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VI Congreso Internacional

de Eficiencia y Gestión

Energética

CIUREE

VI Congreso Internacional de

Eficiencia y Gestión Energética Barranquilla-Colombia

07-09 febrero de 2018



Energética

1

CIUREE 2018

VI Congreso Internacional de Eficiencia y Gestión Energética

MEMORIAS CIUREE

ORGANIZACIÓN

REALIZADO POR

Universidad del Atlántico, Colombia

Red Colombiana de Conocimiento en

Eficiencia Energética

RECIEE

EN COLABORACIÓN CON

Universidad Autónoma del Caribe

ACIQCA, Asociación Colombiana de

Ingenieros Químicos Capítulo del

Atlántico

COMITÉ DIRECTIVO

Juan Carlos Campos Avella

Presidente

Marley Vanegas Chamorro

Directora general

Natalia Núñez Fuentes

Coordinadora general

Michel Durán Contreras

Asistente de dirección

Miguel Peña Marriaga

Coordinador Académico

Omar Prias Caicedo

Director RECIEE

COMITÉ CENTÍFICO

Abel Garcia Barrientos Universidad Autónoma de San Luis de

Potosí, México

Adalberto Ospino Castro

Universidad de la Costa, Colombia

Adriana Isabel Rada Bula


Adriana Palencia Salas

e2 Energía Eficiente S.A. E.S.P,

Colombia

Alberto Albis Arrieta


Alfonso Moreno Ávila


Colombia

Anibal Castro Otero

Gecelca S.A. E.S.P, Colombia

Carlos Bello Blanco


Carlos Hernández Kligman


Daniel Mendoza Casseres


David Rojas Rodríguez

Universidad Nacional de Colombia,

Colombia

Dianeth Silva Zapata


Edgar Lora Figueroa


Enrique C. Quispe

Universidad Autónoma de Occidente,

Colombia

Erni Ramos Banda


Euler Coral Escobar


Eunice Villicaña Ortiz

Universidad de Ingeniería y Tecnología,

Perú

Fabián García Barros


Colombia

Fabian Coll Viloria


Colombia



Energética

2

Farid Chejne Janna


Colombia

Felipe Centeno González

Universidad Federal de Itaijubá, Brasil

Guillermo Valencia Ochoa


Hugo Barrios Barceló

Universidad del Norte, Colombia

Jairo Arcesio Palacios

Universidad del Valle, Colombia

Jairo Plaza Castillo


Javier Roldán Mckinley


Colombia

Johnny Posada Contreras


Colombia

Jorge Piñeres Mendoza


José Pérez Mendoza


Juan Campos Avella


Colombia

Juan Ricardo Vidal


Colombia

Juanita Hernández Vidal

Estudio Legal Hernández, Colombia

Lourdes Meriño Stand


Luis Florez García


Colombia

Luis Obregón Quiñonez


Marley Vanegas Chamorro


Mercedes Cely Bautista

Universidad Autónoma del Caribe,

Colombia

Miguel Peña Marriaga


Nancy Cabrera Martínez

Fundación Universitaria Tecnológico

Comfenalco, SIG Consultores & Asesores,

Colombia

Natalia Núñez Fuentes

BEC S.A.S, Colombia

Omar Prias Caicedo


Colombia

Paola Barros Zarante


Rafael Ramírez Restrepo


René Altamar Ramos

Sowitec Energías Renovables de

Colombia, Colombia

Wilman Orozco Lozano

Universidad Autónoma del Caribe,

Colombia

Ximena Vargas Ramírez


York Castillo Santiago

Universidad Federal de Itaijubá, Brasil

COMITÉ LOGÍSTICO

Mateo Paternina

Wilmer Lugo

Carlos Jiménez

Rivel Acevedo

Daniel Buendía

Katherine Pugliese

Mitchel Torres

Daniel Osorio

Guillermo Soto

Oscar Churio

York Castillo

Francisco Pautt

Arnold Meriño

Rodrigo Sequeda

Dianeth Silva

Miguel Peña

Michel Durán



Energética

3

PUBLICACIONES

Revista INGE CUC

Universidad de la Costa

Revista Avances

Universidad Libre

Revista Prospectiva

Universidad Autónoma del Caribe

AGRADECIMIENTOS

Consejo Profesional de Ingeniería Química de Colombia Sphere Energy S.A.S

Energy for the Caribbean S.A.S E.S. P

Avianca

Hotel City House Puerta del Sol

Hotel Park Inn

e2 Energía Eficiente S.A. E.S.P

UCPL (Uniphos Colombia Plant Limited)

Anodamine

3222222 Satelital

Termocandelaria

Energía Sostenible Eficiente e

Innovadora S.A. (esei)

TEBSA

Ecoambiente LTDA

Hoteles MS

Hotel Windsor

Asociación Colombiana de Ingeniería

Química, ACIQCA

Universidad del Atlántico Universidad Autónoma del Caribe

Colombia Solar Corporación

Internacional S.A.S(CSCI)

Ultratek

DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN

Michel Durán Contreras

ISSN:

2539-0287

Editorial:

Bogotá: RED COLOMBIANA DE

CONOCIMIENO ENE EFICIENCIA

ENERGÉTICA-RECIEE

Contacto

Cra. 30 No. 45-01 Edif.411 Of.203 B

Bogotá D.C., Colombia

(+57 1) 316 5000 Ext- 11145

Reservados todos los derechos. No se

permite la reproducción total o parcial

de esta obra sin autorización previa y

por escrito de los titulares del copyright

1



Energética

1

TABLA DE CONTENIDO RECIEE: EJE TRANSVERSAL DE LA

ENERGÍA EN COLOMBIA .................. 1

VI EDICIÓN DEL CONGRESO

INTERNACIONAL EN EFICIENCIA Y

GESTIÓN ENERGÉTICA–CIUREE ......... 2

EJE TEMÁTICO 1: POLÍTICAS Y

REGULACIÓN DE LA EFICIENCIA

ENERGÉTICA Y LAS ENERGÍAS

RENOVABLES .............................. 3

Impacto de la respuesta de la demanda

en el costo de las restricciones y las

transacciones en la bolsa de energía en el

mercado eléctrico colombiano ........... 4

Gestión del costo de capital, mercados

financieros y venture capital en

proyectos de energías renovables no

convencionales. estructura financiera

óptima para la viabilidad de proyectos

verdes en colombia a largo plazo ........ 5

Proyección de la eficiencia energética en

la normativa colombiana de alumbrado

público ....................................... 7

Escenarios de consumo de energía

Colombia 2030, en el contexto de

cambios demográficos y mayor oferta de

energías renovables ........................ 8

Impacto sobre la población y evaluación

de aspectos técnicos de sistemas

fotovoltaicos en la energización zonas

rurales, Caso Hato Corozal – Casanare 10

Escenario de Desarrollo Energético

Sostenible en Colombia 2017-2030 .... 11

Potencial de Reducción del Consumo

Básico de Energía Eléctrica por Eficiencia

Energética ................................. 12

EJE TEMÁTICO 2: EFICIENCIA

ENERGÉTICA EN USOS FINALES DE

ENERGÍA .................................. 13

Algoritmo para evaluar la eficiencia

energética del motor trifásico de

inducción a partir de su circuito

equivalente en T .......................... 17

Modelo de negocio: eficiencia energética

en sistemas de generación de vapor para

la industria en Colombia ................. 18

Estudio del comportamiento de un

material utilizado en la industria de

refinería frente a una atmósfera de

combustión característica de la refinería

de barrancabermeja. caso de estudio:

acero ASTM A335 P92..................... 20

Análisis de tendencias mundiales de la

Energía Solar Fotovoltaica como marco

de referencia para el panorama

colombiano ................................ 22

Análisis bibliométrico de la investigación

de sistemas de seguimiento solar ...... 23

Análisis de la tendencia de los resultados

de investigación en producción de

biodiésel de 2009 a 2016 ................ 24

Control de eficiencia del proceso de

bombeo de hidrocarburos líquidos en

tiempo real ................................ 27

Causas y clasificación de las fallas de

motores eléctricos en la industria...... 28

EJE TEMÁTICO 3: GESTIÓN ENERGÉTICA

............................................. 29

Aplicación de un estudio de eficiencia

energética de bajo costo en un frigorífico

.............................................. 32

Diseño de una Entidad Hospitalaria

Sostenible .................................. 35

Indicadores de Desempeño energético en

tiempo real: Integración de Sistema de

2



Energética

2

Gestión de Energía y Gestión de

Demanda. Caso de Estudio .............. 36

Planificación del Sistema de Gestión

Integral de la ENERGÍA PARA UNA Central

Termoeléctrica bajo lineamientos ISO

50001 ....................................... 38

Análisis exergético de un ciclo Brayton

supercrítico con dióxido de carbono como

fluido de trabajo ......................... 44

Desarrollo de un modelo predictivo para

la caracterización del flujo de descarga

en válvulas de seguridad aplicadas a

sistemas de vapor ........................ 45

Auditorias energéticas basada en la

norma ISO 50002: una herramienta de

aplicación para la gestión sostenible de

energía. caso práctico ................... 47

Análisis de medidas para la reducción de

la demanda energética mediante

simulación dinámica de un edificio .... 49

Metodología Rápida para la Modelación

de Chillers de Absorción Uniefecto en el

Entorno de Simulación de TRNSYS ..... 50

Herramientas Para La Gestión Eco-

eficiente De la Combustión De Gas De

Refinería ................................... 52

Revisión y propuesta metodológica de

fortalecimiento de indicadores de

desempeño energético en plantas de

generación térmica ...................... 54

Evaluación de parámetros de

incertidumbre en el cálculo de energía

firme para generación hidráulica ...... 58

Evaluación de la aplicabilidad de la

tecnología ORC para la recuperación de

gases de escape de motores de

combustión interna en una empresa de la

industria local ............................ 66

Diseño e implementación de un sistema

de gestión de la energía con base en el

estándar ISO 50001:2011 en una

instalación hotelera ...................... 67

Integración de modelos de formación

teórico-prácticos para la implementación

de Sistemas de Gestión de la Energía en

la industria ................................. 70

EJE TEMÁTICO 4: FUENTES NO

CONVENCIONALES DE ENERGÍAS

RENOVABLES Y BIOCOMBUSTIBLES ... 72

Impacto de una Herramienta Pedagógica

en el Proceso de Enseñanza de la Energía

Solar Térmica .............................. 73

Evaluación de un banco de pruebas

empleado para la determinación del

desempeño de turbinas hidrocinéticas 75

Viabilidad técnica de tecnologías para

aprovechamiento de la energía

undimotriz en la costa del pacífico

colombiano ................................ 77

Despacho de energía óptimo en múltiples

períodos de tiempo considerando la

variabilidad y la incertidumbre de la

generación a partir de fuentes renovables

.............................................. 80

Modelado termodinámico de una planta

solar térmica de ciclo Brayton en

Colombia ................................... 85

Desarrollo de un modelo de gasificación

en equilibrio químico para evaluar el

potencial energético de la cascarilla en

plantas extractoras de aceite de palma

en Colombia ............................... 86

Análisis multicriterio y simulación de una

microred aislada para electrificación

rural en Colombia usando HOMER ...... 88

Diseño Multicriterio para una Solución

Energética Sostenible en Guajira –

Colombia ................................... 92

3



Energética

3

Evaluación de la resistencia mecánica de

briquetas carbón-biomasa para

gasificación en lecho fijo ............... 94

Procedimiento metodológico para

simulación termodinámica del proceso de

gasificación de materiales carbonosos en

lecho fijo .................................. 97

Análisis cientrométrico del proceso de

combustión de biomasa y simulación caso

de estudio ................................. 99

Estudio TG/MS de la gasificación del

carbonizado de la cáscara de copoazú

(Theobroma glandiflorum) ............ 101

Evaluación del potencial de energía solar

en Santander, Colombia ................ 102

Evaluación del modelo de bird y hulstrom

para la estimación del recurso solar

disponible en la ciudad de barranquilla y

su área metropolitana .................. 103

CONFERENCIAS MAGISTRALES-PANEL DE

EXPERTOS-CURSOS .................... 104

CONFERENCIAS MAGISTRALES ....... 105

PANEL DE EXPERTOS .................. 109

CURSOS .................................. 111

1. Diseño de sistemas solares CSP

(Eunice Villicaña, PhD). - 2. Incentivos

tributarios (Olga González) ............ 111

CONCURSO DE SEMILLEROS DE

INVESTIGACIÓN......................... 112

RECONOCIMIENTO A AGUAS DE

CARTAGENA S.A. E.S.P. .............. 122

PROGRAMA DE EVALUACIÓN

INDUSTRIAL (PEVI) ..................... 125

¡LLEVAMOS LA ENERGÍA AL CARNAVAL

DE BARRANQUILLA 2018! ............ 128

1



Energética

RECIEE: EJE TRANSVERSAL DE LA ENERGÍA EN COLOMBIA

La Red Colombiana de Conocimiento en Eficiencia Energética –RECIEE-, se creó en 2003, bajo una iniciativa conjunta de doce grupos de investigación y el apoyo del Departamento Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación –COLCIENCIAS-. La Red tiene como objetivo promover vínculos de cooperación que faciliten la consolidación de capacidades nacionales en eficiencia y gestión energética que redunden en beneficios sobre el bienestar, la competitividad y el desarrollo del país. Desde su creación, RECIEE ha mantenido una línea de trabajo con entidades de los sectores gubernamental, industrial y académico en los ámbitos investigativo, de desarrollo tecnológico e innovación y en el desarrollo de programas de eficiencia y gestión de la energía con impacto en el desarrollo del país. En el 2007, la red desarrolló un modelo para la implementación de Sistemas de Gestión Integral de la Energía (SGIE) en industrias colombianas, el cual fue adoptado por la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) e implementado a nivel piloto en algunas empresas. Entre el 2010 y el 2013, bajo el Programa Estratégico Nacional SGIE, el Sistema de Gestión se difundió en más de 50 empresas de todo el país y se alineó con la norma internacional ISO 50001. Por medio de este programa también se desarrollaron cursos de fortalecimiento de capacidades nacionales en gestión de la energía y se acompañó al Instituto Colombiano de Normalización Técnica (ICONTEC), en la adopción oficial de la norma ISO 50001 como Norma Técnica Colombiana. Actualmente, RECIEE participa activamente en espacios interinstitucionales de decisión nacional, como la Mesa de Trabajo en Eficiencia Energética liderada por el Ministerio de Minas y Energía y la Asociación Nacional de Empresarios (ANDI), el Comité Técnico Nacional 228 que reporta al comité internacional de la ISO en gestión de la energía, y en el proyecto "Promoción de la Eficiencia Energética en las Industrias Colombianas", liderado por la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial, ONUDI. Como evento académico central, la red ha organizado desde el 2004 el Congreso Internacional en Eficiencia y Gestión Energética, CIUREE, cuya versión más reciente se realizó en Barranquilla, la Puerta de Oro de Colombia, en febrero de 2018

2



Energética

2

VI EDICIÓN DEL CONGRESO INTERNACIONAL EN EFICIENCIA

Y GESTIÓN ENERGÉTICA–CIUREE

El VI Congreso de Eficiencia y Gestión Energética de la Red Colombiana de Conocimiento

en Eficiencia Energética se llevó a cabo durante los días 7,8 y 9 de febrero de 2018 en las

instalaciones de la Universidad del Atlántico ubicada en Barranquilla, Colombia. Se contó

con la presencia de 266 participantes diarios en promedio, los cuales fueron partícipes

de 15 conferencias magistrales presentadas en sesiones plenarias, un panel de expertos

acerca del futuro energético de Colombia, 64 trabajos de investigación nacionales e

internacionales, cuyos ejes temáticos giraron en torno a la Eficiencia Energética y a las

Energías Renovables a nivel nacional e Internacional.

El congreso reunió participantes de 23 universidades de todas las regiones del país, 27

organizaciones empresariales y estatales no académicas y 5 Universidades extranjeras.

Asimismo, el desarrollo del evento sirvió de ocasión para la reunión de preparación del

Programa de Evaluación Industrial (PEVI), de la Unidad de Planeación Minero Energética

(UPME) del Ministerio de Minas y Energía y de la Organización de Naciones Unidas para el

Desarrollo Industrial (ONUDI), con la Universidad del Atlántico y el Grupo de Investigación

en Gestión Energética, Kaí.

También se aprovechó esta ocasión para realizar la reunión de la RED RECIEE donde se

plantearon las directrices que esta seguirá en el año 2018 y que le permitirán seguir

consolidándose como un actor relevante en el ámbito nacional e internacional.

La temática y la organización del congreso atrajeron la atención de los Semilleros de

Investigación, fuente de relevo científico, y permitieron la selección de 5 proyectos

nacionales de eficiencia y gestión energética que se presentaron en forma de posters, tres

de los cuales fueron premiados en el marco de este magno evento.

Finalmente, el VI CIUREE participó en el Carnaval de Barranquilla transmitiendo el apoyo

constante al desarrollo de las energías renovables y de la eficiencia energética a nivel

nacional como alternativas para el cuidado del planeta.

3



Energética

3

EJE TEMÁTICO 1: POLÍTICAS Y REGULACIÓN DE LA EFICIENCIA

ENERGÉTICA Y LAS ENERGÍAS RENOVABLES

El mundo se encuentra en una fase de transición energética: la implementación

de sistemas de gestión energética acordes a la norma ISO 50.001, la renovación

tecnológica a equipos de mayor eficiencia y la inclusión de las energías

renovables a la matriz energética de las naciones, son evidencia de esto. Para

cada país esto ha representado, además de un cambio de paradigma en lo que

respecta a temas energéticos, un reto y una necesidad en lo concerniente a

políticas, normativas y regulaciones que promuevan, sustenten, soporten y

vigilen la correcta ejecución de estos cambios, haciendo necesario la evaluación

continua y crítica de estas normas por parte de académicos e industriales para

validar la fiabilidad de las mismas y además comparar frente a lo que quienes

lideraron la iniciativa de la transición energética han formulado en temas

normativos en sus respectivos países hasta la fecha.

A continuación, se muestran trabajos relacionados con las políticas y

regulaciones de la eficiencia energética y las energías renovables expuestos en

la VI versión del CIUREE.

4



Energética

4

IMPACTO DE LA RESPUESTA DE LA DEMANDA EN EL COSTO DE LAS RESTRICCIONES Y LAS TRANSACCIONES EN LA BOLSA DE ENERGÍA EN EL

MERCADO ELÉCTRICO COLOMBIANO

Impact of Demand Response in the Cost of Restrictions and Power Pool Transactions in the Colombian Power Market

Edwin Ariel Rodas Gallego1, Diego Adolfo Mejía Giraldo2 1Estudiante de Maestría en Ingeniería, Analista de Intercambios del Mercado. XM Filial de ISA.

Medellín, Colombia. 2 Ph.D. en Ingeniería Eléctrica – Iowa State University. Docente Titular

Programa de Ingeniería Eléctrica –Universidad de Antioquia. Grupo Manejo Eficiente de la

Energía. Medellín, Colombia.

Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Este trabajo presenta un análisis del posible impacto económico que puede tener la

incorporación de la Respuesta de la Demanda (RD) en el Mercado de Energía Mayorista

Colombiano (MEM). Específicamente en el costo de las restricciones, y en el valor de las

transacciones en la bolsa de energía. El análisis se realizó a través de simulaciones que

reflejan las condiciones reales con las cuales es realizado el despacho económico y el

despacho ideal, con el objetivo de llegar a una aproximación de la generación real e ideal

con RD respectivamente.

Aplicando reglas de la normatividad expedida por la Comisión de Regulación de Energía y

Gas (CREG), se realizó el cálculo horario del costo de las restricciones, y de las

transacciones en la bolsa de energía, aplicando una reducción de la demanda residencial

e industrial del 5, 7 y 10% sobre horas de alto consumo. Los resultados obtenidos fueron

comparados con los valores reales del mercado para cinco días del año. Encontramos

posibles beneficios que pueden llegar hasta los 381 millones de pesos diarios, donde se

puede identificar que la RD es una alternativa que puede brindar mayor eficiencia al MEM.

Palabras clave: Costo de Restricciones, Mercado de Energía Mayorista, Regulación de

Mercado Eléctricos, Respuesta de la Demanda, Transacciones en la bolsa de Energía

ABSTRACT

This paper presents an economic-based impact analysis of demand response (DR) in the

Colombian power market. Specifically, we consider the impact on the cost of restrictions

and power pool transactions. Economic dispatches with and without DR were implemented

to estimate the potential effect on real generation, ideal generation and spot prices. The

economic dispatch model was strictly implemented following the Colombian regulation.

This allowed us to estimate, on an hourly basis, the cost of restrictions cost and cost

transactions in the power pool. We apply reductions of 5, 7, and 10% of peak demand of

industrial and residential customers. Results of DR impacts were compared with realistic

costs observed in the market corresponding to a sample of five representative days of the

year. It was observed that daily economic benefit of this DR program could be up to 361

million of $COP.

Key words: Restrictions cost, Wholesale power market, Regulation of Electricity Market,

Demand response, Power pool transactions

1

mailto:[email protected]

5



Energética

5

GESTIÓN DEL COSTO DE CAPITAL, MERCADOS FINANCIEROS Y VENTURE CAPITAL EN PROYECTOS DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES.

ESTRUCTURA FINANCIERA ÓPTIMA PARA LA VIABILIDAD DE PROYECTOS VERDES EN COLOMBIA A LARGO PLAZO

Management of Capital Costs, Financial Markets, and Venture Capital in

Non-Conventional Renewable Energy Projects. Optimal financial structure

for the viability of green projects in Colombia in the long term.

Romel Rodríguez Hernández

Candidato a Ph. D. Estudios Sociales. Magíster en Finanzas. Magíster en Economía. Economista.

Unidad de Planeación Minero-Energética – UPME. Bogotá, Colombia.

Correo del autor responsable: [email protected]; [email protected]

RESUMEN

El objetivo de este trabajo es proponer modelos de gestión del costo de capital,

procurando encontrar relaciones óptimas de deuda - patrimonio (debt/equity), que

reduzcan el costo de capital, y maximicen el valor presente neto de proyectos de energías

renovables, donde se examina la viabilidad de involucrar capital de riesgo a través de

inversionistas (angel investors) y Fondos de Capital de riesgo (Venture Capital). . La

metodología empleada para el análisis de las opciones de financiación de proyectos

energéticos involucra la aplicación de modelos de costo de capital, en particular:

a. Integración Completa: CAPM Global.

b. Integración Parcial: Modelo Goldman Sachs.

c. Integración Parcial: Modelo de Lessard

d. Paradoja de Damodaran

Los resultados evidencian las bondades que tiene la economía colombiana or su estabilidad

macroeconómica para estimular la inversión en energías renovables, al estimarse un costo

de capital en un rango entre 5% y 10%. Las conclusiones del trabajo se enfocan a mostrar

las ventajas de sustentar la sostenibilidad de proyectos de inversión en energías

renovables, a partir de una mayor inversión privada (Private Equity), focalizándose en el

manejo de riesgos financieros, que permita responder a las expectativas de los

inversionistas y los beneficios propuestos en la etapa de formulación del proyecto.

Palabras clave: Gestión de Riesgos, Costo de Capital, Angel Investors, Venture, Energías

Renovables

ABSTRACT

The objective of this paper is to propose models of capital cost management, seeking to

find optimal debt / equity relationships, which reduce the cost of capital, and maximize

the net present value of renewable energy projects, where examines the feasibility of

involving venture capital through angel investors and Venture Capital Funds. The


6



Energética

6

methodology used for the analysis of financing options for energy projects involves the

application of capital cost models, in particular:

a. Full Integration: CAPM Global.

b. Partial Integration: Goldman Sachs Model.

c. Partial Integration: Lessard Model

d. Paradox of Damodaran

The results show the benefits of the Colombian economy or its macroeconomic stability

to stimulate investment in renewable energies, when estimating a cost of capital in a

range between 5% and 10%. The conclusions of the paper are focused on showing the

advantages of sustaining the sustainability of investment projects in renewable energies,

based on garetear private investment (Private Equity), focusing on financial risk

management, to respond to the expectations of the investors and the benefits proposed

at the project formulation stage.

Key words: Risk Management, Cost of Capital, Angel Investors, Venture, Renewable

Energies

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Energética

7

PROYECCIÓN DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA NORMATIVA COLOMBIANA DE ALUMBRADO PÚBLICO

Projection of energy efficiency in the Colombian public lighting standard

Lugo Laura1, Castro Daniel2, Castañeda Jair3 1Estudiante de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Ingeniería. Universidad Nacional de

Colombia. GRISEC. Bogotá, Colombia. 2Estudiante de Ingeniería Eléctrica. Departamento de

Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. GRISEC. Bogotá, Colombia. 3Estudiante de

Ingeniería Eléctrica. Departamento de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. GRISEC.

Bogotá, Colombia


RESUMEN

Este artículo tiene como objetivo realizar una propuesta acerca de la normativa

colombiana en temas de eficiencia energética, específicamente en el alumbrado público.

Para esto, se desarrolla una comparación teniendo como referencia la Reglamentación

Técnica de iluminación Alumbrado Público (RETILAP), que rige en Colombia, y otros

estatutos internacionales – Panamá, Chile, España, Estados Unidos, Brasil y Reino Unido-

que se destacan por implementar indicadores que mejoran la eficiencia energética.

Palabras clave: eficiencia energética, alumbrado público, reglamentación, indicadores,

normativa.

ABSTRACT

This article aims to make a proposal on the Colombian regulations on issues of energy

efficiency, specifically in street lighting. Throughout the text, a comparison is made with

reference to the Technical Regulation of Public Enlightenment (RETILAP), which governs

Colombia, and other international statutes - Panama, Chile, Spain, United States, Brazil

and the United Kingdom - that stand out by implementing indicators that improve energy

efficiency.

Key words: energy efficiency, street lighting, regulation, indicators, regulations.

8



Energética

8

ESCENARIOS DE CONSUMO DE ENERGÍA COLOMBIA 2030, EN EL CONTEXTO DE CAMBIOS DEMOGRÁFICOS Y MAYOR OFERTA DE ENERGÍAS RENOVABLES

Energy Consumption Outlook for Colombia 2030 under demographic changes and greater supply of renewable Energy

Romel Rodríguez Hernández

Candidato a Ph. D. Estudios Sociales. Magíster en Finanzas. Magíster en Economía. Economista.

Unidad de Planeación Minero-Energética – UPME. Bogotá, Colombia.

Correo del autor responsable: [email protected]; [email protected]

RESUMEN

Este trabajo hace un análisis Ex-Ante y Ex-Post, de la demanda de energía en Colombia,

bajo el marco regulatorio actual, haciendo estimaciones no paramétricas y econométricas

de elasticidad precio - demanda, y de consumo potencial de energía eléctrica, por

estratos, y por edades, a nivel nacional. Los resultados del trabajo muestran: a) en

escenarios donde se incrementa el porcentaje de población menor de 30 años en

Colombia, la tasa de crecimiento potencial de consumo de electricidad se reduce; b) en

escenarios donde se incrementa la edad promedio de la población, y se reduce el tamaño

de hogares, el consumo de electricidad se suaviza, y choques en precios, provenientes de

una mayor o menor regulación, hacen más sensible al consumidor, siendo potencialmente

más provechoso en términos de beneficio/costo para el generador, un escenario de menor

regulación; c) frente a escenarios de mayor volatilidad en precios de hidrocarburos, el

esquema actual de regulación sensibiliza más al consumidor desestimulando su gasto en

electricidad y opciones de sustitución; d) escenarios energéticos donde se incrementa la

oferta de energía renovable, reducen la sensibilidad en el consumo de energía, en

particular, cuando se modela una mayor volatilidad de precios de hidrocarburos, en

particular petróleo y gas natural, bajo la cual, se dan reducciones de dichos precios tipo

escalera, donde el precio cae rápidamente para situarse en nuevos niveles por período de

tiempo al menos de tres años.

Palabras clave: Regulación Económica, Energía Eléctrica, Demografía, Energía Renovable,

Políticas Públicas

ABSTRACT

This paper makes an Ex-Ante and Ex-Post analysis of the energy demand in Colombia,

under the current regulatory framework, making non-parametric and econometric

estimates of price-demand elasticity and potential consumption of electric energy by

income and age, for the national population. The results of the study show that: a) in

scenarios where the percentage of population under 30 is increased, the potential growth

rate of electricity consumption is reduced; b) in scenarios where the average age of the

population increases, and the size of households is reduced, electricity consumption is

smoothed, and price shocks from more or less regulation make consumers more sensitive,

potentially more profitable in terms of profit / cost for the generator, a less regulated

scenario; c) in the face of scenarios of greater volatility in hydrocarbon prices, the current


9



Energética

9

regulation scheme sensitizes consumers more by discouraging their spending on electricity

and substitution options; d) energy scenarios where the supply of renewable energy

increases, reduce the sensitivity of energy consumption, particular when modeling higher

volatility of hydrocarbon prices, in particular oil and natural gas, under which reductions

occur of such ladder prices, where the price falls rapidly to be at new levels for a period

of time of at least three years.

Key words: Economic Policy, Electric Power, Demography, Renewable Energy, Public

Policy, Aging.

10



Energética

10

IMPACTO SOBRE LA POBLACIÓN Y EVALUACIÓN DE ASPECTOS TÉCNICOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS EN LA ENERGIZACIÓN ZONAS RURALES, CASO HATO

COROZAL – CASANARE

Impact on the population and evaluation of technical aspects of photovoltaic

systems in the energization of rural areas, case Hato Corozal – Casanare

Samuel Said Salazar B1, Yecid Muñoz Maldonado2 , Ronald F. Güiza Pineda3

1Estudiante Ingeniería en Energía UNAB 8° Semestre (UNAB). Semillero de Energías Renovables y

Eficiencia Energética. Bucaramanga, Colombia. 2Doctorado en Tecnología Energética, Universidad

Politécnica de Valencia. Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB). Grupo de Investigación

GIRES. Bucaramanga, Colombia. 3Estudiante Ingeniería en Energía UNAB 8° Semestre (UNAB).

