Ingeniería y Universidad

Modelo AC para el despacho combinado de contratos bilaterales y bolsa de energía considerando restricciones de seguridad

La confiabilidad es un aspecto fundamental en el diseño y planeamiento de los sistemas de potencia; por ello velar por un sistema confiable es fundamental. Bajo el nuevo esquema de competitividad del sector eléctrico, los sistemas de transporte se ven cada vez más forzados a operar cerca de sus límites, de ahí que sea de vital importancia para el operador de la red utilizar herramientas para un despacho que minimice los posibles racionamientos de energía. En este artículo se presenta un modelo matemático para calcular el despacho, que considera restricciones de seguridad (contingencias simples en líneas de transmisión o transformadores). El modelo contempla los mercados pool y de contratos bilaterales firmes. Las metodologías tradicionales que involucran restricciones de seguridad se basan normalmente en procesos multietapa; en este caso, se propone un modelo de una sola etapa que evita ineficiencias económicas que resultan de aplicar metodologías convencionales de despacho multietapa. También incluye una representación AC del sistema de transporte y permite calcular el sobrecosto debido a las restricciones de confiabilidad. Se encontró que el cumplimiento de contratos bilaterales firmes, cuando estos están por encima de ciertos niveles, puede ocasionar problemas de congestión en las líneas de transmisión.

Reliability is a key aspect in power system design and planning. Maintaining a reliable power system is a very important issue for their design and operation. Under the new competitive framework of the electricity sector, power systems find ever more and more strained to operate near their limits. Under this new scenario, it is crucial for the system operator to use tools that facilitate an energy dispatch that minimizes possible power cuts. This paper presents a mathematical model to calculate an energy dispatch that considers security constraints (single contingencies in transmission lines and transformers). The model involves pool markets and fixed bilateral contracts. Traditional methodologies that include security constraints are usually based in multistage dispatch processes. In this case, we propose a single-stage model that avoids the economic inefficiencies which result when conventional multi-stage dispatch approaches are applied. The proposed model includes an AC representation of the transport system and allows calculating the cost overruns incurred in due to reliability restrictions. We found that complying with fixed bilateral contracts, when they go above certain levels, might lead to congestion problems in transmission lines.

A confiabilidade é um aspecto fundamental no desenho e planejamento dos sistemas de potência; por isso trabalhar por um sistema confiável é fundamental. Sob o novo esquema de competitividade do setor elétrico, os sistemas de transporte estão sendo cada vez mais forçados a operar próximo dos seus limites, por isso é de vital importância para o operador da rede utilizar ferramentas para um despacho que minimize os possíveis racionamentos de energia. Neste artigo apresenta-se um modelo matemático para calcular o despacho, que considera restrições de segurança (contingências simples em linhas de transmissão ou transformadores). O modelo contempla os mercados pool e de contratos bilaterais firmes. As metodologias tradicionais que envolvem restrições de segurança baseiam-se normalmente em processos de etapa múltipla; neste caso, propõe-se um modelo de uma só etapa que evita ineficiências econômicas decorrentes da aplicação de metodologias convencionais de despacho em etapa múltipla. Também inclui uma representação AC do sistema de transporte e permite calcular o custo extra devido às restrições de confiabilidade. Encontrou-se que o cumprimento de contratos bilaterais firmes, quando estes estão acima de certos níveis, pode ocasionar problemas de congestionamento nas linhas de transmissão.

Desempeño de la combustión de desechos industriales en un reactor de lecho fluidizado burbujeante

El presente estudio muestra los resultados obtenidos al medir el desempeño de la combustión de biomasa (cisco de café y cascarilla de arroz) en un reactor de lecho fluidizado burbujeante. Al analizar los porcentajes de CO2, O2 y CO obtenidos en los gases de escape, se definieron las variables que afectan la combustión de esta biomasa y también los puntos óptimos de combustión y operación del reactor. Se sugieren alternativas para la utilización y aprovechamiento de este tipo de materia prima, ya que sus particulares características dificultan su aprovechamiento.

