Maestría en Ingeniería - Eléctrica

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Creación de un conjunto de indicadores de gestión que permita medir el desempeño de la gestión del alumbrado público en Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Moreno Moreno, Giraldo; Vargas Chavarro, Angelica; Grupo de Investigación en Metrología, Iluminación y Radiometría - Matisse
Este trabajo presenta una revisión de los indicadores de gestión asociados al alumbrado público en Colombia, con el propósito de analizar su pertinencia y contribuir al fortalecimiento de los procesos de evaluación y administración de este servicio esencial. Se examinan los indicadores definidos en la normativa vigente (RETILAP, RETIE, resoluciones de la CREG) y en los Estudios Técnicos de Referencia (ETR) empleados en la contratación, identificando tendencias, vacíos y oportunidades de mejora a partir de experiencias nacionales e internacionales. El análisis permitió agrupar los indicadores en tres dimensiones principales: técnica, social y ambiental, lo que posibilita una visión integral del desempeño del alumbrado público. Adicionalmente, se proponen indicadores innovadores orientados a cubrir aspectos poco desarrollados en la regulación, tales como la equidad territorial, la percepción ciudadana, la resiliencia del sistema y los impactos biológicos de la luz artificial. En la dimensión técnica, además de los indicadores tradicionales (potencia instalada, consumo energético, niveles de iluminancia y uniformidad, disponibilidad de luminarias), se incorporan métricas como el Índice de Interoperabilidad de Sistemas, el Índice de Fallas Recurrentes, el Tiempo Medio de Reparación (TMTR) y el Índice de Cobertura Rural Diferenciada, que buscan fortalecer la gestión operativa y la equidad en la prestación del servicio. En la dimensión social, se incluyen parámetros relacionados con la atención de PQRS, la percepción de seguridad y satisfacción de los usuarios, así como nuevas propuestas como el Índice de Accesibilidad Inclusiva —dirigido a garantizar condiciones de visibilidad para personas con discapacidad visual—, el Índice de Equidad Luminosa y la Cobertura en territorios priorizados por conflictividad, lo que aporta criterios de inclusión y justicia social al servicio. En la dimensión ambiental, se abordan indicadores de eficiencia energética y reducción de emisiones, pero también otros orientados a la protección del entorno nocturno, como el Índice de Supresión de Melatonina (MSI), el Índice Circadiano (Cf), la medición de contaminación lumínica en cd/m² de cielo y el porcentaje de luminarias con control adaptativo (dimming) o con reducción de luz azul. Estas métricas permiten articular la gestión del alumbrado con compromisos climáticos internacionales y políticas nacionales como el PROURE 2022–2030. El trabajo incorpora un plan de acción estructurado en siete fases (diagnóstico, diseño metodológico, capacitación, piloto, escalamiento, seguimiento y actualización). A ello se suma un plan de seguimiento y evaluación que define periodicidades y responsables institucionales, alineado con los tiempos administrativos de las entidades territoriales. En conjunto, la investigación ofrece un marco metodológico y operativo para consolidar un sistema nacional de indicadores de alumbrado público, capaz de mejorar la eficiencia energética, la sostenibilidad ambiental y la satisfacción ciudadana, y de aportar insumos para la planificación territorial, la modernización tecnológica y la rendición de cuentas. La propuesta se proyecta, además, como una herramienta estratégica para integrar futuros ajustes regulatorios en el RETILAP, la CREG y los POT municipales, contribuyendo al desarrollo de ciudades más seguras, inteligentes y sostenibles (Texto tomado de la fuente).
Estudio del comportamiento de un sistema híbrido de almacenamiento para mitigación de hundimientos de tensión en red de media tensión
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Ochoa Fonseca, Cindy Juliana; Cortés Guerrero, Camilo Andrés
En este trabajo se presenta el estudio de un sistema de almacenamiento de energía conectado en serie mediante un Dynamic Voltage Restorer (DVR) en una red de distribución, con el fin de mitigar hundimientos de tensión. El proyecto se desarrolló en tres etapas principales: primero, el modelado detallado de la red de distribución (subestación AT/MT, transformadores de potencia y circuitos primarios) y de diferentes configuraciones de sistemas de almacenamiento basados en baterías, supercapacitores y esquemas híbridos; segundo, la evaluación técnica de la efectividad de dichos sistemas frente a eventos de tensión sag, considerando la energía requerida y la respuesta dinámica de cada tecnología; y tercero, el análisis económico que incluyó la estimación de la inversión inicial, los costos de operación y la determinación del número de ciclos equivalentes a partir de un modelo lineal de degradación. Los resultados obtenidos mostraron que el sistema compuesto únicamente por supercapacitores es el más competitivo, debido a su rápida respuesta, su bajo nivel de degradación frente a ciclos de carga y descarga, y a que no requiere sobredimensionamiento, lo cual lo hace aproximadamente siete veces más económico que las configuraciones que incluyen baterías. Estos últimos sistemas, aunque menos eficientes en términos de costo–beneficio para la mitigación exclusiva de hundimientos de tensión, presentan potencial de aplicación en escenarios complementarios como la compensación de fluctuaciones de tensión asociadas a la integración de energías renovables o la reducción de distorsión armónica en redes de media tensión. En conclusión, este estudio demuestra que la selección adecuada de la tecnología de almacenamiento depende no solo de la severidad y frecuencia de los eventos a mitigar, sino también de la proyección de costos y vida útil del sistema. Los resultados obtenidos permiten establecer criterios técnicos y económicos que facilitan la toma de decisiones en la implementación de sistemas de almacenamiento para la mitigación de hundimientos de tensión, contribuyendo a una mayor confiabilidad y eficiencia en la operación de la red eléctrica (Texto tomado de la fuente).
