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Presidente: Enrique Ochoa Reza, Director General de la Comisión Federal de ElectricidadSecretario: Sergio Valdés Ramírez, Presidente de la Cámara Nacional de Manufacturas EléctricasProsecretario: Fernando A. Kohrs Aldape, Instituto de Investigaciones Eléctricas

Consejeros propietarios: • Francisco Leonardo Beltrán Rodríguez, Subsecretario de Planeación y Transición Energética, Secretaría de Energía • Luis Carlos Hernández Ayala, Director de Operación, Comisión Federal de Electricidad • Guillermo Turrent Schnaas, Director de Modernización, Comisión Federal de Electricidad • José Luis Aburto Ávila, Subdirector de Programación, Comisión Federal de Electricidad • Noé Peña Silva, Subdirector de Transmisión, Comisión Federal de Electricidad • Jaime Francisco Hernández Martínez, Director General de Programación y Presupuesto “B” de la Secretaría de Hacienda y Crédito Público • José Narro Robles, Rector de la Universida Nacional Autónoma de México • Yoloxóchitl Bustamante Diez, Directora General del Instituto Politécnico Nacional • Salvador Vega y León, Rector General de la Universidad Autónoma Metropolitana • Enrique Cabrera Mendoza, Director General, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología • Hugo Gómez Sierra, Director de División Cables, Condumex • Carlos Rafael Murrieta Cummings, Director Corporativo de Operaciones, Pemex

Comisarios públicos: • Mario Alberto Cervantes García, Delegado y Comisario Público Propietario del Sector Energía de la Secretaría de la Función Pública • Juan Edmundo Granados Nieto, Subdelegado y Comisario Público Suplente del Sector Energía de la Secretaría de la Función Pública

Invitados: • Odón de Buen Rodríguez, Director General de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía • Carlos Antonio Álvarez Balbas, Socio Director, Despacho Álvarez Balbas, S. C. • Miguel Vázquez Rodríguez, Presidente de la Comisión de Innovación y Tecnología de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas

Boletín IIE es una publicación trimestral, de distribución gratuita y editada por el Departamento de Difusión del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE). Los artículos firmados son responsabilidad de sus autores. El material de este boletín solo puede reproducirse parcial o totalmente, con la autorización escrita del IIE. ISSN0185-0059. Certificado de licitud de título 01777. Franqueo pagado, publicación periódica, permiso número 002 0583, características 319 321412, autorizado por Sepomex.

• José Luis Fernández Zayas, Director Ejecutivo • Ángel Fierros Palacios, Director de Energías Alternas • Salvador González Castro, Director de Tecnologías Habilitadoras • Rolando Nieva Gómez, Director de Sistemas Eléctricos • José M. González Santaló, Director de Sistemas Mecánicos • Fernando A. Kohrs Aldape, Director de Planeación, Gestión de la Estrategia y Comercialización • José Alfredo Pérez Gil y García, Director de Administración y Finanzas • Gladys Dávila Núñez, Jefa del Departamento de Difusión • Federico Estrada Arias, Coordinador Editorial • Arturo Fragoso Malacara, diseño gráfico • Verónica García Rodríguez, diagramación, formación y cuidado de la edición • Wendy Lugo Sandoval, publicación electrónica • Sergio Ortega López, fotografía • Ana María Sámano Ramírez, distribución

Presidente: Santiago Creuheras Díaz, Director General de Eficiencia Energética e Innovación Tecnológica, Secretaría de Energía

Secretario técnico: Fernando A. Kohrs Aldape, Instituto de Investigaciones Eléctricas

• Luis Carlos Hernández Ayala, Comisión Federal de Electricidad • Mario Alberto Cervantes García, Secretaría de la Función Pública • Juan Edmundo Granados Nieto, Secretaría de la Función Pública • Jaime Francisco Hernández Martínez, Secretaría de Hacienda y Crédito Público • José Narro Robles, Universidad Nacional Autónoma de México • Yoloxóchitl Bustamante Diez, Instituto Politécnico Nacional • Salvador Vega y León, Universidad Autónoma Metropolitana • Enrique Cabrera Mendoza, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología • Odón de Buen Rodríguez, Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía • Salvador Portillo Arellano, Prolec GE Internacional S. de R.L. de C.V. • Francisco Javier Varela Solis, Comisión Federal de Electricidad

Junta Directiva

Comité Técnico Operativo

Comité Editorial

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Sumario

Sumario

46 Editorial

48 Divulgación El ecosistema nacional de fondos para la innovación y los beneficios para la investigación científica y el de-

sarrollo tecnológico / The national funds ecosystem for innovation and the benefits for scientific research and technological development

Eva Zaragoza Flores

57 Tendencia tecnológica Sistema de Apoyo para la Calibración de Instrumentos de Protecciones (SACIP) / Support System for the

Calibration of Protections´s Instruments Javier Moreno Román, Daniel Iván Zamorano Acosta, María Antonieta Solano Cuadros, Cindy Delgado Solís,

Luis Fernando Sánchez Berrelleza, Marco Vinicio González Gómez

66 Artículos técnicos• CO2 antropogénico en la atmósfera: el impacto de la demanda de energía / Anthropogenic CO2 in the at-

mosphere: an impact of energy demandMahendra P. Verma

• Conexiónatierradelneutrodelosgeneradoresenplantaspetroquímicas/Generator neutral grounding in petrochemical plants

Job García Paredes y Gabriel García Gaona

76 Comunidad IIE • InstitucionesperuanassolicitanapoyotécnicodelIIE/Peruvian institutions request technical support from

IIE• NuevoimpulsoalarelacióndelIIEconempresasitalianas/New impetus for the relationship with Italian

companies and IIE• ExpoForoPemex2014/Pemex Expo Foro 2014• Participael IIEenelCongresoMexicanodelPetróleo2014/IIE participates in the Mexican Petroleum

Congress 2014

78 Breve técnica Estimación del potencial de generación eléctrica de los Sistemas Geotérmicos Mejorados

(SGM)enMéxico/Potential electric generation estimation of Enhanced Geothermal Systems (EMS) in Mexico Eduardo Roberto Iglesias Rodríguez

80 Artículo de investigación Análisis de confiabilidad de una planta de fuerza / Reliability analysis of a power plant Ramón Sánchez Sánchez, Manuel Francisco Fernández Montiel, Eder Uriel Martínez Sandoval y Roberto

Valdez Vargas

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Boletín IIEabril-junio-2014

Editorial

Editorial

La reciente reforma energética aprobada y promulgada por el Presidente de Méxicoabreunabanicodeposibilidadesyoportunidades,paralascualesde-bemos prepararnos de cara al futuro inmediato, en el que todos los actoresinvolucradosdeberándarlomejordesímismos.Deestaforma,laComisiónFederaldeElectricidadyPetróleosMexicanos,pasandeserempresasparaesta-talesaempresasproductivasdelestado, loqueimplicarealizarcambiosenlamaneradeserydehacerlascosas,afindenoquedarfueradeltableronacionaleinternacionalrelacionadoconlaindustriaeléctricayenergética.

