Page 1

M

em b

R PA

re

16 20

CO N CO

WAITR O S E CONECTAR COLAB O R 28 - 30 Se ORAR G TIR pti

REVISTA

ED

IC

IÓ

N

14


Revista


La Revista CIDET es una publicación de periodicidad semestral de la Corporación Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Sector Eléctrico (CIDET), cuyo propósito es la divulgación de los adelantos, logros y retos científicos, profesionales, técnicos, regulatorios y normativos para el desarrollo y fortalecimiento del sector eléctrico Colombiano. La responsabilidad por los contenidos y opiniones de los artículos publicados en la revista recae exclusivamente sobre los autores. Los artículos publicados en la revista pueden ser reproducidos con fines académicos citando la fuente y autores.


Revista

Edición Nº 14 / ISSN 2145-2938

EDITOR GENERAL RUBÉN DARÍO CRUZ RODRÍGUEZ, Ph.D Director Innovación CIDET

COORDINACIÓN EDITORIAL LUZ ZORAIDA DÍAZ TOBÓN Coordinadora Comunicaciones Estratégicas CIDET MARTHA PATRICIA GIRALDO GIRALDO Comunicadora CIDET

CIDET CARLOS ARIEL NARANJO VALENCIA Director Ejecutivo RUBÉN DARÍO CRUZ RODRÍGUEZ, Ph.D Director Innovación FEDERICO GUHL SAMUDIO Director Academia CIDET JUAN PABLO ROJAS DUQUE Gerente CIDET Certificación SANTIAGO TABARES JARAMILLO Director Desarrollo y Gestión de Activos SANDRA LUCÍA LOAIZA RÍOS Gerente Gestión Integral LUZ ZORAIDA DÍAZ TOBÓN Coordinadora Comunicaciones Estratégicas

COMITÉ EDITORIAL ROSS BALDICK, Ph.D Profesor e Investigador Universidad de Texas (EE.UU.) // CARMEN LUISA VÁSQUEZ, Ph.D Profesora e Investigadora Unexpo (Venezuela) // ARTURO GALVÁN DIEGO, Ph.D Profesor e Investigador Instituto de Investigaciones Eléctricas (México) // GERMÁN MORENO OSPINA, Ph.D Profesor e Investigador Universidad de Antioquia // HORACIO TORRES SÁNCHEZ, Ph.D Profesor e Investigador Universidad Nacional de Colombia // JORGE WILSON GONZÁLEZ SÁNCHEZ, Ph.D Profesor e Investigador Universidad Pontificia Bolivariana // JOHANN FARITH PETIT SUÁREZ, Ph.D Profesor e Investigador Universidad Industrial de Santander


E IC

D

ÍN

Pag.5

Editorial

Pag.8

Proyecto Pag.30

Eficiencia Energética en MIPYMES del Área de Cobertura de CHEC S.A.E.S.P. Luis Germán Cárdenas Henao

Curvas de aprendizaje

aplicadas a la proyección de costos de tecnologías flexibles en transmisión de energía eléctrica: FACTS y HVDC Diego E. Sánchez Rubén D. Cruz Lina M. Niebles

Pag.20

Análisis de costo de

ciclo de vida para la selección del aislamiento de la línea de transmisión Cartagena - Bolívar a 230 kv, propiedad de la EEB

Carlos Alberto Vargas Vargas José René Peña Sánchez

Pag.40

Comportamiento de la corriente de fuga y la tensión residual ante el envejecimiento acelerado de descargadores de sobretensión de ZnO Daniel Ricardo Poveda Pineda

Pag.47

transformer energization

Evaluación

de una metodología propuesta para obtener el comportamiento térmico en transformadores de distribución sumergidos en aceite Julián Andrés Preciado

Pag.55

Modelo básico de evolución de eficiencia en motores dentro de la industria

Marc Lacroix Eng, M. Eng, Senior Member IEEE Andrea Gutierrez Eng, M. Eng.

Pag.68

¡Peligro, motores rebobinados!

The importance of control the power

Pag.78

Internet

of things in agro-food chain Martha Lucía Rodríguez López

Luis Alejandro Galvis

 Mesas

Pag.86

Sectoriales, radares de conocimiento


Editorial Editorial EL MUNDO EL MUNDO DE LA INNOVACIÓN DE LA INNOVACIÓN EN MEDELLÍN EN MEDELLÍN Compartir,Compartir, conectar y conectar colaborarypara colaborar el desarrollo para el ydesarrollo la competitividad. y la competitividad.

WAITRO esWAITRO una organización es una organización independiente, independiente, no gubernamental no gubernamental y sin ánimoy de sinlucro, ánimoestablede lucro, estable cida en 1970. cidaTiene en 1970. estatus Tiene consultivo estatus consultivo especial con especial las Naciones con las Unidas Naciones y sus Unidas agencias y susespeagencias espe cializadas (UNESCO, cializadas UNIDO, (UNESCO, ECOSOC). UNIDO, ECOSOC). El objetivoEldeobjetivo WAITROdeesWAITRO ser la principal es ser lared principal mundial red mundia de organizaciones de organizaciones de investigación de investigación tecnológica tecnológica a través dea la través colaboración de la colaboración y el intercambio y el intercambi de conocimientos de conocimientos para el desarrollo para el desarrollo sostenible.sostenible.

CIDET (Centro CIDETde(Centro Investigación de Investigación y Desarrollo y Desarrollo Tecnológico Tecnológico del Sectordel Eléctrico) Sector se Eléctrico) asoció se a asoció WAITRO enWAITRO 2010 y en 2010 2011 yfue endesignado 2011 fue designado como centro como focal centro en Latinoamérica focal en Latinoamérica a cargo dealacargo de l promociónpromoción de la asociación de la asociación en la región. enEn la región. el 2013,En nuestra el 2013, Organización nuestra Organización participó en participó el Con- en el Con greso que greso se llevó que a cabo se llevó en Copenhague, a cabo en Copenhague, siendo estesiendo certamen, este certamen, en el que se endefinió el que aseMededefinió a Mede llín como sede llín como para realizar sede para el congreso realizar el en congreso 2016. en 2016.

The 23rd WAITRO The 23rd Biennial WAITROCongress Biennialand Congress General and Assembly, General Assembly, es un evento es un internacional, evento internacional, enfoenfo cado no solo cado enno el intercambio solo en el intercambio de conocimiento de conocimiento especializado, especializado, metodología metodología y experiencias, y experiencia sino en el establecimiento sino en el establecimiento de redes de decolaboración redes de colaboración y alianzas concretas y alianzas para concretas Innovar. para Innovar.

www.cidet.org.co

7


on el enfoque COMPARTIR – CONECTAR - COLABORAR, el congreso desarrollará en Con elde enfoque de COMPARTIR – CONECTAR - COLABORAR, el se congreso se desarrollará en sta oportunidad en el Hotelen Estelar Milla de Oro de de Medellín 28 al 30del de28 septiembre, con esta oportunidad el Hotel Estelar Milla Oro dedel Medellín al 30 de septiembre, con l tema central: “Las Alianzas Privadas estrategia para Innovar la Innovar Innovación”. el tema central: “LasPúblico Alianzas Públicocomo Privadas como estrategia para la Innovación”.

IDET seráCIDET el anfitrión con el apoyo de la Presidencia de la República, se conta- se contaserá elyanfitrión y coninstitucional el apoyo institucional de la Presidencia de la República, á con másrádecon 200más directores ejecutivosejecutivos de centrosde y unidades de I+D+i de de 200 directores centros yempresariales unidades empresariales demás I+D+i de más e 33 países, importantes instituciones del sistema las Naciones agencias de 33 países, importantes instituciones deldesistema de las Unidas Naciones Unidas de agencias de omento yfomento banca multilateral (CAF,etc.), (CAF,etc.), Todo esto Todo permitirá los objetivos y banca multilateral esto que permitirá que los propuestos: objetivos propuestos: esarrollo desarrollo de capacidades, transferencia de conocimiento y alianzas yorientadas a la accióna la acción de capacidades, transferencia de conocimiento alianzas orientadas on respecto desarrollo sostenible,sostenible, sean alcanzados y que Medellín desde luego, su luego, su con alrespecto al desarrollo sean alcanzados y que yMedellín y desde cosistemaecosistema innovador,innovador, sea el mássea beneficiado con los aprendizajes, los resultados y las inicia-y las iniciael más beneficiado con los aprendizajes, los resultados vas concretas tivas establecidas. concretas establecidas.

l congreso un evento de evento país, que mundo entero en entero una comunidad El WAITRO congresoesWAITRO es un deconvoca país, queelconvoca el mundo en una comunidad lobal de innovación, para generar interacción entre patrocinadores, los Centroslos deCentros I+D+i ede I+D+i e global de innovación, para generar interacción entre patrocinadores, ndustria, propiciando un diálogoun entre empresas necesidades en sus procesos gene- de geneindustria, propiciando diálogo entre con empresas con necesidades en susde procesos ación de valor partir deaconocimiento/tecnología. racióna de valor partir de conocimiento/tecnología.

WAITRO esWAITRO una gran para visibilizar el país el deellos centros decentros desarro-de desarroesoportunidad una gran oportunidad paraen visibilizar enpapel el país papel de los o tecnológico como el instrumento por excelencia a nivel mundial potenciar compe- la compello tecnológico como el instrumento por excelencia a nivelpara mundial para la potenciar tividad mediante la innovación, además deademás continuar posicionando en las prioridades y titividad mediante la innovación, de continuar posicionando en las prioridades y oncienciaconciencia nacional elnacional papel deellapapel ciencia tecnología. deylalaciencia y la tecnología. 8

www.cidet.org.co


La innovación será protagonista Los Centros de I+D+i, junto con los empresarios y diferentes agencias gubernamentales, trabajaremos de la mano para desarrollar mejores y más grandes soluciones: Alianzas Público – Privadas para el desarrollo económico y social de nuestros países, potenciadas mediante ciencia, tecnología e innovación. El programa del congreso está diseñado para promover oportunidades para la colaboración internacional y la transferencia de conocimiento entre centros de desarrollo tecnológico e industria, incluyendo actividades de matchmaking, conferencias con gurús y premios nobel, visitas de relacionamiento, casos de éxito de la industria y RTOs, actividades entre keynote, speakers y sponsors, y plataforma de colaboración: Fraunhofer for develoment Bienvenido, a una ciudad en donde el cambio y la innovación se ha impreso en la mente de sus habitantes, y en donde tendrás la oportunidad de compartir ideas, conectar con grandes investigadores de todo el mundo y colaborar entre las entidades públicas y privadas para innovar la innovación.

Sobre WAITRO WAITRO cuenta con alrededor de 180 miembros de más de 80 países. WAITRO tiene una Secretaría itinerante, por lo que durante su historia, la Secretaría de WAITRO ha tenido como sede a British Columbia Research (Canadá), TNO (Países Bajos), DTI (Dinamarca) y, hoy en día, SIRIM Berhad (Malasia). Entre sus miembros ancla se pueden mencionar FRAUNHOFER (Alemania), LEITAT (España), IVL (Suecia), ASTER (Italia), GTS (Dinamarca), etc., todos ellos dispuestos a colaborar con Centros de I+D+i en países en desarrollo a través de los programas de WAITRO que cuentan con patrocinio de organizaciones de fomento industria a nivel mundial. Diferentes organizaciones aliadas al Congreso convocarán consorcios de Centros de I+D+I e Industria para que propongan soluciones innovadoras para diferentes problemas/necesidades (energía, salud, ambiente, lucha contra la pobreza, post-conflicto colombiano, etc.).


Proyecto

Eficiencia Energética en MIPYMES del Área de Cobertura de CHEC S.A.E.S.P.

AUTOR Luis Germán Cárdenas Henao Central Hidroeléctrica de Caldas- CHEC

Resumen—Con el desarrollo del Proyecto Piloto Eficiencia Energética en MIPYMES del Área de Cobertura de CHEC, se tuvo como objetivo sensibilizar a un grupo de empresarios de Caldas y Risaralda entorno al tema de eficiencia energética. Hasta el momento se ha tenido una gran acogida y son los resultados los que de una forma directa plasman la posibilidad de que este piloto sea la base para la estructuración de un proyecto más ambicioso en cuanto a la cantidad de participantes, puesto que cualquier empresa necesita la implementación de planes de mejora que sus beneficios se reflejen en el corto plazo. Se establecieron metodologías para los trabajos de campo y para el análisis de información, las cuales dieron respuesta a los objetivos definidos: Realizar una revisión energética y adelantar procesos de formación en temas técnicos fundamentales para el desarrollo de las empresas y en la estructura de la NTC ISO 50001:2011. Abstract—With the development of Energy Efficiency Pilot Project MSMEs Area Coverage CHEC, is aimed to sensitize a group of Caldas and Risaralda entrepreneurs around the theme of energy efficiency. So far has been very successful and are the results that a directly reflected the possibility that this pilot is the basis for building a more ambitious project in terms of number of participants, since any company needs implementing plans to improve its benefits are reflected in the short term. Methodologies for field work and data analysis were established, which provided answers to the defined objectives: To perform an energy review and speed up processes of training in fundamental technical issues for the development of enterprises.

10

www.cidet.org.co

Palabras Clave—Eficiencia energética, sostenibilidad, indicadores, gestión energética, eficiencia, optimización, caracterización, mejoramiento ambiental. Key Words—Energy efficiency, sustainability, indicators, energy management, efficiency, optimization, characterization, environmental improvement.


I. INTRODUCCIÓN La energía eléctrica se ha convertido en un insumo fundamental para el desarrollo de los procesos productivos y de operaciones de una organización; es por ello que con el paso del tiempo y máxime teniendo presente los enormes problemas que rodean al país en materia ambiental y energética, ha llegado el momento en el cual todas las personas tendremos que pasar de una posición pasiva a una activa, demostrando nuestro compromiso por medio de la implementación de procesos eficientes que disminuyan los impactos ambientales y que logren identificar potenciales de ahorro en el consumo de energía eléctrica.

La eficiencia energética puede entenderse como aquellos cambios que conducen a una reducción de la energía utilizada para generar el mismo nivel de producción o de servicio (frío, calefacción, iluminación, potencia mecánica y comunicaciones) [1]. Esta reducción en el consumo puede lograrse a través de cambios tecnológicos y/o cambios no técnicos, tales como las reformas de las organizaciones, optimizando la gestión de los procesos y cambiando el comportamiento de las personas en relación al uso y consumo de la energía, etc. [2]. Por su parte la gestión energética puede concebirse como un conjunto de actividades de organización, planificación, seguimiento y control, que se realizan con el objetivo de utilizar una mínima cantidad de energía en todos los procesos mientras se mantienen los mismos niveles de producción (fábricas) o servicios (oficinas, edificios, etc.), y se puede aplicar a cualquier tipo de organización que requiera energía para su funcionamiento [2]. La economía de una región está directamente relacionada con la producción y comercialización de bienes y servicios, los cuales a su vez requieren recursos energéticos, en una mayor o menor medida. Este hecho genera un dilema no fácil de resolver: "Cómo impulsar el desarrollo económico y a la vez minimizar los efectos que este desarrollo ocasiona en el medio ambiente". CHEC consciente de su papel en las regiones de Caldas

y Risaralda tanto en la construcción de territorios sostenibles y competitivos, como en la preservación de los recursos naturales (empresa cuya materia prima fundamental es el recurso hídrico), plantea la necesidad de que las MIPYMES tengan acceso al conocimiento y a herramientas que permitan conjugar estos dos aspectos: Desarrollo económico vs Medio ambiente. El proyecto piloto “Eficiencia Energética en MIPYMES del Área de Cobertura de CHEC S.A. E.S.P.”, está enmarcado por la norma NTC ISO 50001:2011, con el cual pretendemos crear una nueva visión sobre el tema y brindar el conocimiento necesario a los empresarios para la formulación y ejecución de planes de mejora relacionados con el uso y consumo eficiente de la energía, los cuales estarán direccionados al mejoramiento ambiental y energético de la región.

www.cidet.org.co

11


II. METODOLOGÍA.

Con el ánimo de cautivar la atención de los pequeños empresarios de los municipios pertenecientes a los departamentos de Caldas y Risaralda (con excepción de Pereira), en cuanto al uso y consumo eficiente de la energía eléctrica, CHEC emprendió un proyecto con un enfoque enmarcado dentro de un proceso de planificación energética, como se muestra en la Figura 1.

Figura1:

Proceso de planificación estratégica

Figura2:

Metodología de revisión energética

Entradas a la planificación Uso de la energía pasado y presente Variables que afectan el uso significativo de energía Desempeño

Visitas de diagnóstico a las instalaciones de cada empresa Revisión instalaciones y análisis de uso y consumo de energía Inventario de equipos y levantamiento de datos de consumo

Revisión energética Analizar el uso y consumos de la energía

Caracterización de procesos productivos

Identificar las áreas de uso significativo de la energía y consumo Identificar las oportunidades de mejora del desempeño energético

Salidas de la planificación Línea de base energética Indicadores energéticos Objetivos Metas Planes de acción Fuente: Tomado y adaptado de la NTC ISO 50001:2011

El proyecto fue estructurado de la siguiente manera: A. PRIMERA FASE: Llevar a cabo un proceso de revisión energética que nos permitiera obtener un diagnóstico a nivel energético en cada empresa que participó en el proyecto (34 empresas seleccionadas de los municipios de la Virginia, Manizales y Villamaria). Es importante resaltar que para el desarrollo de esta etapa, CHEC contó con el apoyo de la Corporación Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Sector Eléctrico – CIDET.

12

www.cidet.org.co

Resultados: Caracterización del consumo Línea de base energética Línea meta Indicadores energéticos Identificación de potenciales de ahorro Condiciones de seguridad de acuerdo al RETIE y RETILAP

Fuente: Elaboración propia

1) Caracterización del consumo: En cada empresa se realizó en sus instalaciones locativas una distribución por zonas, posteriormente, se llevó a cabo un inventario de los equipos consumidores de energía eléctrica utilizados en cada una de estas zonas (desglose de las cargas encontradas en cada zona). En las tablas 1 y 2 se ejemplifica la caracterización del consumo de una de las empresas participantes:


Revista

2016

Tabla1:

Caracterización del consumo por zonas

Zona

Consumo mensual [kWh/mes]

%

Motores plantas tratamiento y potabilización

49.179

45,42

Sistemas de Frío

42.973

39,69

Motores zona sacrificio

12.857

11,88

Sistema de aire comprimido

2.216

2,05

Iluminación

1.042

0,96

TOTAL

108.266

100

Con la aplicación de esta metodología se pudo determinar que el equipo macro consumidor es el Blower sistema de aireación, sobre el cual debería inicialmente recaer cualquier acción de reducción o mejoramiento. Ver tabla 2. Para el diseño de la línea base energética se utilizaron diferentes variables que pudieran explicar el consumo de energía en la empresa. En la Tabla 3, identificamos como variable la cantidad de animales.

Fuente: Elaboración propia

Tabla2:

Caracterización del consumo planta de tratamiento y potabilización

Equipo

Sistema sopladores

Consumo Consumo Consumo Consumo energía por energía energía energía área equipo por (kWh/día) kWh/mes área

H

D

(HP)

kW=HP* 0,746

kW*H

Bomba móvil

10,20

30,00

1,60

1,20

12,50

373,70

7,10

Bomba Polímero

9,30

30,00

1,00

0,70

6,90

207,00

4,00

Agitador lodos Agitador polímeros

9,30

30,00

2,00

1,50

13,80

414,00

7,90

9,30

30,00

1,20

0,90

8,30

248,40

4,70

2 bombas tanque homogenización

10,20

30,00

6,00

4,50

45,50

1.366,30

26,10

Bomba de lodo #1

9,30

30,00

3,00

2,20

20,70

621,00

kW*H*D kWh/mes

%

%

11,90 5.238,60

10,70

Bomba de lodo #2

9,30

30,00

3,60

2,70

24,80

745,30

Bomba sumergible recirculación

10,20

30,00

2,00

1,50

15,20

455,40

8,70

9,30

30,00

3,00

2,20

20,70

621,00

11,90

1,90

30,00

1,50

1,10

2,10

62,10

1,20

1,90

30,00

3,00

2,20

4,10

124,20

2,40

22,20

30,00

75,00

56,00

1.242,10

37.262,70

97,40

0,00

0,00

100,00

74,60

0,00

0,00

Extractores cuarto sopladores

22,20

30,00

2,00

1,50

33,10

993,70

2,60

Bomba # 1

2,20

24,00

10,00

7,50

16,60

397,50

7,00

Bomba # 2

2,20

24,00

10,00

7,50

16,60

397,50

7,00

Bomba circulación

22,20

24,00

0,80

0,60

12,40

298,10

Bomba antiespumante Bomba recirculación Biofiltro

Planta potabilización

Potencia Nominal

Motoventilador Blower sistema de aireación Motor respaldo mantenimiento

Bomba Filtración #1 Bomba filtración #2 Bomba corrales

1,70

24,00

2,00

1,50

2,50

59,60

1,70

24,00

2,00

1,50

2,50

59,60

16,70

24,00

4.471,50

TOTALES

15,00

11,20

186,30

244,70

182,50

1.686,70

38.256,40

14,20

0,00

77,80

5,20 5.683,80

49.178,80

11,60

1,00 1,00 78,70

100,00

Fuente: Elaboración propia

Tratamiento

Zona

Tiempo de Días uso uso (días/mes) (h/día)

www.cidet.org.co

13


Tabla3:

Consumo de energía empresa procesadora de animales DATOS ENTRADA CLIENTE Mes

Animales tipo1

Animales tipo 2

Unidades animales

Energía (kWh)

ene-14

3.228

3.339

6.567

115.479

feb-14

2.987

3.307

6.294

103.097

mar-14

3.218

4.206

7.424

119.771

abr-14

2.776

4.045

6.821

115.323

may-14

3.386

4.922

8.308

125.685

jun-14

3.194

4.693

7.887

122.904

jul-14

3.132

4.606

7.738

144.041

ago-14

3.093

4.823

7.916

132.199

sep-14

3.140

4.061

7.201

127.782

oct-14

3.192

4.512

7.704

103.353

nov-14

2.979

3.506

6.485

100.983

dic-14

3.503

5.006

8.509

105.422

ene-15

3.192

3.775

6.967

102.855

feb-15

2.863

2.978

5.841

92.757

mar-15

2.885

3.503

6.388

106.668

abr-15

2.927

4.180

7.107

106.487

may-15

2.943

3.750

6.693

111.675

jun-15

3.033

3.929

6.962

106.227

Promedio

3.093

4.063

7.156

113.484

Total

55.671

73.141

128.812

2.042.709

dentro de una empresa respectiva. En este caso, para las 34 empresas se obtuvo una relación lineal como se muestra en la Ecuación (1).

Y = AX + B

Ec. (1)

Dónde: Y: Energía eléctrica consumida en el período seleccionado X: Producción, ventas asociadas o días trabajados en el período seleccionado A: Consumo de energía dependiente de la variación de la actividad económica seleccionada mes a mes. B: Es el intercepto con el eje Y y corresponde a la energía no asociada a la actividad económica para el período analizado. En la Figura 3 se puede apreciar la línea base energética diseñada para una de las empresas.

Figura3:

Línea base energética

Fuente: Elaboración propia

2) Línea base energética: De acuerdo con la Norma NTC-ISO 50001:2011, la línea base energética es una “referencia cuantitativa que proporciona la base de comparación del desempeño energético”. Esta línea permite a una empresa estimar los consumos futuros de la organización, conociendo el comportamiento de la variable que más influye en el consumo energético. Además se puede evaluar la evolución del desempeño energético con respecto a los datos históricos. La construcción de la línea base energética se realiza mediante el registro de los datos de consumo de energía de acuerdo a la naturaleza de la actividad económica de un establecimiento comercial o industrial. A partir de los datos, es posible obtener modelos matemáticos que representan los cambios del consumo de energía con los de la variable que más influya

14

www.cidet.org.co

Fuente: Elaboración propia

3) Indicador de desempeño energético: Los indicadores de desempeño energético (IDE) son parámetros que ayudan a realizar un seguimiento y evaluación energética en las organizaciones. Está definido como la relación entre la energía consumida en un período y la variable que más la afecte. Los IDE más comunes identificados en las empresas diagnosticadas se muestran en las siguientes ecuaciones:


Revista

kWh mes = IDE1 Díastrabaj ados

Ec. (2 )

kWh mes = IDE 2 Unidadesproducidas kWh mes = IDE3 Ventas

kWh mes = IDE 4 %ocupación

2016

Figura4:

Comportamiento índice de consumo

Ec. (3)

Ec. (4 )

Ec. (5)

4) Objetivo energético: Dado que establecer un objetivo energético coherente es un paso fundamental para crear un mejoramiento del rendimiento energético de una organización y la mejora continua de la eficiencia en sí misma, se recomendó a las empresas participantes en el proyecto, determinar el siguiente objetivo como punto de partida:

“Optimizar el consumo de energía eléctrica de las empresas”

Fuente: Elaboración propia

Los puntos por encima de la línea punteada indican mayores niveles de consumo por unidad de animal procesado, y los puntos por debajo de la línea, sugieren un menor consumo de energía. Estos comportamientos ayudan a evaluar el desempeño energético de la planta y en particular del proceso.