Semillero de Energías Renovables y Eficiencia Energética. Bucaramanga, Colombia.


RESUMEN

Este proyecto realiza un seguimiento de aspectos técnicos y socioeconómicos con el fin de

evaluar el desempeño de los sistemas fotovoltaicos instalados en las viviendas de la

población beneficiaria del municipio de Hato Corozal–Casanare. De igual forma el

seguimiento de los aspectos socioeconómicos permitió evaluar: el impacto de las

instalaciones fotovoltaicas sobre los usuarios desde el ámbito económico, donde se

observará en que tareas utilizan la energía y si lograron aumentar suS ingresos con la

llegada de las mismas; así también su influencia sobre la calidad de vida de los habitantes

en regiones rurales donde el servicio de energía eléctrica por medio del SIN no es

accesible.

Palabras clave Energías Renovables, Zonas Rurales, Acceso a la Energía, Curva de carga.

ABSTRACT

This project monitors technical and socioeconomic aspects in order to evaluate the

performance of photovoltaic systems installed in the homes of the beneficiary population

of Hato Corozal-Casanare municipality. In the same way, the monitoring of the

socioeconomic aspects allowed to evaluate: the impact of the photovoltaic installations

on the users from the economic scope, where it will be observed in which tasks use the

energy and if they managed to increase their income with the arrival of the same ones;

likewise its influence on the quality of life of the inhabitants in rural regions where the

electric power service through the SIN is not accessible.

Key words: - Renewable Energy, Rural Areas, Access to Energy, Load Curve.

11



Energética

11

ESCENARIO DE DESARROLLO ENERGÉTICO SOSTENIBLE EN COLOMBIA 2017-2030

Scenario of sustainable development in Colombia 2017-2030

Ricardo Moreno1, Y. U. Lopez2 , Enrique C. Quispe3 1Doctor en Ingeniería

2Doctor en Energías Renovables y Eficiencia Energética 3Doctor en Ingeniería, Énfasis en Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

1,2,3 Grupo de Investigación en Energías GIEN, Departamento de Energética y Mecánica.

Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia


RESUMEN

La política energética acerca de la integración de planes de eficiencia energética y

energías renovables tienen impactos a corto, mediano y largo plazo en la competitividad

y productividad de Colombia. Este artículo construye un escenario energético entre 2017-

2030 basado en planes de eficiencia energética con impacto en la curva de demanda de

energía eléctrica. Adicionalmente, este escenario considera la integración de energías

renovables para dilucidar aspectos claves de la matriz energética y sus implicaciones para

Colombia en un contexto de crecimiento verde. Este artículo aplica una metodología de

escenarios para caracterizar las alternativas energéticas basada en premisas vigentes y en

perspectivas de desarrollo. Los resultados muestran una disminución de 6000 GWh a 2030

obtenidos por la aplicación de planes de eficiencia energética y un nivel de integración

de FNCE de aproximadamente un 20%.

Palabras clave: Eficiencia energética, fuentes no convencionales de energía,

planeamiento energético, crecimiento verde, desarrollo económico.

ABSTRACT

The energy policy about the integration of energy efficiency plans and renewables has

impacts on short, medium and long term in the competitive and productivity of Colombia.

This paper builds an energy scenario between 2017-2030 based on energy efficiency plans

and his impact on the curve of electricity demand. Additionally, this scenario considers

the integration of renewables to dilucide key aspects for the energy matrix and his

implications for Colombia in the context of green growth. This paper applies a

methodology to characterize the energy alternatives based on prevailing premises and

also on energy development perspectives. The results show a diminution of 6000 GWh to

2030 for energy efficiency plans, moreover, an integration level of 20% for FNCE.

Key words: energy efficiency, no-conventional sources, energy planning, green growth,

deveploment.

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Energética

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POTENCIAL DE REDUCCIÓN DEL CONSUMO BÁSICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR EFICIENCIA ENERGÉTICA

Reduction Potential of Basic Energy Consumption by Energy efficiency

Ricardo Moreno1, Rosaura Castrillón2, Gabriel Gonzalez3 1Doctor en Ingeniería, 2Doctor en Ingeniería (c), 3Doctor en Ingeniería

1,2,3 Grupo de Investigación en Energías GIEN, Departamento de Energética y Mecánica.

Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia


RESUMEN

Este artículo presenta un análisis cuantitativo acorde a las metas de eficiencia energéticas

presentadas en el último reporte del PROURE para determinar el potencial de reducción

del consumo básico de subsistencia de energía eléctrica y el alivio económico equivalente

que representaría en el esquema de subsidios y contribuciones. Los subsidios de energía

eléctrica en Colombia fueron de aproximadamente 2.5 billones de pesos en el 2016, en

2017 los subsidios se estiman en 2.8 billones de pesos y en 2018 serían de 3.1 billones de

pesos. El esquema de subsidios de servicios públicos surgió a partir de la Ley 142 de 1994,

en la cual fue establecido que los usuarios que pertenecen a los estratos socioeconómicos

1 y 2 por mérito y obligación deben recibir subsidios hasta por el 50% y 40%,

respectivamente, del consumo básico de subsistencia (CBS). El consumo básico de

subsistencia durante los últimos años corresponde a 173 kWh/mes para usuarios ubicados

geográficamente entre 0 y 1000 msnm (metros sobre el nivel del mar) y de 130 kWh/mes

para usuarios que viven en ubicaciones de altura superior a 1000 msnm.

Palabras clave: subsidios de energía eléctrica, eficiencia energética, sector residencial,

consumo básico de subsistencia, uso racional de la energía

ABSTRACT

The subsidies for electricity in Colombian were approximately 2.5 billion at 2016, in 2017,

the subsidies are estimated in 2.8 billion, and for 2018 it will be 3.1 billion. The scheme

for electricity subsidies emerged with the Law 142 of 1994, this law stablished that the

users in the socioeconomic strata 1 and 2, by merit and obligation should receive subsidies

for the 50% and 40% of the basic consumption of subsistence (CBS). Nowadays, the CBS

corresponds to 173 kWh/month for users living between 0 and 1000 meters above the sea

level and 130 kWh/month for users living above 1000 meters. This paper presents a

quantitative analysis following the PROURE goals in energy efficiency to determine the

potential of reduction in the basic consumption of electricity with efficiency energy

measures applied to the residential sector in the strata 1 and 2 to determine an economic

relief for the PGN.

Key words: subsidies for electricity, energy efficiency, residential sector, basic

consumption and rational use of energy.

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Energética

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EJE TEMÁTICO 2: EFICIENCIA ENERGÉTICA EN USOS

FINALES DE ENERGÍA

El crecimiento de las sociedades y el desarrollo tecnológico supone además

un aumento en la demanda energética. El aumento de equipos y dispositivos

que utilizan y transforman las distintas fuentes de energía en todos los

sectores evidencia la necesidad en el diseño y operación enfocados al

desempeño eficiente de estos usos finales de la energía en búsqueda de

disminuir el consumo energético sin afectar el desempeño del equipo. La

eficiencia energética es responsable de la mayor parte de las esperanzas

de control del efecto del cambio climático en el planeta, adicionalmente

reduce los costos energéticos de los productos y servicios, por lo que

contribuye con esto a su propia inversión, ayudando a una toma de decisiones

mucho más rápida por parte de los interesados.

Nuevos materiales, estrategias de control, el desarrollo de herramientas

computacionales, son ejemplos de estudios alrededor de este eje temático

que se muestran a continuación y que fueron presentados en el VI CIUREE.

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Energética

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FACTORES QUE AFECTAN EL DESEMPEÑO COMBINADO DE LOS SISTEMAS DE

BOMBEO IMPULSADOS POR MOTOR DE INDUCCIÓN Y CONTROLADOS POR

VARIADOR DE VELOCIDAD

Factors affecting the combined performance of pumping systems propelled

by induction motors driven by variable speed drives

Manuel V. Valencia 11, Alejandro Paz 22, Jairo A. Palacios 3 1 Msc. Departamento de Electrónica y Ciencias de la Computación. Pontificia Universidad

Javeriana, Grupo de investigación en Automática y Robótica, Cali, Colombia. 2 Ph D. Departamento de Electrónica y Ciencias de la Computación. Pontificia Universidad Javeriana, Grupo de investigación en Automática y Robótica, Cali, Colombia. 3 Ph D. Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Universidad del Valle, Grupo de investigación en Conversión de Energía,

Cali, Colombia Correo Docente responsable: [email protected]

RESUMEN

El presente artículo presenta un análisis acerca de los diferentes factores que afectan el

desempeño energético de los sistemas electromecánicos utilizados para bombeo de fluidos

e impulsados por motores de inducción controlados por variador de velocidad (SBMV). Se

analizan los factores de incertidumbre en los resultados cuando el sistema opera bajo

condiciones variables de carga, así como los cambios en el desempeño del sistema SBMV

ocasionados por la acción de sistemas de electrónica de potencia que establecen el punto

de trabajo de los motores que impulsan los sistemas de bombeo.

Palabras clave: Eficiencia energética, VEV, Pérdidas energéticas, SBMV.

ABSTRACT

In present paper an analysis of the different factors affecting the combined performance

of pumping systems driven by Variable Speed Drives (SBMV) is presented. Main

uncertainty factors caused by the operation under variable load conditions as well as the

changes in the combined performance of the SBMV caused by the power electronic

converters used to stablish some work point are analyzed.

Key words: Energy Efficiency, VEV, Energy Losses, SBMV.


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Energética

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REVISIÓN DE LAS MEJORAS A LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN PROCESOS DE

MECANIZADO CON CONTROL NUMÉRICO

Review of the improvements to the energy efficiency in mechanized

processes with numerical control

Juan Diego Betancur Gómez1*, Miyer Jaiver Valdés Ortiz2, Juan Gonzalo Ardila Marín3,

Luis Fernando Grisales Noreña4 1Ingeniero Mecatrónico, 2Ingeniero Electromecánico, 3Magister en Gestión Energética Industrial,

4Magister en Ingeniería. Departamento de Mecatrónica & Electromecánica, Facultad de Ingenierías. Instituto Tecnológico Metropolitano. MATyER. Medellín, Colombia.


RESUMEN

Actualmente el Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) cuenta con un centro de

mecanizado con Control Numérico Computarizado (Computerized Numerical Control –

CNC) de 5 ejes marca Leadwell referencia v40iT® con control Hidenhain® en su

Laboratorio de Simulación, Modelamiento y Prototipos del Sistema Integrado de

Laboratorios de Investigación Parque i, este equipo es responsable, de forma

representativa, del consumo total de energía de las instalaciones del Parque i. El uso

frecuente de esta máquina, teniendo en cuenta que su eficiencia energética, hasta el

momento, no se ha estudiado, se ha vuelto un tema relevante desde la Maestría en Gestión

Energética Industrial del Instituto. Por este motivo, este estudio se enfocó en conocer las

estrategias y los perfiles de consumo de energía en los procesos de mecanizado con

máquinas CNC, y explorar factores que influyan de manera significativa en la eficiencia

energética de estos procesos. Así que se presentan una serie de estrategias operacionales

encontradas en la literatura para mejorar la eficiencia energética de los procesos de

mecanizado CNC. Las futuras investigaciones van direccionadas al ahorro energético por

medio de estas estrategias en el centro de mecanizado CNC del ITM.

Palabras clave: Uso Racional y Eficiente de la Energía, Línea Base de Consumos, Auditoría

Energética.

ABSTRACT

At the moment the Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) has a machining center with

Computerized Numerical Control (CNC) of 5 axes branded v40iT® with Hidenhain® control,

in its Laboratory of Simulation, Modeling and Prototypes of the Integrated System of

Research Laboratories: Parque i, this machine is responsible, in a representative way, of

the total energy consumption of the Parque i facilities. The frequent use of this machine,

taking into account that its energy efficiency, so far, has not been studied, has become a

relevant topic since the Master's Degree in Industrial Energy Management of the ITM. For

this reason, this study will focus on known strategies and profiles of energy consumption

in CNC machining processes and explore factors that significantly influence the energy

efficiency of these processes. Thus, we present a series of operational strategies found in

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Energética

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the literature to improve the energy efficiency of CNC machining processes. Future

research is focused on energy savings through these strategies at the ITM CNC machining

center.

Key words: Rational and Efficient Use of Energy, Consumption Baseline, Energy Audit.

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Energética

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ALGORITMO PARA EVALUAR LA EFICIENCIA ENERGETICA DEL MOTOR TRIFASICO DE INDUCCIÓN A PARTIR DE SU CIRCUITO EQUIVALENTE EN T

ALGORITHM TO EVALUATE THE ENERGY EFFICIENCY OF MOTOR THREE-

PHASE INDUCTION FROM THEIR EQUIVALENT T CIRCUIT

Carlos Alberto Rey Soto1, Samuel Said Salazar Blanco2, Ronald F. Guiza Pineda3 1 Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB). Grupo Investigación GIRES. Bucaramanga

Colombia. 2Estudiante Ingeniería Energía UNAB 8° Semestre. 3Estudiante Ingeniería Energía UNAB

9° Semestre, integrantes del Semillero Investigación Eficiencia en Sistemas Industriales.

Correo Docente responsable: [email protected]

RESUMEN

La Eficiencia Energética asociada con el uso de motores trifásicos de inducción, es un tema

de gran actualidad en el presente siglo, enmarcado dentro del programa reconocido

mundialmente como Uso Racional y Eficiente de la Energía (URE). La Eficiencia Energética

se puede definir como la reducción del consumo de energía, manteniendo los mismos

servicios energéticos, sin disminuir el confort y la calidad de vida, protegiendo el medio

ambiente, asegurando el abastecimiento y fomentando un comportamiento sostenible en

su uso. Para facilitar la evaluación energética del motor es fundamental la estimación de

su eficiencia y la potencia de funcionamiento. En esta propuesta se tomará como

referencia las normas IEC y las normas IEEE [1], las cuales se diferencian substancialmente

en la forma de determinar las pérdidas adicionales del motor. Se hará énfasis en los

motores trifásicos de inducción, porque son los de mayor uso en las aplicaciones

industriales. Para la estimación de la potencia mecánica entregada por el motor y su

eficiencia en función de la velocidad del rotor, diseñó un algoritmo desarrollado en

MATLAB, tomando como referencia el circuito equivalente en T del motor.

Palabras clave: Eficiencia energética, URE, IEC, IEEE, motor trifásico de inducción,

potencia mecánica, eficiencia, velocidad, circuito equivalen en T.

ABSTRACT

The associated Power Efficiency with the use of three-phase induction motor is a subject

of the great present time in the present century, framed within the recognized program

world-wide as Rational and Efficient Use of Energy (REU). The Power Efficiency can be

defined as the reduction of the energy consumption, maintaining such power services,

without diminishing the comfort and quality of life, protecting environment, assuring the

supplying and fomenting a sustainable behavior in its use. In order to facilitate the power

evaluation of the motor it is fundamental the estimation of its efficiency and the power

of operation. In this proposal one will take like reference norms IEC and the norms IEEE

[1], which are different substantially in the form to determine the additional losses of the

motor. For the estimation of the mechanical power delivered by the engine and its

efficiency as a function of the speed of the rotor, he designed an algorithm developed in

MATLAB, taking as a reference the equivalent T circuit motor.

Key words: Energy efficiency, REU, IEC, IEEE, tree-phase induction motors, delivered

power, efficiency, velocity, T equivalent Circuit.

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Energética

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MODELO DE NEGOCIO: EFICIENCIA ENERGÉTICA EN SISTEMAS DE GENERACIÓN DE VAPOR PARA LA INDUSTRIA EN COLOMBIA

Efficiency energy on steam generation systems for the industry in Colombia:

Business model

DE LOS RIOS RODRIGUEZ, Julián¹ ¹MBA. Universidad Sergio Arboleda. Bogotá D.C., Colombia.


RESUMEN

La implementación de eficiencia energética a nivel industrial tiene una vigencia sin

precedentes en Colombia, dado que la volatilidad y altos precios de los combustibles y de

la electricidad, ha impactado significativamente en la competitividad de las industrias. El

modelo de negocio busca implementar diagnósticos de eficiencia energética en las

calderas o sistemas de generación de vapor, a nivel industrial. Este servicio impactará

positivamente en la reducción de costos operativos, aportará en la sostenibilidad

operativa y en la reducción de gases efecto de invernadero por parte de las industrias.

Los diagnósticos se basan en la metodología ASME de medición y verificación de eficiencia

energética, y proveen a los clientes la línea base de consumo de vapor, acompañado con

acciones operativas y correctivas para incrementar la eficiencia energética del sistema.

La medición requiere de la instalación provisional de medidores con tecnología de punta,

que censarán consumos y transmitirán los datos a un registrador de energía, que procesará

la información en tiempo real. Como resultado se le presentarán al cliente los indicadores

de desempeño, como el costo del vapor, la eficiencia del sistema y el porcentaje de

reposición de agua. Generalmente, las empresas no tienen la infraestructura para realizar

sus propias mediciones, por lo que el diagnóstico ofrecido es una importante oportunidad

de mercado, innovador y de interés para los industriales en Colombia.

Palabras clave: Eficiencia energética; Energías renovables; Calderas; Quemadores;

Modelo Canvas; Sostenibilidad

ABSTRACT

The implementation of energy efficiency in the industry is in the best moment in

Colombia, because some conditions of the market, such as high prices and/or volatility of

fuels and electricity, between other had impacted significantly the competitivity of the

local manufactures. This investigation proposes a business model with emphasis on the

implementation of energy efficiency diagnostics on the steam generation system, which

represents one of the highest and more representative costs for the industrial operation

and also contribute to reduce the global warming gases.

The offered service, is based on the technical method of energy efficiency measurement

according to the American Society of Mechanical Engineers (ASME). The diagnostic

provides at to the customer the real efficiency of the boiler and steam generation system,

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Energética

19

with an analysis of corrective and operative improves that will take to increase the

efficiency of the system.

The diagnosis requires the provisional installation of flow meters with head technology

that will cense the consumptions and will transmit the data to an energy logger that will

process the operational data in real time. With it, the customer will receive, precise and

proof able, key performance indicators such as cost of steam, efficiency of system and

reposition water percentage. Most of the industries don´t have the infrastructure for

measuring and analysis, but have the need of improving the operational efficiency by

reducing costs. The service is an excellent opportunity in Colombia because there is no

other similar diagnostics.

Key words: Energy efficiency; Renewable energy; Boilers; Burners; Canvas Model;

Sustainability.

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Energética

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ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE UN MATERIAL UTILIZADO EN LA INDUSTRIA DE REFINERÍA FRENTE A UNA ATMÓSFERA DE COMBUSTIÓN CARACTERÍSTICA DE LA REFINERÍA DE BARRANCABERMEJA. CASO DE ESTUDIO: ACERO ASTM

A335 P92

Study of the behavior of a material used in the refinery industry exposed to a

combustion atmosphere characteristic of the Barrancabermeja refinery. Case

study: steel ASTM A335 P92

Juan Orozco1*, Viatcheslav Kafarov1, Anibal Alviz, Dario Peña2 1Estudiante de Maestría en Ingeniería Química, Escuela de Ingeniería Química, Universidad

Industrial de Santander, Centro de Investigación para el Desarrollo Sostenible en Industria y

Energía, Bucaramanga, Colombia 1Dr.Sc., Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Centro de

Investigación para el Desarrollo Sostenible en Industria y Energía, Bucaramanga, Colombia. 2Ph.D. en corrosión, Escuela de Ingeniería metalúrgica y ciencia de materiales, Universidad

Industrial de Santander, Grupo de Investigación en corrosión, Bucaramanga, Colombia.

Correo autor responsable: [email protected]

RESUMEN

La energía utilizada en una refinería industrial representa aproximadamente el 40 % del

costo total de operación, por lo que la industria petroquímica ha implementado

estrategias para aumentar la eficiencia energética, entre las que se encuentra

principalmente la recuperación y posterior reutilización de residuos, específicamente el

uso de gases recuperados de procesos mezclados con gas natural como fuente principal de

energía. En este trabajo se estudió el comportamiento de un acero utilizado en la industria

de refinería como lo es el acero ASTM A335 P92 bajo un ambiente de corrosión obtenido

a partir de una mezcla de gases residuales de la refinería de Barrancabermeja. Se

seleccionaron dos (2) temperaturas de trabajo: 650 y 750°C, al igual que cinco (5) tiempos

de exposición: 1, 20, 50, 100 y 200 horas. Se estudió la cinética química del proceso por

medio de la técnica de gravimetría discontinua, asimismo, se caracterizó el material por

medio de las técnicas de Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y Difracción de Rayos X

(DRX). Los resultados para la cinética química muestran un comportamiento de carácter

parabólico, igualmente se aprecia la formación de nitruros y óxidos tales como α-

Hematita, Magnetita y Nitruro de hierro en el material luego de la exposición al ambiente

de combustión.

Palabras clave: eficiencia, combustión, corrosión, caracterización, cinética.

ABSTRACT

The energy used in an industrial refinery represents approximately 40% of the total cost

of operation, so the petrochemical industry has implemented strategies to increase energy

efficiency, among which is the recovery and subsequent reuse of waste, specifically the

use of gases recovered from processes mixed with natural gas as the main source of

energy. In this work we studied the behavior of a material used in the refinery industry

such as ASTM A335 P92 steel under a corrosion environment obtained from a mixture of

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Energética

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waste gases from the Barrancabermeja refinery. Two (2) working temperatures were

selected: 650 and 750 ° C, as well as five (5) exposure times: 1, 20, 50, 100 and 200 hours.

The chemical kinetics of the process was studied by means of the discontinuous

gravimetric technique, and the material was characterized by the techniques of Scanning

Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD). The results for the chemical

kinetics show a behavior of parabolic character, likewise the formation of nitrides and

oxides such as α-Hematite, Magnetite and iron Nitride in the material is appreciated.

Key words: efficiency, combustion, corrosion, characterization, kinetics.

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Energética

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ANÁLISIS DE TENDENCIAS MUNDIALES DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA COMO MARCO DE REFERENCIA PARA EL PANORAMA COLOMBIANO

Analysis of global trends in Photovoltaic Solar Energy as a frame of reference for

the Colombian panorama

Ronald Fabian Güiza Pineda1, Yecid Muñoz Maldonado2, Samuel Said Salazar Blanco3 1Estudiante Ingeniería en Energía UNAB 8° Semestre. Programa de Ingeniería en Energía.

Universidad Autónoma de Bucaramanga. 2Doctorado en Tecnología Energética. Universidad

Politécnica de Valencia. Universidad Autónoma de Bucaramanga. 3Estudiante Ingeniería en

Energía UNAB 8° Semestre. Programa de Ingeniería en Energía. Universidad Autónoma de

Bucaramanga. Bucaramanga, Colombia


RESUMEN

En este artículo se analizan las tendencias de crecimiento de la tecnología solar

fotovoltaica, considerando la evolución del potencial instalado a nivel global y en países

seleccionados como referentes por su implementación de sistemas de aprovechamiento

energético de este tipo de tecnología, en diferentes continentes. El trabajo se realiza a

partir de una revisión bibliográfica, realizada en fuentes de reconocimiento internacional;

a fin de obtener una idea clara de: los aspectos que han propiciado el crecimiento de esta

tecnología, las tendencias actuales, y en tercera instancia, tener un marco de referencia

sobre cómo podría ser el comportamiento en economías que están implementando

normativas de promoción de este tipo de fuente energética renovable, como es el caso de

Colombia.

Palabras clave: Energía Solar, Energía Fotovoltaica, Contexto Mundial, Tendencias

Energéticas.

ABSTRACT

In this article there are analyzed the growth trends of the photovoltaic solar technology,

considering the evolution of the installed potential globally and in selected countries as

benchmarks for their implementation of systems of energy use of this type of technology,

in different continents. The work is carried out based on a bibliographic review, carried

out in sources of international recognition; In order to obtain a clear idea of: the aspects

that have favored the growth of this technology, the current trends, and in the third

instance, to have a frame of reference on how the behavior could be in economies that

are implementing promotional regulations of this type of renewable energy sources, as is

the case of Colombia.

Key words: Solar Energy, Photovoltaic Energy, Global Context, Energy Trends.

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Energética

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ANÁLISIS BIBLIOMÉTRICO DE LA INVESTIGACIÓN DE SISTEMAS DE SEGUIMIENTO SOLAR

A bibliometric analysis of solar tracking systems research

Rafael E. Pineda Arrieta1, Guillermo E. Valencia Ochoa2, Javier Roldán Mckinley3 1Estudiante de Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de

Investigación en Gestión Eficiente de la Energía Kaí. Barranquilla, Colombia. 2MSc Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación en Gestión

Eficiente de la Energía Kaí. Barranquilla, Colombia. 3PhD Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación DIMER. Barranquilla, Colombia.


RESUMEN

Un total de 131 publicaciones de investigación sobre los sistemas de seguimiento solar de

2007 a 2017 se identificaron a partir de los datos alojados en la versión en línea de SCI-

Expanded, Thomson Reuters Web of Science, para el análisis bibliométrico. El análisis

incluyó el resultado de la publicación, la distribución de palabras clave, revistas y el

desempeño de países, instituciones y autores. También se informan las tendencias de citas

y las publicaciones altamente citadas. Se encontró que el resultado de la publicación de

documentos relacionados aumentó a lo largo de todo el período de estudio. Los resultados

mostraron que "solar", "tracking" y "system" fueron los términos más frecuentes en los

títulos de publicación. La institución más productiva fue la universidad de King Abdulaziz

ubicada en Arabia Saudita, además se contó con la participación de 202 instituciones, lo

que demuestra un gran interés investigativo a nivel mundial. Se encontró que los artículos

se volvieron cada vez más colaborativos con un mayor número de autores y referencias

bibliografías. Los países más influyentes en este campo investigativo fueron Estados Unidos

y China sumando entre ambos el 27,48% de las publicaciones totales.

Palabras clave: Revisión bibliométrica, seguimiento solar, publicaciones, energía solar.

ABSTRACT

A total of 131 research publications on solar tracking systems were identified in the 2007-

2017 period, from the data hosted in the online version of SCI-Expanded, Thomson Reuters

Web of Science, for bibliometric analysis. The analysis included the publication results,

the keywords distribution, the journals, and the performance of countries, institutions,

and authors. Citing trends and highly cited publications are also reported. It was found

that the result of the publication of related documents increased throughout the study

period. The results showed that "solar", "tracking" and "system" were the most frequent

terms in the publication titles. The most productive institution was the King Abdulaziz

University in Saudi Arabia, in addition to the participation of 202 institutions, which shows

a great research interest worldwide. It was found that the articles became more

collaborative with a greater number of authors and bibliographic references.

Key words: Bibliometric review, solar tracking, publications, solar energy.


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Energética

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ANÁLISIS DE LA TENDENCIA DE LOS RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN EN PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL DE 2009 A 2016

Trend analysis of research results in biodiesel production from 2009 to 2016

Ronald Fabian Güiza Pineda1, Yecid Muñoz Maldonado2, Samuel Said Salazar Blanco3

1 Est. Ing. Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Barranquilla, Colombia. 2 Ms.C. Ing. Mecánico. Docente Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico, Grupo de

Investigación en Gestión Eficiente de la Energía, kaí. Barranquilla, Colombia. 3 Dr. Ing. Química. Docente Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico, Grupo de

Investigación en Gestión Eficiente de la Energía, kaí. Barranquilla, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

El presente estudio se realizó con el fin de evaluar la producción mundial científica

relacionado a la producción del combustible biodiésel tomando bases e información de los

años abarcados entre 2009 – 2016. Los resultados de las publicaciones, revistas, categorías

de los temas, instituciones fueron analizados para hallar la producción investigativa

mundial del biodiésel. Además, se aplicó el “análisis de conglomerados de palabras” (Word

cluster analysis) para mostrar una visión sobre las tendencias acerca de la fabricación y

producción del biodiésel. Los resultados indican que las publicaciones anuales sobre la

producción biodiésel se fue incrementando a partir del año 2009 y con un avance

significativo de casi el doble entre los años 2010 y 2011. China y Malasia con 3 instituciones

a nivel mundial están en el top 10 de instituciones contribuyente con relación a la

producción de biodiésel en los últimos años. Cada día se estudia con mayor frecuencia la

producción de biodiésel, en todo tipo de seres vivo incluso hasta en el procesamiento de

alimentos [1] , especialmente en las micro algas, debido a que poseen la capacidad de

mitigar emisiones de 𝐶𝑂2 y producir lípidos, por lo que se consideran con potencial para

la obtención de biocombustibles de tercera generación [2], aunque diversos autores

coinciden en que el comportamiento de las micro algas difieren según entorno y

condiciones.

Palabras clave: Análisis bibliométrico, biodiésel, producción, energía, energía renovable

ABSTRACT

This study was carried out in order to evaluate the global scientific production related to

the production of biodiesel fuel taking into account bases and information from the years

covered from 2009 - 2016. The results of publications, journals, subject categories,

institutions were analyzed to find the worldwide research output of biodiesel. In addition,

“Word cluster analysis" was applied to show a view of trends in biodiesel production and

its manufacture. The results indicate that the annual publications on biodiesel production

have been increasing since 2009 and with a significant advance of almost double between

2010 and 2011. China and Malaysia with 3 institutions worldwide are in the top 10

contributing institutions in relation to biodiesel production in recent years. Every day,

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Energética

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biodiesel production is studied more and more frequently, in all types of living beings even

in food processing [1], especially in micro algae, because they have the capacity to

mitigate emissions of 𝐶𝑂2 which are considered with potential to obtain third-generation

biofuel [2], although several authors agree that the behavior of microalgae differ

according to environment and conditions.

