Ingeniería

Nuevas Expectativas de Mejora a Pesar de las Dificultades

Topologies for Battery and Supercapacitor Interconnection in Residential Microgrids with Intermittent Generation

Abstract Context: This paper presents a comparative study of the performance of three topologies for interconnecting Lithium ion batteries and supercapacitors in a hybrid energy storage system for use in electric residential microgrids with intermittent generation. The hybrid system’s main purpose is to prolong battery life, using the supercapacitor to handle the dynamic component of current from a pulsed current load. This work builds upon a preliminary simulation-based study, in which two semi-active topologies were compared and evaluated. Here, we add an active topology to the study and describe the operational benefits of each topology. Method: For every topology in this study, a non-isolated half-bridge bidirectional DC converter was used, and a proportional-integral (PI) double-loop linear ACC control algorithm was designed for controlling the converters. In the active topology an additional optimisation-based real-time frequencydecoupling control strategy was employed. Results: A parallel active topology allows better management of stored energy in the SC by supporting variation of SC terminal voltages with a DC converter as interface to the DC bus. Conclusions: Semi-active topologies are easier to design and control, but the operational benefits of supercapacitors require voltage variation at the terminals. This variation is made possible with an active topology.

Resumen Contexto: Este artículo presenta un estudio mediante simulación del comportamiento de tres topologías para la interconexión de baterías y supercondensadores en un sistema híbrido de almacenamiento de energía con potencial aplicación a microrredes eléctricas residenciales. El estudio se basa en una comparación preliminar de dos topologías semi-activas hecha por los autores. En este artículo se añade una topología activa al estudio comparativo. Método: En cada una de las topologías del presente estudio se ha usado un convertidor DC bidireccional de medio puente y como estrategia de control básica se usó un control de corriente promedio de doble lazo. Para la topología activa se utilizó una estrategia de control adicional para el desacople de las componentes dinámicas y promedio de la carga o generación pulsante. Resultados: La topología activa permite utilizar mejor la energía almacenada en el condensador, gracias a la posibilidad de variar la tensión en sus terminales. Conclusiones: El diseño y control de las topologías semi-activas resulta mucho más sencillo que el de la topología activa en paralelo. No obstante, para aprovechar la capacidad de almacenamiento del supercondensador, la tensión entre sus terminales debe tener una variación importante, lo que se puede conseguir con la topología activa.

Intelligent Interaction Model of the Regulations of the Congress of Colombia for Mobile Devices

Resumen Contexto: No existe un sistema tecnológico para dispositivos móviles que interactúe en forma natural con el usuario y entregue respuesta precisa sobre alguna pregunta relacionada con el reglamento del Congreso. El presente trabajo establece un Modelo Interactivo Inteligente del Reglamento del Congreso de Colombia para dispositivos móviles (MIRC), y para lograrlo se implementa en un aplicativo. Método: El modelo de interacción propuesto está basado en el modelo de recuperación de información (arquitectura de un sistema de procesamiento del lenguaje natural). Sin embargo, fue necesario incluirle varios cambios estructurales en el sentido en que, como el sistema debe procesar la voz del usuario y responder con voz sintetizada, fue necesario emular varios procesos que facilitan la interacción del móvil con el usuario. Resultados: Se hace entrega de la app MIRC (Modelo Interactivo Inteligente del Reglamento del Congreso para dispositivos móviles), ajustada a requerimientos sugeridos por varios usuarios (sin discapacidad y con discapacidades); en general, es muy útil por su facilidad de consulta sobre temas del reglamento. Conclusiones: Se cumplió con el objetivo de entregar una app MIRC mediante un modelo de interacción inteligente para la consulta del reglamento del Congreso, usando la programación en lenguaje natural(PLN). En esta, el usuario interactúa con el dispositivo móvil usando su voz para hacer una solicitud y la respuesta se da en voz digital.