Figura5:

Comportamiento índice de consumo

5) Seguimiento al indicador de desempeño energético: Los indicadores energéticos son instrumentos que sirven para medir el desempeño obtenido, es decir, diferencian claramente las tendencias deseadas y metas propuestas, de las no deseadas o que van en contra de las metas establecidas, generando una alarma y guiando a tomar acciones que garanticen un comportamiento acorde al establecido. El indicador base 100 se utilizó para comparar el índice de consumo actual con la meta establecida, siendo el valor de referencia del 100%. Como indicadores energéticos tenemos los reflejados en las Figuras 4 y 5:

Fuente: Elaboración propia

6) Condiciones de seguridad de acuerdo al RETIE y RETILAP: En general, la seguridad eléctrica se ha convertido en una parte fundamental que toda instalación interna debe garantizar; y aunque actualmente las personas están bastante familiarizadas con el uso de aparatos eléctricos y se conocen los riesgos a los que se puede estar expuesto, es frecuente encontrar instalaciones eléctricas internas inade

www.cidet.org.co

15


cuadas que pueden poner en riesgo la seguridad de las personas que manipulen equipos eléctricos o afectar la edificación misma. Cabe anotar que gran parte de los incendios que se producen, tienen causas relacionadas con fallas eléctricas en instalaciones y equipos eléctricos. Específicamente, las instalaciones eléctricas de una industria deben cumplir los requerimientos de reglamentación vigente RETIE [3] siempre y cuando estas hayan sido creadas después de la entrada en vigencia de dicho reglamento, o cuando en casos específicos este las cobije. A partir de la inspección visual y la aplicación de una lista de chequeo, se pudo obtener un diagnóstico general a nivel de las condiciones eléctricas presentes en cada empresa. En la tabla 4 se muestra la lista de chequeo utilizada. A nivel de cumplimiento de RETILAP, se desarrollaron procesos de medición para determinar el

Tabla4:

Análisis de seguridad eléctrica Aspectos

Descripción

Verificar que no se utilicen materiales que contengan residuos nucleares, desechos tóxicos y residuos peligrosos. Existencia de pararrayos, cortafusibles, distancias mínimas de Línea de aproximación a partes energizadas, alim entación puesta a tierra, canalizaciones, porta cables. Verificar tableros aterrizados, gabinetes o cajas de corte Tableros adecuados para zonas húmedas. Revisar capacidades nominales apropiadas de los circuitos, del tomacorriente y de otros dispositivos Circuitos de salida. Verificar código de ram ales colores, verificar que los tomacorrientes de baños y azoteas tengan protección GFCI. Manejo de m ateriales

Motores

Verificar carcasas aterrizadas, que no se utilicen motores abiertos en puntos accesibles a personas o animales. Verificar capacidades de corriente de los conductores para el motor. Verificar que todas las partes externas del panel estén aterrizadas.

Fuente: Tomada del RETIE 2013

16

www.cidet.org.co

cumplimiento de niveles de iluminación y posteriormente se realizó un comparativo con las variables determinadas a nivel normativo. En la tabla 5, podemos apreciar los valores de referencia tenidos en cuenta.

Tabla5:

Análisis de seguridad eléctrica Niveles de ilum inación [lx]

Industria Alim enticia

Mínim o

Medio

Máxim o

200

300

500

Procesos automáticos

150

200

300

Decoración inspección

300

500

750

Áreas generales trabajo

de

manual,

Áreas de oficinas

Niveles de iluminación [lx] M ínimo

M edio

M áximo

Oficinas de tipo general y computación

300

500

750

Oficinas abiertas

500

750

1000

Oficinas de dibujo

500

750

1000

Salas de conferencia

300

500

750

Fuente: Tomado del RETILAP 2010

Cum ple Cum ple 100% entre el 70% y 100%

Cum ple entre el 40% Cum ple 40% y 70%

NO APLICA


Revista

2016

7) Identificación de potenciales de ahorro: Mediante las inspecciones planteadas en el punto anterior, se tuvo la oportunidad de identificar potenciales a nivel de ahorro energético de estas empresas. B. SEGUNDA FASE: Proceso de formación al personal de las empresas participantes del proyecto sobre conceptualización teórica en temas identificados como principales focos de atención a nivel técnico (iluminación, sistemas de frío y motores) y en conceptos fundamentales de la NTC ISO 50001:2011. 1) Optimización de procesos en MIPYMES: Como se mencionó en la primera fase del proyecto, allí se determinó el estado técnico de cada empresa, y de esta manera se pudo definir aspectos por mejorar en el manejo de: Sistemas de iluminación, sistemas de frio y motores. Por lo cual, como primer punto de trabajo en la segunda fase se adelantó un proceso de formación enfocado en estos tres aspectos que integren un contexto teórico de cada uno de ellos, que permita determinar acciones que se puedan acometer en el corto plazo y al desarrollo de un proyecto de factibilidad basado en estas acciones. La intensidad de este fue de ocho (8) horas para cada uno de los temas planteados y la formulación del proyecto fue realizada en un periodo de tiempo de un (1) mes, en el cual el personal de las empresas tuvo el acompañamiento de asesores metodológicos y técnicos. En la Tabla 6 se relacionan los proyectos formulados por cada PYME.

Tabla6:

Proyectos o planes de acción por empresas

Inversión del proyecto Empresa

Objetivo

Valor inversión

Recuperación (años)

$ 51.700.000

4

$ 63.570.000

4

$ 22.594.000

5

Comercializadora La tierra es nuestra Posada la Posada

$ 37.529.000

3

Frigocentro

Optimizar el consumo de energía eléctrica

$ 20.000.000

Más de 5 años

Frugy

Optimizar el sistema de refrigeración

$ 274.000.000

Más de 5 años

Irish Pub

Optimizar el uso de energía eléctrica mediante el mejoramiento de la iluminación y el mantenimiento de los equipos de frío

$ 10.965.000

2

Madeco

Programa de ahorro y uso eficiente de la energía eléctrica y prevención del riesgo eléctrico

$ 44.424.000

Más de 5 años

Manisol (Local)

Optimizar el consumo de energía eléctrica

$ 18.000.000

Más de 5 años

Mercaldas (Villamaria)

$ 26.039.000

2

$ 6.945.880

2

$ 6.945.880

2

Pan extra principal

Optimizar el uso de la Villamaría Optimizar el consumo empresa Pan extra Optimizar el consumo empresa Pan extra Optimizar el consumo empresa Pan extra

$ 20.837.640

2

Pasteliarte

Optimización del sistema de iluminación

$ 2.984.000

2

Puntualcar pintura Puntualcar vehículos

Buena Gente con el Ambiente, Reducción de consumos energéticos Buena Gente con el Ambiente, Reducción de consumos energéticos Optimizar el uso eficiente de la electricidad por medio de un adecuado sistema de aire acondicionado

$ 12.153.895

2

$ 6.544.405

2

$ 50.060.000

5

$ 13.000.000

Más de 5 años

$ 79.110.000

5

$ 32.500.000

Más de 5 años

Aquaparque Casautos Cauchosol

Pan extra cable Pan extra enea

T elecafé

Optimizar el consumo de energía eléctrica Optimizar el uso de la electricidad mediante el aprovechamiento de la luz natural Ahorro de energía eléctrica mediante la eficiencia en la iluminación

electricidad en Mercaldas de energía eléctrica de la de energía eléctrica de la de energía eléctrica de la

T isquesusa

Reducción de consumos energéticos

Universidad de Manizales

Mejorar el desempeño energético de la Universidad de Manizales Optimizar el uso de la electricidad mediante el aprovechamiento de la luz natural y la concientización de los trabajadores

Vehicaldas

www.cidet.org.co

17


Es de resaltar que se modelaron escenarios de posibles beneficios tributarios que tendrían las PYMES al implementar proyectos o ideas que contribuyan con el mejoramiento ambiental, partiendo de la premisa que al disminuir el consumo de energía eléctrica se estaría introduciendo una disminución de la emisión de CO2. Los resultados obtenidos se reflejan en la Tabla 6.

NTC ISO 50001:2011 en cada una de las empresas que participen en esta fase.

2) Formación y certificación preliminar:

Como resultado se tendrá: Empresas certificadas de acuerdo a niveles previamente establecidos y empresas no certificadas y con planes de acción para acometer como resultado de la auditoria de certificación.

Cada empresa que formó parte del proyecto, quedó con una documentación a nivel básico de los elementos definidos en el capítulo número 4: REQUISITOS DEL SISTEMA DE GESTIÓN DE LA EMPRESA de la NTC-ISO 50001:2011; por lo cual en este punto pretendemos hacer énfasis en este aspecto de tal manera que se pueda estructurar un proceso de formación y comprensión de esta norma. Es por ello que estructuramos tres (3) sesiones de trabajo en las cuales se orienta de forma teórica una revisión de todos los conceptos que hacen parte del capítulo cuarto de la norma mencionada. Como complemento de esta formación, se adelantó una auditoria de carácter preliminar en cada una de las empresas, de tal manera que se pudiese identificar las variables que deben adelantarse para que estas puedan acogerse a un proceso de certificación en la NTC-ISO 50001:2011. En esta fase se contó con la colaboración de personal de la empresa PGCC Ltda. C. TERCERA FASE: (Proyectada para su ejecución en el año 2016) Proceso de implantación y certificación en la NTC ISO 50001:2011, para cada una de las empresas que ha participado en las dos anteriores fases del proyecto. Esta tercera fase está planteada de la siguiente manera: 1) Implantación: Proceso de asesoría, revisión, diseño y documentación necesario para optar a la certificación de la

18

www.cidet.org.co

2) Certificación: Proceso de certificación en la NTC ISO 50001:2011 por parte de una entidad calificada para este tipo de actividad.

En esta etapa de acuerdo al compromiso de los empresarios, trataremos de materializar los proyectos que las PYMES han planteado para el mejoramiento del uso y consumo de energía eléctrica, lo cual se llevará a cabo por medio de un programa de financiación especial que la empresa ha estructurado.


Revista

III. RESULTADOS A partir de la revisión realizada a las PYMES, se pudo determinar los potenciales de ahorro de energía eléctrica en cuanto a iluminación, fuerza motriz y sistemas de refrigeración, lo cual constituye un punto de partida para intervenciones futuras a estas organizaciones.

2016

y control de variables físicas para evaluar el desempeño energético, por tanto, no se pueden realizar balances másicos, energéticos y/o exergéticos por iniciativa propia de la empresa. De igual forma, existen ciertas deficiencias en las conexiones eléctricas de las instalaciones de estas, lo que implica que no se pueda determinar el un desempeño energético aceptado.

Adicionalmente, se pudo identificar también ciertas condiciones comunes en la mayor parte de las empresas diagnosticadas, que dan cuenta de la cultura y entendimiento que se tiene sobre el consumo de energía. Estas situaciones son un insumo importante para la planeación de intervenciones a futuro. A continuación, se presenta un resumen de las características identificadas:

5) Las acciones de mantenimiento predominante son de tipo correctivo:

1) No hay indicadores de control de la eficiencia energética, o se manejan solo indicadores globales de consumo (kWh/t):

Se identificaron potenciales de ahorro y condiciones de seguridad por mejorar en común en las 34 PYMES, los cuales se resaltan a continuación:

Si bien, en la mayoría de estas empresas tienen conocimiento de toda la descripción del proceso productivo, no lo asocian o relacionan con el consumo de energía para evaluar su desempeño energético.

a. Corregir problemas relacionados con riesgo eléctrico en instalaciones de los tableros principales (cumplimiento de código de colores), instalaciones internas deficientes y puestas a tierra en malas condiciones o sin estas.

2) No se considera la energía como un insumo sino como un gasto:

b. Carencia de programas de mantenimiento preventivo para motores y sistemas de frio.

Esta situación se presenta debido a que en la mayoría de las empresas diagnosticadas, la energía no se define como materia prima de base para la elaboración del producto o desarrollo del servicio, sino que se analiza desde el punto de vista del gasto.

c. Sistemas de iluminación poco eficientes o en mal estado.

3) No se planifica el consumo de energía en la empresa: Sólo interesa cumplir con la programación de la producción, más no realizar un control de la energía eléctrica consumida en cada proceso de producción. Es también un problema a nivel. 4) No hay instrumentación suficiente para el control energético: No se invierte en este tipo de equipos de medición

No existen planes de mantenimiento preventivo y predictivo, pues sólo hasta cuando un equipo presenta daños, se realiza su reparación. 6) Cumplimiento de RETIE y RETILAP:

d. Problemas de hermeticidad de compuertas en sistemas de frio. e. Manejo poco eficiente de sistemas de aire acondicionado. 7) Línea de base energética: Con la construcción de la línea de base energética se pudo establecer que en un 45% de la PYMES existe la necesidad de realizar un análisis detallado sobre la energía no asociada a la actividad económica para el período analizado, debido a que cantidad de energía es significativa en relación con el consumo total. 8) Cultura energética:

www.cidet.org.co

19


Generar programas de comunicación que permitan establecer un cambio cultural a nivel del uso y consumo de energía eléctrica en los empleados de cada una de las empresas, se identifica como una oportunidad de mejora a implementar en el corto plazo, con muy buenas perspectivas en cuanto a resultados. 9) Incentivos tributarios: Gran posibilidad de implementar acciones que reduzcan la contaminación ambiental (disminuir las emisiones de CO2), en el 100% de las PYMES. 10) Proyectos formulados: Los resultados de los procesos de formación adelantados se materializaron en 17 proyectos, que fueron mencionados anteriormente, evidencian claramente los beneficios que se pueden obtener de establecer planes de mejora en términos de eficiencia energética. En la tabla 7 se puede detallar el dimensionamiento en términos de reducción del consumo de energía eléctrica y su efecto en la disminución de emisiones de CO2.

Tabla7:

Resumen de proyectos formulados

Fuente: Elaboración propia

Valores actuales Consumo promedio (kWh/año)

Emisiones GEI (Ton CO 2/año)

Valor consumo año ($)

Consumo promedio (kWh/año)

Disminución consumo (kWh/año)

110.144

22,03

$ 47.148.637

99.130

11.014

Casautos

68.022

13,60

$ 29.117.742

61.220

Cauchosol

31.680

6,34

$ 11.059.131

28.512

Comercializadora la Posada

272.560

54,51

$ 116.673.015

1.362.005

272,40

Frugy

269.015

Irish Pub

13.330

Madeco

Empresa

Aquaparque

Disminución Disminución emisiones valor GEI consumo año (Ton ($) CO 2/año) 2,20

$ 4.714.864

6.802

1,36

$ 2.911.774

3.168

0,63

$ 1.356.105

245.304

27.256

5,45

$ 11.667.301

$ 475.460.705

1.225.805

136.201

27,24

$ 47.546.071

53,80

$ 115.155.546

242.114

26.902

5,38

$ 11.515.555

2,67

5.706.088

11.997

1.333

0,27

$ 570.609

200.924

40,18

$ 86.008.251

180.832

20.092

4,02

$ 8.600.825

Manisol (Local)

20.445

4,09

$ 8.751.760

18.401

2.045

0,41

$ 875.176

Mercaldas

68.022

13,60

$ 29.117.742

61.220

6.802

1,36

$ 2.911.774

Pan Extra

94.391

18,88

$ 40.405.229

84.952

9.439

1,89

$ 4.040.523

Pasteliarte

6.968

1,39

2.982.592

6.271

697

0,14

$ 298.259

Puntualcar

11.216

2,24

$ 4.801.161

10.094

1.122

0,22

$ 480.116

T elecafé

261.600

52,32

$ 111.981.438

235.440

26.160

5,23

$ 11.198.144

6.986

1,40

$ 2.990.386

6.287

699

0,14

$ 299.039

Universidad de Manizales

387.135

77,43

$ 135.144.383

348.421

38.713

7,74

$ 13.514.438

Vehicaldas

29.816

5,96

$ 12.763.144

26.834

2.982

0,60

$ 1.276.314

Frigocentro

T isquesusa

20

Valores proyectados

www.cidet.org.co


Revista

2016

IV. REFERENCIAS [1] Borroto Nordelo, A. “Memorias del Seminario Eficiencia Energética en la Industria. Administración de la Energía y Cogeneración”, Contactos Mundiales Ltda. Jul 1999. [2] Metodología para la Implementación del Sistema de Gestión Integral de la Energía. Fundamentos y Casos Prácticos, Universidad Autónoma de Occidente. 2014. [3] Grupo de Eficiencia Energética, Subdirección de Demanda – UPME. “Acciones y Perspectivas en Eficiencia Energética”, Nov 2014.

V. RESEÑA AUTOR (ES) Luis Germán Cárdenas Henao Administrador de Empresas Especialista en Gerencia de Proyectos 15 años de experiencia en el sector eléctrico Área de Gestión Comercial CHEC S.A. E.S.P.

www.cidet.org.co

21


Análisis de costo

de ciclo de vida para la selección del aislamiento de la línea de transmisión Cartagena - Bolívar a 230 kv, propiedad de la EEB

AUTORES Carlos Alberto Vargas Vargas José René Peña Sánchez Empresa de Energía de Bogotá- EEB

Resumen— Este documento busca mostrar los resultados de la aplicación de la metodología detallada en la Norma ISO 15663 de 2000, Petroleum and natural gas industries — Life Cycle Costing, al estudio de la selección del tipo de aislamiento para la nueva línea de transmisión de energía Cartagena-Bolívar a 230 kV que construirá la Empresa de Energía de Bogotá S.A. - ESP (EEB) dentro del proyecto UPME 05-2010. Aunque esta metodología tiene sus orígenes en proyectos de exploración petrolera, su aplicabilidad es válida para cualquier proyecto de inversión que tenga un ciclo de vida definido, y con unos costos e ingresos esperados a lo largo del mismo. Para aplicar la metodología se realizó la revisión detallada de la norma y se realizó la adaptación de la misma a esta nueva problemática para un proyecto de transmisión de energía, para ello fue necesario revisar los costos de todas las etapas del proyecto iniciando con adquisición, montaje, puesta en servicio para la etapa inicial o de construcción; para la etapa de operación se tuvieron en cuenta costos de mantenimiento, reposición y para la etapa final del proyecto costos de disposición final. Específicamente para el análisis y toma de decisiones se determinó aplicar la metodología a dos tipos de aislamiento, el siliconado y el polimérico que son los más usados en las condiciones climáticas donde está ubicado el proyecto. Abstract- This document aims to show the results of applying the methodology detailed in ISO 15663 2000, Petroleum and Natural gas industries - Life Cycle Costing, the study of selecting the type of insulation for new power transmission line Carta-

22

www.cidet.org.co

gena- Bolivar 230 kV to build the Bogotá Power Company SA - ESP (EEB) project within the UPME 05-2010. Although this methodology has its origins in oil exploration projects its applicability is valid for any investment project that has a defined life cycle, and with expected costs and revenues over the same. To apply the methodology detailed revision of the standard was made and the adaptation of it was done to this new problem for a proposed transmission power, for it was necessary to review the costs of all project phases starting with acquisition, installation , commissioning for initial or construction stage; for the operation stage were taken into account maintenance costs, replacement and for the final stage of the project costs of disposal. Specifically for analysis and decision making it was determined applying the methodology to two types of insulation the silicone and polymer which are most commonly used in weather conditions where the project is located. Índice de términos— Activo, CAPEX, ciclo de vida, costo de ciclo de vida, OPEX, presupuesto, valor presente neto.


I. GLOSARIO CAPEX: Representa los valores de la inversión para adquirir o mejorar un activo. OPEX: del inglés "Operating expense", es un costo permanente para el funcionamiento de un producto, negocio o sistema. Puede traducirse como gasto de funcionamiento, gastos operativos, o gastos operacionales. LCC: Costo de ciclo de vida del proyecto

II. INTRODUCCIÓN LA TRANSMISIÓN de energía constituye uno de los elementos fundamentales de un sistema de potencia para poder entregar la energía generada en las centrales hacia los centros de consumo ubicados a grandes distancias y con pérdidas reducidas. Para que esta importante función pueda ser llevada a cabo con la mayor confiabilidad y disponibilidad posibles, esta infraestructura eléctrica debe contemplar la utilización de los mejores elementos, equipos y materiales que satisfagan estas condiciones, dentro de un balance de costo-beneficio que permita al inversionista recuperar su inversión en el menor tiempo posible. Para que este balance sea posible, es necesaria la utilización de técnicas o metodologías tales como la descrita en la Norma ISO 15663 (Petroleum and natural gas industries Life-cycle costing), que permitan la evaluación de alternativas de inversión que no sólo se concentren en los costos iniciales sino que sean capaces de predecir todos los costos futuros que van a aparecer en la infraestructura, llevándolos a un modelo de análisis cualitativo y cuantitativo de cada costo inherente (mantenimiento, operación, reposición, disposición, medio ambiente, etc.) que facilite la toma de decisiones en concordancia con los objetivos corporativos.

III. FUNDAMENTOS DEL LIFE-CYCLE COSTING (LCC) El propósito de la Norma ISO 15663:2000 es proveer una guía en el uso de técnicas de costo de ciclo de vida que agilicen la adopción de una aproximación común y consistente del costo de ciclo de vida de un activo. El Análisis de Costo de Ciclo de Vida es una herramienta que permite establecer de una manera estructurada los costos asociados con el diseño, instalación, operación, mantenimiento y disposición final de equipos y sistemas, siendo un proceso iterativo para la estimación, planeación y monitoreo de los costos durante todas las etapas de ciclo de vida del activo.

www.cidet.org.co

23


IV. PRINCIPALES TIPOS DE COSTOS ASOCIADOS AL CICLO DE VIDA • Costo de adquisición: costos en los que se incurre para obtener un activo, incluyendo suministros.

• Costos de disposición final: son los costos asociados al retiro del activo en funcionamiento y su proceso de tratamiento final.

V. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA PARA COSTO DE CICLO DE VIDA

• Costos de licitación: corresponde a los recursos requeridos para la compra de pliegos y el proceso de análisis de la oferta a presentar.

La metodología consiste en el desarrollo de 4 pasos básicos o actividades:

• Costos de instalación: son los gastos que realiza la organización, previos a la puesta en marcha y operación del activo.

Figura1:

• Costos de operación: son los necesarios para mantener en funcionamiento el activo, incluyendo la adquisición de elementos adicionales que preserven dicha funcionalidad. • Costos de interventoría: costos de personal profesional y técnico se incluye prestaciones de ley, horas extras, desplazamientos, viáticos, etc. Establecido por la compañía para el seguimiento de las actividades de los activos durante la operación. • Costo de primer inventario de repuestos: costo de asegurar un inventario confiable, completo y con especificaciones correctas. • Costos de mantenimiento: costos de personal para la creación y cumplimiento de los programas de mantenimiento bajo las metodologías que se definan en la compañía, y para documentar y realizar las acciones que garanticen que los activos cumplan sus funciones a lo largo del tiempo.

Proceso LCC

Step1 Diagnosis and scoping Identify objectives Establish decision criteria

Identify constraints Identify potential options

Establish options

Define included costs

Identify potential cost drivers Define cost elements

Step2 Data collection and structured breakdown of costs Identify and collect data

Establish structured breakdown of costs

Sensitivity analysis Analysis and assessment

Step3 Analysis and modelling Develop LCC model

#1 #2 #3

• Costos ambientales: son aquellos que se derivan de la afectación al medio ambiente, producto del funcionamiento del activo. • Costos de reposición: son los que aparecen cuando se requiere la instalación de repuestos o partes en reemplazo de aquellas que ya cumplieron su ciclo de vida o que se encuentran en un estado de envejecimiento que puede afectar la continuidad del funcionamiento.

24

www.cidet.org.co

Carry through Desing iteration

Step4 Reporting and decision making Report and decision

#4


Revista

Paso 1 - Diagnóstico y definición del alcance: El objetivo de este paso es desarrollar el entendimiento fundamental de los problemas, relaciones, supuestos y requerimientos en los que se basa el trabajo. Pasó 2 - Recolección de Datos y desglose estructurado de costos (SBC): El objetivo de este paso es la producción de un desglose estructurado de costos (SBC) a través de la consideración de los casos de costo y elementos de costo. El SBC consecuentemente define los datos de costo que deben ser recolectados. Pasó 3 - Análisis y Modelamiento: Los objetivos principales de este paso son producir una predicción de LCC mostrando la diferencia de costo entre las opciones seleccionadas, producir un rango de opciones, comparar y analizar los factores de costos. Pasó 4 - Reporte y Toma de Decisiones: El objetivo de este paso es informar sobre los resultados, establecer la solución económica óptima y decidir sobre la estrategia para la próxima fase de implementación del proyecto.

VI. CASO DE APLICACIÓN DE LA NORMA ISO 15663 A. Introducción A continuación se presentará la aplicación de la metodología definida en la norma ISO 15663-2000 para la selección del sistema de aislamiento más conveniente a ser instalado en la nueva línea de transmisión Cartagena-Bolívar a 230 kV, proyecto que fue adjudicado a la Empresa de Energía de Bogotá S.A. – ESP en el año 2014. PASO 1 – DIAGNÓSTICO Y DEFINICIÓN DEL ALCANCE: 1. Identificación de objetivos a. ¿Qué es lo que estamos buscando? Definir cuáles son los costos asociados al ciclo de vida de los aisladores poliméricos y convencionales que permitan la toma de decisión más efectiva

2016

desde el punto de vista costo-beneficio para el sistema de aislamiento de la línea de transmisión Cartagena-Bolívar a 230 kV, propiedad de la Empresa de Energía de Bogotá S.A. - ESP. b. ¿Por qué lo estamos buscando? Porque es necesario examinar alternativas de sistemas de aislamiento que sean asequibles en costos de suministro e instalación y que sean mantenibles durante su etapa de operación para garantizar confiabilidad y durabilidad en la operación en el largo plazo del proyecto de transmisión de energía, teniendo en cuenta las condiciones operativas de la nueva infraestructura. 2. Identificación de restricciones Las restricciones que identificamos fueron - Poco conocimiento en costos de vida útil de aisladores poliméricos. - Poca experiencia en utilización masiva de aisladores poliméricos. - Poca experiencia en utilización de aisladores convencionales en zonas costeras. - Requerimientos de mantenimiento específicos para aisladores poliméricos que no son usuales para los aisladores convencionales. 3. Criterios de decisión a. Métodos de evaluación económica utilizados: Los criterios que se tuvieron en cuenta para realizar la evaluación económica fueron: - Valor presente neto (VPN) con una tasa de retorno del 10,44% anual, que es la tasa WACC del negocio de transmisión en Colombia. - Costo de ciclo de vida (LCC), con un período de 45 años debido a que 25 años es el tiempo de operación estipulado en la convocatoria de la UPME y los posibles 20 años adicionales que se otorgan por diagnóstico de vida útil de los equipos.

www.cidet.org.co

25


b. Supuestos Los supuestos considerados fueron: - Vida útil del proyecto: 45 años. - Se asumen condiciones ambientales de alta salinidad y contaminación. - Se asumen condiciones de acceso de baja dificultad que no impactan los costos. - El CAPEX se calcula con base en cantidades de suministros necesarios según tabla de torres preliminar y contemplando las labores de montaje. - Definición de stock para primer inventario sobre suministros netos a instalar (hace parte del CAPEX): 15% Poliméricos, 2% convencionales. - Estimación de peso promedio de aisladores: 15 kg poliméricos, 80 kg convencionales. - El OPEX se estima con actividades de mantenimiento preventivo, correctivo y de inspección durante operación en horizonte de 45 años, con respecto al análisis básico de RCM efectuado. - Cantidad de reposiciones para cada tipo de aislador dentro de los 45 años del proyecto: 200% poliméricos, 100% convencionales - Costos de disposición final: Se estiman de acuerdo cantidades de reposición calculadas en ítem anterior dentro de los 45 años del proyecto. 4. Identificación de opciones potenciales Dentro de las posibilidades de aislamiento se consideraron las siguientes opciones: - Aisladores poliméricos de última tecnología - Aisladores de vidrio convencionales - Aisladores de porcelana convencionales - Aisladores de vidrio siliconados 5. Establecimiento de opciones a. Opciones seleccionadas para el análisis: Al aplicar la metodología de análisis se determinó que las opciones de aislamiento más favorables para este tipo de condiciones ambientales son: - Aisladores poliméricos de última tecnología - Aisladores de vidrio Siliconado b. Proceso de proyección de opciones escogidas:

26

www.cidet.org.co

Tabla1:

Proceso de proyección opciones escogidas. Descripción ¿Es técnicamente factible? ¿Es práctico? (constructibilidad, operatividad y mantenibilidad) ¿Es el gasto de capital muy alto? ¿Satisface el Cronograma?