Desarrollo de una metodología para estimación de la demanda del sistema de distribución usando AMI
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Bello Rebolledo, Luis Eduardo; Rosero Garcia, Javier Alveiro; Electrical Machines & Drives, Em&D
La planeación de la expansión de la infraestructura eléctrica para atender las necesidades de crecimiento del consumo de electricidad se basa en la habilidad de los planeadores de predecir la demanda futura de los usuarios basados en la recolección de información del comportamiento de la demanda pasada y de la actual. Con la información recolectada se han desarrollado métodos para obtener una aproximación de la demanda futura para facilitar los procesos empresariales en los temas de inversión y sostenibilidad de los negocios. Gracias al desarrollo de medidores de energía capaces de leer, almacenar y entregar la información de la demanda consumida por un usuario, es posible recolectar información confiable y veraz de cada uno de los usuarios conectados a la red de distribución. Por otro lado, el desarrollo de técnicas basadas en inteligencia artificial (IA) permiten no solo el manejo y procesamiento de grandes volúmenes de datos, sino que permiten desarrollar algoritmos de aprendizaje de los datos históricos para determinar un comportamiento futuro de la demanda. Se tuvo acceso a datos provenientes de medidores inteligentes de una empresa prestadora del servicio de energía eléctrica y se utilizaron dos algoritmos basados en series de tiempo para realizar caracterización de la demanda de los usuario y pronósticos de demanda de corto plazo. (Texto tomado de la fuente).
Gestión de la confiabilidad por medio del indicador de Energía no Suministrada en el sistema IEEE 39 nodos para un escenario de tiempo de mediano plazo, usando el método de Monte Carlo y considerando el impacto de la generación distribuida
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-06-02) Herrera Giraldo, Luisa Fernanda; Rivera Rodríguez, Sergio Raúl
En el presente estudio, se lleva a cabo un análisis del indicador de confiabilidad de Energía No Suministrada (ENS) utilizando el método de Monte Carlo, una herramienta poderosa de inteligencia computacional, para evaluar el comportamiento del sistema a lo largo de un horizonte temporal de diez años. Este enfoque permite modelar la incertidumbre y la variabilidad inherente al sistema eléctrico, proporcionando resultados precisos y robustos. El análisis se desarrolla sobre el sistema de prueba New England IEEE 39 nodos, incorporando la modelación estocástica de los tiempos de falla y reparación de los activos, lo que permite capturar la variabilidad inherente a la operación del sistema eléctrico. Como parte del estudio, se diseña una metodología específica para la evaluación de ENS, optimizando la simulación de eventos aleatorios y verificando el impacto en la confiabilidad del sistema. Adicionalmente, se integra el método de Bootstrap con el propósito de mejorar la eficiencia computacional, reduciendo la carga de procesamiento. Este enfoque permite obtener estimaciones de la ENS mediante la generación de una muestra representativa más reducida, agilizando la obtención de los resultados y las conclusiones del estudio. (Texto tomado de la fuente).