Lainnovacióntecnológicayadministrativaqueestareformaimplicaydeman-da,marcalapautaparaqueambasempresasseanverdaderamenteproductivasy competitivas,manteniéndose en todomomento a la vanguardia científica,tecnológicaynormativa,contandoparaelloconelapoyodecentroseinstitu-tos de investigación y desarrollo tecnológico como el Instituto de Investigacio-nesEléctricas,queconsusmásde500investigadoreshabrádeproveerletantoa laCFEcomoaPEMEX,principalmente, y a la industria eléctrica y ener-gética en general, las herramientas necesarias para lograr su cometido. Estoscentroseinstitutosdeinvestigacióndeberán,además,considerarlaposibilidaddeapoyaraotrasempresasgeneradorasdeenergía,pertenecientesalainiciativaprivada,nacionaleseinternacionales,paraquetodoslosactoresenergéticosenMéxico trabajen en sintonía, de tal formaque juntos impulsen el desarrolloeconómicodenuestropaís.

EsasíqueenestenúmerodelBoletínIIEencontra-mos el artículo de divulgación,elcualnosdescri-be el ecosistema nacional de fondos para la innova-ción y los beneficios para la investigación científica yeldesarrollotecnológicoenMéxico.

En la sección de tendencia tecnológica se presenta el Sistema de Apoyo para la Calibración de Instru-mentos de Protecciones (SACIP), que permite lagestión de la información de las calibraciones de equiposdecentralesgeneradorasdeenergía.

Uno de los dos artículos técnicos quesepresentanen esta ocasión nos habla sobre el CO2 antropo-génico en la atmósfera y el impacto de la deman-da de energía en el ambiente; el otro trata sobre la conexión a tierra del neutrode los generadoresen plantas petroquímicas, mostrándonos el análi-sis de sobretensiones generadas durante una falla a tierra, donde se observa que se producen dañosgraves a los generadores y a los equipos eléctricosprincipales.

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Editorial

Se presenta una breve técnica que nos habla de la estimación del potencial de generación eléctrica de los Sistemas Geotérmicos Mejorados (SGM) enMéxico.

El artículo de investigación presenta un modelo matemático y su aplicación en el análisis de confiabilidad operativa para generación de energía eléctrica de unaplantadefuerzaparaunarefinería.

Renovarseomorirversaundichopopular,enestecaso,tantolaComisiónFe-deraldeElectricidadcomoPetróleosMexicanosyengeneraltodalaindustriaeléctricayenergéticamexicanahanentradoyaaunprocesoderenovación,quesibiennoseráunatareafácil,síesunametaquedeberáalcanzarseenelcortoplazoyparaelloreiteramosnuestrocompromisoconestatransformación,res-paldadosporlaexperienciaquecuatrodécadasdeexistencianosconfieren,asícomolacalidadyelprofesionalismodenuestropersonaldeinvestigación, loquenospermitirálograrunasinergiaparaenfrentarloscambiosyfortalecerlaproductividadyeficiencia,contribuyendoasíalasustentabilidad,seguridadyeficienciadenuestropaís,enestaeradelosmercadosenergéticosabiertos.

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Divulgación

El ecosistema nacional de fondos para la innovación y los beneficios para la investigación científica y el desarrollo tecnológico

Introducción

Enunaeconomíaglobalizada,comoenlaquenosencontramosactualmente,lasempresasdetodoti-po y en todo el mundo están cada vez más obli-gadas a incorporar la innovación en sus procesos comoprácticapermanente,yaqueéstahademos-trado ser un factor determinante y estratégico para mantenerse competitivamente en el mercado. Enlas últimas dos décadas principalmente, las eco-nomías mundiales se han preocupado por obtener ventajascompetitivasquelespermitanalcanzarundesarrollo permanente y sustentable en sus respecti-vospaíses.Unelementoconstanteparalograrestaventajacompetitivaesprecisamentelainnovación,entendiéndose como tal la capacidad de “generar nuevosproductos,diseños,procesos,servicios,mé-todos u organizaciones o de incrementar valor a los existentes”(LeydeCienciayTecnología,2014).Atravésdelainnovaciónesposiblecrear,desarrollaryaplicarnuevasideasquesignifiquenunamejora,unautilidadounvalorparalassociedades,esdecir,

Eva Zaragoza Flores

Abstract

The aim of this work is to introduce the main available funds addressed to stimulate the national innovation and technological develop-ment among scientific, academic and business community. A major aim of this work is to accentuate the importance of the liaison between academy and industry through research and technological development projects, given that this represents a huge challenge to academic and research centers, which are immersed in a globalized and changing environment that demands new challenges. Firstly, a brief introduction is presented, and then the ecosystem of funds for innovation is explained, including its objectives, and a short description of the main available funds for private and public institutions. Lastly, the creation of knowledge transfer offices as a changing factor is highlighted, its prime ob-jectives are stated and the manner they are focused to boost technological liaisons, considering this strategy will allow the country achieving a sustainable economic development.

A través de la innovación es posible crear, desarro-llar y aplicar nuevas ideas que signifiquen una mejo-ra, una utilidad o un valor para las sociedades. La in-novación es la implemen-tación rentable de una nueva idea.

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Divulgación

una innovación es la implementación rentable de unanuevaidea.Siesaideanorepresentaunvaloreconómicoparalaempresaoelindividuo,entoncesnoseestáinnovando,seestángenerandoinventosqueaúnnodemuestransuutilidadenelmercado.

La innovación como tal representa claros beneficios paralassociedades(ProgramaNacionaldeInnova-ción,2011):

• Para los consumidores, la innovación significamejores productos y servicios en términos decalidadyprecio.

• Paralasempresas,lainnovaciónresultaenunamayor rentabilidad derivada de su capacidad de producirnuevosymejoresbienesyservicios,odeutilizarprocesosmáseficientesquesuscom-petidores.Esto lespermitedarunaprontares-puestaa lasoportunidadesde laglobalización,así como responder a las amenazas competitivas desusrivalesydelentornodelmercado.

En2009semodificólaLeydeCienciayTecnología(LCyT)paraincorporarlainnovacióncomounele-mentoclavequepermitiráalpaísdetonarlacompe-titividadde los sectoresproductivosyde servicios.Asimismo se creó el Comité Intersectorial para la Innovación(CII),incluyendoentresusfacultadeselaprobarelProgramaNacionaldeInnovación(PNI),el cual tiene como objetivo: “Establecer políticaspúblicasquepermitanpromovery fortalecer la in-novación en los procesos productivos y de servicios para incrementar la competitividad de la economía nacionalenelcorto,medianoylargoplazo.”(Pro-gramaNacionaldeInnovación,2011).