Poliméricos Si Si

Siliconados Si Si, con restricciones

No

No

Si

¿Satisface requerimientos de confiabilidad? ¿Satisface el programa de HS&E ¿Son los riesgos aceptables? (técnicos, financieros, ingresos, salud, seguridad y ambiente, etc.) ¿Es consistente con la política corporativa? ¿Es consistente con los objetivos definidos en el Paso 1 de diagnóstico y alcance? ¿Va a satisfacer requerimientos legislativos actuales y futuros? (HSEQ, etc.) ¿Puede evaluarse?

Si Si

Si, con restricciones Si, con restricciones Si

Si, con restricciones

Si, con restricciones

Si

Si

Si

Si

Si

Si, con restricciones

Si, con restricciones

Si

6. Definición de costos a ser incluidos en el análisis Dentro del análisis se determinó la siguiente manera de determinar los costos: - CAPEX de suministros: costo de inversión asociado al valor de los aisladores que se deben adquirir para la construcción del proyecto. - CAPEX de Stock inicial: costo asociado al Stock mínimo que se debe tener para arrancar el proyecto y tener los repuestos necesarios para el mantenimiento rutinario. - CAPEX de construcción: costo asociado al proceso de instalación de los aisladores - OPEX de mantenimiento: costo durante la vida útil asociado a labores de mantenimiento preventivo y predictivo.


Revista

2016

PASÓ 3 – ANÁLISIS Y MODELAMIENTO:

- Reposición de aisladores: costos asociados a los ciclos de reposición de estos activos.

1. Desarrollo del modelo LCC.

- Disposición final: costos asociados a la disposición de los residuos ocasionados por el cambio de los aisladores durante su vida útil.

- Creación del presupuesto de compra de suministros de aisladores para la instalación y repuestos (stock inicial). - Creación del presupuesto para montaje de aisladores. - Construcción del presupuesto de operación y mantenimiento de la línea de transmisión con una ventana de 45 años. - Presupuesto de reposición de aisladores. - Presupuesto de disposición final de aisladores.

PASO 2 – RECOLECCIÓN DE DATOS: Dentro del proceso de recolección de datos se determinó cuáles serían las fuentes de alimentación de estos costos y se determinó que: • La Gerencia Administrativa suministrará los valores de adquisición y montaje • La Gerencia de Ingeniería suministrará las cantidades de materiales para construcción. • La Gerencia de mantenimiento dará valores de rutinas de mantenimiento según RCM.

2. Análisis y Evaluación (Iteración 1) - Integración de datos en hojas de cálculo independientes por cada caso de costo. Formulación y vinculación conjunta. - Comparación preliminar de costos totales entre alternativas. - Cálculo del Valor Presente Neto para cada alternativa de aislamiento, mediante la aplicación de la fórmula de VPN, con una tasa de interés del 10,4 %.

1. Identificación de objetivos Como elemento clave se determinó el OPEX para te los 45 años de operación del proyecto. 2. Estimación de elementos de costos Para cada uno de las opciones de aislamiento se determinó cada una de las inversiones a lo largo del proyecto como: equipos, costos de montaje, construcción, costos de primer inventario, costos de operación, mantenimiento y los costos de disposición final para así evaluar cada una de las alternativas.

Las tablas resumen se muestran a continuación:

Tabla2:

Consolidado de costos Iteración 1

COMPARACIÓN TOTAL DE COSTOS EN EL CICLO DE VIDA DE 45 AÑOS COSTOS Poliméricos Convencionales CAPEX SUMINISTROS $ 129.594.134 $ 162.983.016 PRIMER INVENTARIO $ 19.439.120 $ 3.259.660 CAPEX MONTAJE $ 13.612.716 $ 36.300.576 OPEX $ 3.084.581.020 $ 2.650.108.692 REPOSICIÓN $ 432.574.274 $ 271.547.339 DISPOSICIÓN FINAL $ 18.930.000 $ 45.480.000 TOTAL DE COSTOS $ 3.698.731.265 $ 3.169.679.283

Descripción Compra y suministro de materiales (Año 0) Costos de primer inventario de almacenes (Año 0) Costos de montaje por peso de aisladores (Año 0) Costo de mantenimiento (Año 1 a Año 45) Costo total de reposición (Año 20 a Año 30) Costo total de disposición por reposición (Año 20 a Año 30)

$ 3.500.000.000 $ 3.000.000.000 $ 2.500.000.000

$ 2.000.000.000 $ 1.500.000.000 $ 1.000.000.000 $ 500.000.000

Convencionales Poliméricos

$-

www.cidet.org.co

27


3. Validación de resultados. - Se validó que todos los formatos tuvieran los costos y cantidades correctas y se ejecutó la iteración. 4. Análisis de sensibilidad. - Se revisó el análisis y se validó que los criterios de análisis fueran los acordados y los resultados estuvieran acorde a lo esperado. PASÓ 4 – REPORTE Y TOMA DE DECISIÓN: 1. Reporte de Resultados(iteración 1). Se efectuó comparación de los costos totales por los 45 años de vida del proyecto para los costos de inversión, y se aplicó la metodología de cálculo del VPN. Obteniendo como resultado que la alternativa más favorable es la de aisladores de vidrio siliconado 2. Toma de decisión. Aunque el resultado de la iteración concluía que se eligiera la opción de vidrio siliconado como alternativa de solución, también se recomendó presentar el trabajo al grupo de expertos de la Gerencia de mantenimiento para validar con ellos los supuestos y las rutinas de mantenimiento planteadas.

Al realizar la presentación dentro de la gerencia de

ANÁLISIS VPN

• Los costos de OPEX contemplaron rutinas muy conservadoras con los aisladores de vidrio y muy estrictas con los aisladores poliméricos, lo cual no mostraba la realidad del estado del arte actual de este tipo de mantenimiento. • El área de ingeniería mejoró el trazado de la línea, lo cual optimizó los costos de suministros. • Se afinaron las rutinas de mantenimiento tanto para aisladores poliméricos como de vidrio siliconado de acuerdo a la experiencia de otros agentes que operan en la zona del proyecto. • De acuerdo a las recomendaciones de los fabricantes se ajustó la vida útil de los aisladores poliméricos a 15 años. 4. Reporte de Resultados Análisis de sensibilidad e iteración 2. Teniendo en cuenta estos ajustes, se vuelve a ejecutar el modelo de costos y al revisar se encontró que esta vez el resultado cambió hacia los poliméricos. Como lo muestra la tabla siguiente:

Tabla3:

3. Iteraciones y mejoras.

COSTOS CAPEX SUMINISTROS PRIMER INVENTARIO CAPEX MONTAJE OPEX REPOSICIÓN DISPOSICIÓN FINAL

mantenimiento se encontró que existían una serie de recomendaciones a tener en cuenta para ajustar el análisis de las dos alternativas estas son:

$ $ $ $ $ $

Comparación de costos de acuerdo a análisis de sensibilidad.

ITERACIÓN 1 Poliméricos Convencionales 129.594.134 $ 162.983.016 19.439.120 $ 3.259.660 13.612.716 $ 36.300.576 3.084.581.020 $ 2.650.108.692 432.574.274 $ 271.547.339 18.930.000 $ 45.480.000

$ $ $ $ $ $

SENSIBILIDAD E ITERACIÓN 2 Poliméricos Convencionales 140.576.688 $ 220.993.920 14.057.669 $ 11.049.696 19.380.816 $ 51.761.056 4.995.496.763 $ 7.728.141.144 388.302.845 $ 287.962.338 20.280.000 $ 60.900.000

$ (838.972.393) $ (702.788.971) $ (1.347.764.439) $ (2.013.843.324)

Estos resultados fueron validados por el grupo de mantenimiento de líneas de transmisión y se explican debido a que al realizar la revisión del OPEX se incluyeron los ciclos de lavado óptimos de los aisladores poliméricos, siendo este el factor de costo más importante, el cual marca una diferencia considerable entre ambas alternativas.

28

www.cidet.org.co


Revista

Con este resultado ya validado y aceptado por los miembros de la gerencia de mantenimiento se dio la recomendación a los miembros de la Gerencia de proyectos UPME 05-2012 para que iniciara el proceso de adquisición de aisladores poliméricos con las especificaciones que generó la gerencia de ingeniería.

VII. CONCLUSIONES - Al incluir los costos de ciclo de vida se obtiene una visión global del proyecto que incluye no solo el costo de inversión inicial sino los costos operacionales de toda la vida del proyecto. - Cuando se logra comunicación entre las áreas de ingeniería, de operación, mantenimiento y financiera, se obtiene una mejor recolección de datos que permitirán el estudio y adquisición de mejores alternativas que puedan satisfacer a cada una de dichas áreas desde el punto de vista de sus objetivos específicos pero tendientes a cumplir el objetivo corporativo. - El costo del OPEX es el que determina cual alternativa es la más adecuada con respecto a la inversión inicial, por tal razón cualquier variación por mínima que sea puede cambiar la decisión final. - Se observa la importancia que tiene llevar a cabo ejecutar esta metodología de LCC, ya que obliga a los interesados a abrirse a todas las alternativas posibles de inversión y a romper paradigmas

2016

VIII. RECOMENDACIONES - Se recomienda establecer criterios de nivel corporativo frente a los cuales el punto de partida del análisis del LCC sea igual para todos los procesos de análisis de inversión para la compañía. Tales criterios deben ser entre otros: tiempo estimado de vida útil de proyecto, tasa interna de retorno, restricciones y supuestos para que los casos de negocio puedan ser comparables en el tiempo. - Se debe implementar una herramienta de análisis para comparar dos tecnologías a utilizar en los proyectos de trasmisión de EEB que involucren el ciclo constructivo y el ciclo operacional. - Se recomienda aplicar la metodología mostrada en este trabajo a los proyectos que están en curso para evaluar si existen optimizaciones que se pueden implementar y mejorar los márgenes de rentabilidad de la compañía.

VIII. RECOMENDACIONES - Se recomienda establecer criterios de nivel corporativo frente a los cuales el punto de partida del análisis del LCC sea igual para todos los procesos de análisis de inversión para la compañía. Tales criterios deben ser entre otros: tiempo estimado de vida útil de proyecto, tasa interna de retorno, restricciones y supuestos para que los casos de negocio puedan ser comparables en el tiempo. - Se debe implementar una herramienta de análisis para comparar dos tecnologías a utilizar en los proyectos de transmisión de EEB que involucren el ciclo constructivo y el ciclo operacional. - Se recomienda aplicar la metodología mostrada en este trabajo a los proyectos que están en curso para evaluar si existen optimizaciones que se pueden implementar y mejorar los márgenes de rentabilidad de la compañía.

respecto a la tendencia de adoptar solamente opciones conocidas por facilidad pero que no necesariamente pueden estar representando las expectativas de la organización.

www.cidet.org.co

29


Acreditación Institucional de Alta Calidad

IX.

REFERENCIAS

Sede Central · Medellín

[1] ORTIZ PLATA, Daniel. Organizaciones del Mantenimiento: Mantenimiento centrado en confiabilidad RCM. [CD_ROM]. Bucaramanga, 2008. Posgrado gerencia de Mantenimiento. Universidad Industrial de Santander. Facultad de Ingenierías Físico Mecánicas. Escuela de Ingeniería Mecánica.

Ciencia, tecnología e innovación, bases del Foco de Energía de la UPB para solucionar las necesidades globales, nacionales y regionales.

[2] UPME: Convocatoria pública 05 del plan de expansión 2012 Selección de un inversionista para adquisición de los suministros, diseño y construcción de la segunda línea de transmisión Cartagena Bolívar 230 kV Anexo 1 Descripción y especificaciones técnicas del proyecto. [3] ISO 15663-1 Petroleum and natural gas industries-Life Cycle costing Part1 Methodology [41] ISO 15663-2 Petroleum and natural gas industries-Life Cycle costing Part2 Guidance on application of methodology and calculation methods [5] SANTA WILLIAM, MORENO HERNAN. Experiencia en el uso de aisladores compuestos en las líneas de trasmisión de interconexión eléctrica ISA Colombia y Red eléctrica de Perú REP. Medellín Colombia 2004, CIER [6] Sector Energético en Colombia disponible en http://www.eeb.com.co/transmision-de-electricidad/sector-energetico-en-colombia [7] Proyecto UPME 05 de 2012 Bolívar disponible en http://www.eeb.com.co/transmision-de-electricidad/proyectos-en-curso

Informes: upb.contacto@upb.edu.co www.upb.edu.co Universidad sujeta a inspección y vigilancia por el Ministerio de Educación Nacional

[8] EPRI. Field Guide Visual Inspection of Polymer Insulator. Diciembre de 2006 Electrical Power Research Institute


Revista

2016

X. RESEÑA AUTORES Carlos Alberto Vargas Vargas Ingeniero Electricista y especialista en Gerencia de mantenimiento, 15 años de experiencia en montaje, pruebas, puesta en servicio, mantenimiento y operación de subestaciones de energía actualmente se desempeña como asesor de mantenimiento de la gerencia de mantenimiento de la EEB, cvargas@eeb.com.co Jose René Peña Sánchez Ingeniero Electricista y especialista en Gerencia de mantenimiento, 15 años de experiencia en montaje, pruebas, puesta en servicio, mantenimiento y operación de líneas de transmisión actualmente se desempeña como asesor de mantenimiento de la gerencia de mantenimiento de la EEB, jpena@eeb.com.co

www.cidet.org.co

31


AUTORES

Curvas de aprendizaje

aplicadas a la proyección de costos de tecnologías flexibles en transmisión de energía eléctrica: FACTS y HVDC

Resumen—Este documento contiene una proyección de los costos de Tecnologías Flexibles en Transmisión (TFT): Fexible AC Transmision System (FACTS) y High-Voltage Direct Current (HVDC) entre 2015 y 2045 utilizando la metodología de curvas de aprendizaje con el objetivo de brindar herramientas a las personas y compañías encargadas de la planeación de sistemas eléctricos, las cuales permitan evaluar económicamente la integración de nuevas tecnologías en el mediano y largo plazo.

Diego E. Sánchez Rubén D. Cruz Lina M. Niebles Corporación Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Sector Eléctrico – CIDET

Índice de Términos—Curvas de Aprendizaje, Curva en S, Tasa de Aprendizaje, FACTS, HVDC.

I. INTRODUCCIÓN El desarrollo de los sistemas eléctricos de potencia ha estado enmarcado por la incorporación de tecnologías en busca de atender la creciente demanda de energía. Así, desde los precarios sistemas de iluminación desarrollados por Thomas Alba Edison y Nikola Tesla en la conocida guerra de las corrientes a finales del siglo XIX [1], los encargados de tomar decisiones en los sistemas eléctricos de potencia, políticos, reguladores, o planeadores, se vieron obligados a privilegiar alternativas para expandir la red. La guerra de las corrientes fue ganada por Tesla y su socio Westinghouse, debido a que para la época se contaba con dispositivos transformadores que permitían, elevar la tensión para disminuir las pérdidas en la transmisión de ener-

32

www.cidet.org.co

gía a largas distancias [2]. Sin embargo, los recientes adelantos en líneas HVDC muestran que Edison no estaba equivocado, pero si adelantado para su época. En la actualidad la transmisión en corriente directa muestra fuertes ventajas sobre la corriente alterna, entre ellas menores pérdidas y no limitación de la longitud, pero aún continúan siendo más costosas [3]-[4]. Es decir, pueden existir alternativas tecnológicas con viabilidad técnica, pero sus costos y estado de madurez retrasan su integración a los sistemas eléctricos de potencia; siendo responsabilidad de un grupo de personas decidir el tiempo en que se realizan las inversiones.


Uno de los principales insumos para la toma de decisiones de los encargados de la planeación de los sistemas eléctricos, son los costos de inversión asociados a las diferentes alternativas tecnológicas, especialmente cuando se realiza la planeación dinámica de los sistemas, donde es posible mover las inversiones en el tiempo. En el caso de las alternativas maduras tecnológicamente es fácil determinar sus costos debido a que se prevé que éstos no varíen significativamente en términos de dinero constante; caso contrario para las tecnologías que se encuentran en crecimiento, ya que los costos futuros pueden cambiar dependiendo del aprendizaje, decisiones políticas e incentivos tributarios.

Entre los desarrollos de las últimas décadas se destaca la incorporación de las tecnologías de la información en el concepto de Smart Grids, utilizando nuevos dispositivos tecnológicos basados en los adelantos en la electrónica de potencia como FACTS y líneas en HVDC [5], que en este documento se denominan TFT. Sin embargo, la incorporación de dichas alternativas, se ha visto limitada gracias a los altos costos propios de las tecnologías emergentes, dejando limitada su aplicación a problemas puntuales en los que las externalidades de los proyectos en corriente alterna o sus limitaciones técnicas hacen necesarias alternativas más costosas [6]. Aunque los costos de dichas tecnologías en los últimos años han disminuido, se espera que producto de las investigaciones e inversiones en proyectos pilotos continúen decreciendo, hasta en algunos casos hacerlas competitivas con las tecnologías tradicionales [7]. En este documento, con el objetivo de estudiar el comportamiento futuro en los precios de las tecnologías FACTS y HVDC se utiliza la metodología de curvas de aprendizaje, llamadas algunas veces curvas de experiencia, las cuales se fundamentan en la premisa de que las organizaciones o las personas, hacen mejor sus procesos a medida que éstos se repiten, dando como resultado una ganancia en destreza o eficiencia de su propia

experiencia. De esta manera, los resultados de las actividades, herramientas y métodos aplicados al comportamiento de los costos de producción de nuevas tecnologías pueden medirse, proyectarse y graficarse mediante la utilización de la Curva de Aprendizaje [8]. En la primera parte del documento se ilustra el concepto de curvas de aprendizaje, posteriormente se describe la metodología propuesta y se presentan los costos actuales para las tecnologías flexibles en transmisión que serán base para realizar la proyección de costos presentada en la parte final.


II. CURVAS DE APRENDIZAJE. El fenómeno de curva de aprendizaje se observó por primera vez en 1920, relacionado con los procesos de ensamble de aviones en la base de la fuerza aérea americana de Wright. Patterson. Wright publicó un artículo en 1936 para documentar sus observaciones, en el que encontró que el ensamble de un segundo avión de cierto tipo gastaba el 80% de las horas-hombre gastadas por el ensamble del primer avión. El cuarto avión gastaba el 80% de las horas del segundo. El octavo avión gastaba el 80% de las horas del cuarto y así sucesivamente hasta llegar a un límite lógico. La velocidad del aprendizaje, se mide con esta relación, (80%) y se llama tasa de aprendizaje. A menor tasa de aprendizaje mayor el paso de la curva de aprendizaje. Aunque actualmente muchas de las mejoras resultan de la búsqueda que la gente hace de mejores eficiencias de desempeño, llamadas mejoras en línea. También algunas de las mejoras vienen de otras fuentes, incluyendo nuevos materiales, nuevas herramientas o reingenierías o mejoras fuera de línea [8]. Las mejoras en el rendimiento, la productividad y / o el costo de una tecnología en relación con la acumulación de experiencia se refieren a menudo como: "aprender haciendo". La Fig. 1 muestra una curva de aprendizaje para una tecnología emergente, en la línea roja indica los costos decrecientes de manera uniforme de dicha tecnología, la línea azul muestra el costo de las tecnologías convencionales que son competitivas en el mercado. El comportamiento de las curvas de aprendizaje se ha observado en estudios empíricos cuidadosos, pero sus fundamentos teóricos se limitan a una interpretación mucho más restringida que abarca sólo los costos de mano de obra dentro de empresas individuales [9].

Figura1:

Curva de aprendizaje: Evolución del costo de una tecnología emergente frente una tecnología tradicional.

intervenciones políticas tempranas en tecnologías emergentes, así como la necesidad de un mercado inicial con el fin de permitir que las tecnologías emergentes puedan acelerar sus reducciones de costos y alcanzar la competitividad con las tecnologías existentes en el mercado. En este sentido, las curvas de aprendizaje a menudo se utilizan para extrapolar la reducción de costos en el pasado a los niveles futuros de producción acumulada y proporcionar una indicación de las llamadas "inversiones de aprendizaje", es decir, las inversiones adicionales necesarias para el despliegue de la tecnología emergente mientras que el aprendizaje obtenido por las compañías o países, cubren la brecha entre los costos de la tecnología emergente y el de las tecnologías tradicionales. En la Fig. 1 la inversión en aprendizaje se indica por el área sombreada de color verde [9]. Matemáticamente la curva de aprendizaje, línea roja de la Fig. 1 se puede expresar como:

Dónde:

El concepto de las curvas de aprendizaje ilustra el beneficio de la inversión en investigación y de

34

www.cidet.org.co

C: Costo por unidad de producción t: Tiempo transcurrido Q(t): Cantidad acumulada de producción k: Tasa de aprendizaje m: Parámetro de normalización con respecto a las condiciones iniciales C : Costo por unidad de producción inicial


Revista

2016

III. CURVA LOGÍSTICA O CURVA EN S La Curva en S sirve como apoyo estadístico en el análisis de la influencia de un producto en el mercado, contribuyendo a la disminución de la incertidumbre sobre éste. La curva logística o curva en forma de S es una función matemática que aparece en diversos modelos de crecimiento de poblaciones, propagación de enfermedades epidémicas y difusión en redes sociales. Dicha función constituye un refinamiento del modelo exponencial para el crecimiento de una magnitud. La curva logística propone que bajo ciertas circunstancias razonables muchas magnitudes en sistemas ecológicos y sociales evolucionan con el tiempo” [10].

Figura2:

Curva S típica de una tecnología.

costos de la tecnología en cada una de las etapas de crecimiento; en la fase de difusión inicial los costos de las tecnologías son altos, mientras que en las fases de crecimiento temprano y crecimiento tardío los costos decrecen, hasta saturarse en la etapa de madurez tecnológica, en la cual no se espera que los costos sufran variaciones significativas.

IV. PROPUESTA METODOLÓGICA La evolución de un parámetro acumulado de desempeño como el número acumulado de producción, número de patentes, o número de publicaciones científicas, típicamente obedece al comportamiento de la curva azul de la Fig. 2, donde se pueden distinguir 4 etapas [11]: - Fase DI: Fase de difusión inicial, en esta fase los conocimientos son públicos. - Fase CI: Fase de rápido crecimiento temprano, se caracteriza por la privatización del conocimiento, la experiencia técnica y el know-how. - Fase CT: Fase de rápido crecimiento tardío, en esta fase aún se presenta la privatización del conocimiento, la experiencia técnica y el know-how. - Fase MT: Conocimiento y experiencia técnicas accesibles, la tecnología es considerada madura, en esta fase inicia un nuevo paradigma por lo que se presenta una nueva oportunidad tecnológica.

Los costos de inversión en las TFT son altos y dependen de factores particulares en cada aplicación, como espacios requeridos, rango de potencia, nivel de tensión, entre otras. Sin embargo, existen varios estimados disponibles en la literatura, provenientes de algunas aplicaciones a nivel mundial. En el presente documento se realiza la búsqueda de los costos disponibles en las bases de datos de IEEE y Science Direct para tecnologías flexibles en transmisión. Posteriormente, se realiza un análisis de la evolución del número de patentes registradas en la herramienta Acclaimp y se traza la curva S para cada caso en particular. En busca de realizar la proyección en los costos de las tecnologías se supone que la dinámica presentada en los últimos 5 años en la publicación de patentes continúa hasta el fin del horizonte de estudio. Una vez se cuenta con las curvas en S para cada alternativa se trazan las curvas de aprendizaje descrita por la ecuación (1), utilizando parámetros típicos en tecnologías emergentes.