Key words: Bibliometric analysis, biodiesel, production, energy, renewable energy

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Energética

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CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA LA SINTONIZACIÓN DE LOS

CONTROLADORES DE UN D-STATCOM REAL A PARTIR DE UN MODELO SIMULADO

Technical considerations for tuning the controllers of a real D-STATCOM by means

of a simulated model

Santiago Benavides C1, José R Ortiz C1, Juan B Cano Q2, Nicolás Muñoz G2 1Ingeniero electricista. Departamento de ingeniería eléctrica. Universidad de Antioquia. GIMEL. Medellín, Colombia. 2Doctor en ingeniería electrónica. Departamento de ingeniería eléctrica.

Universidad de Antioquia. GIMEL. Medellín, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Este artículo presenta una herramienta técnica para determinar la primera acción de

control de los controladores PI de un Distribution STATic COMpensator (D-STATCOM) real

a partir de valores teóricos; además, se muestra la sintonización final de los controladores

y un método para cargar el bus DC al voltaje requerido. La topología del D-STATCOM que

se utiliza consiste en dos capacitores conectados como bus DC de un Voltage Source

Converter (VSC) que está conectado a la red a través de inductancias. La determinación

de los valores iniciales del controlador se realiza con reglas basadas en la teoría de

intercambio de energía entre dos fuentes. Este método fue implementado en hardware

real con base a un modelo teórico que fue controlado en simulación; sin embargo, el ajuste

de los controladores no fue óptimo en el D-STATCOM real. Esto se debe a que hay variables

no conocidas como las pérdidas que no son proporcionadas de forma exacta por el

fabricante. La mayoría de artículos encontrados en la literatura describen modelos y

estrategias de control del D-STATCOM donde asumen que está resuelto el problema de la

carga del bus DC y no explican cómo realizar la carga del bus DC.

Palabras clave: D-STATCOM, VSC, control PI, sintonización, eficiencia energética.

ABSTRACT

This paper presents a technical tool to determine the first control action of PI controllers

for a real D-STATCOM by means of theoretical design; moreover, the final tune of

controllers and a method to charge DC bus until required-voltage are shown. The used

topology consists of two capacitors like DC bus of SVC which is connected to the grid

through inductors. Initial values determination of controller is done with rules based on

energy interchange between two sources. This method was implemented in a real

hardware base on a theoretical simulated control model; however, the controllers from

simulation were not optimums in the real D-STATCOM. These phenomena occur because

there are unknow variables like losses. The losses do not provide exactly by fabricator.

Most found papers in the literature describes models and control strategies of D-STATCOM

where it is supposed DC problem solved, nevertheless, these papers do not explain how

to charge DC bus.

Key words: D-STATCOM, VSC, PI control, inverter, energy efficiency.

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Energética

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CONTROL DE EFICIENCIA DEL PROCESO DE BOMBEO DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS EN TIEMPO REAL

Real-Time Efficiency Control of Hydrocarbons Pumping Process

Adriana Aldana1, Damaris Franco2, Jorge Gutierrez3, Jhon Ussa4 1Estudiante de Maestría de Diseño de Procesos y Productos. Profesional de Optimización. OCENSA.

Bogotá, Colombia. 2MSc en Administración e Ingeniería de Energía y Ambiente. Jefe de Optimización. OCENSA. Bogotá, Colombia. 3Estudiante de Especialización en Gerencia de

Tecnología. Profesional de Automatización. OCENSA. Bogotá, Colombia. 4Master en Gestión de la industria de Hidrocarburos. Profesional Senior de Gestión Hidráulica. OCENSA. Bogotá, Colombia.


RESUMEN

En el transporte de hidrocarburos, la energía usada por el bombeo genera uno de los

mayores costos operativos y es la principal fuente de emisiones atmosféricas. Las nuevas

tecnologías basadas en la simulación de la operación han contribuido con su optimización,

reduciendo la energía consumida. Actualmente se cuenta con un modelo de simulación

hidráulica que permite tomar decisiones operativas para cumplir con los programas de

bombeo dentro de los márgenes funcionales y de seguridad. Sin embargo, este sistema no

garantiza el mejor uso de los equipos de bombeo y el consecuente ahorro energético, por

lo que se hace necesario diseñar una herramienta a través de la implementación de un

sistema PIMS (Plant Information Management System)5 con visualización de indicadores

de alto desempeño, el cual tiene una interconexión directa con el sistema SCADA

(Supervisory Control and Data Acquisition)6 que facilita el seguimiento de la eficiencia de

los equipos de bombeo y el consumo energético en tiempo real, con el fin de tomar

decisiones rápidas que permitan un ahorro energético y económico; el presente

documento describe dicha herramienta.

Palabras clave: eficiencia energética, energía, sistemas de bombeo, oleoducto,

indicadores, optimización, SCADA, PIMS.

ABSTRACT

Energy used for pumping is one of the most expensive operational costs and the main

source of atmospheric emissions in hydrocarbon transportation. New technologies based

on operational simulations have contributed with optimization by reducing energy

consumption. Currently, an operational hydraulic simulation enables operational decisions

to meet the pumping schedule, within operational and safety margins. However, this

system cannot ensure the best use of the pumping equipment and the potential energy

savings, thus requiring the design and implementation of a PIMS (Plant Information

Management System) with visualization of high performance indicators directly connected

to the SCADA system (Supervisory Control and Data Acquisition), in order to monitor the

pumping equipment in real-time and enable faster and more reliable decisions to achieve

energy and operational cost savings. This paper describes such a tool.

Key words: efficiency, energy, pumping systems, pipeline, indicators, optimization,

SCADA, PIMS.

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Energética

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CAUSAS Y CLASIFICACIÓN DE LAS FALLAS DE MOTORES ELÉCTRICOS EN LA INDUSTRIA

Causes and classification of electric motor failures in industry

Enrique C. Quispe1, Álvaro J. Bazurto2, Rosaura Castrillón3, Juan R. Vidal4

1Doctor en Ingeniería, Depto. de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de Occidente, Grupo de Investigación en Energías GIEN. Cali, Colombia. 2Ingeniero Electricista, Depto. de

Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de Occidente, GIEN. Cali, Colombia. 3Magister en Ingeniería, Depto. de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de Occidente. GIEN, Cali,

Colombia. Doctor en Ingeniería Mecánica, Depto. de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de Occidente, GIEN. Cali, Colombia.


RESUMEN

La gestión energética de los motores eléctricos es una parte importante de la gestión

energética industrial, debido a que los motores eléctricos utilizan aproximadamente el

70% de la electricidad consumida en el sector industrial. La gestión de la energía permite

reducir el consumo de electricidad a través del aumento de la eficiencia de los procesos

industriales y reducir las emisiones de CO2. Conocer la causa de las fallas en los motores

eléctricos es un elemento muy importante de la gestión energética industrial.

Este artículo presenta una revisión de las causas y la clasificación de las fallas más

comunes en los motores eléctricos industriales. El trabajo se complementa con un trabajo

de clasificación de fallas a partir de encuestas e información proporcionada por centros

de reparación de máquinas eléctricas en el suroccidente de Colombia.

Palabras clave: Fallas, Motores Eléctricos, Causas, Motor de Inducción, Clasificación,

Devanados, Núcleo.

ABSTRACT

The energy management of electric motors is an important part of the industrial energy

management, because the electric motors consume about 70% of industrial electricity.

The energy management allows reduce electricity consumption through the increase

efficiency of industrial processes and reduce CO2 emissions. Knowing the cause of failure

in electric motors is a very important element of the industrial energy management.

This paper presents a review of the causes and classification of the most common failures

in industrial electric motors. The work is complemented by a classification of faults made

from surveys and information provided by repair centers electrical machines in

southwestern Colombian.

Key words: Failures, Electric Motor, Causes, Induction Motor, Classification, Winding,

Core.


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Energética

29


La gestión energética representa la mejor estrategia para la disminución

del consumo energético en todos los sectores económicos y productivos.

El establecimiento de indicadores, el reconocimiento de equipos de uso

significativo, la organización de la información energético-productiva,

planificación de la producción, establecimiento e identificación de acciones

de mejora son algunas de las acciones de se desarrollan en un plan de gestión

energética. En búsqueda de estandarizar estos procesos se formuló la norma

ISO 50,001:2011 la cual fija los lineamientos, requerimientos y aspectos

metodológicos alrededor de un sistema de gestión energética. Con base en

esta, se han venido desarrollando implementado estrategias para la

instalación y el asentamiento de este tipo de programas y procedimientos en

diferentes áreas productivas y económicas desde hoteles, universidades hasta

empresas del sector petroquímico.

A continuación, se muestran los trabajos entorno a la gestión energética

presentados en el VI Congreso de Gestión y Eficiencia Energética.


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Energética

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ESTRATEGIAS DE GESTIÓN AMBIENTAL PARA MITIGAR LA HUELLA DE CARBONO

GENERADA POR EL USO DE ENERGÍAS CONVENCIONALES EN UNA INSTITUCIÓN

HOSPITALARIA NIVEL 4

Environmental Management Strategies to Mitigate the Carbon Footprint

Generated by Using Conventional Energies in a Level 4 Medical Center

Mabel Rosero H1., Y. U. López2 1 Est. Maestría en Ciencias Ambientales. Ingeniera Biomédico. Facultad de Ciencias Básicas.

Universidad Autónoma de Occidente, Santiago de Cali, Colombia. 1Doctor Energías Renovables y Eficiencia Energética. Departamento de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de

Occidente. Grupo de Investigación en Energías. Santiago de Cali, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Se pretende evaluar el impacto ambiental generado por el uso de energías convencionales

en una institución hospitalaria nivel 4, y la mitigación obtenida con la implementación de

un sistema fotovoltaico. Lo anterior teniendo en cuenta que, para garantizar el

cumplimiento de los servicios de salud, las instituciones pueden hacer uso de diferentes

fuentes de energía convencionales y algunas renovables, provenientes de la red eléctrica

del país. En este estudio, la institución suple sus altas demandas energéticas diarias

utilizando la red eléctrica y calderas de vapor. Estas últimas, contribuyen a empeorar los

problemas de salud ambiental al emitir diariamente gases de efecto invernadero

(determinados en toneladas equivalentes de CO2) al entorno. Como posible solución al

problema mencionado, se analizan las demandas energéticas específicas y generales

totales de la institución. Con esta información, se calculará la huella de carbono,

mediante la normativa ISO 14064-1, en un periodo de un año, identificando las fuentes

directas e indirectas y sus respectivas emisiones. Posteriormente, se establecieron

estrategias de gestión ambiental que permiten mitigar la huella de carbono generada.

Como resultado, se identifican y presentan en este artículo, los cobeneficios por la

implementación de un sistema solar fotovoltaico, considerando normativas nacionales e

internacionales.

Palabras clave: Huella de carbono, energías convencionales, energías renovables, gestión

ambiental, entidades de salud.

ABSTRACT

It is intended to evaluate the environmental impact generated by the use of conventional

energy in a hospital level 4, and the mitigation obtained with the implementation of a

photovoltaic system. The above taking into account that, in order to guarantee

compliance with health services, the institutions can use different conventional and some

renewable energy sources from the country's electricity grid. In this study, the institution


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Energética

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supplements its high daily energy demands using mains electricity and steam boilers. The

latter contribute to worsen environmental health problems by emitting greenhouse gases

(determined in tonnes of CO2 equivalent) daily into the environment. As a possible

solution to the above problem, the specific and overall energy demands of the institution

are analyzed. With this information, the carbon footprint, through ISO 14064-1, will be

calculated over a period of one year, identifying the direct and indirect sources and their

respective emissions. Subsequently, environmental management strategies were

established to mitigate the carbon footprint generated. As a result, we identify and

present in this article, the co-benefits for the implementation of a solar photovoltaic

system, considering national and international regulations.

Key words: Carbon Footprint, conventional energies, renewable energies, environmental

management, health entities.

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Energética

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APLICACIÓN DE UN ESTUDIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA DE BAJO COSTO EN UN FRIGORÍFICO

Implementation of energy efficiency study of low-cost in a refrigerator

Omar Camilo López López Estudiante de Decimo semestre de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónico, Sede Bogotá. Universidad Nacional de Colombia. Semillero en Eficiencia Energética

afiliado a GRISEC. Bogotá, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Con un estudio de eficiencia energética se obtiene información que ayuda a contemplar y

adquirir soluciones técnicas para el ahorro de energía. Las grandes empresas implementan

la gestión energética como una actividad dentro de la operación y la producción, pero

debido al alto costo la pequeña industria, restringe el uso de estas herramientas y, por

ende, de sus beneficios. Por ello, una alternativa viable para este sector es realizar un

diagnóstico energético de bajo costo que permite identificar fallas, realizar un análisis y

proponer mejoras que optimicen el uso de la energía eléctrica en un 40%, y así reduzcan

el pago de la factura de energía, mejoren su proceso, contribuyan a la disminución de

emisiones de CO2 y favorezca el medio ambiente.

Palabras clave: Optimización, Proceso, Eficiencia Energética, Frigorífico, Pequeña

Empresa.

ABSTRACT

With an energy efficiency study, we get information that helps to contemplate and acquire

technical solutions for energy saving. Large companies implement energy management as

a business activity within the operation and production, but due to the high cost in small

industry, it restricts the use of these tools and therefore, its benefits. Therefore, a viable

alternative for this sector is to make a low-cost energy diagnostic that allows to identify

faults, performing an analysis and propose improvements that optimize the use of electric

energy by 40%, reduce the payment of energy bills, improve its process, contribute to the

reduction of CO2 emissions and promote the environment.

Key words: Optimization, Process, Energy Efficiency, Refrigerator, Small Company.


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Energética

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RELACIÓN ENTRE LAS ACCIONES DE MANTENIMIENTO Y LA EFICIENCIA

ENERGÉTICA EN PYMES

Relationship between maintenance actions and energetic efficiency on

Pymes

María Isabel Ardila Marín1

1Ingeniera Mecánica. UPB. Institución Universitaria ITM. Materiales avanzados y energía. Medellín, Colombia.


RESUMEN

En Colombia, El Ministerio de Minas y Energía ha desarrollado estudios que determinan las

mejores acciones a promover en los diferentes sectores de consumo energético que

contribuyan con el uso racional de la energía (URE). Para el sector industrial es ineludible

el pago mensual de los recursos energéticos y es allí donde deben realizarse acciones que

generen un consumo estrictamente necesario y no una cantidad diferente debido a su

mala utilización. Las acciones de mantenimiento pueden enfocarse desde el punto de vista

energético, si se establece la medición de variables para ser controladas, y así verificar

cómo influyen en la eficiencia energética. Este documento presenta un estudio que trata

de determinar la relación existente entre el consumo de energía, las unidades producidas

y las acciones de mantenimiento de los activos que intervienen en un proceso productivo,

identificando como dichas acciones influyen con la eficiencia energética y por ende en la

rentabilidad y competitividad de las pymes en Medellín. De tres empresas para el estudio

se obtuvieron datos de unidades producidas, recursos energéticos consumidos y acciones

de mantenimiento para un periodo de 12 meses y se determinó como la gestión del

mantenimiento contribuye con la eficiencia energética en la medida que se logre una

disminución en las acciones correctivas durante los periodos de producción.

Palabras clave: URE, Mantenimiento correctivo, Mantenimiento preventivo, Eficiencia

energética, Productividad, Competitividad.

ABSTRACT

The Mines and Energy Ministry in Colombia has developed studies that determine the best

actions to promote among the different energetic consumption sectors who contribute

with the Rational Use of Energy (URE). For the industrial sector, the energetic resources

monthly payment is unavoidable and there it is where there have to be made actions that

contribute with the strictly necessary consumption for the compliance of that productive

activity and don’t for a different amount because of the wrong use of these. Those

maintenance actions can be focused on the energetic point of view, establishing variables

that can be measured and controlled to corroborate how they influence on energetic

efficiency. This document presents a study which tries to determine the relationship

between the energy consumption, the produced units and the maintenance actions of the

assets that are involved in a productive process, identifying how assets maintenance


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Energética

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strategies would influence in Medellin Pymes’ competitiveness, contributing with the

increase of energetic efficiency and hence with its profitability. From three enterprises

for the study there were obtained data about produced units, energetic resources

consumed and the maintenance actions for a period of 12 months, and there was

determined how the maintenance management contributes with the energetic efficiency

as long as the decrease in corrective actions is achieved during the production periods.

Key words: URE, Corrective Maintenance, Preventive Maintenance, Energetic Efficiency,

Productivity, Competitiveness.

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Energética

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DISEÑO DE UNA ENTIDAD HOSPITALARIA SOSTENIBLE

Design of a Sustainable Hospital

Omar Camilo López López Laura Lopez1 Daniel Gonzalez2 Carlos Castang3 Javier E. Holguin4 Y.U. López5 1,2 Estudiante Ingeniería Ambiental 3 Ing. Mecánico. Magister en Sistemas

térmicos. 4Ing. Sanitario. Doctor en Ingeniería. 5Ing. Electricista. Doctor en Energías Renovables y Eficiencia Energética

3,4 5 Departamento de Energética y Mecánica Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia

Correo autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En este trabajo, se presentan los criterios para el diseño de hospital sostenible, desde la

perspectiva de la sostenibilidad. El proyecto se centró en los sectores de aguas, residuos

sólidos, confort térmico, energía solar, economía e impacto social; teniendo en cuenta su

ciclo de vida, es decir, el concepto de sostenibilidad desde su diseño hasta su

desmantelamiento. El hospital 500 camas, 900 trabajadores y un flujo de 600 personas

diariamente, usa 50 servicios de consulta externa, 20 quirófanos, 16 unidades de

diagnóstico, 2 servicios farmacéuticos y las 2 salas de parto, además de diferentes locales

comerciales que permitirán una mayor comodidad para los usuarios dentro de la entidad,

reduciendo su desplazamiento hacia otros lugares. El diseño integral y sostenible, se

proyectó para la ciudad Cali, Valle del Cauca, por sus altos recursos energéticos

aprovechables y la disposición del área. Así mismo, el hospital se planteó considerando

normativa de diseño y construcción vigente.

Palabras clave: Diseño sostenible, análisis de ciclo de vida, confort térmico.

ABSTRACT

In this work, the design of a sustainable hospital institution was carried out, with several

mechanisms, which from the perspective of sustainability will be acceptable. The project

focused on the water, solid waste, thermal comfort, energy, economy and social impact

sectors; considering their life cycle, i.e. the concept of sustainability from design to

dismantling. The hospital was specified as level II, due to its area, structure and number

of beds (seeking to fill the existing deficit in the country). The entity will have 500 beds,

900 workers among doctors, nurses, administrative staff, etc. About 600 people are

expected to attend the site daily, using the 50 outpatient services, 20 operating rooms,

16 diagnostic units, 2 pharmaceutical services and 2 delivery rooms, as well as different

commercial premises that will provide greater comfort to users within the entity, reducing

its displacement to other places. The design was projected for the city Cali, Valle del

Cauca, for its high resources, the layout of the area and that this is one of the main cities

of Colombia. In addition, the hospital was considered according to the current regulations

of the country and the city

Key words: Sustainable design, life cycle analysis, thermal comfort.


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Energética

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INDICADORES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO EN TIEMPO REAL: INTEGRACIÓN DE SISTEMA DE GESTIÓN DE ENERGÍA Y GESTIÓN DE DEMANDA. CASO DE ESTUDIO

Energy Key Perfomance Indicator (eKPIRT) on real time. Integration of Energy

Management System and Demand Side Management. Case study

Sandra Téllez Gutierrez1, Oscar Duarte Velasco2, Javier Rosero García3

1PhD (c) en Ingeniería Eléctrica. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Universidad Nacional de Colombia. Grupo de Investigación Electrical Machines and Drives - EM&D. Bogotá D.C, Colombia. 2Ph.D. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Universidad Nacional de

Colombia. 3Ph.D. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Universidad Nacional de Colombia.

Grupo de Investigación Electrical Machines and Drives - EM&D. Bogotá D.C, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En este artículo se estudian las características de los indicadores energéticos utilizados en

programas de ahorro de energía y se establecen objetivos comunes a el Sistema de Gestión

de Energía y la Gestión de Demanda. A partir del uso de infraestructura de medición

inteligente (Advanced Metering Infrestructure – AMI) se proponen indicadores que

permiten relacionar directamente el consumo de energía con los patrones de consumo de

los usuarios. Se presenta un caso de Estudio en el campus universitario de la Universidad

Nacional de Colombia – Sede Bogotá donde se proponen nuevos Indicadores de Desempeño

energético en tiempo real (eKPIRT) para gestión de energía adecuados a las nuevas

tecnologías y que permiten aumentar la eficiencia energética.

Palabras clave: – Sistemas de Gestión de Energía, Gestión de Demanda, Pedagogía

Energética, respuesta voluntaria, eficiencia, Key Perfomance Indicator (KPI), Energy Key

Perfomance Indicator on Real Time(eKPIRT)

ABSTRACT

In this article we study the characteristics of key perfomance indicators used in energy

saving programs and establish common objectives for the Energy Management System and

Demand Side Management. Based on this recognition and making use of Advanced Metering

Infrastructure, indicators are proposed that directly relate the energy consumption to the

consumption patterns of the users. A case of study is presented for the campus National

University of Colombia - Bogota. In this work, new Energy Performance Indicators are

proposed in real time (eKPIRT) for energy management adapted to new technologies and

that allow to increase energy efficiency

Key words: Energy Management Systems, Demand side Management (DSM), Energy

Education, Voluntary Response, Efficiency, Key Perfomance Indicator (KPI), Energy Key

Perfomance Indicator on Real Time(eKPIRT).


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Energética

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MICRORREDES EN UNIVERSIDADES DE COLOMBIA

MICROGRIDS IN UNIVERSITIES OF COLOMBIA

Jose Daniel Salazar Chavez 1, Jhon Michael Agredo Agredo 2

1Estudiantes de Pregrado Ingenieria Mecanica. Valle del Cauca. Universidad Autónoma de Occidente.Semillero energías renovables de Cali, Colombia. 2Estudiantes de Pregrado Ingenieria

Mecanica. Valle del Cauca. Universidad Autónoma de Occidente. Semillero energías renovables de Cali, Colombia.

Correo del autor responsable: [email protected], [email protected]

RESUMEN

Actualmente en el mundo existe una demanda energética muy alta debido a que todos los

artefactos tecnológicos, en su mayoría, utilizan energía eléctrica para su funcionamiento,

esto implica que con los medios convencionales de generaciòn de energía se ha aumentado

el CO2 (dióxido de carbono) en el planeta tierra. Como alternativas a la demanda

energética y al impacto ambiental negativo se han desarrollado sistemas de optimización

de los diferentes tipos de recursos de energía renovables.

En este artículo se realiza una investigación de las microrredes que se encuentran

funcionando en tres campus universitarios de Colombia los cuales son: La UIS (Universidad

Industrial de Santander), UDENAR (Universidad de Nariño) y la UPB (Universidad Pontificia

Bolivariana de medellín) esto con el fin de conocer variables tales como su capacidad de

producir energía, de almacenarla y conocer la topología de cada una. Se muestra parte

del proceso que llevaron a cabo en las universidades ya mencionadas para la

implementación de una microrred, los estudios previos que se realizaron y los objetivos a

conseguir con la implementación de esta tecnología.

Palabras clave: Implementación de microrredes en universidades de colombia, topología,

demanda energética.

ABSTRACT

Nowadays in the world there is a very high energy demand because all the technological

artifacts, for the most part, use electrical energy for its operation, this implies that with

the conventional means of generation of energy has increased CO2 (carbon dioxide) on

the planet Earth. As alternatives to energy demand and negative environmental impact,

systems have been developed to optimize the different types of renewable energy

resources In this article a research of the microgrids that are working in three university

campuses of Colombia are realized that are: the UIS (Industrial University of Santander),

UDENAR (University of Nariño) and the UPB (Pontifical Bolivarian University of Medellin)

this in order to know variables such as their capacity to produce energy, to store it and to

know the topology of each one. It shows part of the process that carried out in the

universities already mentioned for the implementation of a microrred, the previous

studies that were carried out and the objectives to be achieved with the implementation

of this technology.

Key words: Implementation of microgrids in universities of colombia, topology, energetic

demand.

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Energética

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PLANIFICACIÓN DEL SISTEMA DE GESTIÓN INTEGRAL DE LA ENERGÍA PARA UNA CENTRAL TERMOELÉCTRICA BAJO LINEAMIENTOS ISO 50001

Planning Phase for Energy Management System – EMS in a Coal-fired

thermoelectric power plant.

Cesar Flechas 1, Oscar Otero2 , Johana Rivera3 1 Ingeniero Electromecánico, Magíster en Gestión de la Industria Minero Energética.2 Magíster en Gestión de la Industria Minero Energética, Project Management Profesional - PMP® por el PMI, Especialista y Magíster en Gerencia de Proyectos, 3 Magister en Energía y Gestión Ambiental,

Candidata a Doctorado en Proyectos. Profesora Asociada, Universidad EAN. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En este artículo se presenta el desarrollo de la Fase de planificación del Sistema de

Gestión Integral de la Energía en una Central Termoeléctrica a carbón, bajo

lineamientos ISO 50001. En el desarrollo, se parte de la caracterización energética y luego

se analiza la información de desempeño de la planta, aplicando un conjunto de

herramientas técnicas y de gestión propuestas, para establecer protocolos,

procedimientos, planes de acción, en lo que respecta a : indicadores del sistema de

gestión, variables de control por centro de costo, sistemas de monitoreo, diagnóstico

energético, la vigilancia tecnológica y la inteligencia competitiva, plan de medidas de uso

eficiente de la energía, actualización y validación de la gestión organizacional,

preparación del personal, elaboración y documentación del sistema y el plan de auditorías.

Lo anterior, permitió contar con la información, mecanismos y documentación para

proceder a certificar el sistema de gestión integral de la energía bajo ISO 50001, y así

asegurar el uso racional y eficiente del carbón como energético primario en la empresa.

Palabras clave: Termoeléctrica, Sistema De Gestión Integral De La Energía, Eficiencia

Energética, ISO 50001, Gerencia De Proyectos

ABSTRACT

This document develops the Planning Phase for Energy Management System – EMS-

following ISO 50001 practices for a Coal-fired thermoelectric power plant. It considers

elaboration, update and integration of phase deliverables. Phase deliverables are

procedures, protocols, logs about Energy Efficiency Measure, Organizational Structure

Management, Personnel Training, Auditing procedure plan, among others. This work

provides foundations to proceed to Operational Phase of -EMS-.

Key words: Coal-Fired Thermoelectric Power Plant, Project Management, Energy

Management System, Energy Efficiency, ISO 50001.


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Energética

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IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL OPERACIONAL PARA LA

MEJORA DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO EN DOW AGROSCIENCES

Operational control system implementation to improve energy performance

at Dow Agrosciences

Adriana Palencia1, Estefany M. Yepes G.2 1Master en Eficiencia Energetica.Universidad de Zaragoza. KAI, Barranquilla, Colombia.

2Candidata a Master en Gestion Energetica. Universidad del Atlántico, KAI, Barranquilla, Colombia.

Correo del autor responsable: [email protected], [email protected]

RESUMEN

Dow Agrosciences, con su legado de innovación y liderazgo en sostenibilidad, decidió en

2014 con el soporte de e2 Energia Eficiente, implementar un Sistema de Control

Operacional para la mejora de su desempeño energético de la planta ubicada en Soledad,

Atlántico. El proyecto inició con la revisión energética, analizando el comportamiento

energético de la planta, estado de medición y requerimientos para completarla. Se

identificaron las áreas, equipos y personal de Uso Significativo de Energía (USEn); así como

las variables de control operacional. Se elaboró un diagrama energético productivo para

visualizar las interacciones del proceso con los diferentes energéticos primarios y

secundarios. Además, se construyeron líneas base de energía e indicadores de desempeño

energético. Paralelamente se realizaron capacitaciones relacionadas con la Gestión

Eficiente de Energía y herramientas claves para el control y seguimiento, con el fin de

asegurar la participación activa de todo el personal de la planta y promover la

identificación de oportunidades de ahorro energético basadas en control operacional,

mantenimiento e implementación de proyectos de baja inversión. Se han obtenido ahorros

a julio de 2017 de $320 millones, correspondientes a una reducción de: 748.692 kWh de

energía eléctrica, 27.114 m3 de gas natural y 12.320 m3 de agua. Se dejaron de emitir a la

atmosfera 341.4 toneladas de CO2.

Palabras clave: Desempeño energético; Línea Base, Control Operacional, USEn: Uso

Significado de Energia.

ABSTRACT

Dow AgroSciences with its legacy of innovation and leadership in sustainability, decided

to implement in 2014 an Operational Control System to improve energy performance in

Soledad plant. This was done with the support of e2 Energía Eficiente. The project started

with the Energy Review. Energy behavior of the plant was analyzed and the status of the

measurements, requirements, areas, equipment and personnel of Significant Energy Uses

(SEU) were identified. As well as mayor impact variables on such consumption. In addition,

a productive energy diagram was developed with the interactions of the process and

different primary and secondary energies. Subsequently, energy baselines and energy

performance indicators were created. At the same time, energy management system and

monitoring tools trainings were performed to guarantee the active participation of



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Energética

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employees and promoting every day the identification of energy savings opportunities

based on operational control, maintenance and implementation of low investment

projects. The savings until July 2017 are: COP $320.000.000 It´s a reduction of: 748,692

kWh in electricity, 27,114 m3 in natural gas 12,320 m3 and 341.4-ton CO2 no emitted into

the atmosphere

Key words: Energy performance, Base line, Operational Control, SEU: Significant Energy

Uses

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Energética

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SOLUCIONES PARA MITIGAR LAS CONSECUENCIAS A LA VARIACIÓN DE LA

TEMPERATURA EN EL DEPARTAMENTO DEL ATLÁNTICO - COLOMBIA PARA EL

SECTOR AGROINDUSTRIAL.

