.500 3.200 2.875 2.125 1.550 1.500 850

Tabla 1: Impedancia del cuerpo frente a la corriente alterna

Trayectoria mano-mano, piel seca,c.continua, superficie de contacto 50-100 cm² Tensión de Contacto (V)

Gráfico 2: Efectos de la corriente continua en el organismo

Impedancia del cuerpo humano frente a la corriente eléctrica Los efectos de un accidente eléctrico, pueden tardar en aparecer días o años y puede presentar trastornos como brotes de violencia, falta de aseo, irritabilidad, excitabilidad, falta de atención, obnubilación, que pueden o no surgir en el momento de la atención médica,

25 50 75 100 125 220 700 1000 Valor Asintótico

Impedancia Total (Ω) del cuerpo humano que no son sobrepasados por el 5% de las personas

50% de las personas

95% de las personas

2.200 1.750 1.510 1.340 1.230 1.000 750 700 650

3.875 2.990 2.470 2.070 1.750 1.350 1.100 1.050 750

8.800 5.300 4.000 3.400 3.000 2.125 1.550 1.500 850

Tabla 2: Impedancia del cuerpo humano frente a la corriente continua

Pero son perfectamente compatibles con un traumatismo Para publicidad llámanos:

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SENSACIÓN DE LOS UMBRALES • Umbral de percepción.- Es el valor mínimo de la corriente que provoca una sensación en una persona, se considera un valor de 0,5 mA en corriente alterna y 2 mA en corriente continua, cualquiera que sea el tiempo de exposición. • Umbral de reacción.- Es el valor mínimo de la corriente que provoca una contracción muscular. • Umbral de no soltar.- Cuando una persona tiene sujetos unos electrodos, es el valor máximo de la corriente que permite a esa persona soltarlos. En corriente alterna se considera un valor máximo de 10 mA, cualquiera que sea el tiempo de exposición. En corriente continua, es difícil establecer el umbral de no soltar ya que solo el comienzo y la interrupción del paso de la corriente provocan el dolor y las contracciones musculares. • Umbral de fibrilación ventricular.- es el valor mínimo de la corriente que puede provocar la fibrilación ventricular. PERCEPCIÓN DE LOS UMBRALES UMBRAL ABSOLUTO DE INTENSIDAD.- Es la máxima intensidad de corriente que puede soportar una persona sin peligro, sea cual sea el tiempo que dure su exposición a la corriente. UMBRAL DE INTENSIDAD ALTERNA A 60 Hz.- Es la corriente que ante un contacto la persona puede soltarse por sí sola. Ha sido establecida en 10 mA. UMBRAL ABSOLUTO DE TENSIÓN.- Para una resistencia del hombre de 2500 ohm y una corriente de 10 mA. la tensión límite es de 25 volt. CORRIENTE ALTERNA Es la corriente que varía su valor y su sentido en el transcurso del tiempo. EFECTOS Y SECUELAS A partir de una intensidad de 10 miliamperios de corriente alterna de baja frecuencia (el umbral bajo el cual no llega a producirse aferramiento) se desencadenan contracciones de la musculatura esquelética, que pueden llevar a que la persona se aferre a la fuente de corriente eléctrica y a un tiempo más prolongado de exposición. A partir de 30 a 50 miliamperios, puede sobrevenir una contracción torácica que, al implicar la tensión de los músculos respiratorios y del diafragma durante la duración del flujo de corriente, puede producir un paro respiratorio. CORRIENTE CONTINUA Es la corriente que no varía su valor ni su sentido en el transcurso del tiempo. EFECTOS Y SECUELAS. La corriente continua actúa por calentamiento, aunque