En la Fig. 2 al aplicar la ecuación (1) a los datos de la línea azul se obtiene la curva de la línea naranja, la cual muestra el comportamiento de los

www.cidet.org.co

35


V. COSTOS DE TECNOLOGÍAS A. Dispositivos FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) FLEXIBLES El costo de este tipo de dispositivos suele ser más alto que las alternativas mecánicas tradicionales, como los cambiadores de tomas y conmutación de compensaciones, sin embargo pueden ser justificadas por las ventajas operacionales y reducción de pérdidas en el sistema, además de la eliminación de restricciones de generación. Entre los costos de implementación de un dispositivo FACTS se encuentran el costo de instalación del dispositivo (control, protecciones, comunicación, transformadores, reactores, capacitores) y los costos asociados a la infraestructura (construcciones civiles, adquisición de predios, construcción o modificación de subestaciones); existe una relación entre la capacidad del dispositivo y el costo, sin embargo esta relación no es lineal y obedece rangos como los que se muestran en la TABLA I que dependen de cada aplicación en particular.

costos de equipos en las subestaciones son mayores, por la necesidad de instalación de los convertidores AC/DC; cuando las líneas en corriente alterna son muy largas requieren la instalación de compensaciones reactivas en los extremos, para contrarrestar las caídas de tensión y los sobrevoltajes ocasionados por el efecto Ferranti, por lo que incrementan el costo de los equipos en las subestaciones, pero en ningún caso superan los costos de conexión de las líneas HVDC. Por estas razones en la Fig. 3 al comparar los costos de líneas HVAC y HVDC se puede observar que para líneas cortas el costo de las HVAC es menor, sin embargo al aumentar la distancia los costos se hacen comparables hasta que las HVDC resultan menos costosas que las líneas en HVAC [4] [14].

Figura3:

Costos de construcción de líneas HVDC y líneas HVAC convencionales

Tabla1:

COSTOS DE DISPOSITIVOS FACTS [12] [13] FACTS Fijo Shunt Fijo Serie PST SVC STATCOM TCSC SSSC UPFC

Pmin [MVA] 10 10 10 100 100 25 100 100

Pmax [MVA] 1000 1000 1600 850 400 600 400 325

Costo Bajo [US/kVar] 6 13 13 39 64 45 64 116

Costo Alto [US/kVar] 26 26 51 64 97 64 103 167

B. Líneas HVDC (High Voltage Direct Current) Los costos de construcción de una línea de transmisión (sin considerar la gestión de predios y licencias ambientales) están asociados a tres áreas diferentes, la primera tiene que ver con los costos del conductor como tal, la segunda se refiere a las torres o infraestructura que soportara los conductores con sus respectivos aisladores, y la última son los costos de conexión en las subestaciones. Las líneas HVAC tradicionales llevan 3 conductores por circuito y las líneas HVDC solo llevan 2 por lo que sus costos y el peso que soportan las estructuras disminuyen, pero los

36

www.cidet.org.co

El punto de equilibrio donde los costos de una línea HVDC y una HVAC son iguales, varía de acuerdo a las características particulares de cada proyecto como nivel de tensión, condiciones ambiéntales o sociales, y suelen ser de algunos cientos de kilómetros, sin embargo existen casos particulares en los que incluso una conexión directa entre los convertidores AC/DC y DC/AC es más rentable o constituye la única opción, caso de las interconexiones asíncronas [15] [3]. En la TABLA II se pueden observar los costos de la tecnología HVDC comparadas con los costos para las líneas HVAC tradicionales dados por la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG), traídos a dólares de diciembre de 2013, para líneas de


Revista

1300 MW de capacidad aproximadamente.

Tabla2:

COSTOS LÍNEAS HVDC [12] [13] Componente

Costo Min

Costo Max

Uni

HVAC Circuito Sencillo (haz por 4) Compensación Reactiva (20 M VAR) HVDC OHL bipolar

$ 244.369

$ 268.258

US/km

$ 1.797.093

$ 2.588.210

US

$ 155.719

$ 253.618

US/km

VSC Convertidor

$ 64.350.064

$102.960.103

US

CSC Convertidor

$ 51.480.051

$ 90.090.090

US

VI. DINÁMICA DE PATENTES EN TECNOLOGÍAS FLEXIBLES EN TRANSMISIÓN

2016

En la Fig. 4 se puede observar el acumulado del número de patentes para cada tecnología encontradas Acclaimip. Todos los dispositivos FACTS se encuentran en etapa de crecimiento en cuanto al número de patentes, con un incremento considerable en los últimos años. Varias de las familias tecnológicas cuentan con patentes desde los años setenta y aplicaciones probadas alrededor del mundo como el PST, SVC, STATCOM y TCSC. Sin embargo, el número de patentes no ha disminuido su tasa de crecimiento, por el contrario se ha acelerado gracias a las inversiones de países como China, India, Irán y Estados Unidos.

Figura4:

Dinámica de patentes en FACTS

El análisis de la dinámica de patentes se realiza utilizando el software para búsqueda y análisis de patentes Acclaimip, entre el 20 y 31 de octubre de 2014. Los resultados obtenidos se presentan a continuación: A. Dinámica de Patentes de Dispositivos FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) Existen diversas familias de dispositivos FACTS de acuerdo a sus características y los parámetros de operación que están en la capacidad de controlar, entre los tipos más importantes se encuentran: SVC (Static Var Compensator) STATCOM (Static Synchronous Compensator) SSSC (Series Static Synchronous Compensator) TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator) PST (Phase Shifting Transformer) IPFC (Interline Power Flow Control) UPFC (Unified Power Flow Controller)

B. Dinámica de Patentes de Líneas HVDC (High Voltage Direct Current) A pesar que las líneas HVDC son consideradas una tecnología madura, y probadas en cientos de aplicaciones alrededor del mundo desde los años 70s, las investigaciones se centran en la posibilidad de disminuir sus costos buscando hacerlas competitivas con las líneas en corriente alterna, y mejorar el control en los convertidores. Los países más interesados en la publicación de artículos científicos y patentes de tecnología HVDC son: China, Canadá, Reino Unido, y Estados Unidos. En la Fig. 5 se puede observar el acumulado del número de patentes en Acclaimip, para la tecnología HVDC, con un crecimiento pronunciado en los últimos años. www.cidet.org.co

37


Figura5:

Evolución del número de documentos de patente en HVDC

ningún caso las tecnologías FACTS serán menos costosas que las alternativas de compensación tradicionales, las ventajas técnicas sumadas con externalidades de tipo ambiental y social que cada vez son más evidentes en los grandes proyectos de infraestructura, pueden hacer viable la instalación de este tipo de dispositivos.

Figura6:

Proyección de costos de dispositivos FACTS

VII. PROYECCIÓN DE COSTOS DE TECNOLOGÍAS FLEXIBLES La dinámica de patentes de las tecnologías flexibles en transmisión que se discutió en IV, es utilizada para proyectar el comportamiento del número acumulado de patentes en los próximos 30 años, suponiendo que el crecimiento continuará con el comportamiento que ha presentado en promedio en los últimos 5 años. Así mismo se asume una tasa de aprendizaje del 90% y un parámetro de normalización con respecto a las condiciones iniciales de 0.2. A. Dispositivos FACTS (Flexible Current Transmission System)

Alternating

Al aplicar la metodología propuesta para los FACTS partiendo desde un escenario conservador que supone los costos altos de la Tabla 1, se puede construir la proyección de los costos para los dispositivos presentada en la Fig. 6, en la cual se puede observar que ninguna tecnología llegara a costos similares al de las alternativas convencionales de compensación, (20 USD $/kVAR); sin embargo se espera un descenso importante en los costos de la tecnología UPFC y STATCOM en los primeros 10 años. En el caso de las tecnologías PST, SVC y TCSC, quienes cuentan con varias aplicaciones a nivel mundial, y presentan los costos de inversión más bajos dentro de los dispositivos considerados, no se prevé que estos disminuyan sustancialmente, después de los primeros 5 años. Aunque de acuerdo a la proyección realizada en

38

www.cidet.org.co

B. Líneas HVDC (High Voltage Direct Current) Dentro de los costos de inversión asociados a las líneas HVDC el único que está expuesto a variaciones causadas por el aprendizaje es el costo de los convertidores, los cuales como se puede observar en la Fig. 7 pueden llegar a $ USD 20.000.000, para el año 2045 en el caso de la tecnología CSC.

Figura7:

Proyección de costos de construcción de líneas HVDC y líneas HVAC convencionales


Revista

2016

Además de los costos de los convertidores puede ser útil para el planeador conocer la longitud en que las líneas HVDC comienzan a ser competitivas sin considerar otras externalidades, suponiendo que los costos por unidad de longitud para las líneas tanto en corriente directa como en corriente alterna, y los costos de los terminales AC permanecen constantes (ver TABLA II), es posible proyectar su comportamiento frente a la reducción del costo de los convertidores, línea roja de la Fig. 7 que representa la longitud en que los costos de una línea HVDC son competitivas con una línea HVAC.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La evolución de los costos de las tecnologías flexibles en transmisión, FACTS y HVDC continuará con una tendencia decreciente en los próximos años, sin embargo sin considerar factores operativos y factores externos como adquisición de predios, oposición de las comunidades, deforestación de bosques, entre otros; ninguna de las alternativas será competitiva con las alternativas tradicionales. La proyección de costos de tecnologías flexibles en transmisión suministra información a los planeadores de sistemas eléctricos, que permite a través de ésta tomar decisiones acerca del tiempo en el que se realizan las inversiones, buscando optimizar el uso de recursos para la expansión de la red eléctrica. Los resultados presentados en la Fig. 6 y la Fig. 7, dan una visión general del comportamiento de los costos de inversión en nuevas alternativas y proporcionan al planeador herramientas para la toma de decisiones, que deberán ser acompañadas por análisis técnicos, ambientales, financieros y económicos que involucren los factores externos en las aplicaciones específicas.

www.cidet.org.co

39


BIBLIOGRAFÍA [1] R. Guirado Torres, R. Asensi Orosa, F. Jurado y J. Carpio Ibañez, Tecnología Eléctrica, McGraw-Hill, 2006. [2] C. Sulzberger, «Triumph of ac, from Pearl Street to Niagara,» IEEE Power and, vol. 20, pp. 64-67, 2003. [3] J. Dorn, H. Gambach y D. Retzmann, «HVDC Transmission Technology for Sustainable Power Supply,» de International Multi-Conference on Systems, Signals and Devices, 2012. [4] L. Colla, M. Marelli, S. Lauria, M. Schembari, F. Palone y M. Rebolini, «Mediterranean high voltage submarine cable links, Technology and system challenges,» de AEIT Annual Conference, 2013.

«S Curve, Aplication of Innovative Products of Agroindustrial and Chemical Sector of Colombia,» Facultad de Ciencias Agropecuaias UPB, vol. 8, nº 2, 2010. [11] C. Perez, «El cambio tecnológico y las oportunidades de desarrollo como blanco móvil,» CEPAL, nº 75, 2001. [12]

Resolución CREG-026 de 1999.

[13] A. L'Abbate y G. Fulli, «Sustainability analysis of VSC-HVDC in the liberalised European power system: a practical case,» de Power Tech Conference, Bucarest, 2009.

[5] L. Andrade y . T. de Leao, «A brief history of direct current in electrical power systems,» de Third IEEE History of Electro-technology Conference (HISTELCON), 2012. [6] N. Hingorani, «High Power Electronics and Flexible AC Transmission System,» IEEE Power Engineering Review, 1998. [7] G. A. Blanco , O. A. Ojeda, F. G. Olsina y F. F. Garcés , «Impacto De Las Inversiones En Dispositivos Facts En El Perfil De Riesgo De Portafolios De Inversión En La Red De Transmisión,» de XIII ERIAC Encuentro Regional Iberoamericano De CIGRÉ, Puerto Iguazu Argentina, 2009. [8] A. Badiru y A. Ijaduola, «Half-Life Theory of Learning Curves for System Performance Analysis,» de IEEE Systems Journal, 2009.

[14] R. Rudervall, J. P. Charpentier y R. Sharma, «High Voltage Direct Current (HVDC) Transmission Systems Technology Review Paper,» de Energy Week 2000, Washington D.C., 2000. [15] J. Hammons, V. Lescale, K. Uecker, M. Haeusle, D. Retzmann, K. Staschus y S. Lepy, «State of the Art in Ultrahigh-Voltage Transmission,» Proceeding of the IEEE, vol. 100, nº 2, pp. 360-390, 2002. a

[9] T. Wiesenthal, P. Dowling, J. Morbee, C. Thiel, B. Schade, P. Russ, S. Simoes, S. Peteves, K. Schoots y M. Londo, «Technology Learning Curves for Energy Policy Support,» de JRC Scientif and Policy Reports, 2012. [10] J. Zartha Sossa, A. Avalos Patiño y S. Aguilar Urrea,

40

www.cidet.org.co


Revista

RESEÑA AUTORES Diego Edison Sanchez Ochoa Ingeniero electricista de la Universidad Nacional de Colombia, actualmente estudiante de maestría en ingeniería eléctrica en el perfil de investigación de la misma Universidad. Ha realizado estudios complementarios en temas de planeamiento eléctrico y energético integrando nuevas tendencias tecnológicas, gestión de activos intangibles y propiedad intelectual. Cuenta con experiencia profesional en la empresa Interconexión Eléctrica S.A. – ISA, en el equipo de estudios de planeamiento eléctrico. Como profesional en CIDET ha participado en estudios de interés nacional, entre ellos los realizados para la Unidad de Planeación Minero Energética - UPME, necesidad y viabilidad a 30 años de desarrollos a nivel de transmisión en el marco del proyecto análisis de la sostenibilidad del sistema eléctrico colombiano en el largo plazo, y estructuración de los mapas de ruta para la materialización de dos objetivos energéticos del PEN 2050.

2016

Organización Mundial WAITRO por parte de esta Organización. Lina María Niebles Anzola Ingeniera Mecánica de la Universidad Pontificia Bolivariana, egresada de la Maestría en Gestión Tecnológica de la misma universidad, con experiencia en estudios de vigilancia tecnológica, proyectos de prospectiva tecnológica y protección de propiedad intelectual de intangibles. Su experiencia docente se ha desarrollado en el área de gestión tecnológica, gestión de proyectos y propiedad intelectual. Actualmente es responsable por los estudios de vigilancia tecnológica, identificación de mercados, prospectiva tecnológica y proyectos de investigación bajo parámetros del PMI.

Rubén Darío Cruz Rodríguez Ingeniero electricista y Magister en Potencia Eléctrica de la Universidad Industrial de Santander- UIS. Recibió el título de doctor en Ingeniería, área Energía y Termodinámica, por parte de la Universidad Pontificia Bolivariana- UPB en el 2004. Sus estudios doctorales fueron patrocinados por Interconexión Eléctrica S.A E.S.P- ISA. Realizó su pasantía doctoral en The University of Texas at Austin (2002) trabajando junto con el equipo del profesor Ross Baldick en el área de Planeación de la Expansión de la Red de Transmisión. Además de su participación en el Equipo Desarrollo y Optimización de la Red en la Gerencia Servicio de Transporte de Energía de ISA (2000-2004), su trayectoria profesional incluye a ECOPETROL (1995, 1997-1998), las unidades tecnológicas de Santander (1997) y la Universidad Industrial de Santander – UIS (1997, 1999-2000, 2004-2012), donde estuvo a cargo por seis años de la Dirección de la Escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones (E3T). Actualmente se desempeña como Director de Innovación de CIDET y es el representante ante la

www.cidet.org.co

41


AUTORES

Comportamiento

de la corriente de fuga y la tensión residual ante el envejecimiento acelerado de descargadores de sobretensión de ZnO

Daniel Ricardo Poveda Pineda CERTECNICA

Resumen—Este documento presenta los resultados de una metodología de envejecimiento acelerado a descargadores de sobretensión de ZnO, en el que se estudió el comportamiento de la componente resistiva de la corriente de fuga y la tensión residual con respecto a la energía acumulada en el tiempo producto de la aplicación de impulsos de corriente tipo rayo, mientras los descargadores se encontraban energizados a tensión alterna igual al MCOV. Los ensayos se realizaron con el generador de impulsos de corriente del "Laboratorio de Ensayos Eléctricos Industriales- LABE-" de la Universidad Nacional de Colombia, a un grupo homogéneo de 5 descargadores de media tensión que se encuentran en el mercado colombiano.

Abstract—This paper presents the results of an accelerated aging methodology for ZnO surge arresters, in which the behavior of resistive component of the leakage current and the residual voltage were studied respect to the accumulated energy over time because applying lightning current impulses standard (8/20xs) while surge arrester was energized with alternating voltage equal to MCOV. The tests were conducted with the current impulse generator that is part of "Industrial Electrical Testing Laboratory - LABE" of the National University of Colombia on an homogeneous group of 5 medium voltage surge arresters samples that they exist in the Colombian market.

42

www.cidet.org.co

Palabras Clave—Descargador de sobretensión, envejecimiento, corriente de fuga, tensión residual, energía acumulada e impulso de corriente. Key Words—Surge arrester, aging, leakage current, residual voltage, current impulse, accumulated energy


INTRODUCCIÓN Los descargadores de sobretensión de ZnO son los dispositivos más utilizados para la protección contra sobretensiones en transformadores de distribución y de potencia en los sistemas de media tensión. Este tipo de protecciones son parte fundamental en la coordinación de aislamiento de los sistemas eléctricos, su correcta operación garantiza una mayor confiabilidad de los sistemas de distribución. Por lo anterior, se considera conveniente estudiar el comportamiento de los descargadores durante su vida útil con el fin de encontrar un parámetro que permita determinar el final de su ciclo de vida que facilite la reposición de los descargadores sin desenergizar el sistema eléctrico y sin remover los descargadores para analizarlos.

Este parámetro puede ser de carácter eléctrico o térmico, para lo cual se podría encontrar una correlación entre las variables asociadas al funcionamiento del descargador, variables tales como: la corriente de fuga, la tensión residual o la energía acumulada debida a la presencia de impulsos de corriente tipo descarga eléctrica atmosférica. En este documento se presenta una metodología experimental para determinar qué variables afectan el envejecimiento de descargadores en condiciones de operación normal. Con base en las pruebas realizadas, se presentan los resultados obtenidos para la componente resistiva de la corriente de fuga y la tensión residual del descargador, estos dos parámetros están en función de la energía acumulada durante la aplicación de los impulsos de corriente mientras las muestras están energizadas con tensión AC a su máxima tensión de operación continua (MCOV).

I. MÉTODO DE ENVEJECIMIENTO UTILIZADO Un aspecto a resaltar del método propuesto es que replica el funcionamiento normal de un descargador de sobretensión, para ello se energizan los descargadores a una tensión igual a su máxima tensión de operación continua MCOV para garantizar que el descargador funcione en su zona de “no conducción”. Para este experimento se aplicaron impulsos de

corriente tipo rayo estandarizados [1] como parámetro de envejecimiento considerando lo propuesto por Darveniza, Mercer, Tumma [2], asumiendo que el descargador en funcionamiento normal se verá expuesto a descargas atmosféricas. Los parámetros medidos durante la realización de los ensayos fueron: Corriente de impulso, tensión residual, corriente de fuga y tensión alterna. La energía asociada a los impulsos de corriente aplicados se calculó con base en los oscilogramas de tensión residual y corriente de impulso obtenidos durante los ensayos. Los parámetros a medir se escogieron por las siguientes razones:

1. Corriente de impulso Se debe medir para garantizar que se está cumpliendo con los requisitos de corriente de la norma IEC 60099-4 [1].

2. Tensión residual Para el ensayo de trabajo pesado establecido en la norma IEC 60099-4, este es el parámetro que se utiliza para determinar si un descargador cumple con el criterio de conformidad.

www.cidet.org.co

43


A. Circuito de prueba

3. Corriente de fuga Es uno de los parámetros más relacionados con el envejecimiento de los descargadores como se nota en [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10], por lo que también se midió.

Se empleó el generador de impulsos de corriente – GIC del Laboratorio de Ensayos Eléctricos Industriales – LABE el cual es capaz de generar impulsos de corriente tipo rayo con forma de onda 8/20 µs.

Para algunos autores como Ibáñez [6], es una variable que muestra cambios significativos durante el tiempo, es decir a mayor tiempo de envejecimiento mayor valor tendrá la corriente de fuga.

Figura1:

Circuito de prueba equivalente para envejecimiento de descargadores de sobretensión.

4. Tensión alterna Se debe medir para garantizar que el descargador funciona a su máxima tensión continua de operación MCOV.

5. Energía asociada Se realiza el cálculo de energía para saber cuánta energía acumuló cada una de las muestras.

Se probaron 5 descargadores nuevos iguales con las siguientes características:

Tabla1:

Características de los descargadores bajo ensayo

Corriente nominal (kA) 10

Tensión máxima de operación continua - MCOV(kV) 8,5

Tensión nominal (kV) 10,2

Los cinco descargadores se energizaron a su tensión máxima de operación continua 8,5 kV y se les aplicaron impulsos de corriente de 10 kA onda (8/20) µs, uno cada hora. Los impulsos de corriente se aplicaron teniendo los descargadores energizados en A.C. La corriente de fuga y la tensión residual se midieron todos los días antes de iniciar las pruebas.

44

www.cidet.org.co

Como fuente de alta tensión AC se usó un transformador de 11,4 kV con una potencia de 34,5 kVA. El diagrama esquemático del circuito empleado se muestra en la figura 1.

II. EQUIPOS DE MEDIDA Para la medición de los parámetros se emplearon los equipos calibrados del Laboratorio LABE, de la siguiente manera:

1. Corriente de impulso: Osciloscopio DIAS y resistencia shunt de 5,4 mΩ. 2. Tensión residual: Osciloscopio DIAS y divisor capacitivo de 40 kV. 3. Corriente de fuga: Resistencia shunt calibrada de 6,2 kΩ [11] y osciloscopio Tektronix TDS 1012B 4. Tensión alterna: Divisor capacitivo de 25 kV, multímetro Fluke 189 y osciloscopio Tektronix TDS 1012B.


2016

Figura3:

III. RESULTADOS A continuación, se presentan los resultados obtenidos de las cinco muestras probadas. La tabla II presenta la energía acumulada por cada una de las muestras en función del número de impulsos de corriente soportados.

Relación corriente de fuga y energía acumulada para la muestra 2.

Tabla2:

Energía aplicada a los descargadores Muestra Energía [kJ] Número de impulsos Energía promedio por impulso [kJ]

1

2

3

4

5

575

337

432

1536

834

109

60

74

244

138

5,27

5,61

5,83

6,29

6,0

Figura4:

Relación corriente de fuga y energía acumulada para la muestra 3.

Las figuras 2 a la 6 muestran el comportamiento de la corriente de fuga en relación con la energía acumulada para cada una de las muestras. Se puede ver claramente una tendencia a aumentar conforme se envejece el descargador.

Figura2:

Relación corriente de fuga y energía acumulada para la muestra 1.

Figura5:

Relación corriente de fuga y energía acumulada para la muestra 4.

www.cidet.org.co

45


Figura6:

Figura9:

A diferencia del comportamiento de la corriente de fuga, la tensión residual no muestra ningún cambio significativo en el descargador de sobretensión a pesar del incremento en la energía acumulada como lo muestran las figuras 7 a la 11.

Figura10:

Relación corriente de fuga y energía acumulada para la muestra 5.

Relación tensión residual y energía acumulada para la muestra 3.

Relación tensión residual y energía acumulada para la muestra 4.

Figura7:

Relación tensión residual y energía acumulada para la muestra 1.

Figura11:

Relación tensión residual y energía acumulada para la muestra 5.

Figura8:

Relación tensión residual y energía acumulada para la muestra 2.

46

www.cidet.org.co


Revista

2016

IV. CONCLUSIONES La corriente de fuga resistiva aumenta a medida que el descargador es sometido a más descargas atmosféricas directas o inducidas, de manera lineal con la energía acumulada. Este hecho abre la posibilidad de establecer sistemas de medida que revisen el estado del descargador sin necesidad de desconectarlo de la red ni de desenergizar la red, lo que reduciría costos de mantenimiento y reposición en los sistemas eléctricos de distribución. El comportamiento de la tensión residual no muestra una relación con la energía acumulada puesto a que se mantuvo prácticamente constante durante todo el tiempo que duraron los ensayos, lo que permite concluir que estos descargadores mantuvieron su nivel de protección hasta el final de su vida útil.