Propuesta para la modificación del cálculo del Cargo de Respaldo
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-06-02) Rodriguez Cruz, Jeison Alexander; Navarro Sanchez, Henry; Rivera Rodríguez, Sergio Raúl
En Colombia, los autogeneradores con una potencia superior a 100 kW deben asumir un Cargo de Respaldo basado en la Resolución CREG 015 de 2018, lo que ha generado desafíos en su integración al sistema eléctrico. Este estudio propone una metodología alternativa para el cálculo del Cargo de Respaldo, basada en análisis propios, modelos internacionales y simulaciones en el sistema IEEE de 39 nodos. Se analizaron cuatro escenarios: (i) sin autogeneración ni Cargo de Respaldo, (ii) con autogeneración sin Cargo de Respaldo, (iii) con autogeneración bajo la metodología actual y (iv) con autogeneración aplicando la metodología propuesta. Los resultados muestran que el esquema vigente genera costos elevados que afectan la viabilidad de la autogeneración. En contraste, la metodología propuesta optimiza la asignación de costos al considerar la potencia contratada y el uso real de la red, reduciendo el impacto financiero sobre los autogeneradores sin comprometer el recaudo de la infraestructura de distribución. Se concluye que un esquema tarifario diferenciado puede fomentar la integración de autogeneración y mejorar la sostenibilidad del sistema eléctrico. (Texto tomado de la fuente).
Adaptación de inventario de conceptos DIRECT en la Universidad Nacional de Colombia (Primera Etapa)
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Castellanos Bernal, Héctor Andrés; Soto Perez, René Alexander
Este trabajo presenta la primera etapa del proceso de adaptación cultural y lingüística de un inventario de conceptos en el área de circuitos eléctricos resistivos, llamado Determining and Interpreting Resistive Electric Circuit Concepts Test (DIRECT), dirigido a estudiantes universitarios de primeros cursos de ingeniería. La adaptación se llevó a cabo a partir de una versión original en inglés, la cual fue traducida, revisada y evaluada por expertos y estudiantes en diferentes actividades, garantizando la validez de contenido, constructo y la pertinencia contextual del instrumento, más allá de una simple traducción. Se utilizaron metodologías cualitativas como think aloud, así como análisis de expertos para detectar dificultades de interpretación, ambigüedades y problemas derivados del lenguaje técnico. La prueba piloto permitió identificar ítems con bajo índice de discriminación y otros elementos que requerían ser ajustados o sustituidos por nuevas versiones más adecuadas al nuevo contexto. Se concluye que la adaptación de un test requiere un enfoque iterativo y sensible al entorno educativo y cultural de la Universidad Nacional de Colombia, considerando tanto aspectos técnicos como humanos, incluso llegando a la eliminación o reemplazo de ítems problemáticos. (Texto tomado de la fuente).
Diseño óptimo de sistemas multienergéticos considerando el contexto social, económico y energético de países en vía de desarrollo
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-09-03) Merchán Rodríguez, Nicolás; Cortes Guerrero, Camilo Andrés; Romero Quete, David Fernando; Merchan, Nicolas [Nicolas Merchan]; Merchan, Nicolas [0000000300578366]; Grupo de Investigación Emc-Un
La presente investigación se centra en el diseño óptimo de sistemas multienergéticos en países en vía de desarrollo, considerando integralmente los contextos social, económico y energético de estas regiones. Se propone y valida un modelo de optimización basado en programación lineal entera mixta (Mixed-Integer Linear Programming, MILP) que integra diversas fuentes de energía renovable y componentes que generan y almacenan vectores energéticos complementarios (electricidad, calor y enfriamiento). Un aspecto clave del estudio es identificar de forma explícita las necesidades energéticas de cada comunidad. Esto permite determinar y seleccionar el vector energético más adecuado para satisfacer tanto las necesidades básicas como las productivas de la región. Para ello, el modelo evalúa detalladamente la demanda específica de cada comunidad, considerando criterios de eficiencia, costo y adecuación técnica, lo que posibilita asignar de manera óptima los recursos energéticos disponibles. Se abordan tanto formulaciones deterministas como estocásticas. En esta última se incorpora la incertidumbre en los recursos renovables (irradiancia solar y velocidad del viento) lo que permite evaluar la robustez del diseño frente a la variabilidad ambiental. Los resultados evidencian que el aprovechamiento de recursos locales y la diversificación de vectores energéticos contribuyen a reducir los costos de inversión y operación, mejorar la confiabilidad del suministro y promover el desarrollo sostenible de las comunidades. Además, se seleccionaron tres comunidades representativas como casos de estudio: Cumaribo y Santa Rosalía, ubicadas en el departamento de Vichada, y Nazareth, un corregimiento del municipio de Uribia en La Guajira. La diversidad geográfica y socioeconómica de estas localidades permite evaluar la efectividad del modelo en contextos con distintos niveles de potencial energético y necesidades específicas diferentes.(Texto tomado de la fuente).