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puede ocasionar un efecto electrolítico en el organismo que puede generar riesgo de embolia o muerte por electrólisis de la sangre. La corriente eléctrica sigue preferentemente la trayectoria de la menor resistencia, desempeñando un rol decisivo las diferentes resistencias que ofrecen los tejidos del cuerpo humano. Los tejidos nerviosos presentan la resistencia menor, le siguen las arterias, músculos, piel, tendones, tejido adiposo y los huesos. En consecuencia, para el caso de la corriente continua y las corrientes de baja frecuencia, la probabilidad de daño del tejido nervioso es la mayor, seguida de arterias y músculos. NORMATIVAS TÉCNICAS A continuación indicamos algunas de las normativas técnicas existentes para lograr sistemas seguros con el uso de la electricidad NORMA CEI La CEI “Comisión Electrotécnica Internacional” es una organización mundial para la estandarización que comprende todos los comités electrotécnicos nacionales. El propósito de la CEI es el de promover la cooperación internacional en todas las cuestiones que conciernen a la normalización en los campos eléctrico y electrónico. Con ese fin la CEI publica las Normas Internacionales. Se encarga su preparación a los comités técnicos y además cualquier otro comité nacional interesado en el tema que se aborda puede participar en el trabajo preliminar. NORMA IEEE El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, Inc. (IEEE) es una corporación sin fines de lucro, constituida en el estado de Nueva York el 16 de marzo de 1896. NORMA NFPA70 NEC El código NEC “Código Eléctrico Nacional”, es el conjunto de requisitos eléctricos de seguridad de más amplia adopción en el mundo, es adoptado como ley en la mayoría de los Estados Unidos de América. En América Latina el NEC ha sido adoptado como ley oficial por México, Costa Rica, Panamá, Venezuela, Ecuador y Puerto Rico. Esta ley modelo fue preparada por el comité asesor de la NFPA sobre la adopción y uso del código eléctrico nacional y documentos relacionados, como una guía para aquellas jurisdicciones que no tienen procedimientos de inspección eléctrica formalizados o que deseen reformar sus leyes de inspección, al igual que una guía para la adopción del NEC. NORMA INEN Según Decreto Ejecutivo 338 del 16 de mayo del 2014 y de la resolución del Director Ejecutivo N° 2014- 025 del 2 de julio del 2014; se cambia el nombre de “Instituto Ecuatoriano de Normalización” por “Servicio Ecuatoriano de Normalización”, las siglas INEN se mantienen hasta realizar el proceso de cambio.

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El Servicio Ecuatoriano de Normalización es un organismo técnico nacional, eje principal del Sistema Ecuatoriano de la Calidad en el país, competente en Normalización, Reglamentación Técnica y Metrología, que contribuye a garantizar el cumplimiento de los derechos ciudadanos relacionados con la seguridad; la protección de la vida y la salud humana, animal y vegetal, la preservación del medio ambiente, la protección del consumidor y la promoción de la cultura de la calidad y el mejoramiento de la productividad y competitividad en la sociedad ecuatoriana.

MÁS INFORMACIÓN SOBRE ESTE ARTÍCULO EN NUESTRA PRÓXIMA EDICIÓN DICIEMBRE 2017

NORMA CEE CEE: Es un marcado “CE” que se refiere únicamente a la conformidad con las disposiciones aplicadas por las Directivas europeas. NORMA REBT Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (2002) Según este reglamento en España se considera baja tensión aquella que es menor o igual a 1000 voltios en corriente alterna o 1500 voltios en caso de corriente continua. NORMA RAT. El Reglamento de Alta Tensión español, dicta instrucciones técnicas complementarias sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación.

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ESTUDIANTES ECUATORIANOS GANAN MEDALLA DE PLATA EN LA UNIVERSIDAD ESTATAL DE NEW YORK Autor: Cortesía Tean Ingeniería Eléctrica, apoyando la innovación Ecuatoriana en las Olimpiadas Mundiales GENIUS 2017

limpiada GENIUS “Vamos a construir un futuro mejor juntos”