V. REFERENCIAS [1] IEC 60099-4 “Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c. systems”, Edition 2, 2004. [2] Darveniza, Mercer, Tumma “The Effects of multiple stroke lightning impulse current on ZnO arresters” IEEE, 1995. [3] Christodoulou, C.A., Avgerinos M.V., Ekonomou L., Gonos I.F., Stathopulos I.A. “Measurement of the resistive leakage current in surge arresters under artificial rain test and impulse voltage subjection” IET Meas. Technol, Vol. 3, lss.3, 2009 [4] Tada, Miyake, Shirakawa “A diagnosis of remaining life characteristics of Zno type surge arresters (1st stage) for 275 kV power systems” IEEE, 2002. [5] Lee, Song, Kim, Lee B.S., Kwon “Aging characteristics of polymer lightning arrester by multi-stress accelerated aging test” International conference on solid dielectrics, Toulouse France, ,July 2009. [6] Ibáñez Olaya Henry Felipe “Estudio de degradación de descargadores de ZnO tipo distribución bajo condiciones normales de funcionamiento” Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, Tesis de Maestria, Bogotá, 2004. [7] Alain Vicaud “A.C. Voltage ageing of Zinc-Oxide ceramics” IEEE Transaction on Power Systems, Vol. PWRD-1, No. 2, 1986 [8] Izumi, Honna, Tanaka “Deterioration of metal oxide surge arrester element caused by internal partial discharges under polluted conditions” International conference on properties and applications of dielectric materials, Tokyo 1991. 9] Kim Ju-yong, Kim, Song, Moon “Accelerated aging test to determine the replacement criterion of distribution surge arresters” IEEE, 2001. [10] Mardira, Darveniza, Saha “Search for new diagnostics for metal oxide surge arrester” International conference on properties and applications of dielectric materials, China 2006 [11] Ramos, J, Torres, L. “Evaluación de las corrientes de fuga en el envejecimiento de descargadores de media tensión” Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, Bogotá, 2013


RESEÑA AUTORES Daniel Ricardo Poveda Pineda es ingeniero electricista de la Universidad Nacional de Colombia 2008, Magister en ingeniería eléctrica en 2016, trabajo durante 5 años en el Laboratorio de Ensayos Eléctricos Industriales como ingeniero de pruebas. Actualmente se desempeña como Director Técnico de CERTECNICA. Francisco Javier Amórtegui Gil es ingeniero electricista de la Universidad Nacional de Colombia en 1983, Especialista en planeación educativa, Docente de las áreas de sistemas eléctricos y alta tensión de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional desde 1988, Jefe técnico de ensayos del Laboratorio de Ensayos Eléctricos Industriales –LABE-

48

www.cidet.org.co


AUTORES

The importance

of control the power transformer energization

Marc Lacroix Eng, M. Eng, Senior Member IEEE Andrea Gutierrez Eng, M. Eng. VIZIMAX Inc. – Canada

Abstract—Uncontrolled energization of power transformers can produce excessive inrush currents as a result of the asymmetrical magnetic flux and core saturation. One of the most critical effects is voltage dips maintained over time, which in some cases harms the electrical system stability. In addition, high inrush current produces thermal problem, increased vibration and mechanical stress, can result in protection relays malfunctioning and decreased power equipment life expectancy. By energizing the transformer with an enhanced controlled switching device (CSD) these issues can be mitigated. Controlled closing taking into account the residual magnetic flux is one of the most efficient and reliable solutions to limit inrush current and voltage disturbances. Key Words—Controlled switching (CS), power transformers, circuit breakers, inrush currents, voltage transients

I. INTRODUCTION Energizing transformers causes disturbances triggered by inrush current. This inrush current reduces the transformer remaining life and it may generate temporary overvoltage on the network. It may also lead to unwanted protective relay operation and reduction of the power quality delivery [4]. In addition, other phenomena can appear like mechanical stress and heat in the coils of the transformer, sympathetic inrush in neighbor transformers, etc. Several utilities have been using CS for the attenuation of switching transients in high-voltage (HV) power systems. New technological advances have led to the development of affordable CSD for medium voltage applications, opening the door for innovative applications for

distribution systems. Using CS when energizing power transformers has a positive effect on circuit breakers (CB), power transformers, potential transformers (PTs) and current transformers (CTs), as a CSD: • Decreases its risks of failures caused by stresses induced by electrical transients. • Lowers its maintenance costs. • Extends its lifespan. Benefits for the power system can also be expected, as a CSD: • Improves the system’s power quality by mitigating voltage transients and inrush current. • Decreases probabilities of power outages caused by equipment failures or undesired protection trips. This paper describes the issues that may arise from uncontrolled energization of power transformers and how they can be mitigated by using an enhanced CSD. It illustrates benefits of this evolving technology and includes a description of Hydro-Québec’s experience using controlled switching for over twenty years. Outcomes of tests using Gang Operated (GO) CBs and Controlled Switching Device are also presented.


II.IMPACT OF RANDOM POWER TRANSFORMER ENERGIZATION Techniques with different performance results, including no mitigation at all, could be used to energize an unloaded transformer. A practical comparison was performed during the commissioning of a CS system at BC Hydro (138 kV, 16 MVA power transformer). Tests were carried out under various mitigation techniques. Figure 1 shows the inrush currents associated with uncontrolled operations (blue), controlled closing at peak voltage (red), and controlled closing taking into account the residual magnetic flux (green).

Figure1:

Field results of three mitigation techniques

electrical stress on the transformer winding [4]. These phenomena are a threat to the reliability, availability and quality [2][3] of electrical energy supplies. In addition, it reduces equipment life expectancy and increases its maintenance cost. This inrush current is mainly related to the CB’s closing time and to the remaining residual flux in the transformer’s core after its previous de-energization. Figure 2 shows field results of a 138kV, 16 MVA power transformer uncontrolled energization.

Figure2:

Disturbances caused by random closing of a transformer’s circuit breaker

Inrush current and voltage transients are direct results of energizing power transformers at the wrong moment. One in six random energisations generates considerably high inrush current and

www.cidet.org.co

51


Revista

2016

III. CONTROLLED SWITCHING Figure4: Comparison of inrush currents (PU) SOLUTION The primary purpose of the CSD is to reduce the inrush current and associated network overvoltage. For transformer energization, the optimal closing target is not the same for each operation and depends on the prevailing conditions at that particular moment. Figure 3 illustrates results of tests done on a 138kV, 16 MVA power transformer when the CB is closed taking into consideration the residual magnetic flux in its core. It can be noted that the disturbance is almost eliminated.

Figure3:

Inrush current when controlled closing of a transformer’s circuit breaker

In 2004, CIGRÉ WG A3.07 produced three technical brochures [4][5][6] on this subject. One of their conclusions was that CS is a powerful solution to mitigate inrush currents and voltage transients. Figure 4 displays the average inrush current between three tested inrush current mitigation techniques. The figure’s 4th column shows that the most effective inrush current mitigation technique uses a CSD that takes residual flux into account.

52

www.cidet.org.co

In addition, CS reduces capital investment. The initial cost of a solution with CSD is lower than one with pre-insertion resistors (PIR) by 5% to 25%. The maintenance costs of circuit breakers using PIR are about twice as expensive as those for standard circuit breakers and maintenance is required more often. Finally, since only a limited range of circuit breakers are designed for use with PIR, the adoption of a controlled switching solution may create the possibility of purchasing a more cost effective standard circuit breaker [4]. Another important aspect of the CSD installation is its integration into the communication network for remote access support, including CSD, CB, load events reporting and CSD configuration. The access to the CSD is granted using a secured internal web interface available only for authorized users or it could be done by the Scada. Figure 5 shows a CSD operation environment.

Figure5:

CSD operation environment


According with Cigré 262 [4], technical and economic benefits can be expected by transmission, distribution and generation utilities, as an advanced CSD:

Increases power transformers life expectancy as illustrated on figure 6. Increases CBs lifespan. Cigré found a 96% electrical wear reduction. Increases PTs and CTs lifespan. Reduces stress on equipment. Decreases the probability of failures. Lowers maintenance costs. Cigré found a CB electrical life extension of 92%. Increases the overall system availability. Improves the system’s power quality and reliability. Decreases probabilities of power outages caused by equipment failures or undesired protection trips. Allows system monitoring and sends alarms.

Figure 6 illustrates schematically that reducing the number and amplitude of the impulse surges reduces the breakdown probability and increases the remaining life of the transformer providing lightning impulses do not occur late in the transformers life. [4]

Figure6:

Schematic transformer failure curve

This technology has evolved considerably in the last years. Initially used only for independent pole operated (IPO) CB this proven technology is now successfully applied to reduce inrush current when using simultaneous pole operated CB (GO). Moreover, now it is possible to energize 2 or 3 power transformers in parallel from a single CB without electrical disturbances.

IV. HYDRO-QUÉBEC EXPERIENCE For over twenty years, Hydro-Québec has been using CS as a cost effective alternative to PIR for the attenuation and elimination of switching transients. During all these years, CSD has proved their positive impact on maintenance strategies, extension of the useful life of the existing CB and prevention of its costly replacement. Initially used for shunt reactors, then for shunt capacitor banks, this proven technology is now often applied to the energization of unloaded power transformers, as well. These systems have been commissioned in Hydro-Québec’s transmission network on more than 245 CBs from a variety of manufacturers and technologies at various voltage levels from 120 kV to 735 kV, and under extreme environmental conditions on the CBs, ranging from 40 °C to +40 °C. Hydro-Québec’s experience has demonstrated that CSD is reliable and stable over the long term. It also confirms that precise control of CBs is not only feasible, but can also extend the life of existing equipment. In fact, CS has proven to be the optimal solution, provided that diligent CSD commissioning, ongoing system monitoring and CB maintenance are performed.

www.cidet.org.co

53


Revista

V.

2016

CONCLUSION

Uncontrolled energization of power transformers can produce high inrush currents that have a negative impact on the power system. This inrush current reduces the equipment remaining life, it may generate temporary overvoltage and it could lead to unwanted protective relay operation and reduction of the power quality delivery. CSD technology has demonstrated to be mature and ready to solve the problems associated with inrush currents. It is a cost effective solution to mitigate disturbances during power transformer energization. Moreover, it provides extensive monitoring of the system that help to better manage CBs maintenance. During several years, utilities have experienced real benefits on HV systems by using CS. This technique has a positive effect not only on their power stability and reliability but on the management of their critical assets like power transformers. Previously, CS advantages were reserved for HV systems but thanks to recent technological advances, MV systems can now also benefit from them.

VI.

BIBLIOGRAPHY

[1] R. Smeets, et al. Switching in Electrical Transmission and Distribution Systems. Wiley, 2015. [2] M. Stanek, A.C. Carvalho, et al. Experience with improving power quality by controlled switching. CIGRÉ session #13/14/36-01, 2000. [3] CIGRÉ WG 36.05/CIRED 2 CC02. Capacitor switching and its impact on power quality. ELECTRA No. 195, April 2001, pages 27-37. [4] CIGRÉ Working Group A3.07. Controlled switching of HVAC circuit breakers: Benefits & economic aspects. CIGRÉ TB 262, 2004. [5] CIGRÉ Working Group A3.07. Controlled switching of HVAC circuit breakers: Guidance for

54

www.cidet.org.co

further applications including unloaded transformer switching, load and fault interruption and circuit-breaker uprating. CIGRÉ TB 263, 2004. [6] CIGRÉ Working Group A3.07. Controlled switching of HVAC circuit breakers: Planning, specification and testing of controlled switching systems. CIGRÉ TB 264, 2004. [7] R.J. Rajotte, et al. Controlled switching of 735-kV reactor circuit breakers at Hydro-Québec. CIGRÉ session #13-201, 1996. [8] A. Mercier, Y. Filion, E. Portales, A. Salibi. Transformer controlled switching taking into account the core residual flux: A real case study. CIGRÉ session #13-201, 2002.

VII. CURRICULUM Marc Lacroix has received a Master degree in Electrical Engineering (1995) from École Polytechnique de Montréal. He is an IEEE Senior Member and active in IECS TC58 working groups 10, 15 and 17. Marc is Vice-President of Innovation and Business Development at VIZIMAX, a manufacturer of power system automation solutions. Before joining VIZIMAX, Marc Lacroix worked for 33 years at Hydro-Québec where he has developed a unique expertise related to automation technologies applied to transmission and distribution systems and has led the deployment of technologies used in Hydro-Québec Distribution’s smart grid. mlacroix@vizimax.com Andrea Gutierrez is an electronic engineer and she has received a Master degree in Quality Systems Engineering from Concordia University of Montreal, Canada. Andrea is Latin America Manager at VIZIMAX, a manufacturer of power system automation solutions. agutierrez@vizimax.com


EL MÁS GRANDE CERTAMEN DE CENTROS DE I+D+I DEL MUNDO Bajo el tema: “Alianzas Público Privadas para Innovar la Innovación”, el 23 Congreso de Centros de I+D+i & Asamblea General WAITRO, planea tomarse la ciudad de Medellín y contagiar a propios y visitantes de todas las ideas que traerán los centros de I+D+i que a nivel mundial se reunirán en el Congreso. WAITRO es la red global líder para las organizaciones de investigación y tecnología, enfocada en la solución de los grandes desafíos sociales, construir mejores oportunidades y alcanzar nuevos mercados. Los objetivos de la organización son tratar de perfeccionar las capacidades de gestión en esos centros, con programas que intentan mejorar las habilidades de los encargados de gestión de los centros de investigación, así como promover el desarrollo de capacidades de investigación entre organizaciones miembro. A lo largo de los 46 años con los que cuenta esta red; el Congreso se ha realizado alrededor de tres pilares o ejes temáticos: compartir, conectar y colaborar y de ahí se derivan las actividades del evento.

COMPARTIR En el eje temático de compartir se encuentran los conferencistas, gurús y expertos internacionales en temas de innovación. Serán charlas inspiradoras donde también estarán presentes centros de I+D con personas del gobierno para hacer una transferencia de conocimiento

CONECTAR En conectar se encuentran las visitas de relacionamiento en energía, salud y biotecnología que son tres temas fundamentales del congreso. Además también va a haber una exhibición de los centros de I+D+i que tendrán participación con un stand dentro del congreso.

COLABORAR En colaborar están las diferentes convocatorias que se realizarán durante el Congreso. El Congreso será dinámico, durante todo este tiempo y hasta su fecha de inicio se darán a conocer diferentes convocatorias que apuntarán a temas de interés en materia de innovación.

ALIANZAS PÚBLICO PRIVADAS PARA INNOVAR LA INNOVACIÓN El buen desempeño innovador es una condición necesaria para el desarrollo en el futuro, pero los

resultados de innovación de los países en desarrollo todavía no son satisfactorios y la mayoría de los sistemas nacionales de innovación no están ganando impulso suficiente. La respuesta a desarrollar sistemas de innovación con la cooperación entre los actores públicos y privados de la innovación, incluso en las economías desarrolladas, puede ser crucial para impulsar la innovación y hacer una mejora en el rendimiento económico. Hay presiones y a la vez restricciones para que en el sector público, los gobiernos inviertan más en innovación, y por ende también el sector privado. Lo que se quiere es buscar espacios, buenas prácticas, para que se afiancen las alianzas entre el sector público y el sector privado para poder materializar el desarrollo económico a través de actividades de innovación. WAITRO tendrá conocimiento de vanguardia del estado del arte y de cómo se está operando en materia de I+D+i en países desarrollados, cómo tener mejores prácticas para gerenciar un centro de I+D+i, se verán casos de éxito y lecciones aprendidas en proyectos que han promovido la innovación desde este tipo de alianzas. La idea es desde la perspectiva del congreso, poder conocer de primera mano qué desafíos tienen los CDT en estos momentos a nivel de países en desarrollo y países desarrollados y cómo hacer que esas mejoras hagan parte de un potenciamiento no solo desde lo económico sino desde el quehacer tecnológico de los centros.

www.cidet.org.co

55


Carlos Montalvo Eckart Bierdümpel Torsti Loikkanen

David Grier

Govert Gijsbers Jos Leijten Knud Hilding David Tveit

Jeffrey Sachs Alejandra Botero Liaquat Shah

Acher Mossé Bernardo Calzadilla

Moses Mengu

Umar Bindir Zainab Hammanga

Rohani Hashim Zainal Yusuf

Charles Kwesiga Lidia Brito

¡El mundo de la innovación con WAITRO!

BANCO DE DESARROLLO DE AMÉRICA LATINA


AUTOR

¡Peligro, motores rebobinados!

Modelo básico de evolución de eficiencia en motores dentro de la industria

Luis Alejandro Galvis Unidad de Planeación Minero Energética - UPME

Resumen—Presentamos un modelo básico para el análisis de evolución de la eficiencia de motores dentro del sector industrial Colombiano. Este modelo fue hecho en matlab, mostrando que Colombia necesita desarrollar fuertemente sus capacidades de competitividad país, en pro de una eficiencia energética plausible y generando importantes ahorros en facturación por concepto de energía eléctrica para la industria Colombiana. Abstract—We present a basic model for the analysis of motor efficiency evolution within the Colombian industry sector. The model was made in matlab showing that Colombia needs to develop strongly country competitiveness, in order to get a plausible energy efficiency that allows important savings in energy costs by Colombian industry. Palabras Clave—motores, matlab, modelo de eficiencia

I. GLOSARIO

Key Words—motors, matlab, efficiency model

Tcal: Teracaloría. Unidad de energía, equivale a 1,163 GWh, ó 1Exp12 calorías. GWh: Unidad de energía. GigaWatt hora, equivale a 1.000.000.000 Watts-hora. COP21: Conference of parties, realizado en Francia, donde los países incluyendo Colombia se comprometieron a reducir las emisiones de CO2. IE3: Clasificación que incluye los motores de mayor eficiencia existentes actualmente, bajo estándares internacionales. SIN: Sistema Interconectado Nacional


II. INTRODUCCIÓN La importante cantidad de energía consumida en el sector industrial Colombiano, específicamente para generar fuerza motriz, es gran motivación para hacer modelos que permitan prever escenarios ya sea de sustitución de equipos o mejoras de eficiencia energética, y a la vez entender las causas del comportamiento actual del consumo y generar políticas consecuentes con miras al cumplimiento de las metas propuestas en COP21. En efecto, el sector industrial Colombiano consumió alrededor de 74.452 TCal-año durante el año 2014¹, los cuales provienen de diferentes energéticos, tal como se muestra a continuación:

Figura1:

Figura2:

Consumo Industrial por combustible año 2014. Cifras en Consumo Industrial estimado por uso año 2014. Cifras en revisión. Fuente: XM, EAM 2013, verificándose con EAM revisión. Fuente: XM, EAM 2013, verificándose con EAM 2014p, estudios de caracterización, análisis UPME. 2014p, estudios de caracterización, análisis UPME.

Como se observa, el 15% del consumo es basado en electricidad (alrededor de 10.694 Tcal-año, es decir 12.437 GWh-año), del cual un gran porcentaje es usado para fuerza motriz. El consumo por usos en el sector industrial Colombiano a 2014 es:

58

www.cidet.org.co

En este sentido, los procesos de fuerza motriz se encuentran en tercer puesto en consumo energético, muy por encima de otros usos de energía eléctrica como iluminación y refrigeración. Se resalta que gran parte del consumo de calor tanto directo como indirecto se suple típicamente con otras fuentes energéticas como gas natural o carbón.

¹ Cifras en revisión. Fuente: Análisis UPME basado en EAM 2013 proyectado a 2014, (en revisión actual con EAM 2014p) y XM


Revista

2016

Finalmente, el consumo en fuerza motriz por código CIIU estimado para el año 2014 se presenta a continuación:

III. MOTORES DE ALTA EFICIENCIA

Figura3:

La gráfica a continuación presenta la tendencia histórica de los motores desde 1945 al 2000[7] desde la perspectiva de la eficiencia de los mismos:

Consumo Industrial estimado por código CIIU por uso año 2014. Cifras en revisión. Fuente: XM, EAM 2013, verificándose actualmente con EAM 2014p, estudios de caracterización, análisis UPME. Participación consumo en Motriz por código CIIU V4.0 - Año 2014

Figura4:

Evolución de la eficiencia de motores. Tendencia de eficiencia histórica y explicaciones

CIIU 10. Productos alimenticios

10%

17%

3%

CIIU 23. Productos minerales no metálicos

Termina WWII! Nuevos materiales y tecnología

CIIU 17. Papel y cartón

5%

CIIU 24. Productos metalúrgicos básicos

7% 14% 8% 13%

11% 12%

CIIU 20. Sustancias y productos químicos

94%

CIIU 22. Productos de caucho y de plástico

93%

CIIU 19. Coquización y Refinerías

92%

CIIU 13. Productos textiles

91%

CIIU 11. Elaboración de bebidas

90%

Otras actividades económicas

89%

Escalada de precios de Energía Introducción de motores eficienctes en energía con diseños y materiales optimizados

Energía económica Motores con menos Cu, Al y acero para reducir costos

88% 87% 86% 85%

Como se observa, los consumos más altos en fuerza motriz se observan en los códigos CIIU 10 (industrias de alimentos), 23 (Vidrios y minerales no metálicos), 17 (Papel, cartón y productos de papel y cartón), 24 (Hierro, acero y metales no ferrosos), 20 (Químicos básicos, abonos), 22 (Fabricación productos de caucho y plásticos), 19 (Hornos de coque y refinación) y 13(Textiles).

84%

1945

1955

1965 Standard

1985

1975

1995

1999

Energy-Efficient Motor

Se observa que motores de mayor eficiencia han estado en el mercado desde 1985 aproximadamente, resultado de diseños optimizados y nuevos materiales, que disminuyen las perdidas eléctricas, de rotor y estator entre otras, permitiendo a los motores realizar el mismo trabajo usando menor energía. Así mismo, existen en el mundo estándares que permiten comparar motores, tales como Eficiencia estándar, IE1, IE2, IE3 e IE4. Sin embargo en la industria Colombiana, la gran mayoría de los motores instalados (mayor a 90%) son de eficiencia estándar, probablemente debido a que no ha existido en Colombia un estándar mínimo de desempeño de energía (MEPS, por sus siglas en inglés). La siguiente figura muestra el aumento de eficiencia para varios tipos de motores[8], donde NEMA Premium es equivalente a IE3:

www.cidet.org.co

59


Figura5:

Eficiencia comparada de varios tipos de motores. NEMA Premium equivale a IE3[9]

IV. MODELO DE EVOLUCIÓN DE EFICIENCIA A. Descripción básica El presente modelo simula la lógica básica de una población de industriales, que toma la decisión de cambiar o no un motor por uno de alta eficiencia, basado únicamente en que la vida útil del motor haya superado el criterio de vida útil del industrial. El modelo se basa en la creación de una población ficticia de 100 industriales, simulando el 100% de la población, y se hacen supuestos basados en información existente de estudios de caracterización e información de análisis.

También existen análisis y curvas no solo de desempeño, sino también de ahorro como la siguiente que muestra el porcentaje de reducción en el costo de ciclo de vida comparado a IE1, por tiempo de horas de operación de los motores al año[10].

Figura6:

Reducción de costos de ciclo de vida de varios tipos de motores contraI E1.

A cada industrial se le asigna un motor, con un tiempo de vida aleatoriamente fijado, basado en una distribución normal y cada motor cuenta con una eficiencia aparente, también basada en una distribución normal. Así mismo, a cada industrial se le asigna un criterio de obsolescencia, también con distribución normal, que se usará para que el industrial defina si cambia o no el motor por obsolescencia. Se asigna previamente a la ejecución del modelo, un “porcentaje de interés” de la industria. Basado en este porcentaje de interés, solo una fracción de la población realiza la comprobación de si su motor supera o no el umbral de decisión. En este sentido, no necesariamente toda la población interesada en cambiar el motor lo hace. Cabe resaltar que si bien el modelo es aparentemente sencillo, su utilidad como método de comprensión y seguimiento a la lógica de decisión del industrial es importante debido a que puede permitir encontrar formas de concientizar al industrial a ver la eficiencia energética como un valor agregado de competitividad y ahorro de costos.

60

www.cidet.org.co


Revista

B. Datos de entrada y supuestos a. De estudios de caracterización industrial realizados por UPME, se conoce que la edad promedio de los motores en la industria es de 28,75 años. Se asume que la distribución de edad de los motores existentes al año base es normal con desviación estándar 3 años. Es decir que el 95% de los motores se encuentra entre 22,75 y 34,75 años. b. Se asume que un porcentaje predefinido de la población de industriales se interesa por verificar el potencial cambio de motor. Esto no necesariamente indica que el industrial haga el cambio, sino que hace la comparación con un “umbral de obsolescencia”. Si su motor es más viejo que el umbral de obsolescencia, lo cambia, si no, no. Para el presente análisis, se crearon 4 escenarios así:

Escenario BAU: Porcentaje de interés de la población industrial de 5%, percepción de vida útil del motor aprox 30 años. Escenario Evolución eficiencia medio: Porcentaje de interés de la población industrial de 20%, percepción de vida útil del motor aprox 30 años. Escenario evolución eficiencia política agresiva: Porcentaje de interés de la población industrial de 80%, percepción de vida útil del motor aprox 30 años. Escenario evolución eficiencia política agresiva: Porcentaje de interés de la población industrial de 80%, percepción de vida útil del motor aprox 30 años. Escenario eficiencia industria competitiva: Porcentaje de interés de la población industrial de 80%, percepción de vida útil del motor aprox 20 años.

² Análisis propio basado en los dos estudios

2016

c. Se asume la existencia de un “umbral de obsolescencia” que es una variable de entrada por la cual el industrial cambia su motor, y se define como una distribución normal con media 30 y desviación estándar 3. d. Se asume que el costo del motor no es un problema, dado que el costo de los motores es relativamente bajo y el retorno de inversión rápido. e. Se asume una eficiencia promedio de los motores en el año base es de 87,5%, aunque existe clara evidencia que muestra que las eficiencias de motores rebobinados disminuye de forma importante hasta en un 40% sobre un motor nuevo. Antes de 1996 (que son motores típicos encontrados actualmente en la industria), las eficiencias se encontraban entre 67% y 73% para motores típicos rebobinados de 40HP y 75HP [1] y para motores nuevos entre 89,4% y 90,8% aproximadamente. f. Aparte de lo anterior, no se tiene en cuenta dentro del modelo, la práctica común de rebobinar los devanados de los motores, aunque la misma se entiende como causa de los bajos porcentajes de interés industrial encontrados en el presente análisis. g. Dada la aleatoriedad inicial, el modelo se corre 100 veces para mostrar tendencias generales que permitan visualizar el comportamiento de ésta lógica. h. El modelo tiene un horizonte de 35 años hasta 2050. i. Se simula que los industriales solamente pueden escoger y remplazar sus motores por motores con eficiencias mayores a 92,4% y menores a 96,2%, lo cual es consistente con modelos de IE3 (NEMA Premium) de más de 18,5kW, aproximadamente 24,8HP. Cabe resaltar, que los estudios de caracterización muestran que en la industria gran cantidad de motores son de potencia menor a 20HP, sin embargo más de un 70% del consumo industrial proviene de motores de más de 20HP.[2][3]²

www.cidet.org.co

61


j. Se simula que a 2032 existirán motores más eficientes que los Nema Premium – IE3, aunque ya existe el estándar IE4. Por lo mismo, se simula una nueva disponibilidad de motores con eficiencias entre 96,4% y 99,9%. k. Se asume que el industrial que cambia su motor escoge uno de mayor eficiencia que el que tiene escogiendo uno de los disponibles de manera aleatoria, con distribución uniforme. C. Resultados del modelo Las siguientes gráficas muestran los resultados del modelo para los diferentes escenarios:

Figura7:

Evolución de eficiencia para motores en la industria. Escenarios evolución porcentaje de eficiencia Motores en industria 100,00 98,00 96,00

Ante una tasa de 5% de industriales interesados en cambio de motores al año, se observa cierta linealidad en la evolución de la eficiencia, mostrando poco impacto a corto, mediano y largo plazo. Es decir, aunque existen modelos de motores de alta eficiencia, pasa mucho tiempo mientras se remplazan los motores en gran medida para generar mejoras significativas en la industria, que generen ahorros apreciables por los mismos. Bajo este escenario, una mejora de 2 puntos en eficiencia toma alrededor de 12 años. El segundo escenario, con una tasa del 20% de la población interesada en cambiar sus motores, se presenta una evolución en la eficiencia de casi 5 puntos en 10 años, y 2 puntos en 4 años, muy por encima del escenario de 5%. En el tercer escenario, con una tasa del 80% de la población interesada en cambiar sus motores, la evolución de eficiencia promedio es aún más rápida, aumentando 6% en 10 años, 4% en cuatro años y 2% en dos años.