Evaluación de soluciones basadas en sistemas de almacenamiento de energía para mejorar la calidad del servicio de energía eléctrica en Puerto Carreño, Vichada
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Valderrama Ortega, Fabián Oswaldo; Cortés Guerrero, Andrés Camilo; Romero Quete, David Fernando; Grupo de Investigación Emc-Un
Este documento presenta una evaluación de soluciones basadas en sistemas de almacenamiento de energía para mejorar la calidad del servicio de energía eléctrica en Puerto Carreño, Vichada. Se determinó la ubicación y capacidad de los sistemas de almacenamiento de energía (BESS) o sistemas de almacenamiento de energía híbrida de baterías y supercapacitores (HESS). Las soluciones se desarrollaron en lenguaje Python, con el modelo de programación lineal entera mixta (MILP) implementado a través de la librería Pyomo. Los resultados de la metodología implementada minimizaron los costos de inversión de los sistemas de almacenamiento de energía propuestos. (Texto tomado de la fuente).
Estudio de caso para la optimización del esquema de deslastre de carga en sistemas de potencia con penetración de generación con FNCER
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-06) Muñoz Castro, Daniel Steeven; Rosero García, Javier Alveiro; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002392651; https://orcid.org/0009-0008-2611-3579; Electrical Machines & Drives, Em&D
Este documento presenta el estudio de caso para la optimización del despacho de energía contemplando contingencias del tipo n − 1 que puedan implicar esquemas de deslastre de carga para el sistema eléctrico de potencia normalizado en el modelo de 118 nodos del IEEE, integrando el comportamiento de fuentes no convencionales de energía renovables (FNCER) e involucrando demandas de energía diversificadas (diferentes actores y tipos de carga). La solución planteada está orientada a minimizar los costos de generación de fuentes tradicionales y no tradicionales renovables, y a tasar el riesgo en forma de penalizaciones para establecer un esquema de deslastre de carga que contemple las diferentes restricciones operativas. Se plantea una metodología que establece las variables de entrada del sistema, las cuales ingresarán al modelo matemático como restricciones operacionales, criterios de modelamiento y de evaluación. Adicionalmente, se plantea a través de un algoritmo metaheurístico (PSO) la optimización del modelo ajustado, y entrega los criterios para establecer un esquema de deslastre que pueda implementarse en sistemas eléctricos reales. Finalmente, se presentan los resultados del modelamiento evidenciando la robustez del sistema del caso de estudio ante las contingencias; se muestran algunos criterios evaluados para detectar puntos sensibles del sistema y el análisis del riesgo desde el punto de vista del costo por incumplimiento de las restricciones. (Texto tomado de la fuente).
Manejo de la congestión de potencia en zonas con alta penetración de energía renovable en Colombia para mitigar restricciones operativas
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-06-30) Ortiz Rosario, Daniel Francisco; Rivera Rodríguez, Sergio Raúl; Arango Angarita, Dario Mateo
El presente documento aborda el manejo de la congestión de potencia en zonas con alta penetración de fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER) en Colombia, con el objetivo de mitigar las restricciones operativas que comprometen la estabilidad y eficiencia del sistema eléctrico. El trabajo se centra en dos subáreas críticas del Caribe colombiano: GCM (Guajira-Cesar-Magdalena) y Atlántico, donde la creciente demanda y la limitada capacidad de infraestructura han generado cuellos de botella que dificultan la integración efectiva de proyectos solares y eólicos. Para afrontar este reto, se emplean algoritmos de optimización metaheurísticos, específicamente el Particle Swarm Optimization (PSO) y el Algoritmo Genético (GA), con el fin de realizar un despacho óptimo de generación. Además, se incorpora el modelado de incertidumbre asociado a la generación renovable mediante distribuciones Weibull y Lognormal, lo que permite una representación más realista del comportamiento de las FNCER. La investigación incluye la construcción de modelos eléctricos en el software DIgSILENT PowerFactory, la evaluación de condiciones base y de contingencia para los años 2025 y 2033, y la aplicación de técnicas de optimización para reducir sobrecargas, mejorar perfiles de tensión y minimizar costos de despacho. Los resultados mostraron reducciones de cargabilidad superiores al 20 % en elementos críticos, mejor estabilidad de tensión y un despacho más eficiente desde el punto de vista económico. Además, se realizó una comparación entre PSO y GA, destacando que PSO tiende a converger más rápido, mientras que GA ofrece una exploración más diversa del espacio de soluciones. (Texto tomado de la fuente).