ComopartedelPNI, elEstadoMexicanoha es-tablecido políticas a corto,mediano y largo pla-zoparafortalecerelvínculoentre laacademia, lainvestigación básica y aplicada, el desarrollo tec-nológicoylainnovación.Talespolíticasestánen-focadas a concientizar a las empresas mexicanas,sobre la importancia de la innovación en sus pro-ductos,serviciosyprocesos,detalformaqueéstasea adoptada de manera permanente al interior de ellas. Además se busca impulsar la formación decapital humano altamente calificado, para incor-porar este conocimiento a los procesos producti-vos,aligualquemejorareincrementarlosprogra-masdeapoyoaldesarrollocientífico,tecnológicoyalainnovación.

El ecosistema de fondos para la innovación y sus objetivos principales

Para alcanzar la innovación en las economías de todo el mundo es necesario transitarenunprocesoqueinvolucradistintasetapasyactoresa lo largodelcamino.ElConsejoNacionaldeCienciayTecnología(CONACYT)hacon-ceptualizadoesteprocesoenvariasetapasimportantes(Mirón,2013):desarro-llo de competencias (formación de recursos humanos altamente calificados),investigaciónbásica, investigaciónaplicada,desarrollo tecnológico,desarrolloparacomercialización,producción,comercializaciónyfinalmentelaexpansióncomercial.Alolargodeesteprocesosehanimplementadoprogramasyapoyosenfocadosaimpulsarlainnovación(figura1).

Considerandoel entornoanterior, elprocesode innovación segenera enuncontextoenel cual las institucionesdeeducación superior (IES), los centrospúblicosdeinvestigación(CPI),elgobierno,lasentidadesfinancieras,lasem-presas y los emprendedores deben interactuar de manera coordinada y comple-mentaria,paraobtenerlosmayoresbeneficios(figura2).

Cadaunodelosinvolucradosjuegaunpapelmuyimportanteycomplementa-rioentresí.Adicionalmente,laintersecciónentrefondosesdiversa:unfondopuede tomarse como centro y tener intersección con diferentes fondos para generaroportunidadesentrelosdistintosparticipantes(figura3).

LosapoyosdelCONACYT,comoagentefundamentalenesteproceso,abar-can todas las etapas del ciclo completo de innovación en un proyecto (Convo-catoriasdelosfondossectorialesdeenergía,2014),desdeelnacimientodeunaidea,hastaqueéstasematerializaenunbeneficioparalasociedad(figura4).

Figura1.Ecosistemadefondosqueimpulsanlainnovación.

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Divulgación

Para el caso de los CPI y las IES se han implementado fondos de financia-miento, los cuales buscan impulsar el desarrollo de tecnología innovadora ylasasociacionespúblico/privadasquepromuevanunacolaboracióntecnológicaentre estas instituciones y las empresas privadas.Algunos de los fondosmásimportantes son:

Fondos de apoyo para los CPI e IES

Fondo Sectorial de Innovación (FINNOVA). Se crea derivado de las modifi-caciones a laLey deCiencia yTecnología (LCyT) y aprobadopor elComitéIntersectorialdeInnovación(CII)en2010.ElFINNOVAcuentacontresetapasdeapoyo:1)creaciónyfortalecimientodeOficinasdeTransferenciadeCono-cimiento(OT),2)CertificacióndeOTy3)BonosdefomentoalainnovaciónatravésdelasOT.Estefondoseoriginódebidoalacarenciaenelecosistemade innovación,deun agente activodedicado exprofeso apromover, facilitar eimpulsarlavinculaciónentrelaacademiaylaindustria.DeestevacíosurgiólanecesidaddecrearOTqueestuvieranenfocadasalograrlaconvergenciaentrela

Figura2.Actoresdelecosistemadeinnovación. Figura3.Interseccióndefondoseidentificacióndeoportunidades.

Figura4.Ciclocompletodeunproyectodeinnovación.

ofertadeconocimientoy lademandadelmercado.LasmodalidadesdelfondoFINNOVAysusobjeti-vossedescribenenlafigura5.

Fondos Sectoriales.Suobjetivoesdestinar recur-sos a la investigación científica y al desarrollo tec-nológico en el ámbito sectorial correspondiente.Actualmente existen 27 fondos sectoriales enfoca-dosalossectoresdelaenergía,social,recursosna-turales, educativo, salud, desarrollo aeroportuario,turismo,cienciasnavales,yrelacionesexteriores.

A través de las convocatorias publicadas para acce-deraestosfondos,losCPI,lasIESpúblicasypri-vadas,ytodasaquellasempresasqueensuqueha-cer incluyan el desarrollo de ciencia y tecnología,puedenpresentarpropuestastécnicasqueatiendan,porunlado,demandasespecíficasdelsectorcorres-pondienteyporotrolado,propuestasqueesténen-marcadas en líneas estratégicas consideradas como prioritariasparaeldesarrollosustentabledelpaís.

En el contenido de una propuesta técnica dirigida a obtener recursos de un fondo sectorial, hay tresaspectosquedestacanporsuimpactoenelproce-sode innovación.Elprimerode ellos se refiere algradodeinnovacióndelapropuesta.Porconductode los fondos sectoriales se promueve la generación de conocimiento innovador y de cómo éste es apli-cadoparalasolucióndeunproblemaonecesidad.

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Divulgación

El segundo tienequever conelprocesode trans-ferenciadetecnología.Los lineamientosparaestaspropuestasconsideranqueeldesarrollotecnológicoqueseproponedeberásujetarse,adicionalmente,aunprocesodetransferenciaalmercado.Estosigni-fica que los resultados del proyecto no serán pro-piedad exclusiva de la entidad gubernamental delámbitosectorialcorrespondiente,sinoqueéstosde-berántenerobjetivosmásampliosygenerarbenefi-ciosaotrossectoresdelpaís.Elproponentedeberáhacer referencia a la constitución de empresas de base tecnológica (EBT),mediante unplandene-gociosviablequedemuestrecómosedesarrollaránlas etapas subsecuentesdelproyectoquepermitanel escalamiento industrial y la producción con fines comerciales.