La Olimpiada GENIUS es una competencia internacional de proyectos de escuelas secundarias sobre temas ambientales. Está fundada y organizada por Terra Science and Education y organizada por la Universidad Estatal de Nueva York en Oswego. La Olimpiada GENIUS acogerá proyectos en cinco disciplinas generales con un enfoque ambiental. “ A menos que alguien como tú se preocupe muchísimo, nada va a mejorar, no lo es. “ Dr. Seuss, The Lorax El Maestro Marcos Almeida y sus estudiantes Paula Nieto, Paul Nieto ganaron medalla de plata (Cortometraje) y Alexandra Delgado Mención de Honor (Ensayo) en el campeonato mundial Genius Olympiad 2017, organizada por la Universidad Estatal de New York, Oswego. En el evento se presentaron más de 1000 proyectos de 73 países del mundo, donde los estudiantes del Colegio Gutenberg Schule lograron dejar en alto el nombre del país y de su colegio. Paula N. y Paul N de décimo y octavo año realizaron un cortometraje sobre el abandono de las mascotas en la calles y como afecta esto al medio ambiente con lo cual se levantaron medalla de plata y el segundo lugar en dicho campeonato. Esta no fue su primera participación ya que los estudiantes y su maestro también compitieron en Infomatrix Latinoamérica en Guadalajara México logrando medalla de oro la cual les permitió participar en New York. Link del evento: https://www. youtube.com/watch?v=KVivnlsmgpo Link del cortometraje: https:// www.youtube.com/watch?v=gSpqcxErAmU

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UN NUEVO ESTÁNDAR DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL Por: Ing. Luis Fernando Mera fmera@tcsindustrial.com

Septiembre de 2017

El Concepto La aparición de las redes Ethernet han revolucionado la forma en la que nosotros nos comunicamos, también las computadoras y ahora las maquinarias de la industria. Aprovechando las grandes ventajas y practicidad que Ethernet ofrece, Beckhoff crea en el 2004 el estándar de comunicación industrial EtherCAT utilizando la infraestructura física de Ethernet (básicamente cables UTP y terminales RJ45) y lo da a conocer al mundo potenciándolo como un estándar verdaderamente abierto.

“El mercado tiene la última palabra y lo ha dejado claro, EtherCAT es el mejor sistema con mayor valor y via-

Factores de éxito de EtherCAT En el artículo técnico “5 Real-Time, Ethernet-Based Fieldbuses Compared” publicado por la entidad KINGSTAR de Estados Unidos, el desarrollador otorga un sitial muy importante a EtherCAT reconociendo la gran popularidad que ha ganado en los últimos años apalancado en los siguientes factores: Es un bus de campo totalmente abierto, liderado por la organización EtherCAT Technology Group de Alemania es un estándar disponible para todo el mundo sin restricciones de marca y libre de costo, con lo cual contabiliza al la fecha 3200 socios, 500 de ellos manufacturadores de mucho renombre en el ámbito industrial como ABB, Schneider, Yaskawa, Toshiba y usuarios de esta tecnología como Toyota Motor adoptando EtherCAT como estándar en el 2016 en todas sus plantas industriales. Presenta la mejor relación costo / desempeño del mercado, con la facilidad de poder construir un enlace de alta velocidad (100Mbps reales) con solo un cable Ethernet Industrial convencional y su concepción de tráfico por ráfagas lo ha convertido en la mejor opción para importantes integradores al obtener tiempos de respuesta de 276us que permitiría colectar las señales de 560 terminales de campo distribuidos en 50 estaciones separadas por 100 metros cada una en un ciclo de lectura.

Conclusión EtherCAT es un estándar creado bajo un concepto abierto que gracias a sus prestaciones técnicas extraordinarias y su excelente relación costo / desempeño se ha ganado un sitial de excelencia en el campo industrial, su difusión en empresas de gran renombre hablan de la aceptación del estándar. FM

ble de la actualidad. Acompañado de una masiva aceptación entre fabricantes y clientes es el estándar mas poderoso del mercado” (KINGSTAR, USA)