Cálculo de la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de las nuevas tecnologías en el sector eléctrico
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Marín Pinilla, Jennyfer Thatiana; Rosero García, Javier; Electrical Machines & Drives, Em&D
El presente estudio se enfoca en la estimación de la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en los sectores eléctricos de Colombia y Canadá, a través de la implementación de tecnologías energéticas innovadoras. Para alcanzar este objetivo, se desarrollaron y simularon diversos escenarios de adopción tecnológica utilizando el software HOMER Grid. Dichos escenarios incluyen la integración de sistemas fotovoltaicos, generación eólica, sistemas de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos, considerando variables como incentivos y políticas de adopción, proyecciones de capacidad instalada por tecnología, evolución de la demanda eléctrica y tarifas eléctricas de cada país. La evaluación se realizó bajo un enfoque conservador, estimando las reducciones de GEI para los años 2030 y 2037, utilizando como línea base el año 2022. Los resultados evidencian que, independientemente del grado de implementación de nuevas tecnologías, en algunos casos no se observa una reducción significativa en las emisiones de GEI. Esto se debe, principalmente, al incremento de la demanda de usuarios y vehículos eléctricos en el mediano plazo. No obstante, se identifica que la incorporación de generación eólica tiene el mayor impacto en la reducción de emisiones para los años 2030 y 2037 (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de desempeño de vehículos eléctricos en San Andrés Isla
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Davis Manuel, Yilia Anita; Rosero García, Javier Alveiro; Electrical Machines & Drives, Em&D
Este estudio tiene como objetivo evaluar el desempeño energético, el impacto económico y los beneficios ambientales de los vehículos eléctricos (VE) en comparación con los vehículos convencionales (VC) en San Andrés Isla. La importancia de esta investigación radica en la urgencia de implementar soluciones de movilidad sostenibles en un entorno insular, donde la eficiencia energética y la reducción de emisiones son esenciales para preservar el ecosistema local y mitigar los efectos del cambio climático. En un contexto global marcado por la preocupación por el cambio climático y la contaminación, este análisis proporciona información fundamental para respaldar decisiones estratégicas en políticas de transporte y energía. La adopción de vehículos eléctricos representa un paso decisivo hacia una movilidad más eficiente y sostenible, contribuyendo al bienestar ambiental y social de la isla. El objetivo general de esta investigación es determinar cómo la infraestructura y el uso de vehículos eléctricos pueden influir en la sostenibilidad energética, económica y ambiental de San Andrés. Para ello, se plantearon objetivos específicos: evaluar la eficiencia energética de los VE frente a los VC, analizar el impacto económico de su adopción mediante indicadores de costos de operación y mantenimiento, y cuantificar la reducción de emisiones contaminantes derivadas de su uso. La metodología empleada fue cuantitativa, basada en la recopilación directa de datos mediante mediciones reales de los vehículos en estudio. Se registraron trayectorias comparables para ambos tipos de vehículos, lo que permitió evaluar sus consumos energéticos y desempeños de manera precisa. Este enfoque garantizó resultados sólidos y objetivos al contrastar los vehículos eléctricos y convencionales en condiciones controladas. Entre los hallazgos más relevantes, se destaca que los VE presentan un desempeño energético significativamente superior, con una conversión de energía almacenada en movimiento superior al 90%, frente al rango de 17-21% en los VC. Este resultado evidencia la capacidad de los VE para aprovechar la energía de manera mucho más eficiente, lo que los convierte en una alternativa ideal para promover una movilidad sostenible en San Andrés. Desde el punto de vista económico, aunque los costos iniciales de adquisición de los VE son más elevados, el análisis demuestra que, a largo plazo, resultan más rentables debido a sus menores costos operativos y de mantenimiento. Estos beneficios financieros consolidan a los VE como una opción económicamente viable para los habitantes de la isla. Asimismo, se identificó una significativa reducción en las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), con una disminución acumulada de aproximadamente 589.7 toneladas en un periodo de 10 años gracias a la adopción de esta tecnología. Este impacto positivo en la calidad del aire contribuye directamente a un entorno más saludable y sostenible. La implementación de infraestructura para vehículos eléctricos en San Andrés surge como una estrategia altamente efectiva desde las perspectivas económica, energética y ambiental. Los VE no solo destacan por su eficiencia y capacidad para reducir emisiones, sino que también representan un avance hacia un modelo de movilidad más resiliente y comprometido con la sostenibilidad de la isla. Se recomienda continuar con la expansión de la infraestructura de carga, fomentar políticas que incentiven la adopción de vehículos eléctricos y realizar investigaciones adicionales que aborden el ciclo de vida completo de los VE, incluyendo el reciclaje de baterías. Estas acciones contribuirán al desarrollo sostenible de San Andrés y a la consolidación de los beneficios asociados a la transición hacia una movilidad eléctrica. (Texto tomado de la fuente).