This study presents the results obtained after measuring the performance of biomass combustion (coffee husks and rice husks) in a bubbling fluidized bed reactor. By analyzing the percentages of CO2, O2 and CO obtained from its emissions, it is possible to define the variables that affect the burning of such biomass as well as the optimum operation and combustion points of the reactor. Since the particular characteristics of this type of raw materials hinder its potential benefits, this study suggests alternatives for its better use and exploitation.

O presente estudo mostra os resultados obtidos ao medir o desempenho da combustão de biomassa (cisco de café e casca de arroz) em um reator de leito fluidizado borbulhante. Ao analisar as porcentagens de CO2, O2 e CO obtidos nos gases de saída, definiram-se as variáveis que afetam a combustão desta biomassa e também os pontos ótimos de combustão e operação do reator. Sugerem-se alternativas para a utilização e aproveitamento deste tipo de matéria-prima, já que suas características particulares dificultam seu aproveitamento.

Solución de un problema de balanceo de línea de ensamble serial de dos lados utilizando algoritmos meméticos

This research explores a characterization of the Two-Sided Assembly Line Problem (TALBP). There is a growing interest among researchers and assembly line practitioners in the solution to this problem, because it is more related to real-life situations than the Simple Assembly Line Balancing Problem (SALBP). Since the complexity of the TALBP is superior to that of the SALBP, this research emphasizes both the construction and the use of metaheuristics as memetic algorithms for finding a very good solution. Memetic algorithms are supported by genetic algorithms. The solution proposed was implemented in Matlab for a motorcycle assembly line at a local firm. Compared to other recognized heuristics and optimization methods, a most suitable solution was obtained in a shorter time through the use of the constructed algorithm. With this, all the restrictions and complexities inherent to the problem were overcome.

En este artículo se presenta una caracterización del problema de balanceo de línea de ensamble serial de dos lados (TALBP, por su sigla en inglés). Existe un creciente interés en este tipo de problemas, pues representan situaciones que se acercan mucho más a la vida real, que los problemas de líneas de ensamble serial simple (SALBP, por su sigla en inglés). Debido a que la complejidad del problema TALBP es superior a la del problema SALBP, en esta investigación se destaca la construcción y uso de metaheurísticas como algoritmos meméticos, para encontrar una muy buena solución. Los algoritmos meméticos se apoyan en los algoritmos genéticos. La solución propuesta fue implementada en el programa Matlab, para una línea de ensamble de motos en una empresa local. Mediante el uso del algoritmo construido se obtuvo una solución óptima en un tiempo más corto, frente a otras reconocidas heurísticas y métodos de optimización, que superaron todas las restricciones y complejidades inherentes al problema.

Neste artigo apresenta-se uma caracterização do problema de balanço de linha de montagem serial de dois lados (TALBP, pela sua sigla em inglês). Existe um interesse crescente neste tipo de problemas, pois representam situações que se aproximam muito mais à vida real, que os problemas de linhas de montagem serial simples (SALBP, pela sua sigla em inglês). Devido que a complexidade do problema TALBP é superior à do problema SALBP, nesta pesquisa destaca-se a construção e uso de meta-heurísticas como algoritmos meméticos, para encontrar uma solução muito boa. Os algoritmos meméticos apóiam-se nos algoritmos genéticos. A solução proposta foi implementada no programa Matlab, para uma linha de montagem de motos em uma empresa local. Mediante o uso do algoritmo construído obteve-se uma ótima solução em um tempo menor, comparado com outras reconhecidas heurísticas e métodos de otimização, que superaram todas as restrições e complexidades inerentes ao problema.

Síntesis de imágenes a partir de imágenes reales de una escena mediante un algoritmo parcialmente autónomo

En este artículo se presenta un algoritmo de síntesis de imágenes que brinda una solución al problema de sintetizar vistas de una escena real tomadas por una cámara virtual, ubicada entre dos cámaras reales. En particular, se presenta cómo bajo ciertas condiciones de las escenas un par de vistas base es suficiente para determinar todo el conjunto de vistas posibles sobre la línea que une sus centros ópticos, conocida como la línea base, sin necesidad de reconstruir explícitamente un modelo en 3D. Los resultados experimentales muestran cómo el algoritmo funciona adecuadamente en escenas simples (compuestas por un objeto de geometría sencilla, opacos y sin oclusiones).