Abstract Context: There is no technological system for mobile devices, which interacts naturally with the user and provides a precise answer to any question related to the Regulations of the Congress. The present work establishes an “Intelligent Interactive Model of the Regulations of the Colombian Congress for mobile devices” MIRC. To achieve this, it was implemented in an app. Method: The proposed Interaction Model is based on the Information Recovery Model (Architecture of a Natural Language Processing System). However, it was necessary to include several structural changes in the sense that as the system must process the user’s voice and respond with synthesized voice, it was necessary to emulate several processes that facilitate the interaction of the mobile with the user. Results: A MIRC app “Intelligent Interactive Model of the Congress Regulations for mobile devices” is provided, adjusted to requirements suggested by several users (without disabilities and with disabilities); In general, very useful thanks to its ease consultation for issues related to the Regulation. Conclusions: The objective of providing a MIRC app was fulfilled, through an Intelligent Interaction Model for consulting the Congress Regulations, using the PLN Natural Language Programming. Where the user interacts with the mobile device, using his voice to make a request and the answer is given to the device in a digital voice.

FRand: MATLAB Toolbox for Fuzzy Random Number Simulation

Abstract Context: This paper presents a MATLAB code implementation and the GUI (General User Interface) for fuzzy random variable generation. Based on previous theoretical results and applications, a MATLAB toolbox has been developed and tested for selected membership functions. Method: A two-step methodology was used: i) a MATLAB toolbox was implemented to be used as interface and ii) all .m functions are available to be used as normal code. The main goal is to provide graphical and code-efficient tools to users. Results: The main obtained results are the MATLAB GUI and code. In addition, some experiments were ran to evaluate its capabilities and some randomness statistical tests were successfully performed. Conclusions: Satisfactory results were obtained from the implementation of the MATLAB code/toolbox. All randomness tests were accepted and all performed experiments shown stability of the toolbox even for large samples (>10.000). Also, the code/toolbox are available online.

Resumen Contexto: Este trabajo presenta una implementación de código de MATLAB y un GUI (interfaz de usuario) para la generación de variable aleatoria difusa. Basados en resultados teóricos y aplicación previos, un toolbox de MATLAB fué desarrollado y validado para diferentes funciones de pertenencia. Método: Una metodología de dos pasos ha sido implementada: i) un toolbox de MATLAB es implementado para usarse como interfaz y ii) todas las funciones .m están disponibles para usarse como código normal. La meta principal es proveer herramientas gráficas y de código a los usuarios Resultados: Los resultados principales de este trabajo son el MATLAB GUI y el código subyacente. Adicionalmente, algunos experimentos fueron realizados para evaluar las capacidades del toolbox, y algunas pruebas estadísticas de aleatoriedad fueron realizadas con éxito. Conclusiones: Resultados satisfactorios de la implementación del código/toolbox de MATLAB fueron obtenidos. Todos los tests estadísticos fueron aceptados y todos los experimentos realizados mostraron que el toolbox es estable aún para tamaños de muestra grande (>10.000). Adicionalmente, el toolbox/código está disponible online.

Conceptual Design or a Plant of Extraction of Saponins Presents in the Fique`s Juice

Resumen Contexto: Las saponinas corresponden a un grupo de moléculas con aplicabilidad industrial, especialmente para el sector alimenticio como estabilizante de espuma en bebidas gaseosas. En el período comprendido entre el 2013 y 2017, su mercado incrementó aproximadamente un 50%, convirtiéndose en un sector económico importante que ha promovido un marcado interés en la optimización de diversos procesos de extracción desde diferentes fuentes naturales. Método: Se realizó una revisión bibliográfica evaluando aplicabilidad, extracción y aspectos económicos de las saponinas a nivel mundial. Se realizó el diseño conceptual de una planta piloto para la extracción de saponinas de jugo de fique con base en los resultados obtenidos del análisis de una matriz de decisión. Resultados: Una alternativa viable para extraer saponinas de jugo de fique es la ﬂoculación, cuyas ventajas radican en sus implicidad tecnológica, bajo consumo energético, aplicabilidad directa a la matriz de interés y uso de solventes como agua y etanol. Conclusiones: Al utilizar como ﬂoculante el policloruro de aluminio (PAC), debido a su capacidad de remover materia orgánica y a su selectividad, se favorece la recuperación de las saponinas en el clarificado. En el diseño conceptual, se presenta una planta piloto con una capacidad de 67.462 L/h y una eficiencia de 87,45%.