Técnica LoRaWAN para identificar fallas eléctricas y aumentar la confiabilidad en sistemas de distribución en zonas no interconectadas colombianas
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-01) Carrillo Cubides, Brayan Stiben; Rivera Rodríguez, Sergio Raúl
La presente investigación realiza una revisión de los problemas actuales del sistema interconectado nacional (SIN) y de cómo la implementación de nuevas alternativas de conexión inteligente ofrecerá soluciones para mejorar la interconectividad y la calidad del servicio en las diversas zonas del país; también se realiza un análisis a partir de las alternativas proyectadas en el “Mapa de ruta para la implementación de redes inteligentes en Colombia”. Se hace especial énfasis en la interconectividad de las zonas rurales de Colombia, dado que aún se presentan desafíos significativos en estas áreas en cuanto a cobertura, calidad del servicio y tarifas, según lo reportó la investigación realizada por la universidad Distrital de Colombia (Hurtado-Beltrán, 2020). Por esta razón, se propone un análisis detallado de los avances más recientes en técnicas de detección de fallas eléctricas en sistemas de distribución en zonas rurales, incluyendo el estudio de tecnologías como sensores, algoritmos avanzados y redes neuronales; con el fin de estudiar la posible aplicación de estas técnicas en el contexto colombiano. La implementación de sistemas de detección temprana de fallas eléctricas puede mejorar significativamente la calidad del suministro eléctrico en estas áreas, reduciendo los tiempos de interrupción y aumentando la confiabilidad del servicio. Además de ello, la investigación busca generar un marco referencial que permita a los profesionales y estudiantes de ingeniería implementar nuevas alternativas en el campo laboral; y de esta forma fortalecer y desarrollar habilidades y conocimientos en áreas como ingeniería eléctrica, programación, estadística e inteligencia artificial. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de los efectos electrotérmicos de campos electromagnéticos de baja frecuencia en el tejido asociado a extremidades del cuerpo humano
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-03) Gelvez Osorio, Samuel Andrey; Herrera León, Fernando Augusto; Gelvez Osorio, Samuel Andrey [1007407129]
Dada la naturaleza de su funcionamiento, la infraestructura de transmisión y distribución de energía eléctrica genera campos electromagnéticos en el ambiente, los cuales pueden generar efectos biológicos que van desde la percepción hasta la molestia [1]. Ahora bien, el límite del nivel de exposición a estos campos no es un estándar internacional; en su lugar, cada país se encarga de establecer sus límites de exposición. Asimismo existe literatura que permite aproximarse a los efectos de la exposición a campos electromagnéticos de baja frecuencia en el cuerpo humano. Con esta información, es posible evaluar los valores límite de exposición según la población de cada país, incluso en ausencia de un estándar establecido para este propósito. La presente investigación parte de una revisión de la bibliografía sobre los efectos de la radiación no ionizante en tejidos biológicos. Esta proporciona las bases para el desarrollo de modelos computacionales de extremidades para la evaluación de dosimetría a baja frecuencia. Los modelos usan geometrías simples como círculos (2D) y cilindros (3D), los cuales contemplan diferentes capas de tejidos con sus respectivos parámetros eléctricos. Posteriormente, estos datos se complementan con los parámetros térmicos con el objetivo de aproximar los efectos electrotérmicos ocasionados por la radiación no ionizante a 60 Hz. Los resultados muestran cómo la orientación, el tamaño, los parámetros eléctricos de los tejidos y las condiciones de frontera de las extremidades influyen en los campos eléctricos internos distribuidos o inducidos. Por último, se estimaron los efectos eléctricos de densidad de corriente, campo eléctrico interno y densidad de flujo magnético para diferentes niveles de exposición, los cuales aproximan variaciones de temperatura entre 10^{-9} °C y 10^{-5} °C en tejidos como la piel. El estudio concluye con la propuesta de un modelo computacional basado en extremidades del cuerpo humano que aproxima los efectos eléctricos generados por la exposición a campos electromagnéticos de 60 Hz, permitiendo estimar densidades volumétricas de energía y aumentos de temperatura. Finalmente, se proponen recomendaciones enfocadas al ajuste de los valores normativos colombianos y a la elección de parámetros eléctricos de los tejidos para el desarrollo de modelos computacionales de dosimetría a baja frecuencia (Texto tomado de la fuente)
Sistema robusto de gestión predictiva de energía en redes de distribución con múltiples microrredes con inclusión de energías renovables
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-10) Cervera Farfán, Edwin Alberto; Rivera, Sergio; Mojica Nava, Eduardo Alirio; https://orcid.org/0009-0000-4241-4023; Programa de Investigacion sobre Adquisicion y Analisis de Señales Paas-Un
Esta tesis aborda el desafío de modelar y optimizar la operación de sistemas de múltiples microrredes interconectadas (NMG) bajo condiciones de incertidumbre. Las microrredes, como evolución de los sistemas de distribución eléctrica, integran fuentes de generación distribuida —principalmente renovables— junto con sistemas de almacenamiento y cargas. Sin embargo, la variabilidad inherente a las fuentes renovables y al comportamiento de la demanda introduce importantes incertidumbres en su operación. El trabajo explora distintas metodologías para gestionar estas incertidumbres, enfocándose en la Optimización Robusta Distribucional (DRO) mediante la distancia de Wasserstein. Esta metodología se presenta como un enfoque intermedio entre la programación estocástica y la optimización robusta, ofreciendo una toma de decisiones más equilibrada, realista y menos conservadora frente a la incertidumbre. Se desarrolla un modelo de despacho económico para microrredes aisladas, utilizando el enfoque DRO-W para optimizar su operación. Además, se amplía el análisis a sistemas de múltiples microrredes interconectadas, introduciendo el concepto de energía transactiva para evaluar sus beneficios en el despacho eficiente de energía entre varias microrredes. Este estudio contribuye al desarrollo de herramientas para la gestión eficiente y confiable de sistemas energéticos distribuidos, incorporando las incertidumbres de las fuentes renovables y la demanda. De este modo, promueve la transición hacia sistemas energéticos más sostenibles, resilientes y orientados al futuro. (Texto tomado de la fuente).