94,00 92,00 90,00 88,00 86,00 84,00 82,00 80,00

Evolucion eficiencia BAU

Evolucion eficiencia Medio

Evolucion eficiencia política agresiva

Evolucion eficiencia industria competitiva

Figura8:

Desviación estándar para la gráfica Fig. 3 Desviación estandar evolución porcentaje de eficiencia motores en industria 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

62

Desv. Std. Escenario BAU

Desv. Std. Escenario 2. Eficiencia medio

Desv. Std. Eff. motores Escenario 3. Política agresiva

Desv. Std. Escenario Industria competitiva

www.cidet.org.co

El cuarto escenario presenta una adopción supremamente rápida de motores de alta eficiencia en la industria, obteniéndose un aumento de la eficiencia global industrial de 6 puntos en un período de 4 años. Así mismo, dada una nueva generación de motores de mayor eficiencia, El escenario 4 realiza la sustitución de motores mucho más rápido. Dado que se ejecutó el modelo 100 veces con distribuciones aleatorias cada vez, se puede obtener una curva de desviación estándar por escenario donde se puede analizar el comportamiento de la misma, dependiendo del año. Se observa que las desviaciones estándar son bastante pequeñas, pese a que la desviación estándar de los supuestos es amplia. Esto implica cierta convergencia del modelo para todos y cada uno de los cuatro escenarios.


Revista

Figura9:

Efecto sobre la vida útil promedio de los motores.

2016

mismo. El promedio de vida de los motores para todo el período 2016 - 2050 es de 28,12 años. Para el escenario 2, el tiempo de vida promedio de los motores oscila entre 12 y 22 años, con un mínimo de 12,69 años en 2030 y un máximo de 22,8 años en 2048. El promedio de vida de los motores para todo del período baja a 18,61 años. Cabe resaltar, que si bien la percepción de vida útil de los motores es de 30 años, se obtiene una disminución en el promedio de edad de los motores, simplemente porque hay mayor cantidad de industriales observando la obsolescencia tecnológica y tomando la decisión de sustituir equipos.

Figura10:

Desviación estándar para la vida útil promedio de los motores.

En este escenario 3, se genera una oscilación en el tiempo de vida promedio de motores, con un mínimo en 8,19 años a 2024 y un máximo en 22,96 años a 2048. El promedio de vida para el período es de 16,19 años. Para el cuarto escenario, la vida promedio de motores en la industria baja a 4,18 años en 2020, con un pico superior de 15,79 años en 2034. El promedio de vida durante el mismo período 2016-2050 es de 10,59 años. Sin embargo, en este escenario, la industria acoge rápidamente la nueva tecnología en 2032.

Con relación al promedio de uso de los motores estimado, se pueden observar varias cosas: Para el escenario BAU, hay poca oscilación y el promedio de edad de los motores se mantiene casi constante y cercano a los valores resultantes de los estudios de caracterización industriales. Por eso, este escenario lo hemos llamado BAU (Business As Usual), dado que se acerca a la realidad colombiana caracterizada, en la que el promedio de vida es mayor a 25 años. Es decir, bajo este escenario, el promedio de vida caracterizado en un año futuro será aproximadamente el

A este cuarto escenario lo hemos llamado política de industria competitiva, porque permite a la industria adecuarse más rápidamente a cambios tecnológicos de mediano plazo, a la vez que mantiene un aprovechamiento de la inversión realizada en el corto plazo, al recuperar la inversión rápidamente, y obtener beneficios importantes por menores costos de energía por el uso de motores altamente eficientes. Con relación a la desviación estándar para la edad promedio de los motores, la misma también es baja, aunque para el esceanrio BAU, la misma es notoriamente creciente. Esto se debe a que se crea un efecto de dispersión acumulativo de edades de motores dentro de la industria, debido al poco control y coordinación nacional entre sectores industrial y poca vigilancia tecnológica conjunta.

www.cidet.org.co

63


Figura11:

Evolución del porcentaje de participación de los nuevos motores

Porcentaje de penetración motores eficientes 120 100

dio 20 años, con desviación estándar de 3 años, para este análisis). Para esta gráfica, la desviación estándar no aplica dado que se excluyen datos en 0 para el evento disruptivo a 2032, con el objetivo de poder llegar a las curvas de difusión tecnológica.

80

A continuación se presenta el porcentaje de ahorro resultado del modelo:

60 40 20

Figura12:

0

Evolución del porcentaje de ahorro Escenario BAU: 5% población Vida útil: 30 años Escenario 2: 20% población Vida útil: 30 años Escenario 3: 80% población Vida útil: 30 años Escenario 4: 80% población Vida útil: 20 años

Esta figura muestra como es el crecimiento del stock de motores dentro de la industria. Si bien se puede pensar que para una población de 5% interesada en cambiar motores tomaría 20 años realizar el cambio completo en la industria por motores más eficientes, existe un efecto de retraso implícito, que es la percepción del industrial del concepto de vida útil, en este sentido, que esté interesado en cambiar motores no necesariamente implica que tome la decisión en ese año. Por lo mismo, se observa que en el escenario 1, toma 35 años remplazar el 80% de los motores, y alrededor de 16 años cambiar el 50% de los mismos. Por su parte, el escenario 2, requiere de 15 años para cambiar el 95% de los motores, y 6 años para llegar al 50% de sustitución. El escenario 3, cambia el 50% de los motores en 2-3 años y el 100% en 12 años. El escenario 4, implica una industria coordinada, que hace el remplazo total de motores en 6 años y ante una disrupción tecnológica nueva (hipotética en 2032), la acoge rápidamente, descubriéndose así una curva de difusión de nueva tecnología. Esta curva se da por la diversidad de percepciones de vida útil dentro de la industria (prome-

64

www.cidet.org.co

Figura13:

Desviación estándar porcentaje de ahorro energético


Revista

El porcentaje de ahorro energĂŠtico usado en el modelo se calcula para cada uno de los miembros de la poblaciĂłn como el porcentaje de mejora relativa del motor nuevo al motor antiguo para realizar el mismo trabajo, es decir: % a h đ?‘œđ?‘œ đ?‘&#x;đ?‘&#x; đ?‘&#x;đ?‘&#x; đ?‘œđ?‘œ đ?‘’đ?‘’ đ?‘›đ?‘› đ?‘’đ?‘’ đ?‘&#x;đ?‘&#x; đ?‘”đ?‘” e đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘–đ?‘– đ?‘?đ?‘? đ?‘œđ?‘œ 100 − 100 ∗

1/đ??¸đ??¸ đ?‘“đ?‘“ đ?‘šđ?‘š đ?‘›đ?‘› 1 /đ??¸đ??¸ đ?‘“đ?‘“ đ?‘šđ?‘š đ?‘Žđ?‘Ž

Donde Efmn es la eficiencia del motor nuevo y Efma la eficiencia del motor antiguo. En este sentido no se realizan cĂĄlculos mĂĄs profundos que dependen del nĂşmero de polos, potencia, etc, sino que se mira desde una perspectiva global. Luego se agrega para toda la poblaciĂłn y se calcula el porcentaje de ahorro total industrial. Las desviaciones estĂĄndar de los escenarios tambiĂŠn son bastante pequeĂąos y varĂ­an poco, observĂĄndose en particular, cierta convergencia de largo plazo del escenario BAU. Aunque se observa que las curvas son parecidas a las de la evoluciĂłn de la eficiencia, cabe resaltar que no son exactamente iguales a la diferencia de eficiencias entre los motores antiguos y nuevos.

2016

Ăąos que disminuyen las pĂŠrdidas de potencia, magnĂŠticas, pĂŠrdidas por fricciĂłn y perdidas de dispersiĂłn[4] b. De ser Colombia un paĂ­s con una polĂ­tica industrial competitiva con fuerte visiĂłn a eficiencia energĂŠtica (Escenario 4), se obtendrĂ­a un aumento importante en la eficiencia de motores, reduciendo en alrededor 502 Tcal (583GWh-aĂąo) sobre los motores de mĂĄs de 20HP que consumen mĂĄs del 70% del total para fuerza motriz (aproximĂĄdamente 6.758,8Tcal Ăł 7.860,56 GWh). Este ahorro en energĂ­a, implica un ahorro estimado para la industria en pesos de $116.785,59 millones de pesos por aĂąo despuĂŠs del retorno de inversiĂłn correspondiente, a precios constantes. c. La encuesta de opiniĂłn industrial conjunta indica a 2015 que el 24.6% de la industria tiene pensados proyectos de motorizaciĂłn elĂŠctrica en los prĂłximos 5 aĂąos.

Figura14:

Resultados Encuesta de OpiniĂłn Industrial Conjunta 2015. Fuente: Encuesta de OpiniĂłn industrial conjunta 2015. Andi Andesco [11]

TambiĂŠn queda claro que los escenarios 2, 3 y 4 presentan ahorros significativamente mayores a los del escenario BAU. Estos ahorros tienen el potencial de hacer que la industria sea mĂĄs competitiva y recupere sus costos de inversiĂłn mĂĄs rĂĄpidamente.

Conclusiones a. Este modelo, confirma que el promedio de vejez de motores dentro de la industria actual es el resultado de un bajo interĂŠs de los industriales por cambiar sus motores bajo una perspectiva de eficiencia energĂŠtica. Esto se explica por el desconocimiento de nuevas tecnologĂ­as, o por la concepciĂłn errada que el rebobinado de motores (la cual es una prĂĄctica de uso comĂşn actualmente en Colombia) genera eficiencia energĂŠtica, cuando lo que ha generado las nuevas tecnologĂ­as de motores es el resultado de nuevos dise-

Esto se puede interpretar en un 5.22% anual, lo que es aproximadamente consistente con el escenario BAU. Otra percepciĂłn de este valor suministrado (24.6%), es que este porcentaje de industriales efectivamente va a realizar dicha sustituciĂłn tecnolĂłgica; en este caso, estarĂ­amos frente al escenario 2. d. La tecnologĂ­a IE3 se ha comenzado a introducir en Colombia desde 2013-2014[5][6]. El modelo muestra que existe un importante

www.cidet.org.co

65


rezago tecnológico, debido a mitos y desconfianza sobre la evolución tecnológica del mercado de motores. En este sentido se esperaría que el reglamento de etiquetado obligatorio desde septiembre de 2016 ayude a mejorar el entendimiento de los industriales sobre la eficiencia energética, y motive sustituciones importantes a nivel nacional.

factureros, códigos CIIU 10 a 18 en Colombia. Programa de motores eléctricos. Estudio red Incombustion para UPME, 2014

e. Dado que muchos de los motores son rebobinados y como se mencionó sus eficiencias son mucho más bajas cercanas a 70% [1], la eficiencia promedio actual es probablemente mucho menor a 87,5%, por lo que el potencial de ahorro puede ser significativamente mayor.

[4] Introduction to Premium Efficiency Motors, http://www.copper.org/environment/sustaina ble-energy/electric-motors/education/motor_ text.html

f. En cuanto más porcentaje de la industria esté interesada en cambiar sus motores, más rápidamente se logran, y son más notorios, los beneficios de la mayor eficiencia. Así mismo, existen incentivos reglamentados por la Ley 1715 que pueden ser aprovechados para realizar esta sustitución, aumentando el ahorro por parte de los industriales. g. El tiempo promedio de vida de los motores disminuye solo por el hecho de que más porcentaje de la industria esté interesado en realizar el cambio, asumiendo que se adquiere conciencia que los motores eficientes son mucho mejor opción que el rebobinado de los mismos. h. El ahorro en término de emisiones, asumiendo que toda la energía eléctrica es comprada de los comercializadores de energía (o generadores comercializadores) y recibida a través del SIN proviene de centrales hidroeléctricas estaría alrededor de 116.017,00 TonCO2 por año.

V. REFERENCIAS [1] Robert J. Lawrie | Electrical Construction and Maintenance, Mar 1, 1996. http://ecmweb.com/content/premium-efficiency -motors-slash-electric-costs-during-eight-hr-oper ation [2] Determinación del potencial de reducción del consumo energético en los subsectores manu-

66

www.cidet.org.co

[3] Determinación y priorización de alternativas de eficiencia energética para los subsectores manufactureros códigos CIIU 19 a 31 en Colombia. Estudio Corpoema para UPME, 2014

[5]https://www.industry.siemens.com/home/a an/es/colombia/Documents/lista_de_precios_ colombia.pdf [6]https://www.industry.siemens.com/home/a an/es/colombia/Documents/2014/LP%20INDU STRY%20BAJA%2027dic%202013.pdf [7]http://web.mit.edu/ebm/www/Publications /MITEI-1-c-2010.pdf [8]http://www.reliableplant.com/Read/7393/m otor-efficiency-standars [9]https://en.wikipedia.org/wiki/Premium_effi ciency [10]http://www.electrical-installation.org/enwi ki/Energy_saving_opportunities_-_Motors [11] Presentación Andi en Andesco, Abril 2016.

VI. RESEÑA AUTOR(ES) Luis Alejandro Galvis es profesional especializado de la UPME en la subdirección de demanda. Ha realizado modelos energéticos técnicos y técnico-económicos bottom-up dentro de la subdirección usando algoritmos genéticos, de clusterización, filtro colaborativo y de simulación entre otros.


Revista

2016

VII. CÓDIGO FUENTE clear all clc close all % Promedio de Vida útil o obsolescencia esperada. vidautil = 20; % Datos de inicialización % n1 es el vector de tiempo de vida promedio del motor para una población de 100 industriales % effn1 es el vector de eficiencias de motores % la media es del estudio de caracterización n1 = normrnd(28.75,3,100,1); effn1 = normrnd(87.5,3.3,100,1); z=0; col=1; % Vector eficiencia de motores de alta eficiencia disponibles en el mercado motaltaeff =[92.4,93,93.6,93.6,94.1,94.5,95,95.4,95.4,95.4,95.8,96.2,96.2,96.2]; % Vector futuro a 2032 de eficiencia de motores de alta eficiencia disponibles en el mercado motaltaefffut =[96.4,97,97.6,97.6,98.1,98.5,99,99.4,99.4,99.4,99.8,99.9,99.9,99.9]; %año de entrada de nuevo vector de eficiencias disponibles en el mercado yearnewmoteff = 2032; %Porcentaje de población interesada en cambio de motores porcentpoblacion = 80; upd=[]; distyearspann1 = zeros(length(n1),35); distyearspaneff = zeros(length(effn1),35); meanmontn1 = zeros(35,100); meanmonteff = zeros(35,100); %Total de motores para cálculo de curva difusión totmotnew = zeros(35,100); costenergeticotot = zeros(35,100); ahorroenergeticonew = zeros(35,100); i=1; a= round(rand()*length(n1)); b= round(rand()*length(motaltaeff)); %Se corre 100 veces con distribuciones diferentes cada vez

www.cidet.org.co

67


for mont = 1 : 100 mont; col=1; % upd=[]; distyearspann1 = zeros(length(n1),35); distyearspaneff = zeros(length(effn1),35); totmot = zeros(1,35); n1 = normrnd(28.75,3,100,1); % hist (n1); effn1 = normrnd(87.5,3.3,100,1); effn1_base = effn1; savingsparticip = zeros(1,35); % hist (effn1); spanproy = normrnd(vidautil,3,100,1); % Se simula la evolución año a año totmotnewyr = 0; for year = 1 : 35 %year %mod(year-1,5) == 0; %pause(); % los motores se hacen 1 año mas viejos for oldvec=1 : length(n1) n1(oldvec) = n1(oldvec)+1; end distyearspann1(1:100,col)=n1; distyearspaneff(1:100,col)=effn1; totmot(1,col)=totmotnewyr; savingsparticip(1,col) = mean(100-100*(effn1_base./effn1)); if(totmotnewyr >= 100) totmotnewyr = 0; end col = col+1; for i = 1 : porcentpoblacion a= round(rand()*length(n1)); b= round(rand()*length(motaltaeff)); if a==0 a = 1; end if b ==0 b = 1; end if a==0

68

www.cidet.org.co


Revista

2016

a = 1; z= z+1;

end if b == 0 b = 1; end

if (spanproy(a)- n1(a)) < 0 totmotnewyr = totmotnewyr + 1; if year <= 36/2 if(effn1(a)>= motaltaeff(b)) effn1(a)=motaltaeff(min(b+2,length(motaltaeff))); else effn1(a)=motaltaeff(b); end else if(effn1(a)>= motaltaefffut(b)) effn1(a)=motaltaefffut(min(b+2,length(motaltaefffut))); else effn1(a)=motaltaefffut(b); end

end

end

end n1(a)= 0;

end ahorroenergeticonew (1:35,mont) = savingsparticip; meanmontn1(1:35,mont) = mean(distyearspann1); meanmonteff(1:35,mont) = mean(distyearspaneff); totmotnew(1:35,mont) = totmot; end

www.cidet.org.co

69


Evaluación

de una metodología propuesta para obtener el comportamiento térmico en transformadores de distribución sumergidos en aceite

AUTOR Julián Andrés Preciado GERS

Resumen — En este trabajo se realiza un estudio comparativo de dos metodologías para el cálculo de temperatura en transformadores de distribución sumergidos en aceite, las cuales difieren en el tiempo de ejecución y los criterios de decisión. Así, una de ellas está normalizada y exige un tiempo de ejecución de 13 a 20 horas dependiendo de la potencia del transformador y el volumen de aceite, mientras que la otra metodología no está normalizada y emplea un tiempo menor que la anterior, generando un ahorro de hasta un 40% en el tiempo de la prueba. Lo que se busca fundamentalmente con el estudio comparativo es evaluar esta última metodología teniendo en cuenta las bondades que ofrece, pero considerando también las desventajas que tiene. Abstract --This paper presents a comparative study of two methodologies for calculating temperature oil immersed transformers distribution, which differ in the runtime and the decision criteria is performed. Thus, one of which is normalized and runtime requires 13 to 20 hours depending on the transformer and the oil volume, while the other method is not standardized and uses less than the previous time, generating savings of up to 40% at the time of the test. What is sought primarily for the comparative study is to evaluate the latter methodology taking into account the benefits offered, but also considering the disadvantages they have.

70

www.cidet.org.co

Palabras Clave — Transformador de distribución, incremento de temperatura, temperatura de los devanados, temperatura del aceite. Key Words — Distribution transformer, increasing temperature, winding temperature, oil temperature.


I.INTRODUCCION

Los transformadores son elementos indispensables dentro de un sistema de potencia, ellos se encargan de elevar o reducir los niveles de tensión y corriente para facilitar la transmisión y distribución de potencia eléctrica.

Existen metodologías para determinar el calentamiento en los transformadores, tales como la NTC 316, IEEE C57.12.90 cap II, IEC 60076-2 y NBR 5416. Todas ellas emplean parámetros similares.

Por ser máquinas estáticas tienen una alta eficiencia debido a que no poseen rodamientos o problemas de fricción propios de las máquinas rotativas; sin embargo los transformadores generan pérdidas que se evidencian en forma de calor.

II. PARÁMETROS TÉRMICOS DEL TRANSFORMADOR

Estos dispositivos bajo condiciones de trabajo generan calentamiento en los devanados y en el aceite, dicho incremento de temperatura debe encontrarse entre ciertos rangos admisibles estipulados por normas nacionales e internacionales.

Altura relativa del transformador (m)

y

Determinar los puntos donde se presenta mayor temperatura dentro del transformador, no es tan simple, debido a que la distribución de temperatura no es homogénea. Es por eso que existen diversos modelos matemáticos [2][14], de simulación [3][4][5] y mediciones directas e indirectas [6] para determinarlos. Los parámetros térmicos del transformador tales como la elevación de temperatura en el aceite, en los devanados y el punto más caliente del devanado, se pueden calcular obteniendo el siguiente comportamiento [1]

Figura1:

Diagrama de la distribución de temperaturas en el transformador

Temperatura en la parte superior del aceite

Nivel superior de aceite

Temperatura en la parte superior del devanado Temperatura del punto más caliente del devanado

Temperatura promedio del aceite

Temperatura promedio del devanado

Temperatura en la parte inferior del aceite Temperatura en la parte inferior del devanado

x Temperatura (ºC)

www.cidet.org.co

71


Como se puede apreciar en la Figura 1, la temperatura del aceite se va incrementando linealmente desde la parte inferior del transformador hasta la parte superior de los devanados. Desde este punto hasta el nivel superior del aceite la temperatura se mantiene constante suponiendo estado estacionario, pero en realidad existe un retardo y este comportamiento no es constante desde la parte superior del devanado hasta la parte superior del aceite.

Donde: T : Temperatura de los devanados, correspondiente al valor de resistencia al momento del corte R (en °C) To : Temperatura de los devanados, correspondiente al valor de resistencia de la prueba de rutina Ro (en °C) Ro : Resistencia de la prueba de rutina

También es notable que la temperatura de los devanados aumente en forma lineal desde la parte inferior del devanado hasta la parte superior del mismo, siendo superior con respecto a la del aceite. La temperatura del punto más caliente ubicada en la parte superior del devanado tiene un valor mayor a la promedio del mismo, debido a las pérdidas adicionales que se incrementan en esta parte del devanado. Su ubicación es sólo una aproximación para efectos de cálculo [5].

III. METODOLOGÍA NORMALIZADA IEEE El ensayo se inicia energizando el transformador en la derivación que genera la corriente más alta, para obtener las pérdidas totales, hasta que la temperatura del aceite se estabilice, es decir, hasta que la elevación de temperatura del aceite en la parte superior con respecto al ambiente ( ) no varíe más de 1ºC durante tres horas consecutivas [7]. Después se aplica la corriente nominal durante una hora, se desenergiza el transformador y se mide la resistencia de cada uno de los devanados, este último paso se debe repetir para cada uno de los arrollamientos. Posteriormente se relaciona la resistencia con la temperatura mediante la ecuación (1) de [7] para poder calcular esta última en cada devanado, finalmente mediante un proceso de regresión se obtiene la elevación de cada arrollamiento justo en el momento de desenergizar el transformador [7].

(1)

72

www.cidet.org.co

R : Resistencia al momento del corte Tk : Constante térmica (234.5°C para devanados en cobre y 225°C para devanados en aluminio)

IV. METODOLOGÍA PROPUESTA Existe la posibilidad de optimizar y reducir el tiempo utilizado en el anterior procedimiento al aplicar la metodología propuesta en [6], En la cual el calentamiento se puede realizar aplicando una corriente constante y aunque el tiempo de estabilización es muy similar al método convencional, es posible aplicar el criterio recomendado por la IEC [8] para reducir el tiempo del ensayo. El criterio recomendado por la IEC consiste en usar tres lecturas consecutivas de elevación de temperatura en el aceite ( ), distanciadas entre sí un tiempo similar al de la constante de tiempo del aceite [1], para calcular la elevación final de estado estable ( ), de acuerdo con la ecuación (2) de [8]. El ensayo finaliza cuando se cumpla la relación 0,95. (2) El cálculo de la elevación de temperatura de los devanados cambia totalmente en comparación con la metodología normalizada, debido a que no hay mediciones de resistencia de devanados, tampoco se suministra corriente nominal por una hora y no se aplica la ecuación (1).


Revista

En vez de esto el procedimiento de cálculo de la temperatura promedio de los devanados se hace a partir de la medición de las pérdidas y la corriente de carga: este procedimiento se basa en el cambio de las pérdidas con la temperatura tal como lo ilustra la ecuación (3) de [7]:

2016

se debe corregir a la corriente nominal mediante la ecuación (4) [7]: (4) Donde:

(3) : Perdidas en devanados más perdidas adicionales corregidas [W] : Perdidas de corto circuito que se miden durante el ensayo de elevación de temperatura [W]

Donde: : Pérdidas de corto circuito que se miden durante el ensayo de elevación de temperatura [W]

: Es la corriente nominal [A] : Es la corriente medida [A]

: Pérdidas en los devanados [W] : Es la constante térmica de los devanados (234.5 ºC para cobre y 225ºC para aluminio) : Es la temperatura de los devanados [ºC] : Es la temperatura de referencia [85 ºC] : Son las pérdidas adicionales por flujos de dispersión [W] La idea con este método consiste en calcular la temperatura promedio en los devanados ( ) utilizando un método iterativo basado en Gauss Seidel [9].

V. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se probaron seis transformadores monofásicos al 100 % de su carga nominal, y un transformador trifásico con cuatro niveles de carga (50%, 70%, 100% y 115%) realizando así diez pruebas de calentamiento. Tales ensayos se realizaron dos veces, los primeros diez aplicando la metodología normalizada y los otros aplicando la metodología propuesta para un total de 20 pruebas de calentamiento realizadas.