Solutions to mitigate the consequences to the variation of the temperature

in the department of Atlántico - Colombia for the agribusiness sector.

Erquinio Alberto Taborda Martinez1, Salomón Consuegra Pacheco 2 Alexandra Damián 3,

Daniela Corpas Peñuela4, Luis F Padilla Castro5, Jesús E Taborda D6, Johan A Taborda D7

1Especialista en Física., Docente Institución Universitaria ITSA. Grupo de Investigación en sociedad, educación y desarrollo humano GISEDH. Barranquilla, Colombia. 2 Mg Administración de empresas., Decano Institución Universitaria ITSA. Grupo de Investigación en sociedad, educación

y desarrollo humano GISEDH. Barranquilla, Colombia. 3 Estudiante ITSA, Semillero Kepler Barranquilla, Colombia. 4 Estudiante Semillero SICE Barranquilla, Colombia 5 Estudiante Semillero

SICE Barranquilla, Colombia, 6 Estudiante Semillero SICE, Barranquilla, Colombia, 7 Estudiante Semillero SICE Barranquilla, Colombia,


RESUMEN

Este estudio propone soluciones para mitigar los efectos del cambio climático en nuestra

región basados en un modelo de variación de la temperatura en el departamento del

Atlántico – Colombia utilizando datos recolectados en tierra y los satélites del programa

GLOBE de la NASA, durante los años 2006-2017, además describe como se ha logrado

articular estudiantes de secundaria y universidad con el centro de investigaciones

espaciales Langley de la NASA en U.S.A y con ITSA como método para la enseñanza de las

Matemáticas, Ciencias Naturales y el Lenguaje. Los resultados de la investigación, al

registrar las observaciones a las 9:00 Am indican la temperatura promedio que se tuvo en

cuenta para desarrollar este modelo matemático fue de 24ºC, al hacer las iteraciones

resultan un aumento progresivo en los valores de la temperatura. Este modelo creado en

el año 2011, es contrastado con mediciones realizadas por los estudiantes desde Tierra y

desde el espacio, coincidiendo con sus predicciones en 2017, donde la temperatura

promedio ha sido de 30°C en horas de la mañana. Estos resultados relacionan algunas

consecuencias como son la escasez de peces en el rio Magdalena, baja producción en la

industria lechera y descensos en la producción agroindustrial del Maíz.

Palabras clave: Cambio climático, Mitigación, Modelo, Variación, Temperatura,

Estudiantes

ABSTRACT

East study proposes solutions to mitigate the effects of the climate change in our region

based on a model of variation of the temperature in the department of Atlántico -

Colombia using information gathered by the students and the satellites of the program

GLOBE, during the years 2006-2017, in addition it describes since it has been achieved

students articulated of secondary and university with the center of spatial investigations

Langley in U.S.A, as method for the education of the Mathematics, Sciences and the

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Energética

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Language. The results of the investigation, on having registered the observations at 9:00

Am indicate the average temperature that this mathematical model bore in mind to

develop it was of 24ºC, on having done the iterations they turn out to be an increase

progressive in the values of the temperature. This model created in the year 2011, is

confirmed by measurements realized by the students from Earth and from the space,

coinciding with his predictions in 2017, where the average temperature has been of 30°C

in hours of the morning. These results relate some consequences since they are the

shortage of fish in the river Sponge-cake, low production in the dairy industry and

decreases in the agroindustrial production of the Maize.

Key words: – Climate change, Mitigation, Model, Variation, Temperature, Students

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Energética

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ESTUDIO Y DIAGNÓSTICO DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA DE LA UNIVERSIDAD

DEL ATLÁNTICO – SEDE NORTE

Study and diagnosis of the Quality of the Energy of Universidad del Atlántico

– Headquarters North

Oscar Churio Silvera1, Marley Vanegas Chamorro2, Guillermo Valencia Ochoa3 1Ingeniero Químico.Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación en Gestión eficiente de la Energía, Kaí. Barranquilla, Colombia. 2Doctor en Tecnología, diversificación, calidad y ahorro

energético. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación en Gestión eficiente de la Energía, Kaí. Barranquilla, Colombia. 3Magister en Ingeniería Mecánica. Universidad del Atlántico. Grupo

de Investigación en Gestión eficiente de la Energía, Kaí. Barranquilla, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

La calidad de la energía eléctrica o calidad de potencia eléctrica es un tema de

preocupación ya que, en la industria, así como en los hogares, centros educativos, etc. se

requiere contar con un servicio eléctrico que no genere daño a los equipos que utilizan

energía ya que existen equipos que no toleran fluctuaciones apreciables de parámetros

tales como tensión, corriente y frecuencia. Este proyecto se enfoca en un estudio y

diagnóstico de la calidad de la energía en la red de distribución interna en las instalaciones

de la Universidad del Atlántico-Sede Norte, a través del análisis de parámetros tales como

distorsiones de la forma de onda (Armónicos), las fluctuaciones de tensión y factor de

potencia bajo los lineamientos normativos nacionales e internacionales, con el fin de dar

recomendaciones que permitan mantener una apropiada operación de los equipos

eléctricos de la institución.

Palabras clave: Calidad de la Energía, Distorsiones de la forma de onda, Factor de

potencia, Fluctuaciones de tensión, Armónicos.

ABSTRACT

The quality of the electric power or quality of electrical power is a topic of worry since,

in the industry, as well as in the homes, educational centers, etc. It is needed to possess

an electrical service that it should not generate I damage the equipment’s that use energy

since there exist equipment’s who do not tolerate valuable fluctuations of such

parameters as tension, current and frequency. This project focuses in a study and

diagnosis of the quality of the energy in the net of internal distribution in the facilities of

the Universidad del Atlántico-Headquarters North; across the analysis of parameters like

the distortions of the waveform (Harmonic), the fluctuations of tension and factor of

power under the normative national and international limits, to give recommendations

that allow to support an appropriate operation of the electrical equipment of the

institution.

Key words: – Harmonic, Quality of the Energy, Distortions of the waveform, Factor of

power, Tension fluctuations

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Energética

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ANÁLISIS EXERGÉTICO DE UN CICLO BRAYTON SUPERCRÍTICO CON DIÓXIDO DE CARBONO COMO FLUIDO DE TRABAJO

Exergetic analysis of a Supercritical Brayton cycle with carbon dioxide as a

working fluid

Edgardo Castro Pacheco1, Moisés Herrera Palomino2, Armando Fontalvo Lascano3, Ricardo Vásquez Padilla4, Jorge Duarte Forero5

1Ingeniero Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad del Atlántico. Grupo DIMER. Barranquilla, Colombia. 2Ingeniero Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica.

Universidad del Atlántico. Grupo DIMER. Barranquilla, Colombia. 3M.Sc. Departamento de Energía. Universidad de la Costa CUC. Barranquilla, Colombia. 4Ph.D. School of Environment, Science and Engineering. Southern Cross University. Lismore, Australia. 5Ph.D. Departamento de Ingeniería

Mecánica. Universidad del Atlántico. Grupo DIMER. Barranquilla, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En la presente investigación se ha desarrollado un análisis basado en la primera y segunda

ley de la termodinámica, para cuatro diferentes configuraciones de un ciclo Brayton S-

CO2: simple, con recompresión (RC), con enfriamiento parcial (PC) y de compresión

principal con interenfriamiento parcial (MC). Además, dichas configuraciones son

modeladas para analizar el efecto del uso de recalentamiento, en un rango de

temperaturas de entrada de la turbina principal de 550 a 850 °C y una presión máxima de

25 MPa. Las simulaciones fueron validadas y los resultados permitieron verificar que para

las configuraciones con recalentamiento se presentan pérdidas totales de exergía

consistentemente más bajas que para las configuraciones sin este. Conjuntamente la

temperatura de entrada a la turbina tiene una influencia significativa sobre estas

pérdidas, obteniéndose su valor mínimo a temperaturas dentro del rango de 800-850 °C.

Palabras clave: Ciclo Brayton, Enfriamiento parcial, Exergía total destruida,

Recalentamiento, Recompresión.

ABSTRACT

In this research, we have developed an analysis based on the first and second law of

thermodynamics, for four different configurations of a Brayton S-CO2 cycle: simple, with

recompression (RC), with partial cooling (PC) and main compression with partial cooling

(MC). Also, these configurations are modeled to analyze the effect of the use of reheating,

in a range of input temperatures of the main turbine from 550 to 850 ° C and a maximum

pressure of 25 MPa. The simulations were validated and the results allowed to verify that

for the configurations with reheat there are total losses of exergy consistently lower than

for the configurations without it. Jointly, the turbine inlet temperature has a significant

influence on the losses, obtaining a minimum value to temperatures between 800-850 °C.

Key words: – Brayton Cycle, Partial cooling, Recompression, Reheater, Total exergy

losses.


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Energética

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DESARROLLO DE UN MODELO PREDICTIVO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL FLUJO DE DESCARGA EN VÁLVULAS DE SEGURIDAD APLICADAS A SISTEMAS DE

VAPOR

Development of a predictive model for the characterization of the discharge flow in safety valves applied to steam systems

Carlos Camargo Fiorillo1, Carlos García Rincon2, Jorge Duarte Forero3

1Ingeniero Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad del Atlántico. Grupo DIMER. Barranquilla, Colombia. 2Ingeniero Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad del Atlántico. Grupo DIMER. Barranquilla, Colombia. 5Ph.D. Departamento de

Ingeniería Mecánica. Universidad del Atlántico. Grupo DIMER. Barranquilla, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Este artículo presenta un modelo estadístico que predice el flujo de descarga de válvulas

de seguridad utilizadas en sistemas de vapor de centrales térmicas, a partir de pruebas

realizadas con nitrógeno como fluido de trabajo, tomando en cuenta las normativas ASME

vigente para la caracterización de este tipo de componentes. El modelo estadístico se

basa en datos simulados en el software ANSYS® y validados experimentalmente en un

banco de pruebas para válvulas de seguridad, lo que permitió simular diversas

combinaciones de las variables de prueba, aumentando el número de muestras, sin

incrementar costos y tiempos experimentales. Se determinó estadísticamente la

influencia de las variables sobre el fenómeno en estudio y se aplicó una regresión

multivariable con las que resultaron significativas (densidad y volumen específico). La

correlación encontrada define el factor de corrección para predecir el flujo de descarga

con vapor en condición de operación, basado en la medición del flujo de descarga de

nitrógeno en el banco de pruebas. Se validó la robustez del modelo determinado a través

de un análisis de residuos y normalidad, con el fin de garantizar la reproducibilidad de la

predicción.

Palabras clave: ANSYS®, Alivio de presión, Eficiencia energética, Modelos estadísticos,

Termo-fluidos.

ABSTRACT

This paper presents a statistical model that predicts the discharge flow of safety valves

used in steam systems of thermal power plants, based on tests conducted with nitrogen

as working fluid, taking into account the current ASME regulations for the characterization

of this type of components. The statistical model is based on simulated data in the ANSYS®

software and validated experimentally in a test bench for safety valves, which allowed to

simulate various combinations of the test variables, increasing the number of samples,

without increasing costs and experimental times. The influence of the variables on the

phenomenon under study was statistically determined and a multivariate regression was

applied with those that were significant (density and specific volume). The correlation

found defines the correction factor to predict the discharge flow with steam in operating


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Energética

46

condition, based on the measurement of the nitrogen discharge flow in the test bench.

The robustness of the determined model was validated through a residue and normality

analysis, in order to guarantee the reproducibility of the prediction.

Key words: – ANSYS®, Energy efficiency, Pressure relief, Statistical models, Thermo-

fluids.

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Energética

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AUDITORIAS ENERGÉTICAS BASADA EN LA NORMA ISO 50002: UNA HERRAMIENTA DE APLICACIÓN PARA LA GESTIÓN SOSTENIBLE DE ENERGÍA.

CASO PRÁCTICO

ENERGY AUDITS BASED ON STANDARD ISO 50002: AN APPLICATION TOOL TO SUSTAINABLE ENERGY MANAGEMENT. A STUDY CASE

Rosaura Castrillón Mendoza1, Jenny Lorena Ibarguen Valverde2, Francisco Javier Rey3

1Magister en Ingeniería Eléctrica, Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad Autónoma de Occidente. Grupo de Investigación en Energía-GIEN. Cali, Colombia. 2Ingeniera Agroindustrial,

Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. Grupo de Investigación en Eficiencia Energéticas y Energías Alternativas-G.E.A.L. Palmira, Colombia. 3Doctor en Ciencias Físicas

programa de Termodinámica, Dpto. de Ingeniería energética y mecánica de fluido. Universidad de Valladolid. Grupo de Investigación en GIR de TERMOTECNIA. Valladolid, España


RESUMEN

Las auditorías energéticas juegan un papel fundamental en el establecimiento e

implementación de acciones orientadas a incrementar el uso eficiente de energía y en la

obtención de ahorros económicos, energéticos y ambientales en una organización; por

tanto el objetivo principal de este estudio es presentar la norma ISO 50002 de auditorías

energéticas como una herramienta de aplicación para la gestión sostenible de energía a

través del análisis y la aplicación in situ en una empresa productora de ingredientes

alimenticios. La hipótesis planteada se logró validar al adoptar en la empresa las pautas

aportadas por la ISO 50002 para el desarrollo de la revisión energética, requisito exigido

en un sistema de gestión de la energía basado en la norma ISO 50001, esta última que

incorpora la gestión sostenible de energía a las prácticas habituales de cualquier

organización dado su enfoque de interacción dinámica organizada entre los elementos de

un conjunto en mira de alcanzar el uso más eficiente de las fuentes de energía. En la

revisión energética realizada en la empresa se identificó oportunidades de mejora y

potenciales de ahorro de tipo energético, económico y de emisiones de carbono;

equivalentes a 1.316.781,32 KWh/año; 2.024.006.180 Pesos Colombianos y 262.039

KgCO2/año respectivamente.

Palabras clave: Auditorías Energéticas, ISO 50001, ISO 50002, Gestión sostenible de

Energía, Oportunidades de Ahorro, Uso Eficiente de la Energía.

ABSTRACT

The Energy audits play an important role in the establishment and implementation of

actions aimed at increasing the efficient use of energy and at obtaining economic, energy

and environmental savings in an organization; therefore, the main objective of this study

is to present the ISO 50002 standard of energy audits as an application tool to the

sustainable energy management through the analysis and the application on site in a Food

Ingredients Company. The stated hypothesis was validated by adopting in the company

the guidelines provided by ISO 50002 for the development of the energy review;

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Energética

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requirement is required in an energy management system based on ISO 50001, the latter

that incorporates the sustainable energy management to usual practices of any

organization, Because of its focus of organized dynamic interaction between the elements

of a set to achieve the use most efficient of energy sources. In the energy review carried

out at the company were identified opportunities for improvement and energy savings

potential of energy, economic and carbon emissions equivalent to 1.316.781,32 KWh/year;

2.024.006.180 Columbian currency and 262.039 KgCO2/year respectively.

Key words: Energy Audits, ISO 50001, ISO 50002, Sustainable Energy Management, Savings

Opportunities, Efficient Use of Energy.

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Energética

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ANÁLISIS DE MEDIDAS PARA LA REDUCCIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA MEDIANTE SIMULACIÓN DINÁMICA DE UN EDIFICIO

Analysis of energy savings strategies by dynamic simulation of a building

Wilfredo Colmenares Llanos1, Angélica Fernández Rubio1, Ricardo Chegwin Hillembrand2, Milen Balbis Morejón4, Iván Tovar Ospino5.

1Estudiantes del Programa de Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma del Caribe. Grupo Interdisciplinario de Investigación en Energía y Medio Ambiente. -GIIMA. 2

Master en Sistema de Gestión, Facultad de Ingeniería Mecánica. Universidad Autónoma del Caribe. Grupo Interdisciplinario de Investigación en Energía y Medio Ambiente – GIIMA 4Master en Eficiencia Energética. Facultad de Ingeniería. Universidad de la Costa. Grupo de Investigación en Optimización Energética GIOPEN. 5 Doctor en Tecnologías de Climatización y Eficiencia Energética

en Edificaciones. Facultad de Ingeniería Mecánica. Universidad Autónoma del Caribe. Grupo Interdisciplinario de Investigación en Energía y Medio Ambiente – GIIMA

Barranquilla, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

El consumo eléctrico en el sector comercial y publico representa el 23% del total [1], de

esto se puede dilucidar la importancia de las medidas de ahorro en las edificaciones de

este sector en Colombia. El presente trabajo consiste en un análisis de medidas de ahorro

energético (MAE) en un edificio educativo mediante simulación dinámica y por medio de

la utilización del software OpenStudio®, cuyo motor de cálculo es EnergyPlus. Los

resultados obtenidos se compararon con los valores de consumo eléctrico arrojados tras

la construcción de una línea base del edificio en estudio. Los ahorros muestran

reducciones desde 6,76% hasta 26,35% para distinto escenarios derivados de medidas

pasiva; y desde 12% hasta 45% para escenarios derivados de medidas activas, por tal motivo

la metodología empleada resulta válida para comprobar que las oportunidades de ahorro

bajo consideración cumplen con una reducción significativa del consumo de energía y son

elegibles para su aplicación en la edificación.

Palabras clave: Climatización, eficiencia energética, medidas de ahorro energético,

programas de simulación, transferencia de calor, simulación dinámica.

ABSTRACT

The present project involves an analysis of energy conservation opportunities in an

educational building (graduate building of the Autónoma del Caribe University) by the

mean of the dynamic simulation with OpenStudio® and EnergyPlus. The results shown was

compare with the establishment of a benchmark obtained with the construction of a base

line. For passive strategies the savings goes from 12% to 26,35%, and for active strategies

goes from 12% to 45%. This mean that the opportunities under consideration comply with

a substantial reduction in energy consumption and are applicable for the building.

Key words: HVAC - Heat Ventilation Air Conditioning, energy conservation, energy

conservation opportunities, simulation programs), heat transfer, dinamic simulation.

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Energética

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METODOLOGÍA RÁPIDA PARA LA MODELACIÓN DE CHILLERS DE ABSORCIÓN UNIEFECTO EN EL ENTORNO DE SIMULACIÓN DE TRNSYS

Prompt Single-Effect Absorption Chiller’s Modelling Methodology within the TRNSYS Simulation Environment

Daniel D. Franco-Gutiérrez1, César A. Isaza-Roldán2

1Ingeniero Físico. Especialización en T & D de Energía Eléctrica. Universidad Pontificia Bolivariana (UPB). Medellín, Colombia. 2Doctor en Ingeniería. Facultad de Ingeniería Mecánica. Universidad

Pontificia Bolivariana (UPB). Medellín, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

El crecimiento económico incrementa las necesidades de aire acondicionado y

refrigeración, aumentando la dependencia de la generación basada en combustibles

fósiles. Por tal, temas como eficiencia energética en edificios o procesos, así como

generación distribuida (GD) y renovable son temas de alto interés. Los chillers de

absorción permiten impulsar procesos de enfriamiento, a partir de fuentes de calor tales

como distritos térmicos, cogeneración, energía termosolar o calor industrial residual;

obteniendo menores emisiones de CO2 y no afectando a la capa de ozono. Los chillers de

absorción interactúan con las condiciones climáticas y las variaciones de las cargas

térmicas del edificio, lo que dificulta la evaluación del desempeño y requiere el uso de

herramientas computacionales para simular su comportamiento. TRNSYS es uno de los

entornos de simulación energética más usados para este tipo de sistemas. El presente

trabajo, ofrece una visión de la tecnología de absorción uniefecto y luego presenta los

resultados de una metodología propuesta, la cual a partir de las curvas de capacidad de

los fabricantes y las ecuaciones básicas que modelan a un chiller de absorción, permite

obtener al archivo de datos que TRNSYS requiere para simular este elemento.

Palabras clave: Chiller de absorción, TRNSYS, COP, simulación energética, aire

acondicionado.

ABSTRACT

Economic growth draws more and more exigency for air-conditioning and refrigeration;

thereupon, deterioration of the reliance upon fossil-fuel generation is a consequence.

Hence, work regarding the setup of energy-efficient buildings and processes, as well as

renewable distributed energy resources (DER) is in vogue. Thermally-driven absorption

chillers allow the powering of cooling processes by means of heat sources and whether it

is district heat, combined heat and power (CHP), solar thermal energy or industrial waste

heat, etc., the CO2 footprint of these systems is significantly lower in comparison with

those of conventional electrically-powered cooling machines, besides its usage of non-

ozone-depleting refrigerants. Furthermore, absorption chillers may play a significant role

within renewable DERs, by alleviating the cooling-originated loading upon electrical grids,

chiefly during electrical on-peak times. As absorption chillers’ dynamics rely on varying

building thermal variables and weather variables alike, TRNSYS has become one of the

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Energética

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most useful Energy Simulation Software addressing thermal modelling of this sort. The

present work offers an overview of single-effect absorption chillers and thereafter

elaborates on a proposed straightforward methodology, aimed at completion of a data file

from the chiller manufacturer’s capacity curves so as to simulate an absorption chiller via

TRNSYS.

Key words: Absorption chiller, TRNSYS, COP, energy simulation, air condition.

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Energética

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HERRAMIENTAS PARA LA GESTIÓN ECO-EFICIENTE DE LA COMBUSTIÓN DE GAS DE REFINERÍA

Tools for Eco-efficient Management of Refinery Gas Combustion

Viatcheslav kafarov1, María Gómez2, Juan Sepúlveda3, Lourdes Meriño4

1Dr. Science. Escuela de Ingeniería Química. Universidad Industrial de Santander. Grupo de Investigación CIDES. Bucaramanga, Colombia. 2Magister en Ingeniería Química. Universidad

Industrial de Santander. Grupo de Investigación CIDES. Bucaramanga, Colombia. 3Candidato a doctor en Desarrollo Sostenible. Universidad de Manizales, Colombia. 4Doctora en Ingeniería

Química. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo Kaí. Barranquilla. Colombia Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Los procesos de combustión que se desarrollan en la industria de la refinación del petróleo

utilizan como fuente principal de energía una mezcla de gas natural (GN) y gas de refinería

(GR), el cual es recuperado de los distintos procesos y reutilizado como sustituto del gas

natural; por lo cual se tendrá un gas cuya composición variará ampliamente dependiendo

de su origen, presentando altos contenidos de hidrógeno, etileno, propano y propileno.

Los cambios en la composición del gas combustibles impactan en la ecoeficiencia del

proceso de combustión y representan riesgos para la normal operación en planta, por lo

que es necesario disponer de herramientas que permitan realizar el monitoreo y

seguimiento del proceso de combustión.

En este trabajó se analizaron los cambios en la composición del gas combustibles para

determinar los efectos en la eco-eficiencia, con el fin de plantear una serie de

herramientas basadas en los índices de Wobee, Número de Metanos, Temperatura

adiabática de llama y emisiones de CO2. El desarrollo de estas herramientas fue posible

mediante el modelamiento matemático, la simulación computacional y el uso de la lógica

difusa, obteniéndose 4 herramientas que fueron validadas utilizando datos reales de una

planta de refinación de petróleo y por expertos de la industria.

Palabras clave: combustión, eco-eficiencia, gases combustibles, herramientas

computacionales.

ABSTRACT

The combustion processes that are developed in the oil refining industry use as a main

source of energy a mixture of natural gas (NG) and refinery gas (GR), which is recovered

from the different processes and reused as a substitute for the natural gas; therefore,

there will be a gas whose composition will vary widely depending on its origin, presenting

high contents of hydrogen, ethylene, propane and propylene. Changes in the composition

of fuel gas have an impact on the eco-efficiency of the combustion process and represent

risks for the normal operation of the plant, so it is necessary to have tools that allow

monitoring of the combustion process.

In this work, the changes in the fuel gas composition were analyzed to determine the

effects on eco-efficiency, in order to propose a series of tools based on Wobee indexes,


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Energética

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number of methane, adiabatic flame temperature and emissions of CO2. The development

of these tools was possible through mathematical modeling, computational simulation and

the use of fuzzy logic, obtaining 4 tools that were validated using real data from an oil

refining plant and by industry experts.

Key words: combustion, eco-efficiency, combustible gases, computational tools.

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Energética

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REVISIÓN Y PROPUESTA METODOLÓGICA DE FORTALECIMIENTO DE INDICADORES DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO EN PLANTAS DE GENERACIÓN

TÉRMICA

REVIEW AND METHODOLOGICAL PROPOSAL FOR STRENGTHENING ENERGY PERFORMANCE INDICATORS IN THERMAL GENERATION PLANTS

David Rojas1, Deissy Estupiñán2 Omar Prias3

1Ingeniero Industrial, Grupo de Investigación en el Sector Energético Colombiano, Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá2 Estudiante de Ingeniería Industrial, Grupo de Investigación en el Sector Energético Colombiano, Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá 2 MSc Eficiencia

Energética, Director Grupo de Investigación en el Sector Energético Colombiano Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá.

Correo del autor responsable: [email protected].

RESUMEN

La eficiencia energética representa una importante oportunidad para el sector de

generación termoeléctrica, con beneficios directos en productividad y competitividad.

Dentro de las estrategias para abordarla, la implementación de Sistemas de Gestión de la

Energía (SGEn) bajo los lineamientos de la norma ISO 50001 representa una alternativa

atractiva en relación costo-beneficio. El desarrollo de los elementos que hacen parte de

un SGE requiere de aproximaciones diferenciadoras frente a las usadas en otros sectores,

debido a las características técnicas y de mercado propias del proceso de generación. En

contribución a esta área, el presente artículo aborda los lineamientos específicos para el

establecimiento de Indicadores de Desempeño Energético (IDEn) del sector, los cuales

representan un elemento central del SGEn para el seguimiento continuo, sistemático y

confiable de las mejoras alcanzadas. La temática es estudiada a través de la revisión de

casos internacionales y el análisis de dos casos nacionales, tomados de empresas

beneficiarias del Programa Estratégico Nacional para la Implementación de Sistemas de

Gestión Integral de la Energía (PEN-SGIE). El análisis permitió categorizar los posibles IDEn

a emplear para un SGEn dentro del sector de generación térmica y formular

recomendaciones para su adecuada integración con los aspectos operativos del Sistema.

Palabras clave: Sistemas de Gestión de la Energía (SGEn), Indicadores de Desempeño

Energético (IDEn), ISO 50001, Termoeléctricas, Gestión de la Energía.

ABSTRACT

Energy Efficiency represents an important opportunity for the thermal generation sector

with direct benefits in productivity and competitiveness. Among the approaching

strategies, the implementation of Energy Management Systems (EnMS) under the ISO 50001

guidelines represents an attractive cost-benefit alternative. The development of elements

of an EnMS require differential approaches form the ones used in other sectors, due to the

technical and market characteristics associated to the power generation process. In

contribution to this area, this work studies the specific guidelines to establish Energy

Performance Indicators (EnPIs) for the sector, which represent a central element of an


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Energética

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EnMS that allows the systematic, continual and reliable monitoring of the achieved

improvements. The topic is studied through the review of international cases and the

analysis of two national cases, taken form beneficiary organizations of the National

Strategic Program for the Implementation of Integral Energy Management Systems (PEN-

SGIE). The results allow to classify the possible EnPIs to use in an EnMS for the thermal

generation sector and formulate recommendations to its adequate integration with the

operative elements of the system.

Key words: Energy Management Systems (EnMS), Energy Performance Indicators (EnPIs),

ISO 50001, Thermal Generation, Energy Management.

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Energética

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SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA EN EL CAMPUS LA NUBIA DE LA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA: FASE 1_ DIAGNOSTICO

Energy management system at the Nubia campus of the National University of Colombia: phase 1_ Diagnosis

J. A. Márquez Ceballos1, J.D. Marín Jimenez2, S.X Carvajal Quintero 3

1Ingeniero Electricista. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación. Environmental Energy and Education Policy. Manizales, Colombia. 2 PhD en Ingeniería Línea

Automática. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación. Environmental Energy and Education Policy. Manizales, Colombia. 3 PhD en Ingeniería Línea Automática.

Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación. Environmental Energy and Education Policy. Manizales, Colombia.


RESUMEN

La implementación de un sistema de gestión energética (SGEn) en organizaciones es

realizada a través de un conjunto de actividades y etapas que permiten establecer

objetivos, metas y planes de acción para el uso eficiente de la energía. Esta gestión

consiste en el monitoreo, registro, evaluación y acciones continuas sobre los equipos,

áreas y procesos, que permitan reducir los consumos y gastos energéticos. La necesidad

de comunicar y controlar los recursos energéticos distribuidos (DERs, por sus siglas en

inglés Distributed Energy Resources) y las instalaciones eléctricas es fundamental para

mantener la seguridad y continuidad del suministro, garantizando a su vez una buena

operación del sistema. En este artículo se presentan los principales resultados de la

inspección y diagnóstico de las instalaciones eléctricas y los DERs del campus la Nubia de

la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. El objetivo de la inspección y el

diagnóstico es implementar políticas de eficiencia energética que den directrices para la

compra de equipos e implementación de tecnologías de energía renovable que contribuyan

con un ahorro energético para el mejoramiento del desempeño energético del Campus.

Palabras clave: Recursos Energéticos Distribuidos, Eficiencia Energética, Sistema de

Gestión Energética, Campus Universitario, Data Driven Decision, ISO 50001.