This paper presents an image synthesis algorithm for rendering views of a real scene taken with a virtual camera which is located between two real cameras. Specifically, this paper presents how, under certain conditions, a pair of views is enough to obtain a full set of possible views by following the line that joins their optical centers (baseline) without reconstructing explicit 3D models. Test results show the viability of the proposed algorithm for simple scenes (an object with a simple geometry, which is opaque, and does not present any occlusions).

Neste artigo apresenta-se um algoritmo de síntese de imagens que oferece uma solução ao problema de sintetizar vistas de uma cena real tomadas por uma câmera virtual, localizada entre das câmeras reais. Em particular, apresenta- se como sob certas condições das cenas um par de vistas base é suficiente para determinar todo o conjunto de vistas possíveis sobre a linha que une seus centros óticos, conhecida como a línea base, sem necessidade de reconstruir explicitamente um modelo em 3D. Os resultados experimentais mostram como o algoritmo funciona adequadamente em cenas simples (compostas por um objeto de geometria simples, opacos e sem oclusões).

Influencia de la temperatura, la granulometría y el agua en la cohesión de mezclas asfálticas

Este estudio tiene como objeto principal estudiar la influencia de la temperatura, del agua y de la granulometría en la cohesión de las mezclas asfálticas. El estudio se realizó mediante la ejecución del ensayo Caracterización Universal de Ligantes (UCL), en seco y húmedo. Se inició con la caracterización del material granular y de tres asfaltos con comportamiento diferente (60/70, 85/100 y modificado con polímero SBS). Las curvas granulométricas empleadas corresponden a las denominadas md10 y md12, del Instituto de Desarrollo Urbano. Se determinó el porcentaje óptimo de asfalto con el aparato de Marshall en muestras sin relleno, según un procedimiento del ensayo UCL. Se construyeron muestras con el porcentaje óptimo de asfalto y se ensayaron en la máquina de los Ángeles, a diferentes temperaturas características de Colombia, en estado seco y húmedo (curva de estado). Entre los resultados obtenidos se determinó que el asfalto modificado presenta mayor cohesión que los asfaltos convencionales, que el agua disminuye la cohesión entre las partículas y el asfalto, sin importar el tipo que se use y que la granulometría md12 presenta mayores pérdidas que la md10.

This research studies the influence of temperature, water, and granulometry in the cohesion of asphalt mixtures. The study was carried out by subjecting dry and wet samples to the UCL test. The research started by characterizing the granular material and three asphalts with different behaviour (60/70, 85/100 and modified with polymer SBS). The grain size curves used correspond to the so established as md10 and md12 by the Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). The asphalt optimal percentage was determined via the Marshall apparatus in samples without filler, following UCL test procedures. Several samples were built with the optimal percentage and tested by means of an Angeles Machine at different typical Colombian temperatures in dry and wet state. The results obtained show tha the modified asphalt presents a higher cohesion rate than conventional asphalts; that water diminishes the cohesion between the asphalt and the particles irrespective of the granule used, and that the md12 granulometry yield higher losses than the md10 grain size.

Este estudo tem como objeto principal estudar a influência da temperatura, da água e da granulometria na coesão das misturas asfálticas. O estudo realizou-se mediante a execução do teste Caracterização Universal de Ligantes (UCL), em seco e úmido. Iniciou-se com a caracterização do material granular e de três asfaltos com comportamento diferente (60/70, 85/100 e modificado com polímero SBS). As curvas granulométricas empregadas correspondem às denominadas md10 e md12, do Instituto de Desenvolvimento Urbano. Determinou-se a porcentagem ótima de asfalto com o aparelho de Marshall em amostras sem enchimento, segundo um procedimento do ensaio UCL. Construíram-se amostras com a porcentagem ótima de asfalto e foram testadas a diferentes temperaturas características da Colômbia, em estado seco e úmido (curva de estado). Com os resultados obtidos determinou-se que o asfalto modificado apresenta maior coesão que os asfaltos convencionais, que a água diminui a coesão entre as partículas e o asfalto, sem importar o tipo que se use e que a granulometria md12 apresenta maiores perdas que a md10.