El objetivo básico es despejar ( ) (temperatura promedio de los devanados) debido a que se tienen todos los demás elementos de la ecuación, donde los coeficientes que corresponden a las pérdidas bajo carga del transformador se pueden obtener mediante los protocolos de ensayos de rutina del equipo, lo que arrojaría las pérdidas totales, posteriormente con la prueba de resistencia de los devanados se podría calcular la potencia consumida en los conductores, y finalmente se puede obtener la diferencia entre las pérdidas totales y las generadas en el cobre que dejaría como resultado las adicionales. Es importante tener en cuenta que la ecuación (3)

www.cidet.org.co

73


Las características de los transformadores probados se muestran en la tabla I:

Tabla1:

Figura3:

Curva obtenida de la regresión realizada en Matlab – devanado Alta Tensión (AT)

Características de los Transformadores Probados. Transformadores probados 1 2 3 4 5 6

Características nominales 1F, 15 KVA, 13200 V / 246 V 1F, 15 KVA, 13200 V / 244 V 1F, 15 KVA, 13200 V / 240 V 1F, 25 KVA, 13800 V / 240 V 1F, 50 KVA, 13200 V / 240 V 1F, 15 KVA, 13200 V / 240 V 3F, 75 KVA, 13200 V / 214 V

7

Nivel de carga (PU) 1 1 1 1 1 1 0,5 0,7 1,0 1,15

La temperatura de equilibrio térmico del devanado de alta tensión fue de 75.266 ºC al momento del corte de suministro de corriente nominal (tiempo t = 0).

Figura2:

1,5

46 41 36 31 26 21 16 11 6 1

1,1 0,9

0,7 0,5

Carga (PU)

1,3

0,3 0,1 0 51 102 153 204 255 306 357 408 459 510 561 612 663 714 765 816 867 918 969

Elevacion de aceite (ºC)

Temperatura del Aceite (°C)

Elevación del aceite y carga del transformador # 6 de la tabla I

tiempo (min) Elevacion del aceite (ºC)

Carga (PU)

La elevación de temperatura de equilibrio térmico del aceite fue 39,991 ºC y se alcanzó luego de 1013 minutos de prueba (16.88 horas). Una vez logrado esto se energizó por una hora el transformador con corriente nominal para posteriormente medir la resistencia de los devanados luego de la desconexión, obteniendo así la curva de enfriamiento de los mismos, con la relación resistencia – temperatura como lo muestran las Figuras 3 y 4.

74

www.cidet.org.co

Figura4:

Curva obtenida de la regresión realizada en Matlab – devanado Baja Tensión (BT)


Revista

Del mismo modo la temperatura de equilibrio térmico del devanado de baja tensión fue de 70.448 ºC al momento del corte de suministro de corriente nominal (tiempo t = 0). A partir de los resultados obtenidos es posible calcular la temperatura promedio de los dos devanados que para este caso fue de 72.857 ºC. Una vez enfriado el transformador, éste se probó nuevamente usando la metodología propuesta, para lo cual se obtuvieron tres lecturas de elevación de temperatura del aceite, distanciadas entre si un tiempo similar al de la constante de tiempo del aceite (3.0 horas) [1]. =56,094 ºC (minuto 360) =60,460 ºC (minuto 540) TO3 =62,935 ºC (minuto 720) TO4 TO2

Aplicando la ecuación (2) se obtuvo la elevación final del aceite ( U ) que fue 38,426 ºC teniendo una variación de 1,565 ºC con respecto a la elevación de temperatura de equilibrio térmico del aceite obtenida con la metodología normalizada. Este error es aceptable considerando que el sistema de medición presenta una tolerancia total de ±2.7ºC [11]. Se debe aclarar que se tomaron cuatro valores de elevación de temperatura del aceite para aplicar el criterio debido a que con los primeros tres no se cumplió la relación 0,95. De esta forma se utilizó un TO3 / U tiempo parcial de 720 minutos (12 horas) ahorrándose 293 minutos (4,88 horas) respecto al tiempo utilizado bajo la metodología normalizada, esto equivale a un ahorro del 28,92% en el tiempo de ejecución para obtener la elevación de la temperatura en el aceite. Una vez obtenida la elevación del aceite, se revisó el registro de corriente y potencia para con éstos datos realizar el proceso matemático y así calcular la temperatura promedio de los devanados y posteriormente su elevación. En el anexo C de [10] se muestra a manera de ejemplo el proceso de cálculo matemático para obtener dicha temperatura en un transformador monofásico.

2016

La temperatura de los devanados fue 87,20 ºC, este valor corresponde a la temperatura promedio de los dos devanados del transformador, debido a que esta metodología supone que la distribución de la temperatura es homogénea. Tal valor obtenido varía 14,34 ºC con respecto a la temperatura promedio de los devanados obtenida con la metodología normalizada. Este error NO es aceptable considerando que la tolerancia máxima calculada es ± 1,36 ºC [10]. A continuación se muestra un resumen con los resultados de las pruebas realizadas en todos los transformadores. Es importante aclarar que la tabla II hace referencia a la elevación del aceite sobre el ambiente y la tabla III a la elevación promedio de los devanados sobre el aceite. Los ensayos de calentamiento realizados para obtener la elevación del aceite mostraron que efectivamente la metodología propuesta cumple el objetivo planteado de obtener la elevación del líquido refrigerante con un error admisible en un tiempo menor. Se puede apreciar que para transformadores de igual potencia probados con un mismo nivel de carga, la temperatura del aceite no es igual tanto en una metodología como en otra. Esto se debe a que los transformadores aunque tienen iguales potencias, sus tamaños son distintos, de tal manera que la disipación del calor no se produce de la misma forma y el nivel de aceite también cambia. Es posible observar como la elevación de temperatura del aceite aumenta a medida que el transformador trifásico es probado con niveles de carga más altos, como era de esperar, la temperatura del devanado también se incrementa con el nivel de carga.

Tabla2:

Resultados de Pruebas realizadas (Elevación de Aceite)

www.cidet.org.co

75


oil

1 2 3 4 5

1 1 1 1 1

31,290

33,186

40,109 42,913

6

1 0,

5 7

7 0 15

Ahorro de tiempo [%]

[ºC]

Tiempo de prueba proced/ normalizado (min)

oil

Variación

[ºC]

Proced/ propuesto

[ºC]

Nivel de carga [PU]

Transf/ probado

Proced/ IEEE

1,896

970

25,773

41,473

1,364

870

17,241

43,051

0,138

821

12,302

42,407

41,408

0,999

1031

30,164

48,220

48,512

0,292

1119

35,656

39,991

38,426

1,565

1013

28,923

21,562

20,392

1,170

880

38,636

0,

28,214

28,857

0,643

910

40,659

1,

42,301

42,898

0,597

840

35,714

1,

50,312

49,624

0,688

925

41,621

Un hecho para resaltar en el procesamiento de los datos fue que al aplicar la metodología propuesta en los transformadores monofásicos, éstos no cumplieron el criterio ∆ӨTO3/∆ӨU ≥ 0,95 con los tres primeros valores de elevación del aceite, es decir, se necesitó tomar un cuarto valor y trabajar con los últimos 3 obtenidos mediante el mismo criterio de la ecuación (2). Por otra parte el transformador trifásico si cumplió el criterio antes citado con los tres primeros valores de elevación del aceite para los cuatro niveles de carga. La tabla II también muestra el ahorro de tiempo obtenido al utilizar la metodología propuesta (MP).

Tabla3:

Resultados de Pruebas realizadas (Elevación Devanados) Transf/ probado

Nivel de carga [PU]

1 2 3 4 5 6

1 1 1 1 1 1 0,5 0,7 1,0 1,15

7

76

www.cidet.org.co

[ºC]

Proced/ IEEE Promedio W

Proced/ propuesto W

Promedio [ºC]

Variació n [ºC]

11,936 5,624

15,700 11,900

3,764 6,276

5,145 6,904 5,855 5,301 2,517

12,600 12,900 10,900 21,100 20,000

7,455 5,996 5,045 15,799 17,483

8,214

24,500

16,286

14,292 14,815

13,300 3,600

0,992 11,215

A partir de los resultados obtenidos, es posible afirmar que la metodología propuesta es valida para determinar la elevación de temperatura del aceite en transformadores de distribución con tipo de refrigeración ONAN.


Revista

Figura5: Elevacion del aceite [ºC]

Comparación de las elevaciones del aceite

devanados, y el cambio de las pérdidas con la temperatura, así como también los criterios definidos por la IEC [8]. Una de las principales falencias de la MP es que supone que la distribución de la temperatura es homogénea en los devanados, pero tal aseveración no es cierta. Por esta razón el cálculo de la temperatura promedio de los devanados bajo la MP no fue validado, debido a que los errores generados superan la tolerancia máxima establecida.

60 50 40 30

20 10 0

Capacidad de Transformadores probados [KVA] Met Normalizada

Met Propuesta

Figura6:

Comparación de las elevaciones en los devanados Elevacion promedio de los devanados [ºC]

2016

30 25 20 15

10 5 0

Capacidad de Transformadores probados [KVA] Met Normalizada

Met Propuesta

VI. CONCLUSIONES Se evaluó la metodología propuesta (MP) en [6] para obtener la elevación de temperatura en el aceite y en los devanados de transformadores de distribución sumergidos en aceite, comparándola con la metodología definida en la norma IEEE [7]. Se tuvo en cuenta su alcance, considerando también las bondades que la hacen atractiva, pero resaltando de igual forma las desventajas que ofrece. La MP está justificada principalmente en la reducción del tiempo de prueba. Para la evaluación de la MP se tuvieron en cuenta los siguientes factores: la constante de tiempo del aceite, el tipo de refrigeración y la cargabilidad del transformador, el material de los

Una falencia notable de las dos metodologías es que no consideran plenamente el calentamiento en el núcleo a la hora de calcular la temperatura en los devanados. Por un lado la MP lo desprecia totalmente basándose en el hecho de que dicha temperatura está asociada a un régimen de trabajo bajo carga y las pérdidas en el núcleo se basan en un régimen de trabajo sin carga. Pero este argumento no es válido [12] ya que el calentamiento en el núcleo si afecta la temperatura de los devanados, pues éstos dos permanecen en contacto directo por medio del aceite, que en este caso juega el papel de refrigerante. La metodología normalizada por su parte no lo desprecia pero tampoco lo considera plenamente, debido a que cuando se energiza por una hora a corriente nominal para luego medir la resistencia de los devanados, el aceite tiende a enfriarse y el efecto del calentamiento del núcleo comienza a perderse. Esto se vuelve más crítico cuando se requieren medir la resistencia de varios devanados. La MP tiene limitaciones de aplicación debido a que fue validada en transformadores de distribución con enfriamiento ONAN. Para otro tipo de refrigeraciones no fue validada y en principio no se podría decir que aplica para transformadores con enfriamiento forzado (ONAF, OFAF, ODAF etc). A no ser que se defina una nueva constante de tiempo del aceite para transformadores con este tipo de enfriamiento.

www.cidet.org.co

77


Se debe tener en cuenta que el cálculo de la temperatura de los devanados bajo la MP solo es aplicable cuando el material de éstos es (cobre / cobre), o (aluminio / aluminio), debido a que si el transformador presenta devanados de distinto material [13] la expresión que relaciona el cambio de las pérdidas con la temperatura no sería válida debido a que ésta relaciona las pérdidas de todos los devanados sin discriminarlos. Cabe mencionar que los procedimientos en donde se considera la medición de la resistencia de los devanados mientras éstos se enfrían ofrecen la posibilidad de estimar la constante de tiempo de los mismos, pero debido a que la MP obtiene la temperatura de los devanados a partir de valores de corriente y potencia no es posible calcular dicha constante, lo que le hace perder un valor agregado. Por otra parte se concluye que el procedimiento de obtención de la elevación de temperatura del aceite bajo la MP si fue validado debido a que las variaciones en las medidas no superaron el error establecido por el sistema de medición [11]. A partir de lo mencionado anteriormente es recomendable aplicar la MP para obtener la elevación del aceite y aplicar la metodología normalizada para obtener la elevación de los devanados, combinando las dos metodologías para obtener confiabilidad en los resultados y ahorro de tiempo en la prueba.

VII. REFERENCIAS [1] Loading guide for oil-immersed power transformer. Switzerland: IEC 60076-7 / 2005. [2] Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators. IEEE Std C57.91 / 2011. [3] Marina A. Tsili. Hybrid Numerical-Analytical Technique for Power Transformer Thermal Modeling, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 45, March 2009. [4] M. Hell, P. Costa, F. Gomide. Recurrent neurofuzzy network in thermal modeling of power transformers, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 22 April 2007.

78

www.cidet.org.co

[5] Z. Radaković. Decomposition of the Hot-Spot Factor. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 30 February 2015. [6] Michael E. Muñoz. Metodología para determinar la carga en transformadores de distribución. Tesis de Maestría en Ingeniería Eléctrica Universidad del Valle – Marzo 2008. [7] IEEE Standard Test Code for Liquid Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers. IEEE Std C57.12.90 / 2015. [8] Comité Europeo De Normalización Electrotécnica, CENELEC. Transformadores de potencia, Parte 2: UNE - EN 60076 - 2 / Abril 2013. [9] Chapra, Steven C, Canale, Raymond P. Métodos numéricos para ingenieros. - 5ed. McGraw-Hill, 2007. [10] Julián A. Preciado. Evaluación De Una Metodología Propuesta Para Obtener El Comportamiento Térmico En Transformadores De Distribución Sumergidos En Aceite. Tesis de Pregrado en Ingeniería Eléctrica - Universidad del Valle – Diciembre 2009. [11] J. Mejía, E. Vásquez. Automatización de las pruebas de temperatura en equipos de distribución eléctricos. Tesis de pregrado Universidad del Valle. 2006. [12] Taheri, Sh. Vahedi, A. Gholami, A. Taheri, H. Estimation of hot spot temperature in distribution transformer considering core design using FEM - Power and Energy Conference, IEEE 2nd International / 2008. [13] R. Salustiano - M. L. B. Martínez. Estado del arte sobre el uso de conductores de cobre y aluminio en la fabricación de transformadores de distribución, Universidad Federal de Itajubá – Lat-Efei. / 2011 [14] Australian/New Zealand Standard. Loading guide for oil-immersed power transformer: AS/NZS 60076.7 / 2013.


Revista

2016

VIII. RESEÑA AUTOR Julián Andres Preciado, Ingeniero Electricista de la Universidad del Valle con 6 años de experiencia como Ingeniero de Servicios Energéticos de la empresa GERS S.A. Correo E: julian.preciado@gers.com.co Agradecimiento a: Laboratorio de Alta Tensión de la Universidad del Valle y al Grupo de Alta Tensión GRALTA, por su colaboración y apoyo en esta investigación. Este artículo fue realizado como parte de la tesis de pregrado del Ing. Julian Andres Preciado, cuyo director de proyecto de grado fue el Ing. Hector Cadavid Ramírez, PhD.

www.cidet.org.co

79


Internet

of things in agro-food chain

AUTOR Martha Lucía Rodríguez López SENA

Resumen—Los avances en las tecnologías de la información y las comunicaciones han permitido que los objetos interactúen sin necesitar un operario humano. La Internet de las Cosas se refiere a máquinas, objetos o “cosas” usando interfaces inteligentes para comunicarse con otras entidades en contextos sociales, ambientales y de usuarios a través de Internet. Este artículo se basa en una búsqueda sistemática de información para explorar las posibles aplicaciones de La “Internet de las cosas” en la cadena agroalimentaria. Analizando tres componentes principales: producción agrícola, logística y consumidor final. En la primera, la agricultura de precisión busca maximizar la producción, minimizando el uso de insumos y el impacto ambiental. En la logística, el monitoreo y control del flujo de bienes, servicios e información a través de Internet aseguran el acceso a datos en tiempo “real”. Llegando hasta el consumidor final, quien cada vez toma más consciencia de la importancia de conocer el origen de lo que come. Abstract--Advances in information and communication technology have enabled objects interact without requiring a human operator. The Internet of Things refers to machines, objects or "things" using smart interfaces to communicate with others in social, environmental and users contexts, across Internet. This article is based on a systematic search for information to explore the possible applications of the "Internet of things" in the agro-food chain. Analyzing three main components: agricultural production, logistics and consumers. In the first, precision agriculture seeks maximizing production, minimizing input use and environmental impact. In logistics, monitoring and controlling the flow of goods, services and information over Internet ensures access to data in "real" time. Reaching the end-consumer, who increasingly take more aware of the importance of knowing the origin of what he eats.

80

www.cidet.org.co

Palabras Clave—Internet de las Cosas, Agricultura de precisión, Redes de sensores, RFID, ZIGbee, IoT, cadena agroalimentaria. Key Words — Internet of Things, Precision agriculture, sensor networks, RFID, ZigBee, IoT, agro-food chain.


I.INTRODUCCIÓN El siguiente paso en la evolución de la Internet es la interconexión de máquinas, dispositivos o “cosas” cuyos datos están disponibles en todo momento y lugar. Esto abre un mundo de posibilidades para la salud, cuidado de niños y ancianos, tecnología agroalimentaria, transporte, comercio, rastreo de bienes y servicios, entre otros. En realidad es más difícil imaginar un aspecto de la vida moderna que no pueda ser tocado por lo que ha sido llamado “Internet de las Cosas” (IoT). En esta década confluyen varios avances tecnológicos que abren un mundo de posibilidades: la Internet ha alcanzado la madurez para permitir el almacenamiento y procesamiento de información por parte del ciudadano promedio. Igual ha ocurrido con la electrónica, cuyos sensores y microcontroladores se compran en cualquier tienda especializada del mundo por algunos dólares. Incluso, si se agregan las impresoras 3D, se abre a la IoT un abanico de posibilidades, independiente de las fronteras de los países, limitado solo por la imaginación de los diseñadores. Cuando se trata del sector agroalimentario IoT tiene mucho que ofrecer a la producción agrícola, donde las redes de sensores conectados por Zigbee 1 envían datos a un servidor con conexión web para almacenar, procesar datos y generar conocimiento. En cuanto a la logística, la tecnología RFID ofrece la posibilidad de rastrear un alimento y sus ingredientes desde la granja a la mesa, al tiempo que los sensores monitorean el cumplimiento de las condiciones de almacenamiento y conservación de la cadena de frio. IoT ofrece al consumidor final la oportunidad de acercar el smartphone a la etiqueta de su producto favorito y obtener, no solo información nutricional, sino todo su ciclo de vida. Sin embargo, para que los consumidores tengan acceso a esta información sin distorsión ni omisión, es necesario el compromiso de los productores y los entes reguladores.

II. INTERNET DE LAS COSAS Los objetos cotidianos se están interconectando, se comunican entre sí e intercambian información, lo que los convierten en "inteligentes" [1]. Internet de las cosas (IoT) es la red que puede lograr la interconexión de todas las cosas en cualquier lugar y en cualquier momento, con plena conciencia, con transmisión confiable, control preciso y procesamiento inteligente. Ejemplos de esto son las redes de sensores inalámbricos [2].

1

European Commission Information Society ha definido la IoT como "Las cosas que tienen identidades y personalidades virtuales que operan en espacios inteligentes usando interfaces inteligentes para conectarse y comunicarse dentro de contextos sociales, ambientales y de usuarios" [3]. Esta red de dispositivos heterogéneos (máquinas, cosas u objetos) se está convirtiendo en parte de la vida cotidiana. IoT tiene el potencial de crear un mundo "ciber-físico", en el que "las cosas" pueden influir en el mundo físico. Pero tiene varias limitaciones, como la suposición de la existencia de un canal seguro. Lo que no siempre es cierto debido a las restricciones de recursos de los “objetos” (memoria, consumo de energía, potencia de procesamiento), que ocasionan problemas de privacidad y seguridad (confidencialidad, integridad

Zigbee. Tecnologìa inalámbrica usada comúnmente para interconectar sensores.

www.cidet.org.co

81


de datos, control de acceso). Los usuarios y proveedores de servicios son reacios a aprovechar este potencial IoT sin la garantía de la seguridad de la información privada [1]. Como lo explica Kaloxylos [4] la IoT toma su lugar en el mundo de las soluciones automáticas, a medida que se hace realidad: • Almacenamiento en la nube, para facilitar el acceso a los datos en todo lugar y momento. • Servicios de gestión de datos, procesamiento y análisis. • Infraestructura para crear, publicar, manejar y consumir servicios. • Interfaces para dispositivos que se comunican con otros a través de Internet. • Privacidad de los datos recolectados para evitar su pérdida, alteración o uso indebido. En cuanto a la cadena agroalimentaria, la IoT puede aumentar la eficiencia, la productividad y la rentabilidad de los productores. Al tiempo que ofrece soluciones más seguras, eficientes y sostenibles a través de la trazabilidad, visibilidad, y controlabilidad de sus productos [3].

III. IOT EN EL SECTOR AGROALIMENTARIO El sector alimentario es uno de los más importantes de la economía. Abarcando la agricultura, la industria alimentaria, el comercio minorista, y todos los miembros de la sociedad como consumidores finales. Este sector tiene la responsabilidad de ofrecer alimentos seguros, asequibles, con la calidad y la diversidad que los consumidores esperan [5]. Según Lehmann [5] el sector alimentario enfrenta dos factores críticos. Uno, es la dependencia de productos agrícolas producidos en muchos entornos diferentes y dispersos por todo el mundo, lo que implica transportarlos a lo largo

82

www.cidet.org.co

de grandes distancias. El otro, es el potencial deterioro de los alimentos. Esto exige la organización eficiente de los procesos, incluidas la logística, la coordinación y la comunicación dentro de la cadena de valor. Según Kaloxylos [6] el uso de las TIC (Tecnologías de la Información y las Telecomunicaciones) son necesarias dentro de tres áreas: producción agrícola, logística y distribución al detal. • La aplicación de las TIC en la producción agrícola se denomina agricultura de precisión AP, y se define como la clase de agricultura que incrementa el número de decisiones correctas por unidad de tierra y unidad de tiempo con beneficios netos asociados. • La logística es la parte del proceso de la cadena de suministro que planifica, implementa y controla el flujo y el almacenamiento de bienes, servicios e información relacionada, desde la granja hasta la mesa, para satisfacer los requerimientos del consumidor final y los entes reguladores. • La tercera área implica a los minoristas y los consumidores, que quieren tener acceso a información relacionada con temas de salud, seguridad, disponibilidad, impacto ambiental y bienestar animal.

A. IoT aplicada a la producción agrícola La Agricultura de Precisión (AP) se define como el manejo de variables temporales y espaciales en un terreno de cultivo, para mejorar el retorno económico y reducir el impacto ambiental [7]. La AP se convierte en IoT cuando los sensores y/o actuadores usados dentro del cultivo intercambian datos en la Internet. AP es un sistema agrícola basado en la información y la tecnología, para maximizar la producción agrícola y minimizar el impacto ambiental. Ajustando los parámetros de siembra, regulando las dosis de fertilizantes, la aplicación de agua, pesticidas y herbicidas [8].


Revista

Un sistema de agricultura de precisión consta de una red inalámbrica de sensores para recolección de datos del ambiente y del suelo, un modelo de procesamiento de información, y un conjunto de actuadores para control de variables físicas: riego para la humedad del suelo, lámparas para la iluminación, cortinas para el viento, entre otros [9]. Un sensor es un elemento electrónico capaz de reaccionar ante una variable física (humedad, temperatura, concentración de gases, velocidad del viento, conductividad del suelo, pH), generado una señal eléctrica (voltaje, corriente, resistencia) proporcional a la variable medida. Esta señal se digitaliza por un circuito microprocesador y se transmite por radiofrecuencia a un dispositivo servidor, donde otros sensores son procesados, creando una Red Inalámbrica de Sensores. Las redes de sensores se usan para monitorear las condiciones ambientales y los nutrientes del suelo. Los datos recolectados permiten predecir la salud de los cultivos y la calidad de la producción en el tiempo. Por ejemplo, la programación del riego se determina monitoreando las condiciones de humedad del suelo y del clima [10]. A la hora de diseñar soluciones para AP se consideran las limitaciones de las redes inalámbricas de sensores, como: la baja potencia de las baterías, la reducida capaci-

2016

dad de procesamiento y almacenamiento. Y las ventajas, como ser escalables, y que su rendimiento puede ser mejorado incluyendo nodos sensores adicionales a la arquitectura existente [10]. Las soluciones disponibles se centran en las redes inalámbricas de sensores para monitorear las variables agronómicas del cultivo, trazabilidad de productos y monitoreo de las condiciones durante el transporte [11]. Algunas aplicaciones comunes de las redes inalámbricas de sensores en la agricultura son listadas por [10] como: • Planeación efectiva de las actividades de riego, usando sensores que miden la humedad del suelo y las condiciones ambientales, haciendo eficiente la relación costo-uso del agua. • Sistemas para controlar la probabilidad de aparición de plagas y enfermedades en las cosechas; lo cual requiere la medición de variables ambientales. • Uso controlado de fertilizantes, a través del monitoreo del pH y de nutrientes en el suelo, tales como Nitrógeno, Fósforo, Potasio. • Monitoreo de la calidad del agua en el suelo. • Monitoreo de gases responsables del incremento de la temperatura ambiente en invernaderos. • Seguimiento de activos. Conocer la ubicación de equipos y herramientas dentro de la granja. • Control remoto y diagnóstico de equipos agrícolas y eléctricos como bombas, luces y válvulas.