Esquema de control para múltiples microrredes que prestan servicios a una red de distribución con baja confiabilidad
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Martínez Polo, Dagoberto; Cortés Guerrero, Camilo Andres; Romero Quete, David Fernando; Martínez Polo, Dagoberto [0009000778406851]; Grupo de Investigación Emc-Un
Históricamente, los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) se han caracterizado por ser jerárquicos, con un flujo de potencia unidireccional, donde la energía se genera en grandes centrales alejadas de los centros de consumo y se distribuye hacia los usuarios finales. Este modelo ha llevado a la existencia de zonas no interconectadas (ZNI) debido a los altos costos de inversión en infraestructura de transporte de energía hacia regiones remotas e inaccesibles. En años recientes, la evolución de los sistemas de potencia hacia redes inteligentes bidireccionales con agentes distribuidos activos, es inminente. Este cambio, impulsado por el desarrollo de interfaces de electrónica de potencia que facilitan la conexión de sistemas de generación a partir de fuentes renovables no convencionales de energía y sistemas de almacenamiento, permite la creación de microrredes (MG) compuestas de cargas, generadores distribuidos y sistemas de almacenamiento, las cuales tienen la capacidad de actuar como agentes autónomos en la red. La integración generalizada de MG se presenta como una oportunidad para mejorar la calidad del suministro de energía en sistemas débiles de baja confiabilidad e inercia como las ZNI. De esta forma, el control y la gestión eficaz de las MG es indispensable para asegurar la estabilidad y la calidad del suministro eléctrico, especialmente cuando se conectan a sistemas de potencia débiles. Los desafíos asociados a la baja inercia de estos sistemas motivan el desarrollo de algoritmos de control avanzados que puedan responder de manera rápida y eficiente a las fluctuaciones de la demanda y la generación de energía. \\ Esta tesis se enfoca en el diseño y la implementación de un algoritmo de control para la regulación primaria de frecuencia en sistemas de múltiples microrredes (MMG) dentro de un marco de gestión de energía peer-to-peer (P2P). Basado en la teoría del consumidor, el algoritmo propuesto busca mejorar la eficiencia de la respuesta ante variaciones en la frecuencia, priorizando a los sistemas de almacenamiento y minimizando el vertimiento de generación renovable. El esquema es validado por medio de simulaciones dinámicas en el dominio del tiempo y comparado con el método de regulación primaria tradicional (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de la implementación de la movilidad eléctrica masiva en la red de distribución de energía eléctrica de Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Ramirez Acero, Julio Cesar; Rosero Garcia, Javier Alveiro; Ramirez Acero, Julio Cesar [https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002162502]; Ramirez Acero, Julio Cesar [https://scholar.google.com/citations?user=j4E4ZH8AAAAJ&hl=es]; Ramirez Acero, Julio Cesar [0009000068409708]; Electrical Machines & Drives, Em&D
Este documento evalúa el impacto de la movilidad eléctrica masiva en la red de distribución de energía eléctrica, utilizando el circuito de distribución de la isla de San Andrés como caso de estudio. A través de distintos métodos de simulación, se analizan escenarios de operación y masificación del uso de vehículos eléctricos, tanto con recarga no controlada como controlada. Se destacan tres premisas clave relacionadas con la gestión de la demanda, su influencia en los indicadores de confiabilidad de la red, y la propuesta de una metodología para el diseño y planificación de redes de distribución con alta penetración de vehículos eléctricos. Se subraya la importancia de la relación entre la potencia instalada del usuario y la carga del vehículo eléctrico, así como la identificación de nuevos factores de diseño. Finalmente, se enfatiza la necesidad de diseñar y construir redes de distribución modulares e interoperables, que se adapten a la creciente penetración de la movilidad eléctrica masiva, e implementar tecnologías avanzadas de medición para monitorear el estado de la demanda y ajustar los modelos de diseño (Texto tomado de la fuente).