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CIEEPI EN LOS MEDIOS El Colegio de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de Pichincha - CIEEPI ha participado en varios Eventos en torno al sector Eléctrico, Electrónico y de Telecomunicaciones. II Sesión de Directorio Ordinario del Colegio de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos del Ecuador CIEEE Realizado el 24 de Junio de 2017 en las Instalaciones del CIEEPI Asitentes: Ing. Vilma Morejón Presidente Colegio de Imbabura CIEEI, Ing. Reymont Castillo Presidente del Colegio del Litoral CRIEEL, Ing. Andres Oquendo Presidente del Colegio de Pichincha CIEEPI, Ing. José Andrade Presidente del Colegio de Manabí CIEEMA, Ing. Javier Concha Presidente del Colegio de El Oro CIEEORO, Ing. Eduardo Marinez Presidente del Colegio de Esmeraldas CIEELE, Ing. Pablo Mena Presidente del COlegio de Cotopaxi CIEELCO, Ing. Tony Coronel Presidente del Colegio de Chimborazo CIEECH, Ing. Walter Lupera Presidente del Colegio de Los Rios CIEELR, Ing. Milton Alvarado Presidente del Colegio de Azuay, CIEELA, Ing. Marco Toledo Secretario del CIEEE

Tour Eléctrico Inproel 2017 Realizado el 14 de Julio de 2017 en el Hotel Quito

Cumpleaños del Ing. Andrés Oquendo V. Presidente del CIEEPI junto al Directorio y personal administrativo

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TELECOMUNICACIONES

LAS 7 TENDENCIAS TECNOLÓGICAS DEL 2017 Autor: Por: Javier Arreola y Juan Carlos Murillo https://www.forbes.com.mx/las-7-tendencias-tecnologicas-del-2017/

os últimos doce meses provocaron en el mundo sacudidas en aspectos políticos, económicos… y tecnológicos. Pero a diferencia de los dos primeros, la tecnología trajo muchas buenas noticias que se pueden sintetizar de la siguiente forma: 2016 fue un año en el que el avance tecnológico fue tan grande, que en varios aspectos no habrá vuelta atrás. Cada día se crean aproximadamente 2.5 quintillones de bytes en el mundo, cuyo almacenamiento requeriría 10 millones de discos Blu-Ray. Es tanta información que el 90% de los datos en la historia de la humanidad se han recolectado o creado en los últimos dos años. Así, con un optimismo -llamado “de idealismo radical”- que no se veía desde el Siglo de la Ilustración, los tecnólogos han globalizado las ideas de Silicon Valley y están realizando innovaciones que esperan beneficien considerablemente a la población mundial. Así, con el optimismo de que una niña que tiene acceso a Internet en un país como México, Bangladesh o Turquía tiene acceso a más información y educación que la que contaba George Bush cuando era presidente, nos preguntamos ¿qué está pasando en el mundo y cómo pueden tomar ventaja los emprendedores, empresarios y líderes mexicanos? ¿Qué tendencias influirán en los emprendimientos del 2017 y de los años siguientes? 1) La realidad mixta llegará a las masas Durante el 2016, muchos vivimos la masificación de las tecnologías de realidad aumentada (representación del mundo físico aumentado con información digital) y de realidad virtual (simulación inmersiva de un ambiente real), con videojuegos como Pokemon Go y dispositivos como el Oculus Rift de Facebook. Pero el 2017 será el año en que la realidad mixta se popularice en el mercado. La realidad mixta se puede entender como la poderosa combinación de lo mejor de dos realidades, la virtual y la aumentada. Para crear la realidad mixta, un visor superpone elementos virtuales interactivos sobre objetos reales, con tan alta precisión, que le crea al usuario la ilusión de que los objetos virtuales son reales. Por ahora, Magic Leap se podría considerar como la empresa pionera de la realidad mixta, gracias al desarrollo de un visor de realidad mixta supuestamente revolucionario que salPara publicidad llámanos:

