Ingeniería Eléctrica
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Item Diseño de un método de control de tensión por zonas con generadores distribuidos en redes de distribución(2017) Vargas Ramírez, Luis EmilioEn la presente investigación se realizó el diseño de un método de control de tensión porzonas para generadores distribuidos, en redes de distribución. La propuesta se desarrolló desde el enfoque del agrupamiento de barras y contempló en su diseño las limitaciones de los generadores para controlar tensión, así como características de la topología de la red en donde se encuentren estos generadores. La característica principal de este método de control es que contempla una regulación de tensión por bandas, en lugar de seguir un único valor de referencia y que permite asignar responsabilidades de control a cada generador. De los motivos principales que dieron inicio a esta investigación resalta el hecho de que en la actualidad es poco común que los generadores distribuidos contribuyan al control de tensión. En el capítulo 1 se detallan los objetivos planteados para el desarrollo del trabajo, así como los alcances y su justificación. El capítulo 2 presenta las principales investigaciones realizadas en el tema del agrupamiento y del control de tensión por diferentes autores a nivel internacional. También resalta teoría básica sobre la generación distribuida y el control de tensión en sistemas de potencia. Por su parte, el capítulo 3 incluye la propuesta de diseño tanto del controlador de tensión por bandas, como del método de control por zonas. Además presenta la lógica de control que sigue el esquema una vez que se tiene una formación de zonas. En el capítulo 4 se presentan todas simulaciones que respaldan el desarrollo y la imple- mentación del controlador, haciendo el análisis a partir de dos circuitos de distribución de Costa Rica. Se utilizó un circuito de la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, denominado San Rafael, además de la red de distribución de la cooperativa COOPESANTOS. Para evaluar el desempeño del método se compararon...Item Incremento del margen de estabilidad de tensión del sistema eléctrico nacional(2009) Quirós Tortós, Jairo H.; Araya Padilla, Eddie AlbertoEste proyecto realizó la parametrización de las protecciones de distancia (ANSI 21), para evitar el colapso de tensión del SEN en Costa Rica. Inicialmente se realizaron simulaciones en régimen permanente con el software de simulación PSS/E™, de manera que, se determinó el punto de colapso de tensión utilizando las curvas P-V y V-Q. Las simulaciones fueron realizadas para cuatro escenarios diferentes del sistema, a saber, demanda máxima de verano e invierno y demanda mínima de verano e invierno. Se obtuvo que el mayor problema de estabilidad de tensión del sistema ocurre en el escenario de demanda máxima de verano, en donde el FNC estaba limitado a 790 MW, considerada la salida de la barra A de Arenal como la peor contingencia, seguida de la apertura de la línea Cariblanco - San Miguel. Disponible el punto de colapso de tensión del sistema, se analizó el efecto de la herramienta OPF sobre las simulaciones realizadas con el CPF, de manera tal que se logró aumentar el margen de potencia reactiva en las barras del sistema hasta en un doscientos por ciento, respecto a la solución convencional. Finalmente, se realizó la sintonización de las protecciones de distancia para el punto de colapso de tensión, tanto con la herramienta del CPF, como con el OPF; el resultado más pequeño entre estas dos herramientas fue considerado como valor a ajustar. Dicho valor, fue comparado directamente con el conjunto de ajustes de la zona de respaldo remoto de mayor alcance, ajusta- da por el ICE. Para evaluar la metodología, se consideró la cantidad de potencia que permite transmitir el ajuste propuesto y el actual.Item Diseño e implementación de un algoritmo de gestión de memoria para disminuir las Escrituras en una Memoria de Tecnología STT-RAM(2020) Badilla Alvarado, Rafael Esteban; Solano Abarca, Carlos Eduardo; Valverde Gardela, Heberth Gerard; Rodríguez Rodríguez, Roberto AlonsoEn los últimos años se han buscado alternativas a las tecnologías actuales de memoria caché. Una de estas es la tecnología STT-RAM que se destaca por su gran escalabilidad, menor costo de producción, no volatilidad y bajo consumo de energía de fuga. Sin embargo, la escritura requiere de una corriente lo suficientemente grande para cambiar la polarización de espín de cada celda, por lo tanto, se requiere más potencia que la lectura. En este sentido, se propone reemplazar el tercer nivel compartido de caché (L3) con tecnología SRAM tradicional por una memoria STT-RAM. Por lo tanto, se requiere un mecanismo que disminuya la cantidad de escrituras a esta memoria para que sea viable comercialmente. Existen varias investigaciones para reducir la cantidad de escrituras en este tipo de memorias, por ejemplo, mediante la implementación de un algoritmo de terminación temprana de escritura, o utilizando políticas de gestión de escritura. En la presente investigación, se proponen dos tipos de algoritmos de detección de reuso por medio de una caché FIFO. El primer algoritmo da seguimiento a todos los bloques victimizados de L2 que serían escritos en L3, mientras que en el segundo algoritmo solo se detecta la reutilización de los bloques limpios y victimizados en L2. Un bloque tiene reuso si es utilizado más de una vez por el procesador o bien si los datos provienen de L3. Solo los bloques que se encuentren en la memoria FIFO tendrán reuso y se escribirán en L3 dando como resultado una menor escritura de bloques en este nivel de jerarquía. La implementación se realiza sobre el simulador de arquitectura gem5 y se efectuaron pruebas simuladas con el benchmark SPEC CPU 2006. Se realizan simulaciones para cada prueba del benchmark con un solo núcleo y se ejecutan mezclas de estas con ocho núcleos para ejercitar más la arquitectura implementada. De las simulaciones se extrajeron métricas...Item Metodología para el reemplazo de motores de corriente continua por motores de inducción