Elterceraspectoesqueseprivilegianlaspropuestastécnicasqueabordanelretotecnológicoenconsor-cio, es decir, la propuesta deberá estar respaldadaporungrupotécnicodealtonivel,conformadoporCPI,IES,tecnólogosyempresasdelsectorprivado,tantonacionalescomoextranjeras.Enestesentido,elmensajedelCONACYTesmuyclaroycontun-dente:losgrandesretostecnológicosqueenfrentaelpaísnopuedenabordarseporunasolainstitución,éstos deberán atenderse de manera integral a través de un equipo multidisciplinario, con capacidadescomplementarias, integradoenunconsorcio.Estoimplicatrabajoenequipo,crearsinergiaspositivasybeneficiosaspara todos losmiembrosdelgrupo,asícomoparaelsectorqueseestáatendiendo.

Fondos Mixtos.Destinados a promover y apoyareldesarrollocientífico,tecnológicoylainnovaciónenlosestadosymunicipios.Existeunfondomixtoparacadaunadelasentidadesfederativasdelpaís.Cada Estado define cuáles son los sectores priori-tariosyconbaseenello, seestableceuna seriededemandasespecíficasquedeberáatender lacomu-nidadcientíficaytecnológica.Algunasdesusmo-dalidades son: la investigación aplicada y el desarro-llotecnológico,desarrollodeproyectosintegralesyel fortalecimiento de la infraestructura científica y tecnológica. Invariablemente, todas las propuestaspara estos fondos incluyen el factor innovación co-mounapartemedulardelproyecto.

Fondos Institucionales. Actualmente CONACYTcuentacontresfondosinstitucionales,unodeellos,el fondo institucional de fomento regional para el desarrollo científico, tecnológico y de innovación

Figura5.ModalidadesdelfondoFINNOVAysusobjetivosprincipales.

(FORDECYT),elcualfuecreadoparacomplementaralosfondosmixtosyestáenfocadotantoenregionesgeográficas(estadosomunicipiosvecinos),comoenregiones temáticas (estadosomunicipiosquecompartenunaproblemáticaco-mún),ysuprincipalobjetivoescoadyuvaraldesarrolloeconómicoysocialdelasregionesdelpaísmedianteelfinanciamientoapropuestasdeinvestigación,desa-rrollotecnológicoeinnovación.Unodesusprincipalesbeneficiosesqueatiendedemandasespecíficasregionalesatravésdelacienciaylatecnología.

Fondos de apoyo a las empresas privadas

Paralasempresasprivadasmexicanasdecualquiertamañosehanimplementa-dodosinstrumentosprincipalesqueimpulsanlainnovación(figura6).

Programa de Estímulo a la Innovación (PEI). El desarrollo tecnológico y la innovación se han vuelto una necesidad imperante en las empresas de todo el mundo.Amayorgradodedesarrollodeunpaís,mayorparticipaciónde lasempresasenlainversióneninvestigación,desarrollotecnológicoeinnovación(IDTI).Diversosestudiosinternacionales(OCDE,WB,WEF)muestranquela innovación está directamente relacionada con un incremento de hasta el 50%enlaproductividaddelasempresas(ProgramaNacionaldeInnovación).

El objetivo del PEI es incentivar en las empresas esta inversión y promoverconellosucrecimientoycompetitividad.Adicionalmente,esteprogramabus-ca fomentar la vinculación de las empresas con la cadena de conocimiento:

Figura6.Principalesfondosdeapoyoalasempresas.

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Divulgación

“educación-ciencia-tecnología-innovación”. El gran reto es lograr una vincu-lación efectiva entre la generación y aplicación del conocimiento científico y tecnológicoconlossectoresproductivoycomercialdelpaís.

ElPEIinicióen2009yactualmenteesconsideradoporelCONACYTcomoelprogramadeinnovaciónmásexitosoe importantedelpaís,debidoprinci-palmente a dos factores:

Seha logradoque la iniciativaprivadaenMéxico inviertamás recursos eco-nómicosenproyectosdeIDTI.Enelperiodode2009a2013, lasempresasprivadas invirtieronen innovación14,109millonesdepesos,quesumadosalosrecursosdelprograma,sumanuntotalde25,339millonesdepesosdein-versióntotaleninnovación.

Elprogramahageneradoyfortalecidolavinculaciónacademia-empresa.Des-desuorigenhastaelaño2013, losproyectosvinculadoshancrecidodema-neraimportante,pasandodel69%en2009a91%en2013.Estosignificaunincrementosustancialdelavinculaciónconlaindustria,comoseapreciaenlafigura7(Programadeestímulosalainnovación,2014).

Debidoalosfactoresmencionadospreviamente,paraelaño2014seincrementóelpresupuestoasignadoaesteprogramaenpocomásde30%,pasandode3,000a4,000millonesdepesos,losrecursosdestinadosaproyectosdeinnovaciónenlasempresasparaesteaño.

Deacuerdoal foroeconómicomundial (WEFporsus siglasen inglés),para2012México había ganado posiciones a nivel internacional en tres aspectosprincipales:capacidaddeinnovación,gastodelasempresasenIDTIyvincu-laciónacademia-empresa.EstoslogrosestándirectamenterelacionadosconlosobjetivosdelPEI(PolíticadeinnovaciónCONACYT).

Indudablemente, este programa representa clarosbeneficiosnosoloparalasempresas,sinotambiénpara losCPI y las IES que se vinculan con éstas.Algunos de estos beneficios son:

• Se financian proyectos de desarrollo tecnológico einnovaciónquereditúanenmayorcompetiti-vidadenlasempresas.

• Se fomenta una mayor vinculación academia-em-presa,locualredundaensolucionesinnovadorasalosretosqueenfrentalaindustriaprivada.

• Se genera propiedad intelectual para ambas partes.

Fondo Sectorial de Innovación Tecnológica (FIT).Suobjetivoconsisteenapoyarproyectosdeinnovacióntecnológicaquecontribuyanamejorarlacompetitividaddelasmicro,pequeñasymedia-nas empresas (mipymes) en México. Los sectoresestratégicos que apoya este fondo son: nanotec-nología, agroindustria, biotecnología, multimediay tecnologías móviles, sistemas de manufacturaavanzada,tecnologíaslimpiasyenergíasrenovables,y tecnologíasde la salud.Lasmodalidadesdeestefondo(figura6)son:

Nuevos negocios (start-ups). Apoyos dirigidos a empresas de nueva creación o que se hayan cons-tituidoenunperiodonomayoradosaños.Entreotros,sefinanciangastosrelacionadosconlaadqui-sición de tecnología de unCPI o IES. El procesode transferencia de tecnología no es sencillo y éste implica una inversión importante de recursos tanto económicoscomotécnicosporambaspartes.Cons-cientedeestacomplejidad,elecosistemadefondosconsidera fundamental financiar esta etapa del pro-ceso y coadyuvar tanto a la institución generadora deconocimiento,comoalaempresa,allevarabuentérminolatransferenciadetecnología(TT).

