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Análisis comparativo de las normas ANSI/IEEE std C37.010-2016, C37.13-2015, C37.5-1979 & std 141-1993 e IEC 60909-2016 para el cálculo de corrientes de cortocircuito
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2024) Muñoz Goez, John Anderson; Sosapanta Salas, Joseph; Mesa Beleño, Juan Pablo
Las redes de sistemas eléctricos se vuelven muy complejas debido al crecimiento industrial, y están sujetas a perturbaciones que requieren soluciones rápidas y efectivas. En este contexto, la elección del método apropiado para calcular las corrientes de cortocircuito es crucial tanto desde el punto de vista económico como de seguridad. Este trabajo presenta un análisis comparativo entre las normas ANSI/IEEE C37 (incluyendo C37.5, C37.13, C37.010) y 141, y la norma IEC 60909 para el cálculo de corrientes de cortocircuito en sistemas eléctricos industriales. La motivación de esta investigación surge de las discrepancias significativas en los resultados obtenidos al aplicar estas normas, lo que plantea interrogantes sobre la seguridad y fiabilidad en el diseño de sistemas eléctricos. El propósito del estudio es identificar y entender estas diferencias para proporcionar una metodología unificada que pueda ser aplicada en el contexto colombiano, mejorando la toma de decisiones en la planificación y gestión de sistemas eléctricos. La metodología incluye una revisión exhaustiva de la literatura científica sobre los métodos de cálculo de cortocircuito de ambas normas, seguida de la simulación de dos casos de estudio: una planta industrial bajo normas IEEE y una red de distribución típica bajo normas IEC, utilizando el software ETAP 20.0. Además, se investigan las interrelaciones más importantes que describen las magnitudes características de las corrientes de cortocircuito según ambas normativas.
Comparación metodología en la obtención del modelo de suelo de 2 capas
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2022) Rodríguez Cano, Edwin Esneider; Sánchez Hernández, José Alejandro; Sosapanta Salas, Joseph; Álvarez Arboleda, Bayron
El presente trabajo de grado es una investigación que trata sobre una comparación metodológica en la obtención del modelo de suelo de 2 capas, las mediciones de campo se realizaron dentro de la Institución Universitaria Pascual Bravo, tomando como referencia para dichas mediciones 2 zonas alejadas una de la otra dentro del complejo donde se evidencia la variación en las condiciones de resistividad del terreno medido. La recopilación de información en campo sirve para alimentar las plantillas y realizar los cálculos del modelo de suelo de 2 capas, el cual se obtiene por medio de los métodos de Sunde y del gradiente descendente. A lo largo de este trabajo se abordan los 2 métodos ya mencionados, comenzando con una breve teoría explicando en qué consisten, seguido del procedimiento para la correcta aplicación en cuanto a cálculos se refiere. Adicionalmente, se explica qué es un modelo de suelo de 2 capas, en donde también se plasma el procedimiento para una correcta medición en campo. Por último, se indica el caso estudio, con sus respectivos datos, tablas y análisis. Al conocer los resultados de los cálculos realizados se evidencia cuál de los métodos es el más exacto y por ende el más confiable para realizar el diagnóstico del sistema de puesta a tierra.
Desarrollo de aplicativo 3D compatible con AutoCAD para la optimización de sistemas de protección contra descargas atmosféricas
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2024) Ordoñez Núñez, Otoniel; Sosapanta Salas, Joseph; Bustamante Mesa, Santiago
Este aplicativo será basado en la norma NTC 4552-1 2022 y NTC 4552-2 2023 aplicando el modelo electrogeométrico que consiste en hacer rodar una esfera imaginaria sobre elementos captores tales como puntas captadoras o cables de guarda para que esta no toque la estructura que se desea proteger contra las descargas atmosféricas con el objetivo de garantizar la seguridad de las personas y equipos. Generalmente la realización del diseño de sistemas de protección contra descargas atmosféricas en compañías consultoras de ingeniería se basa en la ejecución de un planimétrico que se genera de forma manual en AutoCAD, inicialmente en dos dimensiones, generando muchas secciones de dibujo lo cual resulta muy engorroso, debido a esto surge la necesidad de realizarlo en tres dimensiones. Sin embargo, no deja de ser manual, donde cualquier cambio significa muchas horas hombre, por consiguiente, se busca desarrollar un aplicativo que sea compatible con AutoCAD, que tenga la capacidad de realizar este entregable de forma automática buscando reducir el margen de error y que en el momento de generarse algún cambio sea más dinámico la realización del mismo.