Abstract Context: Saponins belong to a group of molecules with industrial applications, particularly in the food industry as a foam stabilizer in soft drinks. During 2013 to 2017, its market increased about 50%, becoming an important economic sector that has promoted a strong interest in the optimization of different extraction processes from different natural sources. Method: A technological surveillance report wasma de evaluating the applicability, extraction and economic aspects of saponins worldwide. The conceptual design of a pilot plant for the extraction of saponins from fique’s juice was carried out based on the results obtained from the analysis of a decision matrix. Results: A viable alternative for the extraction of saponins from fique’s juice is ﬂocculation, which advantages lie on its technological simplicity, low energy consumption, direct applicability to the matrix of interest and use of solvents such as water and ethanol. Conclusions: Using Aluminum Polychloride (PAC) as a ﬂocculant, due to its ability to remove organic matter and its selectivity, saponins are recovered in the clarification. The conceptual design presents a pilot plant with a capacity of 67.462 L/h and an efficiency of 87,45%.

Extracts From Salvia Officinalis and Sambucus Peruviana H.B.K. Leaves as Scale Inhibitors

Resumen Contexto: El fenómeno de formación de las incrustaciones se ha convertido en uno de los problemas operacionales con mayor frecuencia de ocurrencia en la industria petrolera, y la búsqueda de fuentes innovadoras de mitigación ha resultado ser el horizonte al cual han apuntado las empresas del área. Por ello, en esta investigación se evalúa el efecto antiincrustante que presentaron los extractos de las hojas de Salvia officinalis y Sambucus peruviana H.B.K. Método: Se realizó la caracterización fisicoquímica de una muestra de agua de producción del Campo Oritupano y se obtuvieron los extractos, para luego ser identificadas sus propiedades físicas. Posterior a ello, se determinó el desempeño inhibitorio de cada producto natural en conjunto con un agente comercial, todo a través de la aplicación de la Norma NACE TM0374-2007, además de aplicar un análisis estadístico para visualizar las diferencias significativas que pudiesen estar presentes entre las eficiencias experimentales y comerciales. Resultados: Los extractos de Salvia officinalis y Sambucus peruviana H.B.K empleados como antiincrustantes exteriorizaron resultados de pH de carácter ácido y viscosidades por debajo de los 2 cSt, mostrando rendimientos máximos de 87,27% y 90,91% para las soluciones a base de saúco y salvia respectivamente, y comportamientos estadísticos similares al producto comercial referencial. Conclusiones: En términos cuantitativos, el prospecto a base de salvia resultó más efectivo al evaluarlo en la muestra de agua de producción del Campo Oritupano, mostrando un comportamiento directamente proporcional concentración-eficiencia, además de exponerse con características más acordes a un bioinhibidor de incrustaciones de carbonato de calcio, aunque con proporción de sólidos que deberían disminuirse aún más, requiriendo que en un futuro se mejore esta característica y se pueda medir la acción conjunta de ambos extractos en la prevención de las incrustaciones, tanto experimentalmente como en campo.

Abstract Context: The phenomenon of scale formation has become one of the operational problems with the highest frequency of occurrence in the oil industry, and the search for innovative sources of mitigation has proved to be the horizon to which the companies in the area have pointed. This is the reason why in this investigation the anti-fouling effect that the extracts of the Salvia officinalis and Sambucus peruviana H.B.K leaves was evaluated. Method: The physicochemical characterization of a production water sample of the Oritupano Oilfield was performed and the extracts were obtained, and then its physical properties were identified. Next, the inhibitory performance of each natural product was determined together with a commercial agent, all through the application of the NACE Standard TM0374-2007, in addition to applying a statistical analysis to visualize the significant differences that could be present between the experimental and commercial efficiencies. Results: Extracts of Salvia officinalis and Sambucus peruviana H.B.K used as antiscaling externalized acidic pH results and viscosities below 2 cSt; showing maximum performances of 87,27% and 90,91% for solutions based on elderberry and sage respectively and statistical behaviors similar to the referential commercial product. Conclusions: In quantitative terms, the sage-based product was more effective when evaluated in the Oritupano oilfield production water sample, showing a directly proportional concentration - efficiency behavior, in addition to exposing characteristics more consistent with a Calcium Carbonate scale bioinhibitor, although with a proportion of solids that should be reduced, requiring that this characteristic be improved in the future and the joint action of both extracts can be measured in the prevention of scale, both experimentally and in the field.