Integración de prospectos de negocios de base tecnológica. Fundamentalmente, las institucionesgeneradoras de conocimiento como el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) crean y desarrollan prototipos,probadosyaseaenlaboratoriooquein-clusohayansuperadolaspruebasdecampo.Cuan-dosetieneundesarrollotecnológicoenestaetapa,seconsideraqueestáenlafasepreviaalprocesodetransferencia de tecnología. Precisamente es aquídondeexistenfinanciamientosllamados“fondosdeFigura7.Proyectostotalesyvinculados2009-2013.

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Divulgación

capitalsemilla”,yaqueestánenfocadosaprobarundesarrollo científico o tecnológico en etapa pre-co-mercial.Elecosistemadefondosbuscaimpulsarelemprendimiento,tantoenlosinvestigadorescomoenpersonasfísicasconcapacidademprendedora.

Creación y consolidación de grupos y centros de ingeniería; diseño, investigación y desarrollo tecnológico. Este financiamiento está dirigido a apoyarlasmipymes,parafortalecerlascapacidadesinnovadoras que les permitan consolidarse en elmercadoycrecerdemanerasustentable.

Fondos de apoyo a los emprendedores

Como se mencionó previamente, el proceso paraalcanzar la innovación en las instituciones involucra distintasetapasyactoresalolargodelcamino,quevan desde el desarrollo de competencias hasta la co-mercializacióndelatecnología.Considerandoquela innovación es el fruto de la rentabilidad de las ideas,esdecir,quesehatransferidoalmercadounproducto,unatecnologíaounservicio,entoncesesnecesarioimplementaresquemasdefinanciamientopara la creación de nuevas empresas de base tecno-lógica (EBT) que comercialicen el conocimientogeneradoyprotegidoeninstitucionescomoelIIE.

La innovación implica riesgos

Los proyectos innovadores se caracterizan por tener procesos prolongados de maduración y por ser de alto riesgo,por loqueesmuydifícilque seansu-jetos de financiamiento a través de la adquisicióndedeuda.Sinembargo,actualmenteseestáimpul-sandoenMéxico la creaciónyusode fondosqueapoyanestetipodeproyectosylacreacióndeEBT.

ParaelcasodelasnuevasEBT,elfinanciamientopro-vienededosfuentes:inversiónpúblicaeinversiónpri-vada.Existentrestiposdecapitalenetapastempranas:capitalsemilla,emprendedoryángel,loscualesestándirectamente relacionados con la etapa en la cual se encuentralanuevaempresa(BachheryGuild,1996).

Capital semilla: Este financiamiento se provee pa-ra realizar pruebas de concepto y normalmente se utilizaparaeldesarrollodeprototipos.

Capital emprendedor: Este financiamiento se provee a empresas para ser uti-lizado en el desarrollo del producto y para la introducción al mercado del mis-mo(comercializacióninicial).Normalmenteenestaetapa,lasempresasestánenunprocesodeorganizacióntemprana,yaqueporlogeneraltienenunañoomenosdehaberseconstituido,yaúnnohanvendidosuproductocomercial-menteenelmercado.

Capital ángel:Estefinanciamientoestádirigidoaempresasquehan inverti-dosucapitalinicial,hanempezadoavendersuproductoyrequierenrecursoseconómicos adicionales para iniciar de lleno sus planes de comercialización y ventasamayorescala(planesdeconsolidaciónyexpansióndelaempresa).Es-tasempresasporlogeneralcuentanconunmodelodenegociobiendefinido.

EnelPNIsehaestablecidoqueunodelospilaresfundamentalesdelecosiste-madeinnovaciónconsisteendesarrollarymejorarlosinstrumentosfinancie-rosque impulsenel emprendimientoy la innovación.Para cumplir conesteobjetivo, el ecosistema de fondos está dirigido a otorgar apoyos económicosparafinanciar actividadesdirectamentevinculadasaldesarrollode la ciencia,latecnologíaylainnovación(CTI).Enesteecosistemaesfundamentallapar-ticipación tantodel capitalpúblicocomoprivado,de talmaneraqueambosconverjanenobjetivoscomunesybeneficiosmutuos.

Recientementesehanimplementadonuevosesquemasdefinanciamientoparala creacióndeEBT, los cuales, aunados a los cambios en elmarco regulato-rio (modificaciones a laLCyT), crean las condicionespropiciaspara accedera recursos tanto público comoprivados y estimular con ello a los investiga-dores,CPI,IES,aformarpartedelosbeneficiosdelainnovaciónatravésdeuna participación activa en el proceso de transferencia de tecnología, ya seaobteniendoingresosporregalíasderivadasdellicenciamientoparaexplotacióncomercial, o como accionistas en la creacióndeEBT.Lafigura8 ilustra losprincipalesfondosparalosemprendedores.

Figura8.Principalesfondosparaemprendedores.

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Divulgación

Fondo Co-inversión Capital Semilla. Es un fondo entre la Secretaría de Eco-nomíayNacionalFinanciera(SE-NAFIN),elcualestádiseñadoparaproveerde capital semilla a emprendedores y empresas establecidas en territorio nacio-nal,lascualesdeberánestarenfocadasalainnovaciónconaltovaloragregado,esdecir, losproyectosdeberáncontarconunfactordeinnovación,yaseaenelproductooenelservicio,mercadoalqueatienden,omodelodenegocios.Unadelasventajasdeestefondoesquelosrecursosingresandirectamentealpatrimoniodelproyectodeinversiónacambiodeacciones,porloquenoesuncrédito,nitampocounsubsidio.

Fondo de Fondos.Esunfondodecapitalprivado.Suobjetivoesfinanciareldesarrollodelapequeñaymedianaempresaconperspectivasderentabilidad.Elobjetivoes impulsar,a travésdelfinanciamiento, los sectoresproductivos:industrial, comercial yde servicios, conelfinde fortalecer la capacidadem-presarialdenuestropaís.Estosflujosdeinversiónpuedensertantonacionalescomointernacionales.

México Ventures(capitalángel).Sonfondosdecapitalprivadoqueseinvier-tenenempresasdetecnología.Algunosdelosprogramasqueactualmentetie-nen implementados sonelprogramade incubación,el cualbuscadetonarelpotencialdelasempresasqueestániniciandooperaciones,éstasrecibenapoyoparaeldesarrollodelmodelodenegocio.Unavezincubadoelproyecto,laem-presaessusceptiblederecibirinversióndirectadeestefondo.Adicionalmentese otorgan apoyos a emprendedores a través de una amplia red de contactos de inversionistas,ademásdeconsultoríasespecializadasporexpertosenlamateria,locualsignificaunvínculoefectivoentreelemprendedoryelinversionista.