ABSTRACT

The implementation of an energy management system (SGEn) in organizations is through

a set of activities and stages that allow establishing objectives, goals and action plans for

the efficient use of energy. This management consists of monitoring, recording, evaluation

and continuous actions on the equipment, areas and processes, which allows to reduce

expenses and energy costs. The need to communicate and control distributed energy

resources (DER, for its acronym in English Distributed Energy Resources) and electrical

installations is essential to maintain security and maintenance of supply, while ensuring

good operation of the system. In this article, are presented the results of the diagnostic

study of the electrical installations and the DER, of the campus of the National University

of Colombia Sede Manizales. The objective of the inspection and design of renewable

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Energética

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energy technologies that contribute to energy savings for improving the energy

performance of the Campus.

Key words: Distributed Energy Resources, Energy Efficiency, Energy Management System,

University Campus, Data Driven Decision, ISO 50001.

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Energética

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EVALUACIÓN DE PARÁMETROS DE INCERTIDUMBRE EN EL CÁLCULO DE ENERGÍA FIRME PARA GENERACIÓN HIDRÁULICA

Parameter evaluation in the calculation of firm energy for hydropower generation

Yurany Andrea Osorno C1, Diego Mejía-Giraldo2 Nicolás Muñoz-Galeano2

1Estudiante maestría en ingeniería. 2Profesores con Doctorado en Ingeniería. Departamento de ingeniería eléctrica. Universidad de Antioquia. GIMEL. Medellín, Colombia.


RESUMEN

Este trabajo evalúa el cálculo de la energía firme para el cargo de confiabilidad -ENFICC-

definido en la resolución CREG 071 de 2006. Se realiza un análisis de sensibilidad sobre

uno de los parámetros que se consideran fijos en el modelo de ENFICC en Colombia, el

factor de conversión, que varía de acuerdo con los cambios en el volumen del embalse,

considerando un volumen inicial que tiene en cuenta las condiciones de escasez.

El modelo de cálculo de ENFICC en Colombia considera los datos históricos de hidrología y

las características técnicas de las plantas hidráulicas. Para validar los cambios de la

ENFICC se realizó un análisis con diferentes escenarios, los resultados obtenidos muestran

que cambiar el volumen inicial en el modelo de optimización no produce ningún cambió

en los resultados de ENFICC, por otro lado, la relación del factor de conversión y el

volumen del embalse si produce cambios, obteniendo una ENFICC menor a la obtenida con

el modelo regulado. Esta última variación muestra que realizar el cálculo con información

más cercana a las características de la planta genera cambios importantes en el valor de

la ENFICC.

Palabras clave: EF, ENFICC, OEF, cargo por confiabilidad, planta de generación, volumen

del embalse, factor de conversión.

ABSTRACT

This study evaluates the calculation of the firm energy for the reliability charge -FERC-

defined in the resolution CREG 071 of 2006. It arises a sensitivity analysis over one of the

parameters that is considered fixed in the model FERC in Colombia, the conversion factor,

which be changed according to the changes in the reservoir volume, considering an initial

volume with consequent shortage conditions.

The calculation model FERC in Colombia considers historical hydrology data and technical

characteristics of hydraulic power plant. For getting different results of FERC of hydraulic

power plant, seeks to make an analysis with different scenarios, the results showed that

to change the initial volume in the optimization model did not produce any change in the

results of FERC, on the other hand, the relationship of the conversion factor and the

volume from reservoir produces changes, obtaining an FERC less than the calculate by the

regular model. This last variation shows that performing the calculation with information


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Energética

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closer to the characteristics of the plant generates important changes in the value of the

FERC.

Key words: Energy Management Systems (EnMS), Energy Performance Indicators (EnPIs),

ISO 50001, Thermal Generation, Energy Management

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Energética

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CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA LA SINTONIZACIÓN DE LOS

CONTROLADORES DE UN D-STATCOM REAL A PARTIR DE UN MODELO SIMULADO

Technical considerations for tuning the controllers of a real D-STATCOM by means of a simulated model

Santiago Benavides C1, José R Ortiz C1, Juan B Cano Q2, Nicolás Muñoz G2

1Ingeniero electricista. Departamento de ingeniería eléctrica. Universidad de Antioquia. GIMEL. Medellín, Colombia. 2Doctor en ingeniería electrónica. Departamento de ingeniería eléctrica.

Universidad de Antioquia. GIMEL. Medellín, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Este artículo presenta una herramienta técnica para determinar la primera acción de

control de los controladores PI de un Distribution STATic COMpensator (D-STATCOM) real

a partir de valores teóricos; además, se muestra la sintonización final de los controladores

y un método para cargar el bus DC al voltaje requerido. La topología del D-STATCOM que

se utiliza consiste en dos capacitores conectados como bus DC de un Voltage Source

Converter (VSC) que está conectado a la red a través de inductancias. La determinación

de los valores iniciales del controlador se realiza con reglas basadas en la teoría de

intercambio de energía entre dos fuentes. Este método fue implementado en hardware

real con base a un modelo teórico que fue controlado en simulación; sin embargo, el ajuste

de los controladores no fue óptimo en el D-STATCOM real. Esto se debe a que hay variables

no conocidas como las pérdidas que no son proporcionadas de forma exacta por el

fabricante. La mayoría de artículos encontrados en la literatura describen modelos y

estrategias de control del D-STATCOM donde asumen que está resuelto el problema de la

carga del bus DC y no explican cómo realizar la carga del bus DC.

Palabras clave: D-STATCOM, VSC, control PI, sintonización, eficiencia energética.

ABSTRACT

This paper presents a technical tool to determine the first control action of PI controllers

for a real D-STATCOM by means of theoretical design; moreover, the final tune of

controllers and a method to charge DC bus until required-voltage are shown. The used

topology consists of two capacitors like DC bus of SVC which is connected to the grid

through inductors. Initial values determination of controller is done with rules based on

energy interchange between two sources. This method was implemented in a real

hardware base on a theoretical simulated control model; however, the controllers from

simulation were not optimums in the real D-STATCOM. These phenomena occur because

there are unknow variables like losses. The losses do not provide exactly by fabricator.

Most found papers in the literature describes models and control strategies of D-STATCOM

where it is supposed DC problem solved, nevertheless, these papers do not explain how

to charge DC bus.

Key words: D-STATCOM, VSC, PI control, inverter, energy efficiency.

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Energética

61

EFECTO DEL PROPANO SOBRE EL DESEMPEÑO EXERGÉTICO DE LA COMBUSTIÓN

EN UN HORNO DE REFINERÍA

Effect of propane on the exergetic performance of combustion in a refinery furnace

Daniel R. Barragan-Noriega1*, Sergio Morales1, Viatcheslav Kafarov1

1Universidad Industrial de Santander, Escuela de Ingeniería Química, Centro de Investigación para el Desarrollo Sostenible en Industria y Energía - CIDES, Cra 27#9

Bucaramanga, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Debido al agotamiento de los recursos naturales no renovables, el incremento en la

emisión de contaminantes y la creciente demanda energética mundial, cada vez es más

importante la implementación de estrategias que conlleven a un aprovechamiento

sustentable de los recursos disponibles y a la mejora en la eficiencia de los procesos

empleados actualmente; una herramienta ampliamente utilizada para este fin es el

análisis exergético.

Actualmente los procesos de refinación de petróleo emplean como principal fuente de

energía los gases de refinería, los cuales consisten en mezclas de gas natural y gases

gastados; estos son obtenidos como subproductos en distintas unidades de procesamiento,

por lo que su composición varía de acuerdo al proceso del cual provienen, destacando su

contenido de gases como etileno, hidrógeno, propano y propileno. En este orden de ideas,

en el presente trabajo se evaluó el efecto de la variación de la proporción de gas residual

respecto a gas natural, sobre el comportamiento termodinámico de la combustión en un

horno de refinería; mediante la metodología de análisis exergético.

El proceso fue simulado mediante el software Aspen-Plus®-v.8.8, obteniendo propiedades

termodinámicas de los flujos involucrados en la combustión para los diferentes casos de

estudio analizado. Seguidamente, se realizó el análisis exergético, obteniendo perfiles de

irreversibilidad y eficiencia exergética, encontrándose que la variación del gas residual a

la entrada del horno no afecta en gran medida la eficiencia exergética (variaciones

inferiores a 1%); sin embargo, las irreversibilidades del proceso aumentan hasta un 70%

conforme aumenta la proporción de gas residual.

Palabras clave: Exergía, Gases de Refinería, Gas Natural, Combustión, Intercambiabilidad

ABSTRACT

Due to the exhaustion of non-renewable natural resources, the increase in the emission

of pollutants and the growing global energy demand, it is increasingly important to

implement strategies that lead to a sustainable use of available resources and to improve

the efficiency of the processes currently employed; A tool widely used for this purpose is

the exergy analysis.

62



Energética

62

Currently, refining processes use refinery gases as the main source of energy, which

consist of mixtures of natural gas and spent gases; These are obtained as by-products in

different processing units, so their composition varies according to the process they come

from, highlighting their content of gases such as ethylene, hydrogen, propane and

propylene. In this order of ideas, in this work we evaluated the effect of the variation of

the proportion of residual gas with respect to natural gas, on the thermodynamic behavior

of combustion in a refinery furnace; through the methodology of exergy analysis.

The process was simulated using the software Aspen-Plus®-v.8.8, obtaining

thermodynamic properties of the flows involved in the combustion for the different cases

analyzed. Then, the exergy analysis was performed, obtaining profiles of irreversibility

and exergetic efficiency, finding that the variation of the residual gas at the entrance of

the furnace does not greatly affect the exergetic efficiency (variations less than 1%);

however, the irreversibilities of the process increase up to 70% as the proportion of waste

gas increases.

Key words: Exergy, Refinery Gases, Natural Gas, Combustion, Interchangeability.

63



Energética

63

INDICADORES ENERGÉTICOS Y PROPUESTA DE AHORRO DE ENERGÍA EN EL

SUBSECTOR INDUSTRIAL DE FUNDICIONES DEL VALLE DEL CAUCA Y CAUCA

(C0LOMBIA)

Energy indicators and proposal of energy saving in the industrial foundries subsector of the valle del cauca and cauca (Colombia)

Diana M. Carabalí A1, Carmen R. Forero A.2.

1Universidad del Valle, Escuela de Ingeniería Química, Calle 13 No. 100-00, 760032057 Cali, Colombia, 2Universidad del Valle, Escuela de Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente

(EIDENAR), Calle 13 No. 100-00, 760032057 Cali, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Una de las opciones de mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)

en el sector industrial es el incremento de la eficiencia energética, que contribuye a la

disminución de los consumos de energía para la elaboración de los productos, incrementar

los niveles de producción, y mejorar la competitividad de la industria a nivel nacional e

internacional.

En este estudio se realizó un diagnóstico de eficiencia energética al sector industrial de

fundición de metales ferrosos y no ferrosos en el departamento del Valle del Cauca y

Cauca, Colombia, el cual tiene una representación en la industria nacional del 7% de

acuerdo al nivel de activos, y demanda cerca del 10% de la energía total consumida por la

industria; de los cuales el 84,7% corresponde a energía térmica y el restante 15,3% es

energía eléctrica, con un consumo total para el año 2.012 de 232.069 terajulios.

En el departamento del Valle del Cauca existen 24 establecimientos dedicados a la

fundición de metales, es decir el 17,3% de la industria de fundiciones en Colombia. En el

estudio participaron cinco industrias de los departamentos del Valle del Cauca y Cauca,

donde se evaluó la energía suministrada al proceso y las pérdidas de energía ocasionadas

en él. Los resultados del diagnóstico energético muestran que las pérdidas de energía en

los gases de combustión son la principal fuente de pérdida de energía en los sistemas de

fundición de aluminio, calentamiento de palanquilla de acero y tratamientos térmicos,

con una representación total del 54,22%; donde una de las causas es que la temperatura

promedio de salida de los gases en los diferentes procesos está en 654,81°C y se

presentan altos porcentajes de exceso de aire en la combustión. Las propuestas

consideradas con el propósito de reducir estas fuentes de pérdidas de energía

corresponden a medidas o tecnologías disponibles que logran procesos más eficientes y

competitivos. Entre ellas están : la recuperación de calor de los gases de combustión para

el calentamiento del aire de combustión (RCGCA), el control de la relación aire-

combustible (CRAC), la implementación de la tecnología de oxígeno enriquecido (EACOX),

implementación de un sistema de generación de energía eléctrica por un medio de un

Ciclo Rankine Orgánico (ORC), quemadores auto-recuperativos o auto-regenerativos

(QAR), quemadores flameless (QF) y la recuperación de calor de los gases de combustión

para el precalentamiento de la materia prima (RCGCM). El método de multicriterio


64



Energética

64

empleado para seleccionar las mejores propuestas para el programa de eficiencia

energética en el sub sector de fundiciones es conocido como Analytic Hierarchy Process

(AHP), donde se concluye que las propuestas más factibles son el control de la relación

aire-combustible (CRAC), la recuperación de calor de los gases de combustión para

calentamiento del aire (RCGCA), la implementación de quemadores auto-recuperativos o

auto-regenerativos (QAR), y la implementación de un Ciclo Rankine Orgánico para la

generación de energía eléctrica (ORC).

Palabras clave: Eficiencia energética, fundición de metales, energía térmica, pérdidas de

energía, propuestas de ahorro de energía.

ABSTRACT

One of the mitigation options for greenhouse gas (GHG) emissions in the industrial sector

is the increase in energy efficiency, which contributes to the reduction of energy

consumption for the products manufacturing, increase the production levels, and improve

the competitiveness of the industry nationally and internationally.

In this study a diagnosis of energy efficiency was made to the industrial sector of ferrous

and non-ferrous metal smelting in the department of Valle del Cauca and Cauca,

Colombia, which has a representation in the national industry of 7% according to the level

of assets, and demand about 10% of the total energy consumed by the industry; of which

84.7% corresponds to thermal energy and the remaining 15.3% is electrical energy, with a

total consumption for the year 2012 of 232,069 terajoules.

In the department of Valle del Cauca there are 24 establishments dedicated to the

smelting of metals, that is, 17.3% of the foundry industry in Colombia. The study involved

five industries from the departments of Valle del Cauca and Cauca, where the energy

supplied to the process and the energy losses caused in it were evaluated. The results of

the energy diagnosis show that the energy losses in the combustion gases are the main

source of energy loss in the systems of aluminum smelting, steel billet heating and thermal

treatments, with a total representation of 54.22%; where one of the causes is that the

average exit temperature of the gases in the different processes is 654.81 °C and there

are high percentages of excess air in the combustion. The proposals considered with the

purpose of reducing these sources of energy losses correspond to measures or available

technologies that achieve more efficient and competitive processes. These include: heat

recovery from combustion gases for combustion air heating (RCGCA), control of the air-

fuel ratio (CRAC), implementation of enriched oxygen technology (EACOX),

implementation of a system for the generation of electrical energy by means of an Organic

Rankine Cycle (ORC), self-recuperative or self-regenerative burners (QAR), flameless

burners (QF) and the recovery of heat from the combustion gases for the preheating of

the raw material (RCGCM). The multicriteria method used to select the best proposals for

the energy efficiency program in the foundry sub-sector is known as the Analytical

Hierarchy Process (AHP), which concludes that the most feasible proposals are the control

of the air-fuel ratio (CRAC), the heat recovery of the combustion gases for air heating

(RCGCA), the implementation of self-recuperative or self-regenerative burners (QAR), and

65



Energética

65

the implementation of an Organic Rankine Cycle for the generation of electrical energy (

ORC).

Key words: Energy efficiency, metal smelting, thermal energy, energy losses, energy

saving proposals.

66



Energética

66

EVALUACIÓN DE LA APLICABILIDAD DE LA TECNOLOGÍA ORC PARA LA RECUPERACIÓN DE GASES DE ESCAPE DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

EN UNA EMPRESA DE LA INDUSTRIA LOCAL

Evaluation of the applicability of ORC technology for the recovery of exhaust gases from internal combustion engines in a local industry company

Nuñez Polo Jesus David 1, Barros Zarante Paola 2

1Magister en Gestión Energética, Universidad del Atlántico, Colombia. 2Doctora en Ingeniería Mecánica, Universidad del Atlántico, Colombia.


RESUMEN

Esta investigación tiene como eje principal realizar un estudio para para determinar la

viabilidad de usar gases de desecho emitidos por motores de combustión interna con

potencias de 1,75 MW para generar energía en un sistema de recuperación de ciclo Rankine

orgánico (ORC: Organic Rankine Cycle). El objetivo de este proyecto consiste en verificar

que tales gases de escape tengan el potencial de generar electricidad, evaluando técnica

y económicamente la implementación de esta tecnología.

Al realizar el estudio, se verifico el potencial de generación de electricidad con los gases

de escape de los motores de una empresa de la costa caribe de Colombia, donde se pueden

conseguir con los gases de escape unos 250 kW adicionales encendiendo dos motores. El

proyecto tiene una inversión recuperable en 7 años con excelentes rendimientos

económicos.

Palabras clave: Rankine orgánico, microgeneración, motores de combustión interna, gases

de escape.

ABSTRACT

This research has as a main axis the development of a study to determine the feasibility

of using exhaust gases emitted by 1.75 MW internal combustion engine to generate energy

with an Organic Rankine Cycle recovery system.

The project's objective consist in verify if the waste gases has the potential to generate

electricity, evaluating technically and economically the implementation of this

technology. During the investigation was verified the potential for electricity generation

of the waste gases from the engines of local company, a company established in north

coast from Colombia, where 250 kW of power can be additionally achieved by firing two

engines. The project has a recoverable investment within 7 years with excellent economic

return

Key words: Organic Rankine cycle, mycrogeneration, internal combustión engine, exhaust

gases.

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Energética

67

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE LA ENERGÍA CON BASE EN EL ESTÁNDAR ISO 50001:2011 EN UNA INSTALACIÓN HOTELERA

Design and implementation of an energy management system based on

standard ISO 50001: 2011 in a Hotel

Jorge González Seoanez3, Adriana Reales Sarmiento3, Adriana Palencia Salas2, Juan Campos Avella1

1Doctorado En Ciencias Técnicas. Instituto Politécnico De Odesa. Universidad del Atlántico. KAÍ. Barranquilla, Colombia. 2Master en eficiencia energética y Ecología Industrial. Universidad de

Zaragoza. Universidad del Atlántico. KAÍ. Barranquilla, Colombia. 3Ingeniería Mecánica. Universidad del Atlántico. KAÍ. Barranquilla, Colombia. 3Ingeniería Industrial. Universidad del

Atlántico. KAÍ. Barranquilla, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

El diseño del SGEn (Sistema de Gestión de la Energía) para un hotel, supuso la

identificación y evaluación de los usos significativos de la energía y las oportunidades de

mejora, encontrándose que para el sector hotelero en general, la climatización e

iluminación son las áreas de mayor consumo de energía eléctrica representando el 80%

del uso total, así como la posibilidad de ahorros mensuales en estas áreas hasta del 50%

con retorno de la inversión máximo de 4 años y mínimo de 14 días. Se comprobó que la

habitación día ocupada equivalente es la variable significativa ideal para este sector,

presentando un factor de correlación r2 igual a 0,75, 39% mayor en relación a otras

variables de estudio y el consumo de energía.

Mediante la implementación parcial del SGEn se llevó a la mejora del desempeño

energético del hotel en un 56% respecto al mes de agosto 2016 y se determinó un indicador

de desempeño energético base 100, alcanzable de 119% para la organización. De esta

manera los gastos energéticos y la reducción de emisiones de CO2 del apartotel

disminuyeron conforme a la aplicación del SGEn.

Palabras clave: Usos significativos de la energía, oportunidades de mejora, Habitación

día-ocupada equivalente, variable significativa, indicador de desempeño energético.

ABSTRACT

The design of the EMS (Energy Management System) for an hotel defined the identification

and assessment of the significant uses of the energy and opportunities for improvement,

founding that for the hotel sector in general, the air conditioning and lighting system are

the areas of mayor electricity consumption, representing the 80% of the total use of the

energy, as well as the possibility of monthly energy savings in these areas, up to 50% with

the return to maximum investment equal to 4years and the minimum of 14 days. It was

verified that the equivalent day-occupied room is the ideal production variable for this

sector, presenting a correlation factor equal to 0.75, 39% of the mayor in relation to other

study variables and energy consumption. Through the partial implementation of the EMS

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Energética

68

led to the improvement of the energy performance of the hotel by 56% compared to August

2016 and an indicator of energy performance base 100, attainable of 119 for the

organization was determined. In this way, the energy costs and the CO2 emissions of the

hotel decreased according to the application of the EMS.

Key words: Significant energy uses, opportunities for improvement, equivalent day-

occupied room, significant variable, energy performance indicator.

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Energética

69

HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA LA INTEGRACIÓN TÉRMICA DE PROCESOS AZUCAREROS

Computational Tool for the Thermal Integration of Sugar Industry

Juan R. Vidal1, Julian A. Perez2, Enrique C. Quispe3, Manuel. E. Latorre4, Felix

Gonzalez5

1Doctor en Ingenieria Mecánica. Depto. de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de Occidente. Grupo de Investigación en Energias (GIEN). Cali, Colombia. 2 Master en Ingenieria. Ingenio del Cauca. Cali, Colombia. 3Doctor en Ingenieria. Depto. de Energética y Mecánica.

Universidad Autónoma de Occidente. Grupo de Investigación en Energias (GIEN). Cali, Colombia. 4Ingeniero Mecatrónico, Universidad Autónoma de Occidente 5Doctor en Ciencias Técnicas. Depto.

de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de Occidente. Cali, Colombia Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

los requisitos de calefacción y refrigeración en los procesos industriales, aumentando su

eficiencia energética. Esta metodología comienza con identificar las corrientes de agua

fría y caliente durante el proceso industrial, donde se extraen los datos de energía térmica

para identificar la diferencia de temperatura. Además, una acumulación de calor en

cascada permite un análisis gráfico de curva compuesta y gran curva compuesta. En este

documento, se presenta un algoritmo y el desarrollo de un software. De la misma forma,

se presenta algunos resultados obtenidos del software en un proceso industrial.

Palabras clave: Cascada de calor, corriente caliente, corriente fría, curva compuesta,

gran curva compuesta, intercambiador de calor, PINCH, red de transferencia de calor

ABSTRACT

A methodology for integrating energy called Pinch can harness energy of the streams and

reduce heating and cooling requirements in industrial process, increasing its energy

efficiency. This methodology begins identifying hot and cold streams during the process,

where thermal energy data are extracted to identify temperature difference. Moreover,

a cascade heat builds allows a graphical analysis of composite and large composite curves.

In this paper, an algorithm and software has been developed. In addition, some results

obtained from the software in an industrial process are presented.

Key words: Heat cascade, hot stream, cold stream, composite curve, grand composite

curve, heat exchanger, PINCH, heat transfer network

70



Energética

70

INTEGRACIÓN DE MODELOS DE FORMACIÓN TEÓRICO-PRÁCTICOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA ENERGÍA EN LA INDUSTRIA

Integration of Teorical-Practical formation models for implementation of

Energy Management Systems in Colombian industry Omar Prias Caicedo1, Bettina Schreck2, Juan Carlos Campos3, Enrique C. Quispe4, Juan

David Bruce5 1MSc en Eficiencia Energética. Facultad de ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. Grupo

de Investigación en el Sector Energético Colombiano-GRISEC-. Bogotá, Colombia. 2Oficial de Desarrollo Industrial, United Nations Industrial Development Organization, Vienna, Austria. 3Dr Ing. Eléctrica y Electrónica. Departamento de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de

Occidente. Grupo de Investigación en Energías-GIEN-. Cali, Valle. 4Dr. en Ciencias Técnicas. Facultad de ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación en Gestión Eficiente de

Energía -Kaí-. Barranquilla, Atlántico. 5Ing. Mecánico. Facultad de ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. Grupo de Investigación en el Sector Energético Colombiano-GRISEC-.

Bogotá, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En el marco del programa de Eficiencia Energética en la Industria en Colombia, EEI-

Colombia de UPME-GEF-ONUDI, se desarrolla el componente de mayor interés e impacto

orientado a la implementación de Sistemas de gestión de energía (SGEn) en la industria

intensiva en consumo de energía en Colombia. Este estudio evalúa un nuevo modelo de

interacción Universidad-Empresa-Estado, en el cual se integraron trayectorias y resultados

del Programa Estratégico Nacional en Gestión Energética (PEN-SGIE1) dirigido por la Red

Colombiana de Conocimiento en Eficiencia Energética RECIEE a nivel nacional con un

programa de desarrollo de capacidades nacionales liderado por la Unidad de Planificación

Minero Energética (UPME) y Colciencias, con la asistencia técnica de la Organización de

las Naciones Unidas para el desarrollo Industrial (ONUDI).

Dicha asistencia ha promovido una modificación en la malla curricular académica nacional,

en la interacción con las industrias, y en la medición de resultados. Se resaltan los nuevos

modelos de intervención en la industria en un esquema basado en la formación de alto

nivel académico en módulos alineados con la ISO 50001 dictados por profesores de las

universidades de la RECIEE, con amplia experiencia y trayectoria en gestión y eficiencia

energética, quienes, como resultado de un programa de asistencia técnica, acompañan

simultáneamente la implementación del Sistema de Gestión de la Energía SGEn, alineados

con los requisitos del estándar internacional en las respectivas industrias beneficiarias del

programa, para posterior verificación por parte de expertos ONUDI.

Dicho programa se desarrolla actualmente en cuatro regiones del país con la participación

de 66 industrias, 8 profesores RECIEE y 8 universidades de apoyo regional que además

participan de la formación consolidando así capacidades regionales en SGEn y

garantizando sostenibilidad del programa.

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Energética

71

Palabras clave Gestión Energética, ISO 50001, Eficiencia Energética, Sistemas de Gestión

de Energía, Industria.

ABSTRACT

Within the framework of the Energy Efficiency in Industry program in Colombia, EEI-

Colombia of UPME-GEF-UNIDO, implementation of EnMS in intensive energy consumption

industry in Colombia is developed as the component of major interest and impact. The

present study evaluates a new University-Enterprise-State interaction model, in which the

trajectories and results of the PEN-SGIE1, led by RECIEE at a national level was integrated

whit a national capacity build up program leaded by UPME and with support from

Colciencias through RECIEE, with the technical assistance from the United Nations

industrial Development Organization UNIDO.

This assistance has promoted a modification of the national academic structure, in its

interactions with industries and the measurement of results. The new model of

intervention in industry is based on a scheme of high-level academic training in modules

aligned with ISO 50001 imparted by professors of the RECIEE universities with high

experience and trajectory in management and energy efficiency. As result of the program

of technical assistance, the RECIEE professors also accompany the implementation of the

Energy Management Systems (EnMS) aligned with the requirements of the international

standard in the industries benefited by the program, for subsequent verification by

national and UNIDO experts.

The program is currently being developed in four regions of the country with the

participation of 66 industries, 8 RECIEE professors and 8 regional support universities that

also participate in the training levels, consolidating so regional capacities in EnMS and

guaranteeing program sustainability.

Key words: energy management, ISO 50001, Energy Efficiency, Energy Management

Systems, Industry

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Energética

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EJE TEMÁTICO 4: FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍAS

RENOVABLES Y BIOCOMBUSTIBLES

La disminución de las fuentes convencionales de energía, así como el evidente

efecto de estas sobre el cambio climático, ha obligado al sector energético a

diversificar la matriz energética a través de la implementación de fuentes

más limpias de energía o las denominadas fuentes no convencionales de

energía. Lo anterior ha supuesto un crecimiento en los esfuerzos por el

desarrollo de dispositivos y materiales que permitan aprovechar al máximo

este tipo de energías, así como estudios que identifiquen variables y modelos

que permitan conocer, predecir y entender de mejor manera la disponibilidad

de las mismas para una mejora en los procesos de transformación. Otra

alternativa a este proceso de diversificación ha sido la generación de

biocombustibles generados a partir de material orgánico residual de fuentes

animales y vegetales o bien, a través de transformaciones biológicas con la

participación de seres vivos.

Estudios en fuentes no convencionales de energía como la energía eólica, solar,

undimotriz y biocombustibles como el bioetanol fueron presentados en la VI

versión del CIUREE y se muestran a continuación.

EJE TEMÁTICO 4: FUENTES NO CONVENCIONALES DE

ENERGÍAS RENOVABLES Y BIOCOMBUSTIBLES

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Energética

73

IMPACTO DE UNA HERRAMIENTA PEDAGÓGICA EN EL PROCESO DE ENSEÑANZA DE LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Impact of a Pedagogical Tool in the Teaching Process of Solar Thermal

Energy

York Castillo Santiago1, Guillermo Valencia Ochoa2, Marley Vanegas Chamorro3

1Ingeniero Químico. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de investigación en Gestión Eficiente de Energía, KAÍ. Barranquilla, Colombia.

2M.Sc. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de investigación en Gestión Eficiente de Energía, KAÍ. Barranquilla, Colombia.

3Ph.D. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de investigación en Gestión Eficiente de Energía, KAÍ. Barranquilla, Colombia.


RESUMEN

En este estudio se presentan los resultados de la implementación de una guía teórica-

práctica a los estudiantes de programa de Maestría en Gestión Energética adscrito a la

Universidad del Atlántico, con el fin de desarrollar un conjunto de habilidades cognitivas

en el área de la energía solar térmica, mediante el uso del Sistema Solar Térmico 950-

STOL1 Amatrol. También se presenta una descripción detallada de cada una de las partes

de la guía y los resultados del desempeño de los estudiantes en términos de unos criterios

estandarizados de calidad. Para evaluar la diferencia estadística en los grupos en términos

de claridad, precisión y pertinencia de las respuestas dadas, se consideró una población

de 30 estudiantes en total, tanto para el grupo control y experimental, obteniendo

mediante la aplicación de una prueba t con un nivel de confianza del 5%, que la guía como

herramienta pedagógica si tiene un impacto significativo en el desempeño de los

estudiantes del grupo experimental quienes si utilizaron la guía para el desarrollo de la

experiencia de laboratorio, obteniendo resultados promedios excelentes para los criterios

de claridad (4.45), pertinencia (4.92) y precisión (4.78).