Detección de sobretensiones en sistemas eléctricos de potencia utilizando machine learning
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2023) Garnica Palencia, Iván Fernando; Quiroz Vásquez, Brayam Alexis; Zuluaga Ríos, Carlos David; Sosapanta Salas, Joseph
En este trabajo, se desarrollan modelos de aprendizaje automático basados en redes neuronales convolucionales (RNC) y Perceptrón Multicapa para la clasificación de eventos en una red eléctrica de baja tensión. Estos eventos incluyen sobretensiones, caídas de voltaje e interrupciones, que suelen estar relacionados con fallos en el sistema eléctrico, como maniobras de conmutación, descargas atmosféricas y el mal funcionamiento de dispositivos como variadores de frecuencia ajustable y condensadores de corrección del factor de potencia. Para abordar este desafío, se generaron datos sintéticos aleatoriamente dentro de un rango específico para representar diversas formas de series temporales asociadas con estos eventos eléctricos, los cuales se emplearon para desarrollar las etapas siguientes del modelo: generación la creación de la base de datos, división de datos, escalado de atributos y el entrenamiento de dos modelos neuronales: el Perceptrón Multicapa y el modelo RNC; con las cuales se obtuvo tasas de precisión del 70% y 71%.
Diseño de aplicativo en Python para estimación de cargabilidad y saturación en transformadores de corriente
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2023) Henao Rendón, Laura; Tarazona Cote, Pedro Jesús; Atehortúa Cardona, Simón; Sosapanta Salas, Joseph; Rico García, Mateo
En este trabajo de grado se presenta un aplicativo diseñado en Visual Studio Code con la interacción de 3 lenguajes de programación de alto nivel: Python, HTML y Java Script el cual permite el ingreso de información de diferentes parámetros por parte de un usuario, para el análisis y la definición de la selección de un transformador de corriente (CT) para subestaciones. La definición de parámetros se establece mediante el análisis y la aplicabilidad de las normatividades NTC 2205, normatividad técnica EPM RA8-030 y dentro del marco legal que establece la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) mediante la resolución 038 de 2014. Dentro del aplicativo se tienen dos secciones: el núcleo de medida y el núcleo de protección. En primera instancia, por medio de HTML, el usuario puede interactuar con los datos correspondientes, luego, el aplicativo realiza los cálculos matemáticos programados en Python, obteniendo mensajes que indican al usuario si los CTs cumplen con los criterios de cargabilidad y saturación tanto para el núcleo de medida como de protección. Dichos mensajes permiten realizar un análisis por parte del usuario final para inferir que ajustes se deben realizar en los datos de cada subestación para el cumplimiento del CT, según cada caso de uso por medio del informe de resultados que arroja el aplicativo.
Diseño de mallas de puesta a tierra bajo la norma IEEE STD 80-2013 con macros en Excel
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2022) Domínguez Villa, Edwin Alberto; Sosapanta Salas, Joseph; Ocampo Quintero, Carlos Alberto
En el presente trabajo de grado se realizará una comparación de dos metodologías (IEEE STD 80-2013 y ETAP) para el diseño de un sistema de puesta a tierra, se elaborará una hoja de cálculo para el diseño de una malla de puesta a tierra bajo los lineamientos definidos en la norma IEEE STD 80-2013. Para la elaboración de la hoja de cálculo se hará un estudio y análisis de la norma y luego se utilizarán las fórmulas y datos necesarios. Se tomará como ejemplo el diseño de mallas simétricas y luego asimétricas. Luego con los resultados obtenidos se hará una comparación con el programa de cálculos eléctricos ETAP, donde se diseñarán mallas puesta a tierra con las mismas características que las mallas de la hoja de cálculo. Con estos datos se puede entender el porqué de las similitudes o variaciones en los resultados.