Diseño de un protocolo de identificación por radiofrecuencia (RFID) propietario para una aplicación específica

Este artículo muestra el desarrollo de un proyecto de investigación acerca del diseño de un protocolo de identificación por radiofrecuencia (RFID) propietario para controlar el acceso de empleados, visitantes y activos a cualquier instalación pública, empresarial, comercial o industrial. La tecnología de RFID, a través de los estándares ISO 15693 (tarjetas vecinas), ISO/ IEC 14443 (tarjetas de proximidad), ETSI TS 102.190, ISO/IEC 18092 y ECMA 340-V2, procura garantizar seguridad en el acceso, sin necesidad de utilizar dispositivos sofisticados, ni métodos complejos, y a un costo de implementación relativamente bajo.

This article displays the development of a research project on the design of a proprietary RFID protocol for access control of personnel, visitors, and assets for any public, managerial, commercial or industrial installation. The technology RFID across the ISO standards 15693 (smart cards), ISO/ IEC 14443 (proximity cards), ETSI TS 102.190, ISO/IEC 18092 and ECMA 340-V2 attempt to guarantee access safety without resorting to sophisticated devices or complex methods and at a relatively low implementation cost.

Este artigo mostra o desenvolvimento de um projeto de pesquisa sobre o desenho de um protocolo de identificação por radiofrequência (RFID) proprietário para controlar o acesso de empregados, visitantes e ativos a qualquer instalação pública, empresarial, comercial ou industrial. A tecnologia de RFID, através dos padrães ISO 15693 (cartães vizinho), ISO/IEC 14443 (cartães de proximidade), ETSI TS 102.190, ISO/ IEC 18092 e ECMA 340-V2, procura garantir segurança no acesso, sem necessidade de utilizar dispositivos sofisticados, nem métodos complexos, e a um custo de implementação relativamente baixo.

Modelación del efecto de escenarios de cobertura sobre la migración de nutrientes (N, P₂O₅) en la cuenca alta del río Magdalena (Huila, Colombia)

La expansión e intensificación del uso de la frontera agrícola han determinado crecientes procesos de deforestación, así como el aumento de la fertilización, las cuales deterioran la calidad de agua en cuencas de áreas rurales. En Colombia esta problemática es especialmente marcada en la región andina. Este estudio aplica un modelo de simulación hidrológica para comparar el efecto de cuatro escenarios de manejo espacial de la cobertura sobre la migración de nutrientes provenientes de prácticas agrícolas en la cuenca alta del río Magdalena. La simulación del movimiento del agua por laderas y canales realizada mostró un aceptable desempeño (S/σΔ=0,84; R=0,82; R²=0,67); sin embargo, la dinámica de migración de contaminantes fue insensible a los cambios en la cobertura vegetal realizados en las configuraciones de las distintas simulaciones (pe"0,05), pues se encontraron reducciones en las cargas de contaminantes, en el punto de cierre del área de estudio, que oscilaban tan sólo entre 2% y 4%. Las reducciones presentadas se explican en razón de las propiedades intrínsecas de la vegetación, como barrera ante el flujo de sedimentos, su capacidad de aumentar los procesos de infiltración en el suelo y, por ende, disminuir los procesos de escorrentía y la absorción de nutrientes por parte de las plantas.