ZigBee es una tecnología para comunicación inalámbrica. Basada en el estándar IEEE 802.15.4. Es energéticamente eficiente, de bajo costo y confiable [10]. A pesar de producir bajas velocidades de datos, ZigBee se considera la más prometedora para las redes de sensores inalámbricos [12].

www.cidet.org.co

83


Las características de la tecnología ZigBee permiten crear redes de sensores con capacidad de toma de decisiones, configuración dinámica de la topología, funcionamiento autónomo y tolerancia a fallos. Haciendo que cada nodo sensor funcione como un repetidor, que retransmite los datos enviados por otros nodos, se garantiza que la información llegue al servidor. Además, esta tecnología es escalable, y permite la conexión de sensores de diferente naturaleza, lo que se denomina heterogeneidad de nodos [10]. B. IoT aplicada a la logística La logística es la encargada del flujo de bienes, servicios e información. Se puede afirmar que incluye aspectos como: servicio al cliente, transporte, almacenamiento, control de inventario, procesamiento de pedidos, distribución, adquisición, manipulación de mercancías y previsión de la demanda [5]. Hoy en día, la logística es vista como un proceso asociado directamente con la competitividad de las organizaciones. Como afirma [6] “Las soluciones utilizadas en esta área están siempre bajo constante mejora, ya que su funcionamiento depende de las capacidades ofrecidas por la subyacente infraestructura de comunicación de la red, su capacidad para enlazar con otros sistemas y las herramientas que se utilizan para manejar eficientemente la naturaleza altamente dinámica y la incertidumbre de la oferta y la demanda”. La trazabilidad se define como la capacidad de seguir un producto que fluye en una cadena de producción y distribución. Esto implica que cada producto debe tener una identidad única, que permita recopilar, almacenar y procesar datos acerca de éste [5]. La trazabilidad es una necesidad crítica en los sectores de la agricultura y los alimentos, porque se ocupan de productos perecederos, que pueden afectar la salud pública. Por esto, se establecen en la logística requisitos específicos para mejorar las condiciones de transporte y

84

www.cidet.org.co

almacenamiento. Especialmente pidiendo información en tiempo real para evitar consecuencias nocivas y residuos [6]. Un ejemplo de aplicación de la IoT en la logística, es el transporte de alimentos perecederos como verduras, frutas, carne o pescado que requieren transporte refrigerado. La temperatura es el factor más importante para prologar la vida útil de estos productos. Los problemas de calidad se deben detectar lo antes posible, y las alarmas deben ser activadas cuando los niveles de temperatura cruzan los límites permitidos. Para esto no es necesario tener acceso directo al medio de transporte, porque los sensores de temperatura poseen conexión a Internet, enviando las notificaciones para la toma temprana de decisiones. Así como ZigBee es una tecnología de uso frecuente para aplicaciones de Agricultura de Precisión. RFID es la tecnología preferida en los procesos logísticos. La Tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) representa un tipo específico de dispositivo en red. En la actualidad es una de las tecnologías más prometedoras para auto-identificación y captura de datos. El objetivo principal de un sistema RFID es llevar datos de un transponder (etiqueta o Tag) a un transceptor, a través de una conexión inalámbrica. La posibilidad de acceder a la información contenida en una etiqueta sin línea de vista (no tiene que estar la etiqueta frente al lector), es de relevancia en el seguimiento y rastreo individual de productos [5]. El sistema RFID utiliza etiquetas de radiofrecuencia para compartir información. La etiqueta RFID y el lector se comunican por medio de sensores sin contacto, a través de las ondas de radio o microondas. Las características más destacadas de la tecnología RFID son: lectura y escritura sin contacto, distancias de centímetros a metros, identificación de objetos a alta velocidad aunque estén en movimiento; además puede identificar varios objetivos simultáneamente [2].


Revista

En las aplicaciones tradicionales de RFID, la trazabilidad está en el centro de los valores añadidos que se ofrecen a los usuarios. De acuerdo a la regulación de la Unión Europea sobre la seguridad de la cadena alimentaria, la trazabilidad se refiere a la capacidad de rastrear y seguir un alimento o ingrediente, a través de todas las etapas de producción y distribución [3]. Y la IoT permite acceder a esta información de manera local y global. C. IoT aplicada a los minoristas y consumidores La dependencia de productos agrícolas dispersos por el mundo, implica el aumento del anonimato de los productores y el aumento en la variedad de productos para los que grupos de consumidores con sensibilidad a ciertos alimentos necesitan información específica para su protección. Los consumidores exigen transparencia y acceso a información sobre productos y procesos sin pérdida, ruido, retraso o distorsión. Las granjas pueden proporcionar información sobre el origen y los procesos de producción, mientras que las empresas que reciben de las granjas pueden proporcionar información sobre las características del producto que requieren equipos para el análisis [5]. La pérdida de información a lo largo de la cadena agroalimentaria ha sido reconocida como un aspecto crítico. Por ello, los entes reguladores expresan la importancia de la trazabilidad de los alimentos en los contextos de salud y seguridad. Al tiempo que los consumidores manifiestan una mayor conciencia para conocer más acerca de lo que comen [6]. Uno de los principales desafíos para tener una cadena agroalimentaria totalmente integrada es la definición de una infraestructura abierta, estandarizada que apoya la integración de soluciones y servicios independientes de proveedores [6]. Lo anterior facilita el surgimiento de aplicaciones en Internet para: • Permitir el acceso fácil y seguro a la informa-

2016

ción necesaria en cada eslabón de la cadena alimentaria. • Simplificar el descubrimiento de servicios y clientes. • Simplificar la publicación de datos para otros agentes interesados. • Publicar en la nube módulos de software gratuitos para reducir el costo para el usuario final. • Permitir la combinación de servicios en la Internet para mejorar la funcionalidad de las aplicaciones ofrecidas. Los sistemas de información para consumidores y minoristas se podrían beneficiar con el hecho de que todos los mecanismos de producción de alimentos tienen que ser certificados. Estos certificados son mantenidos por el servicio de certificación. La información sobre el ciclo de vida del producto, el tipo de producción, la zona y otra información que pueda ser requerida por el consumidor final o por los diversos intermediarios que manejan el producto para garantizar la calidad adecuada, es mantenido por el servicio de información del producto [6]. Ahora, es necesario que existan regulaciones que motiven a los productores de alimentos para compartir esta información con minoristas y consumidores. La IoT permite el surgimiento de aplicaciones móviles, donde la lectura del código de barras de un producto muestre no sólo la información nutricional, sino también el ciclo de vida del producto y sus ingredientes.

IV. CONCLUSIONES IoT abre la posibilidad de crear dispositivos y aplicaciones que ofrecen soluciones a problemas del sector productivo, comercial y del usuario final. Lo que hace especial estas soluciones, además de estar conectadas a Internet es que puedan ser desarrolladas por personas en cualquier lugar del mundo, sin requerir un gran presupuesto o tecnologías complejas.

www.cidet.org.co

85


Revista

V. REFERENCIAS [1] H. C. Pohls, V. Angelakis, S. Suppan, K. Fischer, G. Oikonomou, E. Z. Tragos, R. Diaz Rodriguez, and T. Mouroutis, “RERUM: Building a reliable IoT upon privacy-and security-enabled smart objects,” in Wireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW), 2014 IEEE, 2014, pp. 122–127. [2] X.-Y. Chen and Z.-G. Jin, “Research on Key Technology and Applications for Internet of Things,” Physics Procedia, vol. 33, pp. 561–566, 2012. [3] Z. Pang, Q. Chen, W. Han, and L. Zheng, “Value-centric design of the internet-of-things solution for food supply chain: Value creation, sensor portfolio and information fusion,” Information Systems Frontiers, pp. 1–31, 2012. [4] A. Kaloxylos, R. Eigenmann, F. Teye, Z. Politopoulou, S. Wolfert, C. Shrank, M. Dillinger, I. Lampropoulou, E. Antoniou, L. Pesonen, H. Nicole, F. Thomas, N. Alonistioti, and G. Kormentzas, “Farm management systems and the Future Internet era,” Computers and Electronics in Agriculture, vol. 89, pp. 130–144, 2012. [5] R. J. Lehmann, R. Reiche, and G. Schiefer, “Future internet and the agri-food sector: State-of-the-art in literature and research,” Computers and Electronics in Agriculture, vol. 89, pp. 158–174, 2012. [6] A. Kaloxylos, J. Wolfert, T. Verwaart, C. M. Terol, C. Brewster, R. Robbemond, and H. Sund-

2016

maker, “The Use of Future Internet Technologies in the Agriculture and Food Sectors: Integrating the Supply Chain,” Procedia Technology, vol. 8, no. Haicta, pp. 51–60, 2013. [7] S. Fountas, D. Wulfsohn, B. S. Blackmore, H. L. Jacobsen, and S. M. Pedersen, “A model of decision-making and information flows for information-intensive agriculture,” Agricultural Systems, vol. 87, no. 2, pp. 192–210, 2006. [8] M. R. Mohd Kassim, I. Mat, and A. N. Harun, “Wireless Sensor Network in precision agriculture application,” 2014 International Conference on Computer, Information and Telecommunication Systems (CITS), pp. 1–5, 2014. [9] L. M. W. D.D.Chaudhary, S.P.Nayse, “Application of Wireless Sensor Networks for Greenhouse Parameter Control in Precision Agriculture,” International Journal of Wireless & Mobile Networks, vol. 3, no. 1, p. 140, 2011. [10] T. Ojha, S. Misra, and N. S. Raghuwanshi, “Wireless sensor networks for agriculture: The state-of-the-art in practice and future challenges,” Computers and Electronics in Agriculture, vol. 118, pp. 66–84, 2015. [11] S. Barmpounakis, A. Kaloxylos, A. Groumas, L. Katsikas, V. Sarris, K. Dimtsa, F. Fournier, E. Antoniou, N. Alonistioti, and S. Wolfert, “Management and Control applications in Agriculture domain via a Future Internet Business-to-Business Platform,” Information Processing in Agriculture, vol. 2, no. 1, pp. 51–63, 2015. [12] M. Keshtgari and A. Deljoo, “A Wireless Sensor Network Solution for Precision Agriculture Based on Zigbee Technology,” Wireless Sensor Network, vol. 04, no. 01, pp. 25–30, 2012.

VI. RESEÑA DE LA AUTORA Martha Lucía Rodríguez López. Ingeniera electrónica, Especialista en pedagogía de la virtualidad y candidata al título Master en Dirección e Ingeniería de Sitios Web. En la actualidad se desempeña como Instructora del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA.

www.cidet.org.co

87


Mesas

Sectoriales, radares de conocimiento Resumen— Las Mesas Sectoriales son instancias de concertación que contribuyen al mejoramiento de la formación y gestión del talento humano del país. Nacen en 1997, como iniciativa del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, buscando generar articulación entre los sectores productivo, gubernamental y académico.

AUTOR Dirección del Sistema Nacional de Formación para el Trabajo, Grupo de Normalización de Competencias Laborales SENA

Su finalidad principal es establecer canales de comunicación directos que permitan identificar de primera mano las necesidades de los sectores involucrados y determinar acciones concretas, principalmente en normalización y certificación de competencias laborales, y formación del recurso humano. Abstract-- The Sectoral Tables are instances of conclusion that contribute to the improvement of the formation and management of human talent in the country. Born in 1997, as an initiative of the Servicio Nacional de Apendizaje SENA, seeking to generate articulation between the productive sectors, government and academia. Its main purpose is to establish direct channels of communication to identify first-hand the needs of the sectors involved and determine specific actions, mainly in standardization and certification of labor skills, and training of human resources.

Palabras Clave—Mesas Sectoriales, productividad, talento humano, formación, empleo y certificación Key Words— Sectoral tables, productivity, human talent, training, employment and certification

88

www.cidet.org.co


I.INTRODUCCIÓN CLIENTE: CAMACOL Las Mesas Sectoriales son el espacio natural de concertación con los sectores productivo, gubernaPIEZA: Aviso Revista A.C.A.D. FECHA: MAYO 11generando de 2016 mental y académico, para desarrollar la gestión del talento humano por competencias MATERIAL: conocimiento transferible a la formación profesional. TAMAÑO: 24 x 32 cm TINTAS: 4 x 4

ACABADO: Se han denominado radares de conocimiento y empleo, porque facilitan la sinergia para la identificaCANTIDAD: Arte en capaslaboral, ción de necesidades de formación, normalización y certificación de normas deNOTA: competencia principalmente. C

P 000C

M

Y

K

P 000C

P 000C

P 000C

II. PREPARACIÓN DEL ARTÍCULO En 1997 el gobierno a través del Departamento Nacional de Planeación, manifestó en el documento 2945 del Consejo Nacional de Política y Económica y Social – CONPES, la responsabilidad que tiene el SENA de liderar la constitución de un sistema que articule toda la oferta del país, pública y privada, de los niveles técnicos, tecnológicos y de formación profesional, para coordinarla, regularla y potenciarla y contribuir al mejoramiento del nivel de cualificación del talento humano. En Colombia actualmente están articuladas 85 Mesas Sectoriales (MS) que representan a los diversos sectores económicos del país y están congregadas en once consejos sectoriales.

REVISIÓN GRÁFICO: DIRECTOR: CLIENTE: IMPRESOR: FAVOR VERIFICAR TODA LA INFORMACIÓN INCLUIDOS TAMAÑOS, ANTES DE REALIZAR LA PRODUCCIÓN. EN CASO DE ENCONTRAR INCONSISTENCIAS, ERRORES O ALGO DIFERENTE A SUS FORMAS TRADICIONALES DE TRABAJO, POR FAVOR COMUNICARSE AL TELÉFONO: (57 4) 333 5920 O AL CELULAR 317 887 5022. EL PROVEEDOR DEBE ADAPTAR EL ARTE DE ACUERDO A SUS NECESIDADES PARA LOGRAR UN RESULTADO LO MÁS SEMEJANTE POSIBLE A LO AQUÍ EXPUESTO.

www.cidet.org.co

89


Revista

2016

CONFORMADAS POR

Sector Productivo

Sector Gubernamental

Sector Académico

Gremios, empresas, organizaciones de trabajadores, expertos del sector, centros de investigación y desarrollo tecnológico.

Gobierno Nacional y Territorial, entidades de regulación.

Entidades de educación superior, entidades de formación para el trabajo y desarrollo humano, instituciones educativas e institutos y grupos de investigación.

Figura1:

Conformación MS

recopilación de buenas prácticas de las empresas y del sector.

A. ¿Qué iniciativas pueden liderarse desde las Mesas Sectoriales?

B. ¿Cuáles son los beneficios de pertenecer a las Mesas Sectoriales?

(1). Normalización de las Competencias Laborales, definiendo e identificando los estándares para el desempeño laboral que son plasmados en una norma.

A través de ellas, los representantes de los sectores económicos disponen de un canal de comunicación para informar requerimientos de formación en las empresas y el sector en general; adicionalmente, pueden formular proyectos para la cualificación del talento humano, y disponer de información relacionada con aspectos tecnológicos, ocupacionales, ambientales y organizacionales de los sectores.

(2). Reconocimiento de las competencias y saberes previos por medio de la Evaluación y Certificación de Competencias Laborales. (3). Análisis a la normatividad del sector y elaboración de proyectos de reglamentación y propuestas de legislación. (4). Identificación de las necesidades de formación del recurso humano, para validar la pertinencia de los programas de formación. (5). Implementación de la metodología para gestionar el talento humano con base en competencias. (6). Identificar y apropiar las buenas prácticas de otros países en normas sectoriales, perfiles y trabajo sectorial. (7). Gestión del conocimiento a través de la

El Sector Académico, en su participación puede alinear la oferta de formación con los requerimientos del Sector Productivo e identificar avances tecnológicos y su repercusión para la formación, y así disponer de programas de formación actualizados y de calidad pertinentes. Por último, en el Sector Gubernamental puede socializar las políticas y reglamentaciones, identificar necesidades de regulación para el talento humano, propiciar alianzas para la elaboración de proyectos de cualificación de talento humano, y mejoramiento de la productividad de los trabajadores, las empresas y la competitividad del Sector.

www.cidet.org.co

91


Emiliano Botero, presidente de la Mesa del Sector Eléctrico del periodo 2013-2015 indicó: “En esta Mesa la iniciativa básica es la identificación de las normas de competencia laboral; es decir, cuáles son las normas requeridas por las empresas para hacer el trabajo con la mejor calidad posible. En las empresas del grupo ISA, estas se han aplicado para los operadores del centro de control. También hemos tenido un alto beneficio con las Empresas Públicas de Medellín, en especial en trabajos operativos, técnicos y tecnólogos”. Botero agregó que “el beneficio de ser parte de una Mesa Sectorial es para los públicos que allí se congregan, sector productivo, sector trabajador y sector educativo”. C. ¿Cómo participar? Los interesados deben firmar el Acuerdo de Voluntades, que es un documento donde se oficializa la participación de un nuevo integrante en la Mesa Sectorial. Consultar www.sena.edu.co o escribir al correo gcompetencialaboral@sena.edu.co

III. RESEÑA AUTOR(ES) Dirección del Sistema Nacional de Formación para el Trabajo, Grupo de Normalización de Competencias Laborales, SENA.

92

www.cidet.org.co


Revista

2016

INSTRUCCIONES PARA LOS AUTORES DE LA REVISTA CIDET

CARACTERÍSTICAS DE LA REVISTA CIDET La Revista CIDET es una publicación especializada de CIDET, de periodicidad semestral, cuyo propósito es la divulgación de los adelantos y logros alcanzados en el desarrollo y ejecución de proyectos de investigación y de servicios de evaluación de la conformidad; así mismo, la Revista es un espacio abierto para especialistas, académicos, empresas e interesados relacionados con el Sector Eléctrico que quieran divulgar sus trabajos y estudios; novedades e investigaciones y temas de interés y discusión para el Sector. LINEAMIENTOS EDITORIALES Tipos de artículos publicados: En la Revista CIDET, tienen cabida preferencial los artículos de investigación científica y desarrollo tecnológico, las reflexiones originales sobre un asunto y la revisión del estado de un dominio específico de la ciencia y la tecnología. Originalidad: Los artículos deberán ser originales e inéditos, es decir no podrán estar publicados o en proceso de publicación en otra revista. Convocatoria: Agradecemos a los autores el cumplimiento de las diferentes fechas de cierre editorial de la revista que son publicadas por medios masivos en el momento de la convocatoria. Idiomas oficiales de la revista: español o inglés Plantilla: Emplear el documento “Formato de Artículos” para el desarrollo del artículo, pues es la plantilla oficial que cumple con todos los criterios y requerimientos editoriales y de formato establecidos en la revista. PROCESO DE EVALUACIÓN Los artículos recibidos por la revista son evaluados preliminarmente por el Comité Editorial, considerando estándares de calidad académica y originalidad y aquellos artículos que cumplan con esos requerimientos son sometidos a la evaluación anónima de dos árbitros nacionales o internacionales garantizando el anonimato de autores y árbitros. Se entiende que los documentos que se envían al Comité Editorial para su evaluación no están siendo considerados por ninguna otra publicación. Los documentos recibidos serán evaluados por pares expertos en el tema del artículo con reconocido prestigio nacional e internacional. El editor y los miembros del Comité Editorial no participarán en la evaluación más que en casos de conceptos contradictorios. El resultado de la evaluación de cada árbitro puede ser: •

Aceptado (sin modificaciones)

Aceptado (con modificaciones menores)

Condicionado a una revisión y nueva presentación.

No Aceptado.

www.cidet.org.co

93


Cuando los conceptos de los árbitros no sean coincidentes, la resolución será: “Aceptado” y “condicionado”: se considera como “condicionado” y se pedirá que se incorporen las modificaciones propuestas. “Condicionado” y “No aceptado” se considera como “No aceptado”. “Aceptado” y “No aceptado”, es decir dictámenes polarizados: Se discuten en el Comité Editorial y eventualmente se envían a un tercer árbitro; cuando haya tres lectores y dos de ellos hayan dado un dictamen negativo, se descartará el dictamen positivo. El Comité Editorial informará los resultados de la evaluación de cada artículo, en un plazo máximo de Un (1) mes, contado a partir de su recepción. Las observaciones de los evaluadores, deberán ser tenidas en cuenta por el autor, quien debe hacer los ajustes señalados. El Comité Editorial se reserva la última palabra sobre la publicación de los artículos y la edición en que se publicarán. Esta decisión será comunicada al autor en cuanto se conozca. ENVÍO DE ARTICULOS El autor principal debe diligenciar el formato de autores y enviarlo junto con el artículo por correo electrónico a la dirección: cidet@cidet.org.co .Es primordial tener en cuenta las fechas de cierre editorial.

94

www.cidet.org.co


Revista

2016

Autores de la revista CIDET

tenga en cuenta las siguientes consideraciones:

NOTA 1: Autorizo expresamente a CIDET de manera expresa, concreta, suficiente, voluntaria e informada con la finalidad que la información de la cual soy titular y aquella que se refiera a la información personal necesaria para la publicación en la Revista CIDET, sea en general administrada y en especial: capturada, tratada, procesada, operada, verificada, transmitida, usada o puesta en circulación. De la misma manera autorizo a CIDET, como operador de la base de datos, que tiene una finalidad estrictamente utilizada para la Revista, para que procese, opere y administre la información de la cual soy titular, y para que la misma sea transferida y transmitida a Usuarios, lo mismo que a otros operadores nacionales o extranjeros que tengan la misma finalidad. De igual forma autorizo voluntariamente a CIDET para que envíe mensajes a mi correo electrónico relativos a temas de interés comercial de dicha entidad. La dirección física de CIDET, encargado de la información, es carrera 46 N° 56 -11 piso 13 y la electrónica cidet@cidet.org.co teléfono 4441211. Como usuario Usted tiene derecho a aceptar ___ o no aceptar ___ dicho consentimiento informado para la utilización de sus datos en este o en cualquier momento. El tratamiento de los datos responderá a criterios de información veraz, completa, exacta, actualizada, comprobable y comprensible y se dará al usuario en cualquier momento y sin restricciones, información acerca de la existencia de datos que le conciernan. Si los datos entregados son de carácter personal, y no son información considerada como pública, no podrán estar disponibles en Internet u otros medios de divulgación o comunicación masiva, salvo que el acceso sea técnicamente controlable para brindar un conocimiento restringido sólo a los Titulares o terceros autorizados conforme a la Ley. Se le garantiza al usuario que la información se manejará con las medidas técnicas, humanas y administrativas que sean necesarias para otorgar seguridad a los registros evitando su adulteración, pérdida, consulta, uso o acceso no autorizado o fraudulento. Fuera de lo anterior el usuario tiene derecho a: conocer, actualizar y rectificar sus datos personales frente a CIDET. Este derecho se podrá ejercer, entre otros frente a datos parciales, inexactos, incompletos, fraccionados, que induzcan a error, o aquellos cuyo tratamiento esté expresamente prohibido o no haya sido autorizado; a solicitar prueba de la autorización otorgada a CIDET; a ser informado por CIDET, previa solicitud, respecto del uso que le ha dado a sus datos personales; a presentar ante la Superintendencia de Industria y Comercio quejas por infracciones a lo dispuesto en la presente ley y las demás normas que la modifiquen, adicionen o complementen; a revocar la autorización y/o solicitar la supresión del dato cuando en el tratamiento no se respeten los principios, derechos y garantías constitucionales y legales y a acceder en forma gratuita a sus datos personales que hayan sido objeto de tratamiento. NOTA 2: PROPIEDAD INTELECTUAL: EL AUTOR reconoce y acepta que pertenecerán a CIDET la totalidad de los derechos de propiedad intelectual de contenido patrimonial sobre las obras y creaciones realizadas por él en virtud del desarrollo del objeto del presente contrato, bien sea de manera directa o indirecta, bien se trate de creaciones encargadas o de herramientas de trabajo que facilitan su labor, o bien se trate de creaciones realizadas con los recursos y tiempo de CIDET, y dentro del término de duración del mismo, así como sobre las obras y creaciones que resultaren de proyectos de investigación en los cuales participe. Igualmente EL AUTOR declara que las obras y creaciones a realizar han sido, son y serán originales e inéditas y que en su realización no se vulnerarán derechos legales y contractuales de terceros. La transferencia de los derechos de propiedad intelectual de contenido patrimonial acá establecida se hace a título universal y equivale a la totalidad de derechos de explotación económica que recaigan o puedan recaer sobre las obras, durante la totalidad del término que la ley reconoce a este tipo de derechos, y sin límite territorial alguno, pudiendo CIDET considerarse como el titular exclusivo de tales derechos. Las partes acuerdan que la expresión “derechos de propiedad intelectual de contenido patrimonial” acá contenida incluye la totalidad de los derechos patrimoniales de autor y los derechos de propiedad industrial que recaen sobre las creaciones realizadas por EL AUTOR, entre otros y sin limitarse a ellos, uso, reproducción, divulgación (en cualquier medio incluyendo Internet), comercialización, distribución y transformación. En caso de presentarse cualquier tipo de reclamación o acción por parte de un tercero, independientemente de su naturaleza, en cuanto a los derechos de Propiedad Intelectual cedidos en virtud del presente instrumento así como la originalidad e ineditud de las obras realizadas y la infracción real o potencial de derechos de propiedad intelectual de terceros, EL AUTOR asumirá toda la responsabilidad legal y patrimonial y saldrá en defensa de CIDET. Por tanto, para todos los efectos CIDET actúa como tercero de buena fe. Se pone de presente que la infracción a la propiedad intelectual puede constituir delito penal y por ende a más de las acciones resarcitorias aquí contempladas a favor de CIDET, se advierte a EL AUTOR de la existencia de infracciones penales cuando se vulneran derechos de propiedad intelectual de terceros. EL AUTOR declara que conoce, por medio escrito y por la divulgación realizada por parte de CIDET, el Reglamento de Propiedad Intelectual de la Corporación RG – 11- 01 – V01 y las versiones posteriores que lo adicionen, modifiquen o complementen, y por lo tanto se adhiere al mismo.

www.cidet.org.co

95


96

www.cidet.org.co


www.cidet.org.co

EDICIÃ&#x201C;N

14 www.cidet.org.co

97


La energía del futuro, fuente inagotable con menor impacto ambiental

Participe con un anuncio publicitario en la primera edición y obtenga grandes beneficios lr

ab

i S to c k.c o

iS to

c k. c o m

m/

en ©v

/© Joh

ca

vo

K an nes

Encuentre información sobre: Energía Solar, Eólica, Hidráulica, Biomasa, Mareomotriz, productos, servicios e información de cursos, eventos en Colombia y en otros países.

i S to

c k .c o m

/© Samo Tr

98

www.cidet.org.co

@ColsaSAS

an

¡Lanzamiento septiembre de 2016!

Calle 106 # 57 - 23, Of. 408, Edificio 106 Square • Tels/Fax: (571) 6392182 /83 /84 /85 /86 colsa@colsa.com.co • http://www.colsa.com.co Bogotá D.C. - Colombia Colsa SAS

e b iz

Profile for CIDET.ORG

Revista 14  

Revista 14  

Profile for cidet8