Fondo Nacional Emprendedor. Se creó en 2014, a través de la fusión delfondo pyme y el fondo emprendedor y está enfocado a otorgar apoyos a em-prendedoresyalasmipymes.Estosfondossontantopúblicoscomoprivadosyoperanatravésdelaarticulaciónderedesconlosgobiernosestatales,muni-cipales,cámarasempresarialesofundaciones,conelobjetivodequecadaenti-dad pueda tener ventanillas de atención para brindar apoyo a emprendedores ymipymes.

Fondo Prodiat.Esunfondodeapoyoparaeldesa-rrollodelaindustriadealtatecnología.Comotal,busca impulsar la competitividad de las industrias eléctrica, electrónica, de autopartes, automotriz,aeronáutica,ymaquinariayequipo.Lossujetosdeapoyosonemprendedoresyempresasquerealizanactividadesenestossectores.

Fondo Prosoft.Esunfondoqueimpulsaeldesa-rrollo del sector de servicios de tecnologías de la información(TI).Deacuerdoaorganismos inter-nacionalescomolaOCDE,eladoptarestastecno-logías acelera la productividad y la innovación en lasempresas,porloqueestefondoapoyaproyectospresentados tanto por emprendedores, como pormipymesinnovadoras.

Las oficinas de transferencia como factor de cambio

Enjuniode2009sehicieronimportantesreformasa laLeydeCienciayTecnología,queconstituyenun significativo avance para impulsar el Sistema In-tegraldeInnovación(SII),debidoaquesientanlasbasesnormativaseinstitucionalesquefavorecenlainnovación.

Algunos de los aspectos más importantes de esta re-forma son:

• Se establece elmarco jurídicopara la creaciónde Unidades de Vinculación y TransferenciadeConocimiento(UVTC).Actualmente,aes-tas instanciasse les identificacomoOficinadeTransferencia(OT).Lacreacióndeestasinstan-ciasobedecióaqueenMéxicosecarecíadeins-tituciones que fungieran como intermediariosparalatransferenciadeconocimiento.

• Seestablecenincentivosparaquelosinvestiga-dores puedan obtener beneficios económicos por regalías derivadas de la propiedad intelec-tualquegeneraron.

Dentrodelecosistemadeinnovación, laOTtieneun rol activo entre la generación de conocimiento ylasempresasquedemandansolucionesespecíficasa su problemática. Adicionalmente, la OT fungecomo agente vinculante para lograr que las ideasinnovadoras y los desarrollos tecnológicos se trans-

55

Divulgación

fieranalmercadoatravésdeunproducto,serviciooprocesoyqueéstospuedanserexplotadoscomer-cialmente, para generar nuevas empresas de basetecnológica o para incrementar la competitividad dealgúnsector industrial.Losobjetivosde laOTestánenunciadosenlafigura9.

El IIE,como institucióngeneradoradeconocimi-ento, seha incorporadoactivamenteal ecosistemade innovaciónpropuesto.A travésdeunproyectofinanciado por la Secretaría de Economía (SE) y el CONACYT,elInstitutoobtuvolacertificacióndesuOT.Unade lasprincipalesventajasde lacerti-ficacióneselpoderaccederafondosquefinancianla transferenciade tecnología, comoes el casodelFINNOVA.Pormediodelasconvocatoriasdeestefondo,elIIEhaobtenidorecursoseconómicosparafinanciar tres tecnologías con un alto potencial de comercializaciónidentificadasporsuOT:

• SondaHPHT.Elobjetivoesgenerarunproto-tipo comercializable en la herramienta de me-diciónHPHTparafondodepozospetroleros.

• Desarrollodelplandenegociosparalatransfe-rencia tecnológica del Sistema Computarizado deAnálisisDinámico(SICAD).

• Mejoramientodelaresistividaddelsuelomedi-anteelusodenanopartículasgrafíticas.

Conclusiones

Para lograr el desarrollo económico y sustentable que el país requiere, México necesita transitar aunaeconomíadelconocimiento.Enunaeconomíacon estas características, el desarrollo tecnológicoy la innovación se han convertido en un auténtico motor impulsor del crecimiento económico de las naciones.

Diversosestudiosinternacionales(OCDE,elBan-co Mundial, el Foro Económico Mundial) mues-tran que la innovación está directamente relacio-nada con el incremento de la productividad de las empresas y por consiguiente con la economía de los países.

Actualmente, México ocupa el lugar 55 de 148naciones evaluadas en el índice global de compe-titividad edición 2013-2014, publicado recien-

temente por el Foro Económico Mundial (WEF por sus siglas en inglés)(TheGlobalCompetitivenessReport,2013-2014).Másalládeseruníndicecomparativoentrepaíses, esta evaluaciónconsideraaspectos relevantesparadeterminar qué tan competitiva es una economía. Algunos de los criteriostomados en consideración son: solidez de las instituciones, infraestructura,ambientemacroeconómico,salud,educación,mercadolaboral,desarrollodelosmercadosfinancieros,desarrollotecnológico,sofisticacióndelosnegociosygradodeinnovación.

Hoyendía,lainterrogantequeevalúaeldesarrolloeconómicodelospaísesesconocersisecuentaconunaeconomíaricaeninnovaciónono.Laexpe-riencia internacionaldemuestraque aquellospaíses quehan implementadoestrategiasnacionalesdeinnovacióncomoFinlandiaySingapurhancosecha-dolosprimerosfrutosenelcortoplazo(cincoaños).ParaqueestosucedaenMéxicoesabsolutamentenecesarioquetodos losactores involucradosenelecosistemade innovación trabajen colaborativamente, para crear ambientespropiciosquelaimpulsenyquedetonenelcrecimientoeconómico.Elcami-nonoessencillo,requiereunenormeesfuerzoyunacoordinaciónsistemáti-ca y complementaria de todos los actores involucrados en el proceso de inno-vación.Porahoraseestánsentandolasbasesparaqueenunfuturopróximo,

Figura9.ObjetivosdelaOT.

56


Divulgación

Méxicoempieceacosecharlosbeneficiosdeestasmedidasylasgeneracionesfuturas puedan acceder amás ymejores oportunidades auspiciadas por uncrecimientoeconómicosustentable.

Referencias

LeydeCienciayTecnología(2014).México.Recuperadodehttp://www.diputados.gob.mx/Leyes-Biblio/pdf/242.pdf.

ProgramaNacionaldeInnovación,ComitéIntersectorialdeInnovación(CII)(2011).México.Re-cuperado de http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/innovacion/Programa_Na-cional_de_Innovacion.pdf.

Mirón,Hugo.Instrumentos que impulsan la innovación,CONACYT,2013.

ConvocatoriasdelosfondossectorialesdeenergíadelConsejoNacionaldeCienciayTecnología(CONACYT),2014.

CONACYT.México.Recuperadodehttp://www.conacyt.mx/,2014.