The combination of deforestation due to agricultural frontier expansion and the increased use of fertilizers due to agricultural intensification has lead to an increase in the load of sediments and pollutants that negatively affect water quality in rural areas. This problem is particularly serious in the Colombian Andean region. This study applies a hydrological simulation model to compare the effect of four vegetable coverage management scenarios on nutrient migration from agricultural practices in the Upper Magdalena river basin. The simulation of water movement over hillsides and channels, which was run using the MIKE SHE and MIKE 11 models, showed an acceptable performance (S/σΔ=0.84, R=0.82, R²=0.67). However, pollutant migration showed a very low sensitivity to vegetable coverage in the configuration of the different model simulations (p e" 0.05), with reductions in pollutant loads ranging only between 2 and 4%. Such reductions have to do with the intrinsic properties of vegetation (which act like a barrier to sediment flow,) with its ability to increase soil infiltration (therefore reducing runoff,) and with nutrient absorption by plants.

A expansão e intensificação do uso da fronteira agrícola determinaram crescentes processos de desmatamento, bem como o aumento da fertilização, que deterioram a qualidade da água nas bacias de áreas rurais. Na Colômbia esta problemática é especialmente marcada na região andina. Este estudo aplica um modelo de simulação hidrológica para comparar o efeito de quatro cenários de manejo espacial da cobertura sobre a migração de nutrientes provenientes de práticas agrícolas na bacia alta do rio Magdalena. A simulação do movimento da água pelas ladeiras e canais realizada mostrou um desempenho aceitável (S/σΔ=0,84; R=0,82; R²=0,67); contudo, a dinâmica de migração de poluentes foi insensível às mudanças na cobertura vegetal realizados nas configurações das diferentes simulações (pe"0,05), pois se encontraram reduções nas cargas de poluentes, no ponto de fechamento da área de estudo, que oscilavam somente entre 2% e 4%. As reduções apresentadas se explicam devido às propriedades intrínsecas da vegetação, como barreira diante do fluxo de sedimentos, sua capacidade de aumentar os processos de infiltração no solo e, conseqüentemente, diminuir os processos de escorrimento e a absorção de nutrientes por parte das plantas.

Extensión del método de Gauthier para realizaciones mínimas multivariables, incorporando la teoría de fracciones coprimas

En este artículo se presenta una extensión del algoritmo del método de Gauthier, que soluciona la búsqueda de realización mínima multivariable partiendo de matrices de transferencia cuadradas. El algoritmo incorpora previamente la teoría de fracciones coprimas, desarrolladas con matrices de Silvester y factorización qr. Debido a que las fracciones coprimas tienen una especial relación con las matrices en fracción polinomial, se muestran sus diferencias, analizándolas independientemente. Se plantean las características generales y se nombran las funciones desarrolladas para hacer hincapié en los caminos de búsqueda de la fracción coprima que no son únicos, así como tampoco su representación en espacio de estado. Para la demostración se utilizó un sistema dinámico multivariable, donde se comprueban la eficiencia y las limitaciones del algoritmo elaborado, con base en funciones realizadas con la Toolbox de control de Matlab®.

This paper presents an extension of Gauthier's algorithm, which solves the problem of searching for the multivariable minimal realization starting from square transference matrices. Previously, the algorithm incorporates the coprime fractions developed with Silvester matrices and qr factorization. Since the coprime fractions have a special relation with matrices in polynomial fraction, they show their differences by analyzing them independently. The general features are set out, and the developed functions named, in order to emphasize the different search paths and their representation in state space (neither of which are not unique) for the coprime fraction. For demonstration we used a multivariable dynamic system, where the efficiency and limitations of the developed algorithm are checked based on the functions performed with the Matlab® Control Toolbox.

Neste artigo apresenta-se uma extensão do algoritmo do método de Gauthier, que soluciona a busca de realização mínima multi-variável partindo de matrizes de transferência quadradas. O algoritmo incorpora previamente a teoria de frações coprimas, desenvolvidas com matrizes de Silvester e factorização qr. Devido a que as frações co-primas têm uma relação especial com as matrizes em fração polinomial, mostram-se suas diferenças, analisando-as independentemente. Explicam-se as características gerais e nomeiam-se as funções desenvolvidas para fazer insistir nos caminhos da busca da fração co-prima que não são únicos, assim como sua representação em espaço de estado. Para a demonstração utilizou-se um sistema dinâmico multi-variável, onde se comprovam a eficiência e as limitações do algoritmo elaborado, com base em funções realizadas com a caixa de ferramentas de controle de Matlab®.