Energía solar fotovoltaica en Colombia : panorama y perspectivas bajo la triple cuenta de resultados
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2024) Rodríguez Muñoz, Laura Valentina; Sosapanta Salas, Joseph; Velásquez Gómez, Juan
Este documento presenta el formato propuesto para la elaboración del trabajo de grado, enfocándose en cómo estructurar y organizar ecuaciones, tablas, figuras y referencias bibliográficas, entre otros aspectos. El resumen, con un máximo de 150 palabras, debe ser claro y conciso, resaltando lo que se hizo, el método empleado, los resultados principales y su relevancia. Se recomienda evitar el uso de fórmulas, símbolos o citas en esta sección. Además, tanto el resumen como las palabras clave deben redactarse al finalizar el documento para garantizar una visión completa del contenido presentado.
Estimación de sobretensiones de maniobras en redes de alta tensión mediante ATPDraw
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2023) Cuartas Agudelo, Edison Andrés; Ramírez Goez, Sergio; Sosapanta Salas, Joseph; Patiño Hoyos, Alejandra Estefanía
En el presente documento se desarrolla un modelo de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), de 500 kV en el cual se realizan simulaciones de sobretensiones transitorias de frente lento (maniobras). Como referencia para el desarrollo de este trabajo, se consideró el estudio y entendimiento del software ATPDraw y las diferentes representaciones graficas de la línea a través de los modelos del SEP dentro del programa a los cuales se puede recurrir y analizar dicho sistema ante los diferentes eventos de maniobras. Con el fin de evaluar las diferentes sobretensiones y determinar los modelos de líneas ideales que ayuden a reducir el impacto de estos eventos, se realizaron las simulaciones de líneas con cada uno de los modelos (Bergeron, PI, Semlyen, J. Martí) que permitieron evaluar y graficar cada uno de los eventos de sobretensiones en cada línea y el funcionamiento de los switches estadísticos a diferentes tiempos de operación. Cabe resaltar que dentro del desarrollo de este trabajo se determinaron los mejores resultados en cada modelo donde se puede evidenciar que tanto el modelo JMarti y Semlyen poseen comportamientos similares en frecuencia de sobretensiones y el modelo PI no es un modelo ideal para líneas con características de largas distancias porque genera sobretensiones que superan los valores máximo de protección del Dispositivo de Protección de Sobretensiones (DPS), además que se evidencia que no importa el tiempo de cierre de los switches estadísticos de la línea, en cualquier punto de la onda las sobretensiones siempre son las mismas.
Implementación de un software para análisis de riesgo, según la norma NTC 4552-2 a partir de datos experimentales de la densidad de descargas a tierra
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2022) Estrada Vélez, Sergio Andrés; Sosapanta Salas, Joseph; Zuluaga Ríos, Carlos David
En este documento se presenta el desarrollo del software Charlightning, el cual evalúa el nivel de riesgo presente en una edificación de uso final debido a una descarga eléctrica atmosférica con base a la norma NTC 4552. Este software tiene la característica de ser una herramienta de libre acceso, multiplataforma, código abierto y escrito en el lenguaje de programación Python. Adicionalmente, el software dispone de la variable densidad de descarga a tierra (DDT), con los datos tomados de la NASA, del satélite TRMM LIS. Dicha variable al ser fundamental en el cálculo se presenta de manera directa, actualizada y en forma global (entre las coordenadas N: 38, S: -38, W: -180, E: 180)
Propuesta de un sistema fotovoltaico para consumo eléctrico de una vivienda en la vereda el Hato del municipio de Santa Rosa de Osos de Antioquia
(Institución Universitaria Pascual Bravo, 2023) Chavarría Moreno, Santiago; Marín García, John Jairo; Rico García, Mateo; Sosapanta Salas, Joseph Camilo; Sosapanta Salas, Joseph
En resumen, el proyecto busca implementar una solución renovable y sostenible para el suministro de energía en una vivienda rural de Santa Rosa de Osos, considerando cuidadosamente todos los factores relevantes antes de tomar una decisión. La instalación de sistemas fotovoltaicos puede ser una opción viable para mejorar la calidad de vida de los habitantes de la vivienda al proporcionarles acceso a servicios básicos como la energía eléctrica.