dría al mercado este año. Con inversiones de gigantes como Google, Qualcomm y Alibaba; Magic Leap se ha convertido en una de las startups tecnológicas más prometedoras. Microsoft es otro importante jugador en esta arena, quien anunció recientemente que, con colaboración de sus socios comerciales, lanzará en 2017 al mercado Windows Holographic, su tecnología de realidad mixta. Cabe destacar que Holographic está detrás del innovador pero costoso dispositivo HoloLens, que se lanzó a la comunidad de desarrolladores por $3 mil USD. 2) Chatbots inundarán mensajería instantánea Llegamos al 2016 con las plataformas de mensajería (Messenger, WhatsApp, Telegram, Slack) como el tipo de aplicaciones más populares del mundo. El 2017 será el año en que los chatbots comenzarán a reemplazar a muchas aplicaciones móviles tradicionales y se popularizarán. Los chatbots o bots conversacionales son programas informáticos que utilizan inteligencia artificial para mantener una conversación natural con los usuarios por medio de alguna plataforma de mensajería. Los chatbots nos pueden servir como asistentes y facilitarnos tareas cotidianas como pedir un taxi, consultar las noticias o reservar una cita con el doctor. Se han vuelto más prácticos que las apps, ya que se usan a través de aplicaciones de mensajería, por lo que no necesitan instalarse, y realizan diferentes actividades únicamente en comandos por texto. Entre los chatbots más utilizados se encuentran los de CNN, Uber y WholeFoods desarrollados para Facebook Messenger, así como el “SlackBot” de Slack. Las tiendas de chatbots tendrán una enorme expansión en sus catálogos y se convertirán en serios rivales de las apps stores convencionales. Microsoft, que durante el 2016 lanzó su Bot Framework, logró atraer ya a aproximadamente 67 mil desarrolladores y la plataforma de Facebook Messenger ya cuenta con más de 30 mil bots. 3) Más presencia de asistentes virtuales controlados por voz Los grandes avances en tecnologías de inteligencia artificial, aprendizaje automático (“machine learning” en inglés) y procesamiento de voz han llevado a que los asistentes virtuales por voz sean cada vez más precisos, y, por tanto, más utilizados. Siri de Apple fue el primer asistente virtual por voz en lle-

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gar a las masas, y para mediados del 2015 ya manejaba más de 1.000 millones de solicitudes de voz semanales. Luego Amazon puso a Alexa en el mercado, seguido por Microsoft con Cortana, y Google con Now y Assistant. En 2017, los asistentes virtuales controlados por voz se integrarán más al ecosistema del hogar inteligente a través de altavoces inteligentes como Amazon Echo, Amazon Echo Dot, y Google Home. Estos se convertirán en compañeros de hogar que nos apoyarán en tareas rutinarias como encontrar una receta para preparar la comida, revisar el email, controlar las luces de la casa, escuchar recordatorios y otras 3 mil habilidades distintas. De hecho, Echo y Echo Dot, fueron los productos más vendidos por Amazon en 2016. Sabiendo que es más fácil hablar que teclear o hacer click, los gigantes de tecnología quieren llevar sus asistentes virtuales por voz al mayor número de hogares posible, por lo que están abriendo sus plataformas para fabricantes de hardware y desarrolladores de apps. 4) Taxis autónomos circularán por las calles En 2016, 70 mil personas recorrieron 1,255 millones de kilómetros en el modo autopiloto de los vehículos semi-autónomos Tesla. Google completó otro año más con 60 vehículos semiautónomos rodando por las calles. El saldo fue notable: un accidente por compañía atribuible al vehículo y sobretodo, una cantidad brutal de información recolectada para ayudar a mejorar la ingeniería y el marco normativo global de esta tecnología. Además, Uber comenzó a experimentar con automóviles en Pittsburgh y San Francisco. El 2017 será decisivo para la industria, pues veremos más alianzas entre compañías de software, de manufactura de chips y de automóviles. Las marcas tradicionales de automóviles anunciaron que comercializarán sus vehículos entre el 2018 y 2021. A este ritmo exponencial, se esperaría que los automóviles totalmente autónomos lleguen entre 2022 y 2023, y que estarían en todo el mundo para el 2025. Para esa época, los coches autónomos estarán circulando todo el tiempo y permitirán prescindir del 80% de los automóviles, ganando el espacio que ocupan por estacionarse. Más aún, quedará en el pasado el número de percances por conducción humana de automóvil, que en 2016 llegó a 1.1 millones de fallecimientos alrededor del mundo y a 31 millones de lesionados. La principal preocupación actual de los tecnólogos es demostrar que la tecnología es segura. Esto ayudará a que la regulación sea más amigable a sus intereses, sabiendo que la mayoría de países no tienen regulación al respecto. Otros debates futuros incluirán el papel de la privacidad, el riesgo de hackeo y la baja significativa de empleos como chofer de taxi, tráiler o autobús. 5) Nuevas colaboraciones entre humano y máquina La inteligencia artificial (AI, por sus siglas en inglés) permite juntar los mejores atributos intelectuales y de raciocinio de los seres humanos con la capacidad de procesamiento de las computadoras. Así, humano y máquina se han unido por medio de la AI para alcanzar nuevos niveles en el ajedrez, en el diagnóstico médico, selección de contenido y elección de compras. A través del machine learning y el deep learning, la inteli-