Sobre la solución numérica de la ecuación de onda

La solución numérica de ecuaciones diferenciales parciales que evolucionan en el tiempo es un área de trabajo en constante desarrollo. En este trabajo se aborda la solución computacional de la ecuación de onda bajo dos métodos para problemas que involucran el tiempo: el de Newmark y el de diferencias finitas (DF). El método de Newmark tiene una alta precisión y una excelente tasa de convergencia, comparado con el de DF. Por su parte, el método de DF es de fácil implementación. Con el ánimo de comparar estos dos métodos se han puesto en funcionamiento dos problemas típicos-test en FORTRAN: el de una membrana cuadrada totalmente fija en sus bordes con una velocidad inicial en el centro y una viga simplemente empotrada con una velocidad inicial en uno de sus extremos. Cada uno de estos problemas son implementados, espacialmente, con el método de los elementos finitos y, temporalmente, con Newmark y DF. Los resultados muestran que Newmark permite utilizar pasos de tiempo mayores que DF, pero presentan mayor oscilación numérica. Con estos resultados se espera obtener datos iniciales para comparar con otros métodos que serán implementados posteriormente.

The numerical solution of partial differential equations that evolve over time is a research field in constant development. In this paper on the computational solution to the wave equation, two algorithms of time integration are used: the Newmark method and the finite difference method (FDM). The Newmark method has a high precision and excellent convergence rate compared to the FDM. The FDM can be easily implemented. In an effort to compare these two methods, two typical problems using FORTRAN were implemented: first, a square membrane completely fixed at its edges with an initial velocity in the center, and second, a simply supported beam with an initial velocity at one of its ends. These test problems are discretized in the space domain through the finite element method, and in the time domain through the Newmark method and the FDM. The results show that the Newmark method allows using time steps that are greater than those of the FDM, but present a higher numerical oscillation. These results are expected to be the source of initial data for a subsequent comparison with other methods.

A solução numérica de equações diferenciais parciais que evoluíram no tempo é uma área de trabalho em constante desenvolvimento. Neste trabalho aborda-se a solução computacional da equação de onda sob dois métodos para problemas que envolvam o tempo: o de Newmark e o de diferenças finitas (DF). O método de Newmark tem uma alta precisão e uma excelente taxa de convergência, comparado com o de DF. Por sua parte, o método de DF é de fácil implementação. Com o objetivo de comparar estes dois métodos forma colocados em funcionamento dois problemas típicos em FORTRAN: o de uma membrana quadrada totalmente fixa em suas bordas com uma velocidade inicial no centro e uma viga simplesmente embutida com uma velocidade inicial num de seus extremos. Cada um destes problemas são implementados, espacialmente, com o método dos elementos finitos e, temporalmente, com Newmark e DF. Os resultados mostram que Newmark permite utilizar passos de tempo maiores que DF, mas apresentam maior oscilação numérica. Com estes resultados espera-se obter dados iniciais para comparar com outros métodos que serão implementados posteriormente.

Diseño e implementación de una red de sensores para la adquisición de variables relacionadas con la vigilancia estructural de puentes

En el presente artículo se presenta el diseño y la implementación de una red de sensores para la vigilancia estructural de puentes. La implementación fue comprobada en un piloto real en el viaducto César Gaviria Trujillo, en el Departamento de Risaralda, Colombia. Los resultados encontrados fueron exitosos, en términos de la solución integral y de la confiabilidad de la red.

This article details the design and implementation of a sensor network for structural surveillance of bridges. Such network was piloted at the César Gaviria Trujillo Viaduct in the department of Risaralda, Colombia. Results were successful in terms of solution and reliability of the network.

No presente artigo apresenta-se o desenho e a implementação de uma rede de sensores para a vigilância estrutural de pontes. A implementação foi comprovada em um piloto real no viaduto César Gaviria Trujillo, no departamento de Risaralda, Colômbia. Os resultados encontrados foram exitosos, em termos da solução integral e da confiabilidade da rede.