Palabras clave: energía solar térmica, guía educativa, práctica de laboratorio, captación

solar, proceso de enseñanza.

ABSTRACT

This study presents the results of the implementation of a theoretical-practical guide to

students of Master program in Energy management assigned to the Universidad del

Atlántico, in order to develop a set of cognitive skills in the area of solar thermal energy,

by using the solar thermal system 950-STOL1 Amatrol. There is also a detailed description

of each part of the guide and the results of the students’ performance in terms of

standardized quality criteria. To evaluate the statistical difference in the groups in terms

of clarity, accuracy and relevance of the given responses, a population of 30 students was

considered in total, both for the control and experimental group, obtaining by means of

the application of a T-Test with a confidence level of 5%, that guide as a pedagogical tool


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Energética

74

if it has a significant impact on the performance of the students of the experimental group

who if used the guide for the Development of laboratory experience, obtaining excellent

averages results for the criteria of clarity (4.45), relevance (4.92) and precision (4.78).

Key words: thermal solar energy, educative guide, laboratory practice, solar pickup,

teaching process.

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Energética

75

EVALUACIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS EMPLEADO PARA LA DETERMINACIÓN DEL DESEMPEÑO DE TURBINAS HIDROCINÉTICAS

Evaluation of a test apparatus used to determine the hydrokinetics turbines

performance

Andres Ovidio Baena Bernal1, Juan Gonzalo Ardila Marin2, Diego Andres Hincapié Zuluaga3

1Ingeniero Electromecánico. Facultad de Ingenierías, Grupo MATyER, Instituto Tecnológico Metropolitano. Medellín, Colombia. 2Magíster en Gestión Energética Industrial, Facultad de

Ingenierías, Grupo MATyER, Instituto Tecnológico Metropolitano. 3Ph.D. en Física (c), Facultad de Ingenierías, Grupo MATyER, Instituto Tecnológico Metropolitano.


RESUMEN

Actualmente el Instituto Tecnológico Metropolitano de la ciudad de Medellín, y su Grupo

de Investigación en Materiales Avanzados y Energía – MATyER, estudian el recurso

hidráulico y su aprovechamiento mediante turbinas hidrocénticas. Han tenido la necesidad

de cuantificar la cantidad de energía obtenida con diferentes tipos de estas turbinas, y

requieren de un banco de pruebas experimentales para los prototipos fabricados. En este

proyecto se evalúa el comportamiento estructural e hidrodinámico de un banco

experimental propuesto para caracterizar turbinas hidrocinéticas, cuya característica

principal es que no genera una corriente de agua, sino que la tiene estacionaria; la

evaluación se logra haciendo uso de herramientas CAE (Computer Aided Engineering) y

fabricando y probando un prototipo conceptual del banco propuesto. Por consiguiente, la

metodología parte por la realización de modelos 3D de las partes que conforman el banco

y su ensamble con SolidWorks 2017®, y empleando su módulo CFD (Computational Fluid

Dynamics) se estudió el banco evaluando el torque producido en el eje de la turbina a

diferentes velocidades angulares de la misma, y evaluando los esfuerzos mecánicos y las

deformaciones con base a las cargas máximas de funcionamiento. Además, se fabricó un

prototipo conceptual del banco sin instrumentos de medición, y se llevó a prueba en una

piscina en las instalaciones del Instituto, impulsándolo con velocidades variables para

observar la velocidad de giro de la turbina en vacío. Al final, se observó que para una

velocidad de flujo de 0.5 m/s con una turbina hidrocinética tripala de eje horizontal,

girando a velocidades angulares de 14, 25 y 50 rad/s, genera torques de 0.08, 0.23 y 0.59

N/m, respectivamente. En el montaje experimental se observó que a 0.5 m/s, la turbina

en vacío gira a 13,88 rad/s, lo que representa un acercamiento al resultado numérico. Se

concluye que es posible desarrollar un banco experimental que permita evaluar turbinas

de corriente de río sin generar la corriente, sino moviendo la turbina, instalada en una

plataforma adecuada, a través del fluido estacionario. Lamentablemente, los resultados

numéricos para las velocidades de giro predichas no arrojaron los resultados esperados,

por lo cual se debe evaluar su independencia de malla.

Palabras clave: Mecánica de Fluidos, Mecánica de Materiales, Fuentes renovables, Mini-

hidroeléctrica.


76



Energética

76

ABSTRACT

Currently, the Instituto Tecnológico Metropolitano of Medellín city, and its Research Group

on Advanced Materials and Energy – MATyER, studies hydraulic resource and its use by

hydrocentric turbines. They need to quantify the energy amount obtained with different

types of these turbines, and require an experimental test bench for manufactured

prototypes. In this project, structural and hydrodynamic behavior of an experimental

bench proposed to characterize hydrokinetic turbines was evaluate, whose main

characteristic is that it does not generate a current of water but has it stationary; this

evaluation was achieve using CAE (Computer Aided Engineering) tools and manufacturing

and testing a conceptual prototype of the proposed bench. Therefore, the methodology

starts with 3D models realization, parts that make up the bench and its assembly, with

SolidWorks 2017®, and using its CFD (Computational Fluid Dynamics) module; the bench

was studied evaluating torque produced in axis of the turbine at different angular speeds

of same, and evaluating mechanical stresses and deformations based on maximum

operating loads. In addition, a conceptual bench prototype was fabricated without

measuring instruments, and was tested in a pool at Institute's facilities, driving it with

variable speeds to observe speed of the turbine in vacuum. In the end, it was observed

that for a flow velocity of 0.5 m/s with three-blades hydrokinetic turbine of horizontal

axis, rotating at angular speeds of 14, 25 and 50 rad/s, generates torque of 0.08, 0.23 and

0.59 N/m, respectively. In the experimental assembly it was observed that at 0.5 m/s,

the turbine in vacuum rotates at 13.88 rad/s, which represents an approximation to the

numerical result. It was concluded that it is possible to develop an experimental bench

that allows evaluation of river current turbines without generating the current, but moving

the turbine, installed on a suitable platform, through the stationary fluid. Unfortunately,

numerical results for predicted turning speeds did not yield the expected results, for which

reason their mesh independence must to be evaluate.

Key words: Fluid Mechanics, Materials Mechanics, Renewable Sources, Mini-hydro.

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Energética

77

VIABILIDAD TÉCNICA DE TECNOLOGÍAS PARA APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ EN LA COSTA DEL PACÍFICO COLOMBIANO

Technical feasibility of technologies for the use of wave energy on the

colombian pacific coast

Aris José Perdomo Idárraga1, Diaz Harold 2, Palacios Jairo 3 1Ingeniero, 2 PhD, 3 PhD, Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Universidad del Valle.

Grupo de Investigación en Conversión de Energía “Convergía”. Cali, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

La generación de electricidad a partir de energía undimotriz busca aprovechar la

periodicidad y la amplitud de la energía cinética y potencial del oleaje, para generar

electricidad a partir del dimensionamiento de un Convertidor de Energía de las Olas de

manera menos perjudicial para el medio ambiente.

La mayoría de las comunidades en la zona del pacífico no están conectadas al sistema

nacional de generación y transmisión de energía eléctrica (Zonas no Interconectadas),

muchas de estas zonas tienen gran riqueza hídrica y marítima, con un enorme potencial

no solo pesquero sino también energético. De ser aplicada la energía undimotriz, estas

poblaciones tendrían una planta propia generando constantemente energía eléctrica a

partir de un recurso propio sin el gran impacto ambiental y social que conllevan los otros

métodos de generación que se usan comúnmente, como por ejemplo las plantas eléctricas

que generan a partir de la combustión del diesel o gasolina, reconociendo también que se

evitaría el incremento del precio al transportar el combustible hasta las zonas de

generación y el uso indebido del combustible para otros fines muy diferentes al de la

generación eléctrica, que vuelve muy costoso y poco rentable el uso de energía eléctrica

en dichas zonas del país.

Palabras clave: Olas, energía, electricidad, Colombia, Valle del Cauca.

ABSTRACT

The generation of electricity from wave energy seeks to take advantage of the frequency

and amplitude of the kinetic and potential energy of the waves, to generate electricity

from the dimensioning of a Wave Energy Converter in a way that is less damaging to the

environment.

Most communities in the Pacific are not connected to the national system of generation

and transmission of electricity (non-interconnected zones), many of these areas have

great hydro and maritime wealth, with enormous potential not only fishing but also

energy. If wave energy is applied, these populations would have a plant of their own,

constantly generating electrical energy from a resource of their own without the great

environmental and social impact of the other generation methods that are commonly

used, such as the generating plants that generate also recognizing that the price increase

would be avoided by transporting the fuel to the areas of generation and the improper


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Energética

78

use of the fuel for other purposes very different from that of the electric generation,

which makes it very expensive and the use of electric energy in these areas of the country

is uneconomic.

Key words: Waves, Energy, electricity, Colombia, Valle del Cauca.

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Energética

79

EVALUACION DEL POTENCIAL EOLICO PARA LA GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA EN UNA RANCHERIA DE LA CIUDAD DE RIOHACHA

ASSESSMENT OF POTENTIAL FOR WIND POWER GENERATION IN A VILLAGE OF

RIOHACHA.

Andrea Dávila Cadena1, Marlon Bastidas Barranco2, Marlon Cordoba Ramirez3, Miguel De la Cruz Jimenez4, Yulianni Pimienta Suarez5

1,3,4,5Estudiante de Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad de La Guajira. Grupo de Investigación DESTACAR. Riohacha, Colombia.

2Doctor en Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad de La Guajira. Grupo de Investigación DESTACAR: Riohacha, Colombia.


RESUMEN

El objetivo de este trabajo es evaluar el potencial eólico necesario para la generación de

energía eléctrica, y su utilización en comunidades de la zona rural de Riohacha, como

potenciales para que estas comunidades tengan posibilidades de mejorar condiciones de

vida mediante el acceso autónomo de la energía. Para establecer dichas potencialidades

se obtuvieron datos de las mediciones del viento otorgadas por el IDEAM, registradas a 10

metros de altura, en la estación meteorología del aeropuerto Almirante Padilla de

Riohacha. Se encontró que la velocidad de viento promedio en la región es 4 m/s, con una

mínima de 3 m/s y una máxima de 7 m/s. Para hacer el estudio, se propuso utilizar en la

metodología un aerogenerador comercial, como el diseñado por Wind Energy Solutions

Canadá modelo WES 18 – 30m, con altura de eje de 30 m, y con capacidad instalada de 80

kW según los parámetros establecidos por el fabricante, ideal para una comunidad como

Puerto Caracol, propuesta para es este trabajo. Se obtuvo una producción de

aproximadamente 977 W a la menor velocidad registrada, y una producción de 12,411 kW

utilizando como referencia la velocidad del viento más alta registrada en la región.

Palabras clave: Aerogenerador, IDEAM, eólico, energía, viento, potencia del viento.

ABSTRACT

The aim of this article is to evaluate the wind potential for electricity generation and use

in rural communities of Riohacha, and make these communities have better conditions of

life. For this purpose, we obtained data from wind measurements cordially granted by the

IDEAM, registered 10 meters high, in meteorology Almirante Padilla City Airport station.

we found that the average speed in the region of Riohacha is about 4 m / s, with a

minimum speed of 3 m/s and a maximum of 7 m/s. For the study, we used a commercial

wind turbine, as the designed by Wind Energy Solutions Canada model WES 10 – 30m with

shaft heights of 30 m, and an installed capacity of 80 kW following the parameters of the

manufacturer, ideal for community as Puerto Caracol. It was obtained a generation of 977

W for the minimal velocity and 12,411 kW using the highest wind speed registered as

reference.

Key words: Wind generator, IDEAM, Aeolian, energy, wind, wind power.


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Energética

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DESPACHO DE ENERGÍA ÓPTIMO EN MÚLTIPLES PERÍODOS DE TIEMPO CONSIDERANDO LA VARIABILIDAD Y LA INCERTIDUMBRE DE LA GENERACIÓN A

PARTIR DE FUENTES RENOVABLES

Optimal energy dispatch in multiple periods of time considering the variability and uncertainty of generation from renewable sources

Jefferson Torres Riveros 1, Sergio Raúl Rivera 2 1Estudiante de Ingeniería Eléctrica Universidad Nacional de Colombia, miembro activo GRISEC, auxiliar de ingeniería en Laboratorio de Ensayos Eléctricos e Industriales (LABE). 2I.E., Ph.D,

Profesor Universidad Nacional de Colombia, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En este documento se especificarán los resultados obtenidos al desarrollar una función de

optimización de costos para el despacho de energía en múltiples (6) periodos de tiempo

considerando la variabilidad y la incertidumbre de diversas fuentes de generación de

energías renovables como lo son el sol, el viento, además de los ciclos de carga de

Vehículos Eléctricos (VE) en una red de generación distribuida. El algoritmo de

optimización heurístico utilizado fue tipo DEEPSO (combinación de enjambre de partículas

y evolución diferencial) en el cual se tuvo en cuenta costos de penalización por la sub o

sobre estimación del potencial energético, penalizaciones por limitaciones físicas del

sistema, además de la optimización del flujo de potencia mediante la inyección de

reactivos con capacitores tipo shunt o mediante la utilización de taps de transformadores.

El resultado final de la investigación fue el desarrollo de un algoritmo tipo DEEPSO para

la optimización del despacho económico de energía en sistemas de potencia con alta

penetración de fuentes renovables.

Palabras clave: Generación distribuida, energías renovables, redes inteligentes, variables

climáticas, mercados energéticos.

ABSTRACT

This document will specify the results obtained by developing a cost optimization function

for the dispatch of energy in multiple (6) periods of time considering the variability and

uncertainty of various sources of generation in renewable energies such as the sun, wind,

in addition to the charging cycles of Electric Vehicles (VE) in a distributed generation

network. The heuristic optimization algorithm used was DEEPSO type, which took into

account penalty costs for the sub or over estimation of the energy potential, penalties for

physical limitations of the system, besides the optimization of the power flow through the

injection of reagents with shunt capacitors or through the use of transformer taps. The

final result of the research was the development of a DEEPSO algorithm for the

optimization of the economic dispatch of energy in power systems with high penetration

from renewable sources.

Key words: Distributed generation, renewable energy smart grids, climatic variables,

energy markets

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Energética

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OPTIMIZACIÓN Y CARACTERIZACIÓN CINÉTICA DE LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE SYZYGIUM CUMINI.

Optimization and kinetics characterization of bioethanol production from

Syzygium cumini

Heitor de Oliveira Santos Ferreira1, Miguel Andrés Peña Marriaga2, Silvio Rincon Filho1, Anna Flavia Pereira Negre1, Rodolpho Souza Amado de Carvalho1, Kátia Flávia

Fernandes3, Armando Garcia Rodriguez3 1Alumno de graduación, curso de Biotecnología. Instituto de Patología Tropical y Salud Pública.

Universidad Federal de Goiás. Goiânia, Brasil. 2Alumno de graduación, curso de Ingeniería Química. Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia. 3Doctor en Bioquímica.

Departamento de Bioquímica y Biología Molecular. Universidad Federal de Goiás. Goiânia. Brasil. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

Aprovechar residuos agroindustriales para la elaboración de biocombustibles y productos

de valor agregado constituye un desafío actual. En Brasil, un ejemplo es el árbol Syzygium

cumini, frecuentemente usado como planta ornamental en avenidas y parques, a pesar de

sus propiedades nutricionales y compuestos bioactivos. En este trabajo fue evaluado el

potencial fermentativo de las frutas, en un experimento factorial 32 para optimizar

crecimiento celular (contaje directa), consumo de substrato (carbohidratos totales) y

producción de bioetanol (desprendimiento de CO2). Fueron seleccionados dos factores en

tres niveles cada uno: concentración de fruta en el mosto (2, 6 y 10%) y tiempo de

fermentación (24, 48 y 72 horas). Las condiciones óptimas de crecimiento y consumo de

substrato fueron de 48 horas de fermentación y 10% de frutas. La producción de etanol

fue influenciada principalmente por la concentración de fruta, y no por el tiempo de

fermentación. El crecimiento celular y la producción de etanol en el bio-reactor de 5 litros

alcanzaron los valores máximos entre 18 y 30 horas de fermentación. En ese tiempo, la

concentración de carbohidratos alcanzó su valor mínimo. Los resultados sugieren la

viabilidad de producir bioetanol a partir de las frutas de Syzygium a escala industrial,

agregándoles valor y disminuyendo su desperdicio.

Palabras clave: residuos agro-industriales; fermentación; biocombustible; planeamento

factorial; perfiles cinéticos

ABSTRACT

The use of agro-industrial wastes to produce bio-fuels and other high added value products

is a challenge to today’s generations. One example is the Brazilian tree Syzygium cumini,

which is often used just as ornamental plant on avenues and city parks, although its fruits

are rich in nutrients and bio-active compounds. In this work the potential to fermentation

of the fruits was studied using a factorial planning experiment type 32, to optimize yeast

growth (direct cell counting), substrate consumption (total carbohydrates) and ethanol

production (CO2 release). Two factors with three levels each were selected: fruit

concentration in fermentation broth (2, 6 and 10%) and fermentation time (24, 48 and 72

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Energética

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hours). Optimal conditions for cell growth and substrate consumption were determined at

48 hours and 10% of fruits. Ethanol production was mainly influenced by fruit

concentration rather than fermentation time. Cell growth and ethanol production in the

five liters bio-reactor approached their maximal values between 18 and 30 hours. At the

same time, carbohydrate concentration reached its minimal value. These results suggest

the viability of bio-ethanol production from fruits of Syzygium cumini at industrial scale,

adding value and decreasing their waste.

Key words: agro-industrial wastes; fermentation; biofuel; factorial planning; kinetic

profiles

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Energética

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EVALUACIÓN DE LOS PERFILES CINÉTICOS DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE SEMILLAS DE EUGENIA DYSENTERICA EN BIORREACTOR DE 5 LITROS

Evaluation of kinetics profiles of bioethanol production from Eugenia dysenterica seeds in a five-liter bio-reactor.

Rodolpho Souza Amado de Carvalho1, Miguel Andrés Peña Marriaga2 Silvio Rincon Filho1, Anna Flavia Pereira Negre1, Menandes Alves de Souza Neto3, Luiz Artur Mendes Bataus3,

Armando Garcia Rodriguez3. 1Alumno de graduación, curso de Biotecnología. Instituto de Patología Tropical y Salud Pública.

Universidad Federal de Goiás. Goiânia, Brasil. 2Alumno de graduación, curso de Ingeniería Química. Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia. 3Doctor en Bioquímica.

Departamento de Bioquímica y Biología Molecular. Universidad Federal de Goiás. Goiânia. Brasil. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

El uso de frutas endémicas de la región central de Brasil, para consumo in natura y

elaboración de productos industrializados (dulces, helados, licores, etc), ha estimulado el

desarrollo de pequeñas industrias y las perspectivas de exportación. Al mismo tiempo ha

crecido el volumen de residuos generados por esas actividades, principalmente cáscaras,

semillas y hojas, que podrían ser aprovechados como materia prima de valor agregado. En

este trabajo fueron usadas las semillas de Eugenia dysenterica como fuente de nutrientes

para fermentación alcohólica en escala piloto, evaluando la viabilidad del proceso a través

de parámetros cinéticos: crecimiento celular por contaje en cámara de Neubauer,

consumo de substrato mediante determinación de carbohidratos totales y formación de

producto por desprendimiento de CO2. Los estudios fueron realizados en un fermentador

de 5 litros operando en sistema discontinuo. Las respuestas más eficientes fueron

observadas cuando las semillas fueron tratadas con -amilasa, celulasa y xilanasa,

alcanzando valores de 8 mg/mL y 20 mg/mL para biomasa y etanol, respectivamente. Los

mayores coeficientes de conversión y los valores más elevados de velocidad relativa

también fueron observados en las mismas condiciones de fermentación. Los resultados

muestran las perspectivas favorables del uso de esos residuos para la producción de

bioetanol a nivel industrial.

Palabras clave: fermentación; residuos agro-industriales; tratamiento enzimático;

rendimiento

ABSTRACT

The increasing use of endemic fruits from Brazilian central plain, both natural or industrial

derivatives such as desserts, ice-creams, fermented drinks, etc. has stimulated the

development of small factories as well as the possibilities of exportation. Nevertheless,

at the same time the amount of wastes generated by such activities, mainly peels, seeds,

leaves and more, which could be used as raw material of added value has also increased

proportionately. In this work, seeds of Eugenia dysenterica were used as nutrient source

for alcoholic pilot scale fermentation, evaluating process viability through kinetic

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Energética

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parameters: biomass growth by cell counting in Neubauer chamber, substrate consumption

by total carbohydrate concentration and product formation by CO2 release. Studies were

carried out in a five liters bio-reactor operating in batch regime. The most efficient

responses were observed when the sedes were treated with the enzymes -amilase,

celulase and xilanase, approaching values of 8 mg/mL and 20 mg/mL of biomass and

etanol, respectively. The higher turnover coefficients and relative rates valueswhere

observed at the same fermentation conditions. These results show the favourable outlook

of using such wastes for bio-ethanol production at industrial level.

Key words: fermentation; agro-industrial waste; enzymatic treatment; yield

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Energética

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MODELADO TERMODINÁMICO DE UNA PLANTA SOLAR TÉRMICA DE CICLO BRAYTON EN COLOMBIA

Thermodynamic modeling of a Brayton cycle solar thermal power plant in

Colombia

Faustino Moreno Gamboa1, César Nieto-Londoño2 1Magister en ingeniería mecánica. Departamento de Diseño Mecánico y Térmicas. Universidad

Francisco de Paula Santander. Grupo de Investigación Flutter. Cúcuta, Colombia. Estudiante de Doctorado en Ingeniería UPB. 2Doctor en Ingeniería. Escuela de Ingeniería, Facultad de

Ingeniería Aeronáutica, Universidad Pontificia Bolivariana, Grupo de Investigación en Energía y Termodinámica. Medellín. Colombia.


RESUMEN

En el presente trabajo se presentan los resultados de la simulación de una planta solar

térmica hibrida de ciclo Brayton cerrado que recibe calor de un sistema de concentración

de torre central y heliostatos, El recurso solar se estima por un modelo horario validado

inicialmente, adicionalmente cuanta con una cámara de combustión que utiliza gas

natural como combustible, que garantiza la estabilidad del calor suministrado a la planta.

La ubicación de la planta se selecciona en función de la radiación global y difusa media

diaria mensual y se realiza una simulación de los principales parámetros de operación,

optimizando la potencia y el rendimiento global en función de la relación de presión. Por

último, se realiza un análisis exergético de la planta, donde se evalúa la variación de la

exergía en los diferentes componentes del sistema y se observa al importante incremento

de la misma en el sistema de concentración solar.

Palabras clave: Heliostatos, Receptor, Brayton, Exergía.

ABSTRACT

This work presents the results of the simulation for a Brayton cycle closed thermal solar

plant that receives heat from a system of concentration of central tower and heliostat

fields. The solar resource is estimated by a time model validated by comparison with

results reported in the literature. This system has a combustion chamber that uses natural

gas as fuel, which guarantees the stability of the heat supplied to the plant. The location

of the plant is selected as a function of the global and diffuse daily average monthly

radiation. A simulation of the main operating parameters is performed and the power and

overall performance is optimized according to the pressure ratio. Finally, it is performed

an exergetic analysis of the plant, where the exergy variation in the different components

of the system is evaluated showing an important increase of the same in the solar

concentration system were observed.

Key words: Heliostat, Receptor, Brayton, Exergy.

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Energética

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DESARROLLO DE UN MODELO DE GASIFICACIÓN EN EQUILIBRIO QUÍMICO PARA EVALUAR EL POTENCIAL ENERGÉTICO DE LA CASCARILLA EN PLANTAS

EXTRACTORAS DE ACEITE DE PALMA EN COLOMBIA

Development of a Chemical Equilibrium Gasification Model to Evaluate the Energy Potential of the Palm Kernel Shells from Palm Oil Extraction

Industries in Colombia

Daniel Andrés Quintero Coronel1, Yuhan Lenis Rodas2 Lesmes Corredor3 1Ingeniero Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad del Norte. Grupo de Investigación UREMA. Barranquilla, Colombia. 2MSc. Ingeniero Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad del Norte. Grupo de Investigación UREMA. Barranquilla,

Colombia. 3Dr. Ingeniero Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad del Norte. Grupo de

Investigación UREMA. Barranquilla, Colombia [email protected]

RESUMEN

En las industrias de extracción de aceite de palma, por cada 10 ton de racimos de fruto

fresco (RFF) procesados, se producen cerca de 3700 kg de residuos con densidades

energéticas promedio de 18MJ/kg. Estos residuos compuestos principalmente por tusas,

fibra y cascarilla tienen un amplio potencial energético tanto para la producción de vapor,

como para la generación de electricidad. Teniendo en cuenta que la demanda de vapor

de estas industrias puede ser suplida con el uso de calderas de parrilla móvil solo utilizando

la fibra residual, en el presente trabajo se analiza la generación de electricidad utilizando

como recurso energético la cascarilla, la cual representa entre el 4 y 7% en masa de los

RFF procesados. Para una planta extractora que procese aproximadamente 10.000 ton

RFF/mes, la generación de electricidad estaría alrededor de 1MWe, rango de potencias en

el que se recomienda el uso de sistemas de gasificación de lecho fijo acoplados a motor-

generador. Buscando dar confiabilidad a los resultados, se desarrolla un modelo en

equilibrio químico que simula el proceso de gasificación biomasa utilizando la herramienta

computacional Aspen Plus®. El modelo permite analizar el efecto de variaciones en agente

gasificante (AG), contenido de humedad y composición de la biomasa sobre la

concentración del gas obtenido. Los resultados son validados utilizando información

reportada en la literatura para procesos que utilizan aire como AG y varían la relación de

equivalencia (ER). A partir de la predicción del perfil de composición, poder calorífico y

cantidad del gas obtenido, se estima la potencia eléctrica que puede ser obtenida en este

tipo de sistemas considerando variaciones en contenido de humedad de la biomasa y

disponibilidad de materia prima. De acuerdo con los resultados, la demanda eléctrica total

de la planta puede ser suplida por un sistema de generación mediante gasificación

empleando menos del 85% de la cascarilla resultante del proceso de extracción

Palabras clave: Gasificación en lecho fijo, Aspen Plus, Equilibrio químico, Cascarilla de

palma, Potencial energético

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Energética

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ABSTRACT

In an oil palm industry, 10 tons of bunch fresh fruit are processed, this process produces

3700 kg of “residues” with energies densities close to the 18 MJ/kg. The residues are

mainly tusas, fiber and kernel and they have an important energy potential in the steam

generation or in the electricity production at the industries. The demand of steam from

these industries can be supplied with a moving grate boiler using only fiber as the main

fuel. So, the electricity generation with the kernel as energetic resource is analyzed in

this work. The kernel represents between 4-6% in mass of the bunch fresh fruit processed.

In an extraction plant that processes10.000 tons/month, the electricity generation would

can be close to the 1MWe, in this range, the gasification process in fixed bed coupled with

motor-generator is suitable. In the search to give reliability to the results, a model in

chemical equilibrium was development, this model simulates the gasification process for

biomass in Aspen Plus Software. The model allows to analyze the changes in: gasifying

agent, moisture content and biomass composition in the concentration of the gas

produced. The results of model are validated with data from literature that use air as

gasifying agent (AG) and they vary the equivalent ratio (ER). From the prediction of

composition profile, heat value and amount of gas, it is estimating the electric potential

can be obtained when it is considered the variations of moisture content of the biomass

and its availability. According to the results, the total electric demand can be supplied

with a generation system through gasification process using about 85% of the kernel

obtained in the extraction process.

Key words: Energy Potential, Aspen Plus, Chemical Equilibrium, Gasifying Agent, Palm

kernel Shell, Energy Potential.

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Energética

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ANÁLISIS MULTICRITERIO Y SIMULACIÓN DE UNA MICRORED AISLADA PARA ELECTRIFICACIÓN RURAL EN COLOMBIA USANDO HOMER

Multicriteria analysis and simulation of a micro-grid for rural electrification

in Colombia using HOMER Fabian A. Gaviria1, Y. U. Lopez2

1Investigador en energías renovables. 2PhD en energías renovables y eficiencia energética. 1,2Grupo de Investigación en Energías GIEN. Departamento de Energética y Mecánica.

1,2Universidad Autónoma de Occidente. Santiago de Cali, Colombia. Autor responsable: [email protected].

RESUMEN

A nivel global, erradicar la pobreza energética, es quizás hoy en día, el principal reto de

la electrificación rural, donde, por ejemplo, más del 80% de la población rural no tiene

acceso a la electricidad. En Colombia, son unos dos millones de personas. Adicionalmente,

los proyectos energéticos analizan únicamente el aspecto técnico, descuidando las

necesidades de la población y minimizando los aspectos ambientales y socio-culturales.

Para mejorar los niveles de calidad de vida e ingresos económicos a través del desarrollo

de proyectos energéticos, se presenta aquí un novedoso método integral que aplica

herramientas multicriterio como la AHP y la TOPSYS. Posteriormente, una comparación

de aspectos técnicos, socio-culturales, ambientales y económicos permiten diseñar y

seleccionar mini o microrredes energéticas sostenibles para incrementar los niveles de

electrificación rural en Zonas No Interconectadas. Como resultado, en este artículo se

validan las ventajas de la metodología integral para microrredes en 4 comunidades de las

ZNI. Además, se demuestra la enorme generación energética para suplir la demanda con

recursos energéticos locales.