trifásicos con variadores de velocidad en extrusoras de plástico(2021) Bonilla Vega, Kabir Gabriel; Núñez Mata, Oscar FernandoEl trabajo que se realizó tuvo por objetivo general proponer una metodología que permita reemplazar de forma sistemática un motor CC por un motor CA con un variador de velocidad en una aplicación industrial real, que para este trabajo se escogió una extrusora de plástico. Para este fin, se realizaron pruebas de simulación que permitieran recolectar información relevante sobre los motores, tanto el motor CC actual como los motores CA que podrían ser candidatos para reemplazar al motor CC. Las pruebas de simulación se clasificaron en tres categorías: pruebas de desempeño, pruebas de control y comportamiento térmico. Las variables que se midieron con las pruebas de desempeño fueron principalmente la eficiencia que mostraba cada motor, la velocidad con la que operaran la extrusora, y el factor de potencia para el caso de los motores CA. En el caso de las pruebas de control, las variables a medir fueron la velocidad rotacional, el par entregado por los motores, la corriente y la tensión de armadura para el motor CC y las corrientes y tensiones en las tres fases para el motor CA. Y el comportamiento térmico se utilizó para observar el aumento de temperatura que presentó cada motor al operar la extrusora. El proyecto se centró en estudiar los motores CC de excitación independiente cuando se controlan con técnicas de control clásico, mientras que para los motores CA, se escogieron motores de inducción trifásicos de jaula de ardilla, cuando son controlados tanto por la metodología de control vectorial indirecto con encoder, como control escalar a lazo abierto, también conocido como control V/Hz sensorless. Y se debe mencionar que este proyecto consistió en una evaluación técnica únicamente, por lo que no medió ningún aspecto económico. Al finalizar se concluyó que la metodología propuesta es exitosa, los sustentos quedaron probados y aunque fue un...Item Flujo de potencia en sistemas HVDC mediante el método de Inclusión Holomórfica(2020) Vargas Chaves, José Francisco; Araya Padilla, Eddie AlbertoLos sistemas HVDC se han popularizado en las últimas décadas debido a las ventajas que presentan, en comparación con los sistemas en corriente alterna, siendo una de las principales, es la transmisión en grandes distancias con menos perdidas. Para tales estudios de flujo de potencia en HVDC, los métodos usados son iterativos y la mayoría se basan en el método de Newton-Raphson. En el presente trabajo se propone el método no iterativo de Inclusión Homórfica para realizar el flujo de potencia en sistemas HVDC. Primero se desarrolló el modelo del sistema HVDC de dos estaciones convertidoras, luego se presenta el procedimiento para el flujo de potencia con el método de Inclusión Homórfica, desarrollando las ecuaciones necesarias. El método utiliza la expansión en series de potencia de la tensión, al modelar la tensión como una función de la variable compleja s, y métodos de continuación analítica para obtener el valor numérico de la tensión, mediante la aproximación de Padé. El análisis se realiza calculando las tensiones en las estaciones convertidoras y se valida con un sistema de prueba. Los resultados se compararon con los obtenidos mediante los métodos iterativos de Gauss-Seidel y de Newton-Raphson. Para tal efecto, se programaron subrutinas en Matlab, que permiten calcular los coeficientes de la serie de potencias y la aproximación de Padé. Los resultados muestran que además de ser aplicable, el método de Inclusión Homórfica requiere menos cálculos, para comprobar la tolerancia especificada, que los requeridos con los métodos numéricos mencionados. Esto se debe a que el método de inclusión Homórfica, por ser recursivo, no requiere repetir los cálculos al aumentar uno o más coeficientes en la serie, solo se debe calcular el nuevo coeficiente a partir de los ya obtenidos y así sucesivamente. En el caso tratado aquí, una aproximación de Padé de orden dos es suficiente para alcanzar seis decimales de exactitud.Item Estudio de factibilidad de rediseño de máquina campaneadora BT15 para mejorar su consumo energético(2015) Arias Rodríguez, DiegoTechShop S.A. es una empresa ubicada en Costa Rica que diseña y fabrica máquinas campaneadoras de tubos de PVC, las cuales son exportadas a distintos países. Actualmente, la industria utiliza diversas fuentes de energía para mover mecanismos y piezas. Las campa- neadoras no son una excepción, requieren de aire comprimido para realizar algunos movi- mientos y poseen una unidad de potencia hidráulica para los demás casos. Los sistemas neumáticos e hidráulicos consumen energía de forma ineficiente y poseen un bajo costo de instalación, por el contrario, existen los sistemas electromecánicos, los cuales son eficientes aunque costosos. Existen varios tipos de sistemas electromecánicos, pero los más utilizados son los cilindros eléctricos, los sistemas con husillo y las fajas dentadas, entre otros. Indistintamente del mecanismo de transmisión mecánico, todos poseen un servomotor (de imanes permanentes, paso a paso', entre otros), un sensor de retroalimentación y un amplificador que alimenta el motor. El proyecto estudia la realidad energética de una máquina campaneadora BT15 y posee tres etapas principales, las cuales son el diagnóstico del consumo energético de una máquina con el diseño actual, el rediseño de los sistemas de movimiento lineal con el objetivo de reducir el gasto de energía y estudiar la factibilidad económica de la implementación del nuevo diseño. En la etapa de diagnóstico se calculó el consumo de energía eléctrica para cada cilindro y para los casos críticos (los tubos más pesados y menos pesados). En el caso de los neumáticos se utilizaron las características físicas y el tiempo de cada movimiento para determinar el caudal de aire, con este y con el valor de la presión se realizó el cálculo respectivo. Para los hidráulicos, se realizaron mediciones para obtener los datos de dos formas, en la primera se midió la presión del aceite necesaria para cada movimiento...