ChávezLomelí,MiguelO.,DirectordeInnovación.Programa de estímulos a la innovación 2014.

Torreblanca, Luis, Director Adjunto de DesarrolloTecnológico e Innovación del CONACYT.Políticadeinnovación,2013.

Bachher,JagdeepS.Financing early stage technology based companies: investment criteria used by in-vestors,UniversityofWaterloo,Canada,1996.

TheGlobalCompetitivenessReport2013-2014oftheWorldEconomicForum(WEF).

EVA ZARAGOZA FLORES [[email protected]]

MaestraenComercioElectrónicopor laUniversidaddeMan-chester,Inglaterra.LicenciadaenInformáticaporlaUniversidadAutónoma de Estado deMorelos (UAEM). Ingresó al IIE en1992alaGerenciadeTransmisiónyDistribucióndelaDivisióndeSistemasEléctricos.EnestaGerencia,suáreadeespecialidadestuvorelacionadaconeldiseñoydesarrollodesistemasinfor-máticosenproyectospara laComisiónFederaldeElectricidad(CFE). Entre otros, la aplicación de unmodelo predictivo detemperaturade transformadoresdepotencia,desarrolladoparalaGerenciadeControlde laCFEen la SubestaciónTemascaldeOaxaca;sistemainformáticoparacursosenlíneaatravésdesoftware especializado dirigido a las divisiones de distribución de laCFE.ActualmentesedesempeñaenlaGerenciadeComercia-lizaciónyDesarrollodeNegocios,ysusactividadesprincipalesestán enfocadas en la promoción y obtención de fondos nacio-nalesatravésdelCONACYT,elfortalecimientodelavincula-cióndelIIEconlaindustriaprivadanacional,asícomoimpul-sar el proceso de comercialización y transferencia de tecnología del Instituto almercado. Recibió la distinción como lamejorestudiante de su generación en sus estudios de licenciatura por partedelaAsociaciónNacionaldeUniversidadeseInstitucionesdeEducaciónSuperior(ANUIES).

57

Tendencia tecnológica

Sistema de Apoyo para la Calibración de Instrumentos de Protecciones (SACIP)

Javier Moreno Román, Daniel Iván Zamorano Acosta, María Antonieta Solano Cuadros, Cindy Delgado Solís, Luis Fernando Sánchez Berrelleza, Marco Vinicio González Gómez1

Abstract

The support system for the calibration of instruments protections (SACIP) is an information system that allows information management equipment calibrations power plants, such as relays, energy meters and transducers. This system allows queries web reports and calibration programs, equipment catalogs, lifetimes of equipment, authorized personnel to calibrate equipment settings, graphic historical behavior of the absolute error, queries, procedures, manuals, and other types of queries and reports.

El SACIP es un siste-ma de información que permite la gestión de la información de las cali-braciones de equipos de centrales generadoras de energía.

Introducción

La Gerencia de Gestión Integral de Procesos (GGIP) del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) ha desarrollado sistemas de adquisición de datos paramonitoreardemaneraremota,lasproteccionesylosmedidores de energía de centrales generadoras de la ComisiónFederal deElectricidad (CFE).Tomandocomobase la experiencia adquiridapor laGGIP, laCFEsolicitódesarrollaraplicacionespara lacalibra-ción automatizada de relevadores de protecciones,medidoresdeenergíaytransductores,utilizandoNIDeveloper Suite (LabVIEW) como plataforma dedesarrollo.Inicialmentesedesarrollaronlasaplicacio-nes para los relevadores de protección de generadores BeckwithM-3425ySEL300G,paraequiposdeme-dicióndelacalidaddelaenergíaPowerMeasurementION8600yARTECHEDM9200,asícomoparalostransductoresYokogawa,TransdateyAmetek.

1ComisiónFederaldeElectricidad

58



Posteriormentesedesarrollóunaaplicaciónwebqueincluyeunabasededatosy unportal para el almacenamiento, visualización, consultas de informes decalibracióndeequiposdeprotecciónymedición,utilizandocomoplataformadedesarrolloSQLServer2005yASP.NET.

Propósito de los sistemas

• Reducireltiempodedicadoalprocesodecalibracióndeequiposdeprotec-ciónymedicióndecuatrodíasacuatrohoras,disminuyendoladuracióndelasactividadesdemantenimientoenlascentralesgeneradoras.

• Evitar lamodificaciónmanualdeajustesquepuedenimpactarenel fun-cionamientodelosequipos.

• Eliminar la necesidad de generar los informes de calibración de forma ma-nual,reduciendoasílaposibilidaddeerroresdebidoalacapturamanualdeinformación.

• Evitar la dependencia de las herramientas de software de los distintos fabri-cantespararealizarconfiguracionesyajustesalosequipos.

• Evitar la falta de mecanismos de administración y control de los informes históricosdelascalibraciones.

• Evitar la falta de acceso de forma inmediata a la información de las calibra-cionesrealizadasyalainformaciónrequeridaparallevaracabolascalibra-cionescomoprocedimientos,formatos,manuales,entreotros.

• Evitarlafaltademecanismosparalarastreabilidaddelosequipos.

Objetivo de los sistemas

Desarrollo en LabVIEW de los mecanismos decalibración automatizada, utilizando las Dyna-mic-Link Library (DLLs) disponibles en un si-muladorde sistemasdepotenciaque ejecutan ac-ciones predefinidas, dependiendo de la función acalibrar en el equipo (espécimen), implementarlossobreequiposdemedicióndeenergía (ION8600,ARTECHE DM9200), relevadores de protección(Beckwith 3425, 3425A, 3425AE, SEL 300G,SEL311C, SEL311L, SEL700G y SEL387) ytransductoresYokogawa,TransdateyAmetek,ade-más de la generación del informe de calibración en los formatos de los procedimientos del Sistema In-tegradodeGestión(SIG)delaCFE.

Reto de los sistemas

• Conocimiento y dominio de los protocolos de comunicación,asícomodelosdistintosesque-mas para obtener la información (protocolos propietarios, mapeos de memoria, interpreta-ciónde líneasde texto y comandos), tantodemedidores,relevadoresyequipodepruebas.

• Integración de los mecanismos de la comunica-ciónenunainterfaz.

• Aprendizajedeteoríaymetodologíadeinstru-mentos de protecciones de centrales generado-rasdeenergía.

Figura 1. Sistema de apoyo para la calibración de instru-mentosdeprotecciones.

Figura2.DiagramaconceptualdelSACIP.

59


Calibración de instrumentos de protecciones de centrales generadoras

Proceso de calibración

La calibración puede ser considerada como el con-juntodeoperacionesque establecen, en condicio-nes específicas, la relaciónque existe entre los va-lores indicados por un instrumento o sistema de medida y los correspondientes valores conocidos,aplicadosporunsistemadereferencia.