Diseño de un sistema solar fotovoltaico híbrido para el municipio de Barrancominas ZNI del Departamento del Guainía
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-07-29) Bello Torres, Astrid Jessenia; Herrera León, Fernando Augusto
This degree work focuses on the design of a hybrid solar photovoltaic system for the Non-Interconnected Zone (NIZ) of Barrancominas, applying a PESTAR sustainability approach. The study identifies key challenges related to the lack of electrical infrastructure and geographic isolation, which negatively impact the region’s economic development. The current electrical supply, based on a diesel generator providing energy for an average of 16 hours daily, was analyzed, including the community’s energy demand and fuel consumption. A hybrid solar photovoltaic system, combined with energy efficiency strategies, was proposed to reduce diesel fuel consumption by an average of 10% per month. A detailed analysis of solar and wind resources in the area was conducted to determine the best renewable energy mix that meets the diesel reduction target. Based on this, the optimal hybrid system alternative was selected and its design developed. The chosen alternative (SSFH-D) was designed considering technical and economic factors, as well as compliance with regulatory requirements. The design was validated using PVsyst solar simulation software, and an economic analysis was performed leveraging the incentives from the Financial Support Fund for Electrification of Rural Non-Interconnected Zones (FAER). The system's return on investment was simulated by calculating the energy savings and using local energy tariff rates applicable to NIZ. Finally, the design was evaluated from political, economic, social, technical, environmental, and regulatory perspectives. The sustainability and reliability of the hybrid system design for Barrancominas were confirmed, achieving an average monthly diesel fuel reduction of 10%.
Reducción de las distancias del aislamiento eléctrico en el aire en subestaciones eléctricas convencionales en Alto Voltaje en el rango de 115 kV a la altura de la ciudad de Bogotá y alrededores
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-06) Gómez Moreno, Eliseo; Román Campos, Francisco José; Gómez Moreno, Eliseo [0009000060923059]; Grupo de Investigación Emc-Un
Este trabajo entrega los resultados acerca de experimentos realizados por varios investigadores y a partir de las experiencias prácticas en la operación de sistemas eléctricos de potencia se pretenden sustentar recomendaciones sobre cambios en la aplicación de normas técnicas internacionales. En particular trata el aspecto de la aplicación de la Ingeniería Eléctrica en el campo específico del Aislamiento Eléctrico que se ocupa entre otros del estudio de la seguridad ante las consecuencias de los acercamientos entre partes energizadas a potenciales eléctricos, de una parte, y de otra, los seres vivos y objetos en general que se encuentren conectados al potencial de tierra. Este aspecto constituye la base fundamental para establecer parámetros que garantizan la calidad y seguridad tanto en la operación del sistema eléctrico como en la seguridad de los seres vivos, de las instalaciones de los sistemas de potencia eléctrica y de los servicios eléctricos a nivel del Mundo Actual. (Texto tomado de la fuente).
Estudio de la arquitectura de monitoreo y supervisión de tecnologías de Smart Grids para su implementación en proyectos de energía renovable en la Isla de San Andrés
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Henry Diaz, John Hernando; Rosero Garcia, Javier Alveiro; https://orcid.org/0009-0006-0280-5656; Electrical Machines & Drives, Em&D
Esta tesis se centra en el diseño de una propuesta de arquitectura de monitoreo para sistemas Smart grids que integren proyectos de energía renovable. Por los cual se realizó un estudio de tres casos de uso centrados en el monitoreo de alguna característica clave de la red eléctrica, como es: el estado de la red, la gestión del consumo y la gestión de la energía. Para ellos se establecieron los caos de negocio pertinentes y, además, las tecnologías y sistemas de información que fueran capaces de administrar el flujo de datos presente en la red, se utiliza el modelo SGAM Garantizando que los procesos no se vean interrumpidos por tener equipos de distintos fabricantes (interoperabilidad) o que el sistema presente vulnerabilidades ante ataque de terceros en la red de comunicaciones (ciberseguridad). Durante la realización de los casos de uso se tuvo en cuenta le alcancé que se esperaba del sistema, los indicadores claves de rendimiento y los escenarios que posibles durante la operación del nuevo sistema propuesto para la red eléctrica de la isla de San Andrés, finalmente se tomaron las tres arquitecturas producto de los casos de uso y se integraron en una sola, dando como resultado la propuesta de arquitectura de este trabajo. (Texto tomado de la fuente).

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