Palabras clave: Energías Renovables, generación distribuida, recursos energéticos

renovables, microred aislada, HOMER, ZNI.

ABSTRACT

Globally, eliminating energy poverty is perhaps nowadays, the main rural electrification

challenge, where more than 80% of rural population lacks access to electricity. In

Colombian case, they are almost 2 million people. Likewise, energetic projects analyze

only the technical issue, neglecting population needs and minimizing the environmental

and socio-cultural issues. To increase life quality and income levels through the

development of energetic projects, an integral novel method that applies a multicriteria

methodology such as AHP and TOPSYS, is presented here. Therefore, a comparison

between technical, socio-cultural, environmental and economic aspects allow to design

and select sustainable mini or microgrids to increase the rural electrification level in Non-

Interconnected Zones. Results validate advantages and disadvantages for an integral novel

methodology in 4 communities inside the Non-Interconnected Zones. Besides, High values

of energy to supply the demand with the use of local renewable resources are

demonstrated.

Key words: Non-conventional generation sources, distributed generation, renewable

energy resources, micro-grid isolated, HOMER, ZNI.


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Energética

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UMBRALES DE LUZ PARA UN SENSOR DE RESISTENCIA VARIABLE CON LA LUZ EN UN PROTOTIPO DE SISTEMA DE PANEL SOLAR ORIENTABLE

Light thresholds for a light dependent resistor sensor in an orientable solar

panel system prototype

Rody Salcedo Orozco1, Paúl Monroy Chávez1, Javier Roldán Mckinley2, Eugenio Yime Rodríguez2, Guillermo Valencia Ochoa3

1Mechanical Engineer. Universidad del Atlántico. Barranquilla, Colombia. 2PhD Mechanical Engineering. Mechanical Engineering Program. Universidad del Atlántico. DIMER Group.

Barranquilla, Colombia. 3Mechanical Engineering. Mechanical Engineering Program. Universidad del Atlántico. KAÍ Group. Barranquilla, Colombia.

Corresponding author e-mail: [email protected]

RESUMEN

Se resumen los aspectos relevantes de la programación y funcionalidad de un prototipo de

panel solar orientable con capacidad de movimiento de elevación y azimutal, lograda con

dos servomotores de controlados con un microcontrolador Arduino. Se construyeron dos

fotorresistencias separadas por una placa divisora que fueron modeladas como sensores

de luz. La placa divisora permite generar movimiento del servomotor hasta que se alcanza

la perpendicularidad con los rayos del sol, la cual se determina por la ausencia de sombra

en alguno de las fotorresistencias. La programación requirió de tres funciones principales

y un programa principal para evaluar sentido de giro, movimiento de elevación y

movimiento azimutal. Se establecieron intensidades de luz extrema (umbrales) o rangos

de trabajo para los sensores al exponerlos a diferentes tipos de luz y ángulos de incidencia.

Key words: OSPS, seguidor solar; panel fotovoltaico; LDR; sensor de luz.

ABSTRACT

The main aspects of programming and motion for a movable solar panel prototype are

summarized. The prototype has both elevation and azimuth motion capability given

through servomotors controlled by an Arduino microcontroller. There were built two

photo-resistors separated by a wall that were modelled as light sensors. The separating

wall allows motion until perpendicularity with the sun light is achieved, which is detected

by no shadow difference on each photo-resistor. Programming required a main program

and three routines for: turning sense, elevation motion and azimuth motion. Extreme light

intensities (thresholds) or work ranges for the sensors were established by exposing the

sensor to different light types and incidence angles.

Palabras clave: OSPS, solar tracker; photovoltaic panel; LDR; light sensor


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Energética

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SIMULACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE UN COLECTOR /EVAPORADOR UTILIZADO EN UNA BOMBA DE CALOR ASISTIDA POR ENERGÍA SOLAR

Simulation of the behavior of a collector / evaporator used in a solar-

assisted heat pump

William Quitiaquez1, César Isaza2, Fernando Toapanta3, César Nieto-Londoño4, Patricio Quitiaquez5

1Magister en Gestión de Energías, Carrera de Ingeniería Mecánica, Universidad Politécnica Salesiana, Grupo de Investigación en Energías Renovables e Implementación Mecánica de PYMES, Quito, Ecuador. 2Doctor en Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana, Grupo de Investigación en Energía y Termodinámica, Medellín, Colombia. 3Magister

en Gestión de Energías, Carrera de Ingeniería Mecánica, Universidad Politécnica Salesiana, Grupo de Investigación en Energías Renovables e Implementación Mecánica de PYMES, Quito, Ecuador.

4Doctor en Ingeniería, Facultad de Ingeniería Aeronáutica, Universidad Pontificia Bolivariana, Grupo de Investigación en Ingeniería Aeroespacial, Medellín, Colombia. 5Magister en Gestión de la

Producción, Carrera de Ingeniería Mecánica, Universidad Politécnica Salesiana, Grupo de Investigación en Energías Renovables e Implementación Mecánica de PYMES, Quito, Ecuador.


RESUMEN

El objetivo de esta investigación es presentar un estudio realizado sobre bombas de calor

asistidas por energía solar, sistemas que son utilizados para la obtención de agua caliente

sanitaria, además, se clasifican las bombas de calor asistidas por energía solar

considerando el acoplamiento del colector solar y el evaporador en el sistema. Se detallan

sus componentes y características, siendo posible establecer que el tipo de fluido de

trabajo es la condición que más contribuye al calentamiento global. En diversos trabajos

se evidencia que el uso de los clorofluorocarbonos (CFC) e hidrofluorocarbonados (HFC)

son dañinos para el medio ambiente, una alternativa que se presenta como principal

reemplazo de estos refrigerantes es el uso de hidrocarburos (HC) tales como el propano

(R-290) e isobutano (R-600a), además de las hidrofluoroolefinas (HFO), uno de ellos es el

refrigerante 1234yf. Se realizó una simulación en el software computacional ANSYS en la

cual se evidencian un cambio de fase de líquido a vapor del refrigerante el cual circula

dentro del colector/evaporador, con una temperatura en la superficie del colector de 284

K. Para determinar la radiación solar se utilizó el modelo Solar Load, el resultado

proporcionado fue de 952 W/m2.

Key words: Bomba de calor, energías renovables, energía solar, refrigerantes, ciclo de

refrigeración.

ABSTRACT

The aim of this research is to present a study realized by solar-assisted heat pumps,

systems that are used to obtain hot water sanitary, also, the solar-assisted heat pumps

are classified considering the coupling of the solar collector and the evaporator in the

system. Components and characteristics are detailed, being possible to establish that the

type of working fluid is the condition that contributes to global warming. Through various


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Energética

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investigations this evident that the use of chlorofluorocarbons (CFC) and

hydrofluorocarbons (HFC) are harmful to the environment, an alternative that present as

the main replacement of these refrigerants is the use of hydrocarbons (HC) such as

propane (R-290) and isobutane (R-600a), besides of the hydrofluoroolefins (HFO), one of

them is the refrigerant 1234yf. A simulation was realized in the computer software ANSYS

in which it is evident of phase change from liquid to vapor of the refrigerant that circulates

inside the collector / evaporator, with a temperature on the collector surface of 284 K.

For determine the solar radiation was used the Solar Load model, the result provided was

952 W/m2.

Palabras clave: Heat pump, renewable energy, solar energy, refrigerants, refrigeration

cycle

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Energética

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DISEÑO MULTICRITERIO PARA UNA SOLUCIÓN ENERGÉTICA SOSTENIBLE EN GUAJIRA – COLOMBIA

Multicriteria Design for a Sustainable Energy Solution at Guajira – Colombia

M. Rodríguez1 Y.U. Lopez, 2 A.Lasso3 María J. Cardona4 1 Ingeniera Ambiental - Investigadora. 2 Ing. Electricista. PhD En Energías Renovables. Grupo de

Investigación en Energías - GIEN.1, 2 Departamento de Energética y Mecánica. Universidad Autónoma de Occidente. Cali.3 Grupo de Investigación en Modelado, Análisis y Simulación

Procesos Ambientales e Industriales, PAI+4Departamento de Mecánica y Producción. Universidad Autónoma de Manizales

Autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En Colombia, aproximadamente más de la mitad del territorio no tiene conexión al Sistema

Interconectado Nacional y por ello estas regiones son denominadas como Zonas No

Interconectadas (ZNI). Al mismo tiempo, estas zonas se caracterizan por contener una

importante biodiversidad, variedad socio-cultural y abundantes recursos energéticos

naturales. Dentro de las ZNI, se encuentra la población del Cabo de la Vela, en La Guajira,

con problemas de agua potable y energía eléctrica, a pesar de contar con suficientes

recursos energéticos como la alta radiación solar (entre 5.5 y 6.0 kWh/m2) y altas

velocidades de vientos (11 y 12 m/s). Por medio de la metodología multicriterio, y

utilizando estos altos recursos energéticos disponibles, se propone un diseño híbrido solar-

eólico, para solucionar integralmente esta problemática. El resultado, reemplaza el uso

actual de combustibles fósiles por el uso de los recursos renovables: solar y eólico,

proporcionando energía eléctrica a un centro de salud y un sistema de desalinización y

potabilización de agua para 50 viviendas, mejorando la calidad de vida de la comunidad.

Finalmente, se obtiene una solución energética con una tarifa eléctrica rural de bajo costo

y menor que el costo nivelado de electricidad (LCOE), que incluye la comunidad y reduce

el impacto ambiental, así como los problemas respiratorios al no generar gases de efecto

invernadero, creando de esta manera, un sistema energético rural renovable y sostenible.

Palabras clave: ZNI, recurso renovable, energía solar, metodología multicriterio, sistemas

híbridos.

ABSTRACT

In Colombia, almost half of the country area is not connected to the national electrical

network. Thus, those regions are called Non-Interconnected Zones. Furthermore, those

regions have an enormous biodiversity, socio-cultural variety and abundant natural energy

resources. Among them, a small village in the northern part of Guajira called Cabo de la

Vela, is presenting water sanitation and electric energy difficulties, although this area has

plenty of natural energy resources such as high sun radiation (5.5 y 6.0 kWh/m2) and good

average wind speeds (11 - 12 m/s). Applying a multicriteria methodology, a hybrid wind-

solar energy system to integrally solve those issues is proposed. As a result, the fossil fuel

consumption has been shifted to renewables (solar and wind), supplying energy for a


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Energética

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health center and a desalination and water treatment small plant for 50 dwellings,

increasing community life quality. Finally, an energy solution with a small energy tariff

minor than the levelized cost of electricity (LCOE), with the community participation,

decreasing environmental impact and also respiratory problems due to pollution, resulting

in a rural sustainable energy solution.

Key words: Non-Interconnected Zones, renewable resources, solar energy, multicriteria

method, hybrid power systems.

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Energética

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EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA MECÁNICA DE BRIQUETAS CARBÓN-BIOMASA PARA GASIFICACIÓN EN LECHO FIJO

Evaluation of mechanical resistance of coal-biomass briquettes for

gasification process in fixed bed

Eduardo Gil L.1*, Luís F. Lozano G.2, Marco A. Ardila B.1, Yaneth Pineda T.3, Alfonso López D.4

1Grupo de Investigación en Carbones y Carboquímica, 2Grupo de Investigación en Metalurgia no Ferrosa, 3Grupo de Integridad y Evaluación de Materiales, 4Grupo de Investigación en Materiales Siderúrgicos. Universidad, Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Av. Central del norte 39-115.

Tunja, Boyacá, Colombia. Autor responsable: [email protected]

RESUMEN

En esta investigación se establecieron parámetros geométricos y propiedades

fisicoquímicas de briquetas, producidas a partir de mezclas de carbón con biomasa, para

gasificar en reactor de lecho fijo. Se utilizaron carbones de bajo rango de la Provincia

Centro de Boyacá, y cenizo (Chenopodium álbum) como biomasa, caracterizados bajo

procedimientos de normas ASTM. Mediante un diseño experimental factorial se evaluó el

efecto de la granulometría (Tamices No. 8, 16 y 30 US. Standard), la presión de fabricación

(15000, 25000 y 35000 Pa), la composición porcentual carbón-biomasa (100/0 - 50/50 -

75/25 - 25/75 - 0/100) y el porcentaje de aglomerante (15%, 20% y 25%), sobre la

resistencia mecánica, con el fin de evaluar la estabilidad de la briqueta durante las

operaciones de almacenamiento, transporte y manipulación, previas a la gasificación. Las

propiedades fisicoquímicas de las briquetas se determinaron bajo procedimientos de

normas ASTM D3172–89 / E1757–01, para análisis próximos; ASTM D3173–87 / D2795–95 /

D 3175–89, para análisis últimos de carbones y coques; ASTM D-2166 / D2166-66, para

pruebas de compresión y pruebas de impacto por caída libre, bajo norma ASTM D5276–98.

Los resultados demuestran que, a mayor contenido de carbón con granulometrías finas y

altos porcentajes de aglomerante, mejora la resistencia mecánica de las briquetas.

Palabras clave: Briquetas, carbón, biomasa, gasificación, propiedades mecánicas, gas de

síntesis.

ABSTRACT

In this study, geometric parameters and physicochemical properties of briquettes were

defined, produced from coal mixtures with biomass, for a gasification process in a fixed

bed reactor. Low-rank coals from Central Province of Boyacá, and ashen (Chenopodium

album) as biomass were used, the materials were characterized under ASTM standards

procedures. A factorial experimental design was applied to determine the effect of: grain

sizes (Sieves No. 8, 16 and 30 US Standard), manufacturing pressure (15000, 25000 and

35000 Pa), carbon-biomass composition percentage (100/0 - 50/50 - 75/25 - 25/75 - 0/100)

and percentage of binder (15%, 20% and 25%) as variables on the mechanical strength, in

order to evaluate briquette stability during storage, transport and handling operations,


95



Energética

95

prior to gasification. Physicochemical properties of briquettes were determined under

standard procedures: ASTM D3172-89 / E1757-01 for proximate analyses, ASTM D3173-87

/ D2795-95 / D 3175-89 for ultimate analyses of coals and cokes, ASTM D-2166 / D2166-66

for compression tests, and free fall impact tests based on ASTM D5276-98, to determine

mechanical resistance. Results show that a higher carbon content with fine grain sizes and

high percentages of binder, improves the briquette mechanical resistance.

Key words: Briquettes, coal, biomass, gasification, mechanical properties, syngas.

96



Energética

96

ESTUDIO DE LA PIROLISIS CON MEZCLAS DE RESIDUOS DEL COCO Y MAÍZ

Study of pyrolysis with mixtures of coconut and corn residues

Brian Danilo Castro Suaterna1 Pregrado Ingeniería mecánica. Universidad Libre de Colombia, Detecal. Bogotá D.C., Colombia.

Autor responsable: [email protected]

RESUMEN

El principal objetivo de este estudio es someter los residuos de la caña maíz y cáscara de

coco al proceso termoquímico llamado pirolisis, en esta publicación se muestran

resultados de diferentes análisis como son el FTIR, TGA, Poder Calorífico, Análisis SEM, los

cuales indican que las propiedades que poseen estos residuos son óptimas para ser usados

como biocombustibles ya que son de gran importancia antes de realizar este proceso. Se

determinó el contenido de lignina la cual para las dos biomasas la caña de maíz registró

un valor de 14,7% y la cáscara de coco un valor de 41,5%, el poder calorífico obteniendo

de la caña del maíz tiene un valor de 17,965 KJ g-1 y para la cascara de coco es de 15,135

KJ g-1, se realizó el análisis Termo Gravimétrico (TGA) con tres rampas de calentamiento,

el análisis último se determinó para las dos biomasas con objeto de revelar la composición

química de estas; los resultados obtenidos fueron comparados con la literatura y estudios

realizados en otros países. La finalidad de resultados obtenidos es contribuir a la

investigación en Colombia con este tipo de biomasa, ya que no se registra abundante

información bibliográfica de la caracterización de estas; se debe aprovechar su uso para

la utilización en el proceso termoquímico de la pirolisis, ya que poseen características

óptimas para ser usadas como biocombustible.

Palabras clave: Pirolisis, maíz, coco, Biomasa, TGA.

ABSTRACT

The main objective of this study is to subject the residues of corn and coconut husk to the

thermochemical process called pyrolysis, in this publication results of different analyzes

are shown such as FTIR, TGA, Calorific Power, SEM Analysis, which indicate that the

properties that have these residues are optimal to be used as biofuels since they are of

great importance before carrying out this process. The lignin content was determined

which for the two biomasses, the maize cane registered a value of 14.7% and the coconut

shell a value of 41.5%, the calorific value obtained from the corn cane has a value of

17,965 KJ g-1 and for the coconut shell is 15,135 KJ g-1, the Thermo Gravimetric Analysis

(TGA) was performed with three heating ramps, the last analysis was determined for the

two biomasses in order to reveal the chemical composition of this; The results obtained

were compared with the literature and studies carried out in other countries. The purpose

of the obtained results is to contribute to the investigation in Colombia with this type of

biomass, since there is not abundant bibliographic information of the characterization of

these; its use should be exploited for the use in the thermochemical process of pyrolysis,

since they have optimal characteristics to be used as biofuel.

Key words: Pyrolysis, corn, coconut, biomass, TGA.

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Energética

97

PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO PARA SIMULACIÓN TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE GASIFICACIÓN DE MATERIALES CARBONOSOS EN LECHO FIJO

Methodological procedure for thermodynamic simulation of carbonaceous materials gasification process in fixed bed

Marco A. Ardila B.1, Jesús E. Camporredondo S.2 Laura G. Castruita A.2 Alfonso López D.3 Marley C. Vanegas Ch.4 Eduardo Gil L.1 Vann H. Ardila V.5

1M.Sc. Escuela de Metalurgia. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC). Grupo de Investigación en Carbones y Carboquímica. Tunja, Colombia. 2Ph. D. Facultad Ingeniería

Mecánica y Eléctrica. Universidad Autónoma de Coahuila. Grupo de Investigación en Metalmecánica y Materiales Avanzados. Monclova, México. 3Ph. D. Escuela de Metalurgia. UPTC.

Grupo de Investigación en Materiales Siderúrgicos. Tunja, Colombia. 4Ph. D. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo en Gestión Eficiente de Energía. Barranquilla

Colombia. 5Est. M.Sc. Facultad Posgrados en Ciencias. UPTC. Grupo de Investigación en Química y Tecnología de Alimentos. Tunja, Colombia


RESUMEN

Materiales carbonosos como la biomasa, y mezclas de ésta con combustibles fósiles son

fuentes de energía alternativa renovable, para generación térmica con emisiones de CO2

neutras o atenuadas por fotosíntesis de plantas nuevas, que reducen el impacto ambiental

dentro de un contexto económico viable. Para realizar la simulación termodinámica de la

composición de equilibrio y del balance de masa y energía del proceso de gasificación de

estos materiales, se desarrolló este procedimiento paramétrico basado en la aplicación

del método de minimización de la energía libre de Gibbs, mediante el uso de Microsoft

Excel y HSC Chemistry for Windows V 6.0. El método requiere de una base de datos con

información de análisis próximos y últimos de los combustibles sólidos a gasificar, y de las

propiedades termodinámicas de reactivos y productos que intervienen en el proceso.

Como resultado, se obtienen curvas de evolución de las concentraciones en equilibrio de

los componentes del sistema de combustión, y las condiciones de estabilidad

termodinámica. La aplicación del procedimiento para un proceso de gasificación de

briquetas de carbón con biomasa a 700°C, 1 atm de presión, usando aire como agente

gasificador, en reactor de lecho fijo, establece las condiciones de operación para la fase

de secado, la combustión de los productos de pirólisis y la obtención de gas de síntesis.

Palabras clave: Simulación, termodinámica, gasificación, briquetas, Energía Libre de

Gibbs, Multiplicadores de Lagrange.

ABSTRACT

A renewable energy source for heat generation with low cost and reduced environmental

impact, are the carbonaceous materials and its blends with fossil fuels due to neutral or

attenuated CO2 emissions by the photosynthesis of new plants. A parametrical procedure

based on Gibbs free energy minimization method was developed, using Microsoft Excel

and HSC Chemistry for Windows V 6.0, to perform thermodynamic simulation, equilibrium

composition, and heat and matter balance in the gasification process of these materials.


98



Energética

98

The simulation method requires a data base with proximate and elemental analysis of the

solid fuels of gasification process, and the thermodynamic properties of reactants and

products in the process. The evolution curves of equilibrium concentrations of the

combustion system compounds and thermodynamic stability conditions are obtained as

results. The procedure to simulate was applied to the coal and biomass briquettes

gasification process, the operation conditions for the drying, pyrolysis products

combustion and producing syngas was established to 700°C, 1 atmosphere of pressure, air

as gasifier agent in a fixed bed reactor.

Key words: Simulation, Thermodynamic, Gasification, Briquettes, Gibbs free energy,

Lagrange Multipliers.

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Energética

99

ANALISIS CIENTROMÉTRICO DEL PROCESO DE COMBUSTIÓN DE BIOMASA Y SIMULACIÓN CASO DE ESTUDIO

CIENTROMETRIC ANALYSIS OF THE BIOMASS COMBUSTION PROCESS AND

SIMULATION CASE STUDY

Yur1ey P. Villabona1, Viatcheslav Kafarov2 y Karina Ojeda3. 1Ingeniera Química. Escuela de Ingeniería Química. Universidad Industrial de Santander. Centro de Investigación para el Desarrollo Sostenible en Industria y Energía. Bucaramanga, Colombia.

2Doctor en Ciencias Técnicas. Escuela de Ingeniería Química. Universidad Industrial de Santander. Centro de Investigación para el Desarrollo Sostenible en Industria y Energía. Bucaramanga, Colombia. 3Doctora en Ingeniera Química. Escuela de Ingeniería Química. Universidad de Cartagena. Grupo de Investigación en diseño de procesos y aprovechamiento de biomasas.

Bucaramanga, Colombia. Correo del autor responsable: [email protected]

RESUMEN

El presente proyecto evaluó el proceso de combustión de dos tipos de biomasa agrícola

haciendo una aplicación de vigilancia tecnológica de patentes y producción científica,

basado en un proceso de análisis cienciométrico y conceptos clave en el área de

combustión de biomasa y evaluó este proceso a través de la simulación a escala de

laboratorio de la misma, teniendo en cuenta criterios como: relación aire / biocombustible

y determinación de emisiones de CO2 y SO2; con el fin de que el proceso se pueda aplicar

para generar energía eléctrica, dependiendo de las características de los biocombustibles

y la cantidad de energía que desee producir. Como resultado se observó que, en cuanto a

publicaciones científicas, se observó que la combustión de lecho fluidizado circulante es

la más estudiada, en cuanto a patentes el análisis mostró marcado liderazgo de países

como Alemania, Finlandia y Francia. En cuanto a los resultados de la simulación del

proceso de combustión se pudo evidenciar que el tamo de arroz y rastrojo de maíz

presentaron bajas de emisiones de CO2 y SO2 y se debe usar una relación aire combustible

mayor al 30%.

Palabras clave: Combustión, biomasa, vigilancia tecnológica, simulación.

ABSTRACT

The present project evaluated the combustion process of two types of agricultural biomass

making a technological surveillance application of patents and scientific production, based

on a scientometric analysis process and key concepts in the area of biomass

combustion and evaluated this process through laboratory-scale simulation of the

same, taking into account criteria such as: air / biofuel ratio and determination of CO2

and SO2 emissions; in order that the process can be applied to generate electric power,

depending on the characteristics of biofuels and the amount of energy that you want to

produce. As results, it was observed that in terms of scientific publications, it was

observed that the combustion of circulating fluidized bed is the most studied, in terms of

patents, the analysis showed marked leadership of countries like Germany, Finland and

France. Regarding the results of the simulation of the combustion process it was possible

100



Energética

100

to demonstrate that the chaff of rice and stubble of corn presented low CO2 and SO2

emissions and an air fuel ratio greater than 30% should be used.

Key words: Combustion, biomass, technological surveillance, simulation.

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Energética

101

ESTUDIO TG/MS DE LA GASIFICACIÓN DEL CARBONIZADO DE LA CÁSCARA DE COPOAZÚ (THEOBROMA GLANDIFLORUM)

Gasification study using TG/MS of the char of copoazú peel (Theobroma

glandiflorum)

Aderlis Santander Oliveros1, Ever Ortiz Muñoz2, Ismael Piñeres Ariza3, Cindy Ariza Barraza4, Alberto Albis Arrieta5

1Ingeniera Química. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación Bioprocesos. Barranquilla, Colombia. 2Doctor en Ciencias Físicas. Facultad de Ciencias Básicas. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación Física de Materiales. Barranquilla, Colombia. 3Magíster en Ciencias Físicas. Facultad de Ciencias Básicas. Universidad del Atlántico. Grupo de

Investigación Física de Materiales. Barranquilla, Colombia. 4Ingeniera Química. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación Bioprocesos. Barranquilla,

Colombia. 5Doctor en Ciencias - Química. Facultad de Ingeniería. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación Bioprocesos. Barranquilla, Colombia.


RESUMEN

El uso de especies exóticas como materias primas en biorrefinerías puede apalancar el

desarrollo sostenible de regiones como la Amazonía, sin embargo, se necesita trabajos

que permitan evaluar la potencialidad técnica de las mismas. En este trabajo se utilizó el

análisis termogravimétrico acoplado a espectroscopía de masas (TG / MS) para establecer

la distribución de los productos de la gasificación y la cinética de la descomposición del

char, subproducto de la pirólisis de las cáscaras de copoazú. La materia prima fue

caracterizada por FTIR y se utilizaron tres velocidades de calentamiento diferentes para

el proceso termoquímico. Los parámetros cinéticos del proceso de gasificación se

obtuvieron ajustando los datos experimentales con tres modelos diferentes, obteniéndose

un buen ajuste al modelo DAEM con tres conjuntos de reacciones. Los datos obtenidos

pueden utilizarse para el modelamiento de las reacciones de gasificación del carbonizado

de esta materia prima.

Palabras clave: gasificación, cáscara de Copoazú, TG/MS, Modelo DAEM.

ABSTRACT

The use of exotic plants as feedstock for biorefineries could leverage the sustainable

development of regions such as Amazon, however, it is necessary to develop more

experimental work that allow to assess the technical potential of them. In this work, the

themogravimetric analysis coupled to mass spectrometry was used to study the kinetics

of the gasification and product distribution of the char obtained as a subproduct of the

pyrolysis of the Copoazú peels. The kinetics parameters of the gasification process were

obtained fitting data to three different models; results showed a good fitting to the DAEM

model with three subsets of reactions. Results could be used to model the gasification of

the char from copoazu peels.

Key words: Gasification, Copoazú peel, TG/MS, DAEM model.


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Energética

102

EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE ENERGÍA SOLAR EN SANTANDER, COLOMBIA

Solar Energy Potential Evaluation of Santander, Colombia

Yecid Alfonso Muñoz Maldonado1, German David Acebedo Roncancio2, Juan David Santamaría Saavedra3

1PhD. Tecnología Energética. Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma de

Bucaramanga. Grupo de investigación GIRES. Bucaramanga, Colombia. 2Estudiante

de Ingeniería en Energía. Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma de

Bucaaramanga. Grupo de investigación GIRES. Bucaramanga, Colombia 3Estudiante

de Ingeniería en Energía. Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma de Bucaaramanga. Grupo de investigación GIRES. Bucaramanga, Colombia


RESUMEN

El crecimiento acelerado de la demanda energética es un fenómeno mundial. Para suplir

esta necesidad, una de las mejores opciones es la diversificación de la matriz energética

de los países. La energía solar surge como una alternativa importante debido a su carácter

inagotable y el reciente incremento en su uso. En esta investigación, se evalúa el potencial

solar de Santander por medio de una distribución nodal a través de la construcción de una

malla. Se utilizaron versiones gratuitas académicas de Meteonorm y PVsyst; así como la

base de datos libre Nasa Retscreen, y el Mapa Interactivo del IDEAM. A partir de esto se

establecieron los municipios con mayor potencial y se calcularon los factores que

determinan el rendimiento de un sistema solar fotovoltaico.

Palabras clave: Fuente renovable, Energía, Solar, Potencial, Santander, Malla.

ABSTRACT

The accelerated growth of energy demand is a global phenomenon. To satisfy this need,

one of the best options is the energy matrix diversification of the countries. Solar energy

emerges as an important alternative due to its inexhaustible character and the recent

increase in its use. In this research, the solar potential of Santander is evaluated by a

nodal distribution through the construction of a mesh. Academic free versions of

Meteonorm and PVsyst were use, as well as the free Nasa Retscreen database, and the

IDEAM Interactive Map. From this, the municipalities with the highest potential were

determined, and the factors that determine the performance of a solar photovoltaic

system were calculated.

Key words: Renewable source, Energy, Solar, Potential, Santander, Grid.


103



Energética

103

EVALUACIÓN DEL MODELO DE BIRD Y HULSTROM PARA LA ESTIMACIÓN DEL RECURSO SOLAR DISPONIBLE EN LA CIUDAD DE BARRANQUILLA Y SU ÁREA

METROPOLITANA

Evaluation of the Bird and Hulstrom model for the estimation of the Solar

Resource Available in the city of Barranquilla and its Metropolitan Area

Cristian Saavedra Castañeda1, Marley Vanegas Chamorro2, Guillermo Valencia Ochoa3 1Ingeniero Químico.Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación en Gestión eficiente de la

Energía, Kaí. Barranquilla, Colombia. 2Doctor en Tecnología, diversificación, calidad y ahorro

energético. Universidad del Atlántico. Grupo de Investigación en Gestión eficiente de la Energía,

Kaí. Barranquilla, Colombia. 3Magister en Ingeniería Mecánica. Universidad del Atlántico. Grupo

de Investigación en Gestión eficiente de la Energía, Kaí. Barranquilla, Colombia.