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gencia artificial se usará en aplicaciones como el diagnóstico y monitorización de enfermedades, el descubrimiento y sugerencia de medicamentos y tratamientos, y la mejora del estilo de vida, dietas y programas de nutrición. Se espera que la telemedicina por fin despunte a través de aplicaciones como consultas vía teleconferencia, discusiones entre grupos de médicos a distancia, transmisión de fotografías o procesamiento de análisis clínicos online, concierge médico, y gestión digital de prescripciones. Estos sistemas están migrando la filosofía “misma solución para todos los padecimientos” a una más personalizada, pues los pacientes tienen reacciones distintas. Las nuevas soluciones se distribuirán vía tiendas retail, aplicaciones one-click y clínicas de cuidados paliativos. 6) El fact-checking entrará en medio sociales y buscadores Las redes sociales y los sitios web de noticias se convirtieron en las principales fuentes de noticias, con efectos colaterales como la rápida propagación de noticias falsas. Como resultado, los sitios de corroboración de datos y hechos (“fact-checking” en inglés) se han fortalecido. Durante la intensa jornada electoral estadounidense del 2016, los votantes tuvieron la opción de usar 47 sitios activos de fact-checking para verificar declaraciones públicas de candidatos. Donald Trump fue el campeón de este rubro, pues de acuerdo con PolitiFact, 76% de sus declaraciones eran falsas o tenían un manejo incorrecto de la información. En 2017, herramientas como Snopes, FactCheck.org y PolitiFact se expandirán en medios sociales, buscadores y agregadores de noticias. Igualmente, los gigantes tecnológicos irán a la guerra contra contra sitios de noticias falsas. Google News en inglés ya le facilita a sus lectores comprobar la veracidad de las noticias. Además, Facebook anunció que próximamente permitirá a los usuarios reportar contenido engañoso y usará sitios externos de fact-checking para identificar noticias falsas en su red y etiquetarlas como de dudosa veracidad. 7) La mayoría de los bancos comenzarán a usar blockchain En 2016, 15% de los grandes bancos del mundo comenzaron a experimentar con blockchain, pero 66% ya tiene planes concretos para implementarla. Los bancos le dan especial importancia a la blockchain por ser una base de datos de registro de transacciones seguras compartida por todos los nodos de una red de computadoras. Como registra y almacena todas las transacciones de la red, ya no requiere de terceros “de confianza” que las dé por válidas. “En 2017, la persona promedio comenzará a entender que las blockchains son herramientas para hacer una re-arquitectura de los sistemas financiero, político y social,” pues su implementación obligará a bancos, contadores, notarios, custodios, fideicomisarios y agentes a encontrar mejores propuestas de valor que únicamente ser intermediarios “de confianza” de transacciones. Los bancos se estarán enfocando en actualizar sus datos en tiempo real, y en reducir costos eliminando a los intermediarios y acelerando las transacciones electrónicas. Así, áreas como préstamos al consumo, pago a tiendas minoristas y el intercambio en tiempo real de información de transacciones serán las grandes potenciaciones de la banca.

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