RESUMEN

Este trabajo analiza el modelo de Bird y Hulstrom, con el propósito de conocer los criterios

tenidos en cuenta en su formulación y observar el grado de precisión de éste en lo que

respecta a la predicción del recurso solar para la ciudad de Barranquilla y su área

metropolitana. Para esto se someten los datos estimados con el modelo a un análisis de

regresión contra datos obtenidos de mediciones directas con piranómetros en tres

estaciones, una en la ciudad de Barranquilla y las otras dos en municipios pertenecientes

a su área metropolitana. Por otra parte, se compara su coeficiente de correlación con el

del modelo de Angström-Prescott utilizado por el Instituto de Hidrología, Meteorología y

Estudios Ambientales IDEAM con el propósito de tener un estándar que nos permitio sacar

conclusiones con respecto al grado de precisión y ajuste del modelo.

Palabras clave: Radiación solar, modelo de Bird y Hulstrom, modelo de Angström-

Prescott, Análisis de regresión.

ABSTRACT

This paper analyzes the model of Bird and Hulstrom, with the purpose of knowing the

criteria taken into account in its formulation and observing the degree of accuracy of this

in regard to the prediction of the solar resource for the city of Barranquilla and its

metropolitan area. For this the data estimated with the model go through a regression

analysis against data obtained from direct measurements with pyranometers in three

stations, one in the city of Barranquilla and the other two in municipalities belonging to

its metropolitan area. On the other hand, its correlation coefficient is compared with that

of the Angström-Prescott model used by the Institute of Hydrology, Meteorology and

Environmental Studies IDEAM with the purpose of having a standard that allowed us to

draw conclusions regarding the degree of precision and adjustment of the model.

Key words: Solar radiation, Bird and Hulstrom model, Angström-Prescott model,

Regression analysis.

104



Energética

104

CONFERENCIAS MAGISTRALES-PANEL DE EXPERTOS-CURSOS

105



Energética

105

CONFERENCIAS MAGISTRALES

CONTROL OPERACIONAL DEL

DESEMPEÑO ENERGÉTICO

Juan Campos Avella

Ingeniero

termoenergético de la

Universidad de

Cienfuegos, Cuba. Ph.D

en Ciencias Técnicas

LA GESTIÓN DE LA ENERGÍA EN

ARGENTINA: SITUACIÓN ACTUAL)

Daiana Borelli Responsable de la calidad

y del Sistema de Gestión

de la Energía del Centro

de Investigación para el

Uso Racional de la

Energía del INTI.

ESQUEMAS DE REGULACIÓN PARA

PROMOCIÓN DE GESTIÓN Y ECONOMÍA

DE ENERGÍA EN AMÉRICA LATINA

ACONDICIONAMIENTO DE BIOMASA

PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA

ELÉCTRICA

Alberto Fossa

Director y asociado en

NEWEN Consulting

Engineering. Director

ejecutivo de Abrinstal,

Brasil.

Alfonso Ghisays

Diseñador industrial,

University of New South

Wales, Sydney, Australia. Gerente de innovación,

Superbrix.

106



Energética

106

ANÁLISIS DE LA INCORPORACIÓN DE

LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA DE

CONCENTRACIÓN EN LOS SISTEMAS

INTERCONECTADOS

ENERGÍA EÓLICA, ¿SI SERÁ BUEN

NEGOCIO PARA EL PAÍS?

Eunice Villicaña

Doctora en Tecnología,

Diversificación, Calidad y

Ahorro energético.

Investigadora en la UTEC

(Perú).

René Altamar Ingeniero electricista,

Minor en Evaluación y

gestión de Proyectos de

Ingeniería, Universidad

del Norte

PANASONIC: EXPERIENCIA ENERGÍA

SOLAR INTERCONECTADOS

NEW APROACHES AND RECENT

DEVELOPMENTS IN HOUSEHOLD

REFRIGERATION TECHNOLOGY

Juan Herrera

Responsable de

proyectos industriales en

eficiencia energética y

energía solar fotovoltaica

en Panasonic, Colombia.

Claudio Melo

Doctor en Ingeniería

Térmica aplicada,

Universidad Cranfield.

Profesor titular

Universidad Federal de

Santa Catarina.

107



Energética

107

ESTRUCTURACIÓN LEGAL,

CONTRACTUAL Y REGULATORIA DE

PROYECTOS DE ENERGÍA RENOVABLE Y

DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

EFICIENCIA ENERGÉTICA COMO

POLÍTICA PÚBLICA

Juanita Hernández

Directora de Derecho de

la Energía, Estudio Legal

Hernández. Asesora en

regulación de energía

eléctrica y gas natural.

Carlos García

Ingeniero Electricista

UTP. Subdirector de

Demanda UPME.

COLOMBIA SOLAR CORPORACIÓN

INTERNACIONAL S.A.S Y ULTRATEK

AUTOGENERACIÓN Y GENERACIÓN

DISTRIBUIDA

Jordi Mestre

Gerente administrativo,

accionista y fundador de

ULTRATEK y COLOMBIA

SOLAR CORPORACIÓN

INTERNACIONAL S.A.S.

Hemberth Suárez

Especialista en Regulación

de Energía Eléctrica y Gas,

Derecho minero

energético, Servicios

públicos domicialirios y

derecho contencioso

administrativo.

108



Energética

108

ALINEACIÓN DE CAPACIDADES

NACIONALES EN I+D+i CON LA

DINÁMICA DE TRANSICIÓN

ENERGÉTICA MUNDIAL

COLOMBIA SOLAR CORPORACIÓN

INTERNACIONAL S.A.S Y ULTRATEK

Omar Prias

Director de la Red

Colombiana de

Conocimiento en

Eficiencia Energética

RECIEE.

Alifredis Florez

Ingeniero Eléctrico,

Universidad del Norte.

APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS

PARA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

UTILIZANDO GASIFICACIÓN COMO

TECNOLOGÍA NO CONVENCIONAL

Diego Yepes

Ph.D Instituto de

Ingeniería Mecánica de la

Universidad Federal de

Itajubá-UNIFEI

ENFOQUE INNOVADOR COMBINANDO

ANALÍTICA DE DATOS DE UN PROCESO

INDUSTRIAL Y PARTICIPACIÓN DE OPERADORES

PARA IMPLEMENTAR PROGRAMA DE EFICIENCIA

ENERGÉTICA, CASO DE ESTUDIO

Ana Espinel Gerente de Proyecto en

eficiencia energética-

PEPITe, Bogotá,

Colombia. Ingeniera

Química, UIS, Colombia.

109



Energética

109

PANEL DE EXPERTOS

Previo a la ceremonia de clausura de este magno evento se llevó a cabo un panel de

expertos titulado Reflexiones y tecnologías para el futuro de la energía. En este

participaron reconocidos panelistas representantes del sector estatal, académico y

privado con gran experiencia en materia de eficiencia, gestión energética y energías

renovables: Carlos García de la Unidad de Planeación Minero Energética-UPME, Santiago

Mejía, Gerente de Terpel Energía; Daiana Borelli del Centro de Investigación para el Uso

Racional de la Energía del INTI en Argentina, Hemberth Suárez, especialista en regulación

de Energía Eléctrica y Gas, Derecho Minero Energético, Servicios Públicos Domiciliarios y

en Derecho Contencioso Administrativo de la Universidad Externado de Colombia y Juan

Carlos Campos, docente de la Universidad del Atlántico y Gerente técnico de la compañía

e2 Energía eficiente S.A. E.S.P. El panel fue moderado por Omar Prías, director de la Red

Colombia de Conocimiento en Eficiencia Energética, RECIEE.

La discusión giró en torno a temas de actual relevancia a nivel nacional, como las

estrategias a implementar desde la política, planeación y regulación del mercado

energético en Colombia para lograr escenarios de mayor eficiencia de tal manera que

puedan contribuir al desarrollo económico y social del país hacia el período 2050, en medio

del contexto de transición energética en evolución.

Asimismo, se dialogó de las barreras actuales que están impidiendo el crecimiento de las

fuentes no convencionales de energías renovables (FNCER) en Colombia, muy a pesar de

la legislación vigente en el país. No obstante, también se visionó la posibilidad de

diversificar la matriz energética nacional en los próximos 15 años con estas fuentes una

vez se lograran superar las barreras anteriormente mencionadas, destacando los tipos de

tecnologías, proyectos y fuentes se convertirán en tendencia en Colombia en el mediano

plazo.

El PROURE (Plan de Acción Indicativo de Eficiencia Energética de Colombia hasta el 2022)

también fue tema de conversación para los panelistas, quienes compartieron la situación

actual de los incentivos establecidos por este plan, mencionando entre estos, aquellos

que se encuetran regulados y que pueden ser aplicables a los diferentes sectores

Teniendo en cuenta a la Costa Atlántica colombiana como sede de la sexta versión del

CIUREE 2018, los participantes de este panel lanzaron sus opiniones con respecto a la

factibilidad de introducir la generación distribuida en esta zona del país, utilizando el gas

natural y el alto nivel de radiación solar combinados, con el objeto de solucionar la

problemática de disponibilidad y calidad de la energía eléctrica en la región.

Haciendo alusión a uno de los temas principales del evento, la Gestión Energética

empresarial, salió a relucir el Programa de implementación de un Sistema de Gestión

energética según ISO 50.001, desarrollado por la UPME y UNIDO en cerca de 100 empresas

y con este una inquietud relacionada con la posibilidad de aplicar un incentivo vigente a

110



Energética

110

las compañías participantes de tal manera que puedan no solo implementarlo sino también

sostenerlo en el tiempo.

Finalmente, el panel concluyó con las estrategias que se deberían implementar para

consolidar la relación Universidad-Empresa en Colombia y de esta manera afrontar nuevos

retos que surjen en el proceso de transición energética en el país.

111



Energética

111

CURSOS

1. Diseño de sistemas solares CSP (Eunice Villicaña, PhD). -

2. Incentivos tributarios (Olga González)

112



Energética

112

CONCURSO DE SEMILLEROS DE INVESTIGACIÓN

El evento fue el promotor de un concurso cuyo objetivo fue incentivar la

participación de los jóvenes pertenecientes a semilleros de investigación

de todas las universidades a nivel nacional en una muestra académica

cuya finalidad consistió en presentar dispositivos o herramientas

informáticas productos de su trabajo y que contribuyeran a la asimilación

de los conocimientos en las áreas de Eficiencia Energética y Energías

Renovables por parte de las comunidades académica, industrial y

gubernamental

Se premiaron los tres trabajos con la mejor calidad tanto práctica como

didáctica. El primer lugar lo obtuvo el proyecto titulado:

Implementación de un banco de carga resistivo de 3,5-kW y un

sistema de encendido eléctrico aplicado a bancos de prueba de

motores diésel.

113



Energética

113

ENERGÍZATE UN

Jair Castañeda, Laura Lugo, Elkin Sequeda Universidad Nacional de Colombia

Facultad Ingeniería Semillero Grisec (Grupo de Investigación en el Sector Energético Colombiano)

RESUMEN

Con el fin de cumplir con estas metas y de hacer un vínculo más extenso entre la academia,

la industria y las organizaciones reguladoras, el semillero desarrolló la aplicación

Energízate UN.

En Energízate UN se podrán encontrar las últimas noticias en materia de energía y el uso

eficiente de esta, los últimos avances del país en esta materia. También se podrán

encontrar tips energéticos que ayudarán a hacer un uso más eficiente de la energía en el

hogar, en la industria o en la oficina y mejorar el funcionamiento de los equipos. Con

ayuda de Energízate UN la universidad tendrá mayor divulgación de todos los proyectos

que se desarrollan y que podrían ser de interés tanto para la industria como para el

ciudadano.

Con Energízate UN el semillero espera dar una mayor divulgación de las actividades y

noticias en el campo de la energía, también pretende acercar más a la industria con la

academia que en ocasiones se ven un poco aisladas, con ayuda de todas las redes sociales

del GRISEC que se encuentran vinculadas a la app se espera poder tener un mayor contacto

usuarios y tener una mayor conectividad e interactividad, el respaldo que ofrece la

universidad nacional para propuestas con aplicativos móviles ofrece la publicación en las

tiendas de android (play store) y apple (app store).

114



Energética

114

MODELADO CFD PARA OPTIMIZAR EL DESEMPEÑO ENERGÉTICO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

Anderson Arenas1*, Gonzalo Zapata1, Marcos Camargo1, Natalia Salinas1, Jorge Duarte Forero1

1Semillero DIMER, Grupo DIMER, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto Colombia – Atlántico, Colombia.

*[email protected]

RESUMEN

El modelado CFD permite caracterizar el funcionamiento de las turbomáquinas hidráulicas

y optimizar el desempeño energético de este tipo de dispositivos, operando en condiciones

reales de funcionamiento [1][2]. El uso de este tipo de herramientas de simulación permite

analizar diferentes configuraciones geométricas y operacionales para verificar cual

ofrecen mejor rendimiento energético. En el presente proyecto se realizo un estudio

paramétrico de una bomba centrifuga típica en aplicaciones domiciliarias e industriales

con el fin de verificar el conjunto de variables que aumenten su eficiencia. La

investigación se realizó a través de la herramienta Fluent de ANSYS®, en donde se estudió

la influencia del ángulo de ataque de los alabes sobre la cabeza entregada y la eficiencia

de la bomba. Se demostró la mejora de la eficiencia en 15,4% cuando el ángulo de ataque

pasa de 30° a 10°.

REFERENCIAS

[1] R.W. Westra, L. Broersma, K. Van Andel & N.P. Kruyt, “PIV measurements and CFD

computations of secondary flow in a centrifugal pump impeller,” Journal of Fluids

Engineering, vol. 132, no. 6, 061104, 2010.

[2] C. Wang et al., “Optimal design of multistage centrifugal pump based on the combined

energy loss model and computational fluid dynamics,” Appl. Energy, vol. 187, pp. 10–26,

2017.

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Energética

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CARACTERIZACIÓN DE LA SUSTITUCIÓN PARCIAL DE DIÉSEL CON HIDRÓGENO EN MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA DIÉSEL

Sergio Luis Ballestas Padilla1*, Juan José Sánchez Hoyos1 , Jorge Duarte Forero1 1 Semillero DIMER, Grupo DIMER, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto

Colombia – Atlántico, Colombia. *[email protected]

RESUMEN

Debido a la creciente demanda de energía por parte de la sociedad actual, ha sido necesario replantear la forma cómo se usa la misma. Adicionalmente, se observa una tendencia mundial a la sustitución de combustibles fósiles, debido al agotamiento de los hidrocarburos y el peligro en su extracción, debido al uso de técnicas de extracción cada vez más nocivas con el medio ambiente [1][2]. El Hidrógeno es uno de estos combustibles alternativos promisorios. En la presente investigación se evalúa el diseño de un dispositivo de generación de Hidrógeno y el efecto del uso de este gas en las prestaciones de un motor Diésel monocilíndrico, cuando se sustituye parcialmente la mezcla aire/combustible. Se evaluó la tasa de generación de Hidrógeno, verificando que se puede lograr una disminución hasta del 3% en el consumo de combustible Diésel con la sustitución parcial.

REFERENCIAS

[1] J. Gaviria, J. Mora, J. Agudelo (2001, agosto, 03). Historia de los motores de

combustión interna. Revista de la facultad de ingeniería de la Universidad de Antioquia.

[PDF] pp. 68-78, junio 2002

[2] H. John. Internal combustion engine fundamentals. Madrid. McGraw-Hill. 1998 pp. 4-

5

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ESTUDIO PARAMÉTRICO DEL POTENCIAL DE RECUPERACIÓN ENERGÉTICA EN LOS GASES DE ESCAPE DE UN MOTOR DIÉSEL A TRAVÉS DE ANSYS®

Brando Hernández Comas1* , Karen Milena Valencia Zapata1, Jorge Duarte Forero1 1Semillero DIMER, Grupo DIMER, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto

Colombia – Atlántico, Colombia. * [email protected]

RESUMEN

El estudio de los dispositivos termoeléctricos (DT) como medio de recuperación energética tiene diversas ventajas, que le permiten disminuir el consumo de combustible en Motores de Combustión Interna y a su vez, aumentar la eficiencia térmica, la cual ronda el 30% [1]. Se debe reconocer que la clave es la diferencia de temperatura entre las dos caras de las celdas Peltier, las cuales hacen parte del dispositivo diseñado. Para esto, se requiere de un intercambiador de calor que permita mejorar la eficiencia de las celdas Peltier [2], aumentando el calor transmitido y a su vez la temperatura superficial en el foco caliente. Para esto, se diseñó un dispositivo de recuperación energética con el fin de maximizar la capacidad de recuperación de energía en los gases de escape, y promover el desarrollo investigativo en la Universidad del Atlántico.

REFERENCIAS

[1] B. D. In, H. I. Kim, J. W. Son, and K. H. Lee, “The study of a thermoelectric generator

with various thermal conditions of exhaust gas from a diesel engine,” Int. J. Heat Mass

Transf., vol. 86, pp. 667–680, 2015.

[2] C. Lu, S. Wang, C. Chen, and Y. Li, “Effects of heat enhancement for exhaust heat

exchanger on the performance of thermoelectric generator,” Appl. Therm. Eng., vol. 89,

pp. 270–279, 2015.

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Energética

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OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA DE UNA BOMBA REGENERATIVA A TRAVÉS DE CFX ANSYS®

Andrés Cardona Mercado1*, Gioset Sánchez De La Ossa1, Carlos Camargo Fiorillo1, Carlos

García Rincón1, Jorge Duarte Forero1 1Semillero DIMER, Grupo DIMER, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto

Colombia – Atlántico, Colombia. *[email protected]

RESUMEN

Las bombas hidráulicas tienen una amplia aplicación y el impacto en el consumo eléctrico debido a su uso a nivel industrial es altamente significativo [1] y por ende su repercusión en la economía de los procesos, efecto ambiental entre otros, son factores a tomar en consideración. En el pasado se realizaron estudios sobre las bombas regenerativas con el fin de entender el complejo funcionamiento de las mismas; no obstante, dichos estudios se limitaron a esfuerzos de tipo teórico y experimental que resultaron tener serias desventajas para su aplicación [2]. Las herramientas computacionales empleando simuladores de fenómenos han resultado ser un mecanismo fiable para la optimización de las bombas regenerativas [3]. De esta manera, el presente trabajo de investigación persigue la optimización el desempeño energético de bombas regenerativas de baja potencia empleando el software ANSYS®.

REFERENCIAS

[1] M. F. Y. I. a. Y. O. M. Mori, «A study on energy efficiency improvement for machine

tools,» CIRP Ann. Technol, vol. 60, nº 1, pp. 145-148, 2011.

[2] N. D. K.-D. a. G. A. Aggidis, «Regenerative liquid ring pumps review and advances on

design and performance,» Appl. Energy, vol. 164, pp. 815-825, 2016.

[3] T. S. a. M. S. F. Quail, «Design optimisation of a regenerative pump using numerical

and experimental techniques,» Int. J. Numer. Methods Heat Fluid Flow, vol. 21, nº 1, p.

95–111, 2011.

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Energética

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IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLATAFORMA DE SIMULACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN DE SISTEMAS HIDRÁULICOS CON APLICACIONES AL ESTUDIO DE EFICIENCIA

ENERGÉTICA

Jorge Giraldo1*, Yeins Valdez1, Natalia Duarte Forero1, Jorge Duarte Forero1


* [email protected]

RESUMEN

La eficiencia energética de un sistema hidráulico puede definirse como una función de la potencia consumida por cada uno de sus componentes, lo que permite diagnosticar y evaluar oportunidades de ahorro, teniendo en cuenta que la energía que no se convierte en trabajo útil representa pérdidas [1]. La plataforma Simu-hidráulica® es una herramienta didáctica e investigativa que se desarrolló de la Universidad del Atlántico, aplicando principios de electrónica, informática y oleo-hidráulica. Este software permite diseñar y analizar circuitos hidráulicos, con sus diferentes componentes de manera que se puede predecir el conjunto de parámetros operacionales que minimicen las pérdidas hidráulicas [2]. Estos parámetros son analizados por la herramienta con el fin de cuantificar el consumo energético y así definir una eficiencia óptima.

REFERENCIAS

[1] Manual de eficiencia energética Ed. 1, Evaluación de sistemas de bombeo de agua,

BID, Washington, D.C.

[2] Robert L. Mott. Mecánica de fluidos. Atlacomulco, México: Pearson education, 2006.

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Energética

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IMPLEMENTACIÓN DE UN BANCO PARA PRUEBAS EN MOTOR DIÉSEL MONOCILÍNDRICO CON APLICACIONES INVESTIGATIVAS EN EL ESTUDIOS DE

EFICIENCIA ENERGÉTICA Y EMISIONES CONTAMINANTES

Melisa Leiva Barrios1, Adriana Mejía Castro1*, Hugo Narváez Pallares1, Simón Villarreal Acosta1, Jorge Duarte Forero1

1 Semillero DIMER, Grupo DIMER, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto Colombia – Atlántico, Colombia.

*[email protected]

RESUMEN

El banco de pruebas para un motor Diésel monocilíndrico cuatro tiempos se implementó como una plataforma investigativa y didáctica en el área de máquinas térmicas en la Universidad del Atlántico, con el fin de variar los parámetros operacionales del motor Diésel bajo condiciones especificadas, permitiendo ampliar el campo investigativo de este tipo de máquinas térmicas. Estos estudios experimentales están enfocados hacia la eficiencia energética, disminución del consumo de combustible y emisiones contaminantes. En cuanto a su construcción se consideraron factores ergonómicos en función a parámetros antropométricos y la posterior selección de un diseño basado en funcionabilidad, durabilidad, costos de construcción y estética. La estructura fue analizadas en el Software ANSYS®, con el fin de garantizar que soportara los esfuerzos en operación

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IMPLEMENTACIÓN DE UN BANCO DE CARGA RESISTIVO DE 3,5 KW Y UN SISTEMA DE ENCENDIDO ELÉCTRICO APLICADO A BANCOS DE PRUEBA DE

MOTORES DIÉSEL

Miguel David Celis Quintero1, Gabriel José Hernández Acosta1, Jorge Duarte Forero1 1Ingeniería Mecánica, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia

*[email protected]

RESUMEN

La implementación de un banco de carga resistivo de 3.5 kW y un sistema de encendido eléctrico aplicado a los bancos de motores térmicos en la Universidad del Atlántico permite disponer de una plataforma investigativa, a través de la cual se puede profundizar en estudio de los fenómenos en MCI. Este banco permite generar carga al motor por medio de un circuito resistivo. Esto es de suma importancia ya que se puede investigar la influencia del nivel de carga sobre las emisiones, el uso como combustibles alternativos y detectar fallas en el motor que ocasionan pérdidas de potencia y un mal aprovechamiento de la energía. Se detalla el proceso de diseño estructural, térmico y eléctrico del banco de carga y las pautas seguidas para el desarrollo del proyecto. De igual manera, el banco permite el encendido y aceleración del banco a distancia, lo cual es importante desde el punto de vista de seguridad.

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ESTUDIO CFD APLICADO A BOMBAS CENTRÍFUGAS SOBRE LA INFLUENCIA DEL ESPESOR DEL ÁLABE EN SU EFICIENCIA ENERGÉTICA

Natalia Salinas1, Jesús Romero1, Natalia Duarte1, Jorge Duarte1


*[email protected]

RESUMEN

A nivel industrial, se tiene la necesidad de disminuir los costos energéticos de operación en los sistemas de bombeo, los cuales ocupan una alta proporción del consumo energético en industrias petroquímicas. El uso de la mecánica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés) en bombas permite analizar diferentes configuraciones geométricas para verificar cual de estas ofrecen mejor desempeño, sin necesidad de realizar costosos ensayos experimentales. En le presente estudio se analiza la influencia del espesor del álabe de una bomba centrífuga Evans 1/2 HP, la cual se utiliza en aplicaciones industriales livianas y para el transporte de agua. Los resultados permiten concluir que al incrementarse el espesor del alabe en 1 mm, se logra un aumento de la cabeza entregada por la bomba, pero es significativo en zonas de baja eficiencia de la bomba.

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Energética

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RECONOCIMIENTO A AGUAS DE CARTAGENA S.A.

E.S.P.

La sexta versión del CIUREE fue una ocasión ideal que

permitió propiciar distintos espacios entre Universidad-

Empresa-Estado. Entre estos, RECIEE aprovechó esta

oportunidad para reconocer la labor de la empresa

AGUAS DE CARTAGENA S.A. E.S.P. por la

implementación del Sistema de Gestión de la Energía

ISO 50001 dentro de la compañía.

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PROGRAMA DE EVALUACIÓN INDUSTRIAL (PEVI)

El Congreso Internacional de Eficiencia y Gestión

Energética brindó los espacios para el fortalecimiento

de la relación Universidad-Empresa en Colombia a

través del encuentro de las partes interesadas para lel

deasarrollo del Programa de Evaluación Industrial (PEVI)

promovido por UPME y ONUDI, siendo la Universidad del

Atlántico uno de sus ejecutores.

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Energética

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PROGRAMA DE EVALUACIÓN INDUSTRIAL (PEVI)

1. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA.

El Programa de Evaluación Industrial (PEVI) en la Universidad del Atlántico tiene como

objetivo realizar un acercamiento al sector industrial y/o terciario con los estudiantes de

pregrado y postgrado de la Facultad de Ingeniería preparados en gestión energética, con

el objetivo de contribuir a la identificación de oportunidades de mejora del desempeño

energético de las empresas y elevar el nivel de ocupación laboral de los egresados. Los

estudiantes participantes contarán con la asesoría de un profesor experimentado del

Grupo de Investigación Gestión Eficiente de Energía categoría A de Colciencias, quien

liderará el proceso de intervención en la empresa, orientará al estudiante en sus

actividades y evaluará en conjunto los resultados obtenidos.

El Programa también realizará la sensibilización del personal de la industria hacia la

adquisición, transformación y uso eficiente de la energía, así como la identificación de

mejoras tecnológicas orientadas a la eficiencia energética, mediante la participación del

mismo en talleres programados de actualización y discusión sobre estas temáticas durante

el período de consultoría a la empresa.

La fase experimental de este Programa será realizada entre los meses de junio a diciembre

de 2018 y contará con la participación de 6 empresas, 6 estudiantes y tres (3) profesores

y con un presupuesto de ejecución de $ 122.064.652, de los cuales UPME-UNIDO aportan

$ 98.002.296 y la Universidad del Atlántico $ 24.062.356 en especie.

Los resultados de la fase experimental contribuirán a la toma de decisiones de continuar

con este Programa en años subsiguientes, para apoyar al sector industrial y terciario en

conocimiento, actividades de diagnóstico y personal especializado, para exponer las

oportunidades de mejora de la eficiencia energética y facilitar su ejecución, generando a

la vez una mejor formación profesional y posibilidades de empleo. Adicionalmente, el

desarrollo de este proyecto contribuye a una definición de una metodología para la puesta

en marcha del programa PEVI, como aporte en el marco de la política de eficiencia

energética en el sector industrial como se establece en el PROURE 2017-2022.

2.-OBJETIVO

El objetivo del PEVI es fortalecer el vínculo Universidad-Industria en Colombia, con el

propósito de aumentar el conocimiento y la adopción de medidas de eficiencia energética

por parte de empresas e industrias nacionales. Para ello, la Universidad propondrá y

aplicará una metodología para albergar un centro PEVI, poniendo a disposición del

proyecto, su conocimiento, herramientas y personal especializado en sistemas de gestión

energética, para desarrollar así las actividades planeadas. Los resultados que obtener del

desarrollo de esta metodología, a modo piloto, contribuirán a la evaluación de alternativas

para su transferencia a otras universidades, en adición a hacer posible la obtención de

indicadores e información primaria actualizada para ser usados por la UPME en la

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Energética

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evaluación de este programa como herramienta de política para la promoción de la

eficiencia energética a nivel nacional.

3. ALCANCE

Poner a disposición del Programa el conocimiento, actividades de diagnóstico y personal

especializado, que contribuyan a visibilizar las oportunidades de mejora del desempeño

energético y facilitar su ejecución, contribuyendo a una mejor formación profesional de

las carreras de ingeniería, generación de empleo y el incremento de la competitividad

empresarial.

Los resultados del PEVI también contribuirán a la obtención de indicadores e información

actualizada y agregada para uso de la UPME en la evaluación de metas de eficiencia

energética y la planeación energética del país.

El desarrollo de las actividades del proyecto PEVI deberá ser ejecutado por la Universidad

por un período de 6 meses, iniciando con la firma del contrato. Para tal efecto, las

actividades presentadas bajo la sección Metodología de este documento deberán ser

realizadas cubriendo hasta seis (6) empresas a ser seleccionadas de entre el sector

industrial, con base en criterios de selección que deberán ser formulados por la

Universidad y validados y acordados con ONUDI/UPME.

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Energética

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La sexta versión del CIUREE hizo presencia en el

Carnaval de Barranquilla 2018 transmitiendo a la

comunidad en general, que la Universidad del Atlántico

y la red RECIEE apoyan el desarrollo de las energías

renovables y de la eficiencia energética en todo el

territorio nacional como alternativas para el cuidado de

nuestro planeta.

¡LLEVAMOS LA ENERGÍA AL CARNAVAL

DE BARRANQUILLA 2018!

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Energética

CIUREE 2018

VI Congreso Internacional de

Eficiencia y Gestión Energética

Barranquilla-Colombia 07-09 febrero de 2018

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