Existentérminoscomovalidar,verificar,confirmar,comprobar, probar, corroborar, etc., con significa-dosmuysimilaresnosiempreuniformes.

Calibración (VIM, 2012). Establece una relaciónentre los valores y sus incertidumbres de medi-daasociadas,obtenidasapartirde lospatronesdemedida y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbresasociadas,paraestablecerunarela-ciónquepermitaobtenerunresultadodemedidaapartirdeunaindicación.

Ajuste de un sistema de medida (VIM, 2012).Conjuntodeoperacionesrealizadassobreunsiste-ma demedida para que proporcione indicacionesprescritas, correspondientes a valores dados de lamagnitudamedir.

Verificación(VIM,2012).Aportacióndeevidenciaobjetivadequeunelementosatisfacelosrequisitosespecificados.Cumpleonocumple.

Calibración manual

Lafigura3muestralaarquitecturadelacalibraciónquerealizaenformama-nualelpersonalespecializadoenproteccioneseléctricasenlaCFE,durantelosperiodosdemantenimientodeunaproteccióndeungenerador.Laarquitec-turaestáconformadaporunequiposimuladordepotenciaDobleF6150,unareddecomunicaciónvíapuertoserieconprotocoloRS232,unrelevadorSEL300Gylossoftwarepropietariosdecadaequipo.

Calibración automatizada

Son aplicaciones especializadas en la verificación automática del estado opera-cionalde losmedidoresdeenergía (ION,ARTECHE)yrelevadoresdepro-teccióndegeneraciónydelínea(Beckwith,SEL),conelfindegarantizarsucorrectofuncionamiento,deacuerdoalasnormativasyestándaresdelaCFE.

Lasaplicacionesdecalibracióndescarganlosajustesacalibrardirectamentedelosrelevadoresymedidores,garantizandoasíquesonlosajustesrealesdeope-ración,realizaloscálculosdelasfuncionesacalibrarygenera,atravésdeunsimuladordepotencia, las señalesdevoltajesy corrientes correspondientes acadaprueba.

DelabasededatosdelsistemaSACIPseobtienenlosdatosdelrelevador,elnúmerodefolio,lavigenciadelacalibración,losdatosdelequipopatrón,delsimulador de potencia, información del laboratorio, del personal autorizadoparacalibraryautorizarelinforme,asícomodelacentralalaqueperteneceelequipo.AlfinaldecadacalibraciónsegeneraunreporteenelformatodelSIGdelaCFEyseactualizaenelservidordelSACIP.

Las aplicaciones de calibración automatizada son independientes del software del fabricante y proporcionan elementos tecnológicos en hardware (llave elec-trónicaprogramableUSB)ycontrolesensoftware(usuarioycontraseña)aso-ciadosalaseguridadcibernéticasolicitadaporlaCFE.

Figura3.Esquemadecalibraciónmanualdeunaproteccióndeungenerador.

Figura4.Esquemadecalibraciónautomatizadadeunaproteccióndeungenerador.

60



Caso de estudio: calibración de la función de protección de elementos de distancia entre fases 21P Z1 sobre el equipo SEL311L

Sepresentalacalibraciónautomatizadadelafunciónentrefases21Penlazo-na1Z1delrelevadordeproteccióndelíneaSEL311L.Primerosedescribeelprincipiodeoperacióndelaprotección.

Enun relevadordigitaldeelementoMHO, sepruebael ánguloentre líneasreferenciadoasuvoltajeypolarización,usandolossiguientesconceptos:

El voltaje y la corrientemuestreada son representados en el relevador comovectores,usandolamuestramásrecientecomoelcomponenterealyelcuartodecicloanteriorcomolacomponenteimaginaria.

• Si son y 2 2 2 losvectores,entonces

• ( ) [ ] ( )21212121 <•=•=• VVVVconjugadoVV [1]

• El ángulo del vector resultante 21•VV será el ángulo de prueba del elementoMHO.

• En la prueba de 21•VV con el punto balanceado 21 =0 para el cálculo de Sin( )21 .

• Enunrelevadordigital,estosehaceexaminandoelsigno(+ ó –) de la componente imaginaria de Im( 21•VV )

• En la prueba de 21•VV con el punto balanceado 21 =090paraelcálculo de Cos( )21 .

• Enunrelevadordigital,estosehaceexaminandoelsigno(+ ó –) de la componente real Re( 21•VV ).

• Durantelaoperación

• Eltorqueentrefasesesdefinidocomo:

( )( )*

*1

1ReRe

ABAB

ABAB

VIZVVmAB••<

•= [2]

Donde:mAB=TorqueentrefasesVAB1=Voltajedepruebaofalla1 < Z = Ángulo de la impedancia del punto de balanceIAB = Corriente de fase

Porcuestionesprácticaspropiasdelequipodeprueba,setomanlosvaloresdevoltajescomovectoresconstantes,haciendovariar lamagnituddelvectordecorriente.Elcasodeestudiocontemplaalacaracterísticadeimpedanciacolo-cadaenelprimercuadranteysegundocuadrantecomplejo,comosemuestraenlafigura5.

Figura 5. CaracterísticaMHOprogramada en elrelevador.

Teniendocomoajustes:

Z1ang: 83.97 Ángulo de restricción de líneaZ1P: 0.8 DiámetrodelaMHOopunto

de balanceZ1PD 0 Ciclos

Direccióndelaprueba=Forward

Voltaje de prueba = Secuencia positiva a 10 voltsconstantes

Partiendodequelaimpedanciacomplejaes:

=IVZL Vectordeimpedancia. [3]

DadoelángulodepruebadelaimpedanciaAngprueba,secalculaelvectorcomplejode lamismasobreelcírculo de la característica, donde la magnitud esrepresentadaporellímitedelacaracterísticaMHOendichoángulo.EstosehaceresolviendoZde[2].

Despuésesnecesarioencontrarlacorrientedeope-ración de [3], esta corriente es aplicada por el si-mulador de sistemas de potencia al relevador, y asu vez el simulador retroalimenta al software con la corriente real de operación, de esta forma, la im-pedancia real de prueba es recalculada y es posible aplicarloscriteriosdeaceptacióndelfabricantequeesdel5%deerror.

61


100% •= AJUSTERESULTADOAJUSTEError ( ) [4]

Los resultados de la calibración de esta función de protección semuestran en la tabla1 y lafigura6muestralazonarealdeoperacióndelrelevador.

Gestión de la información de la calibración de equipos

Para la gestión de la información relacionada con lacalibracióndeequipos,sedesarrollólaaplicaciónweb del SACIP, la cual concentra en una base dedatos, la informaciónnecesariapara la calibracióndeequiposdeprotecciónymedición,así como lainformación generada por las aplicaciones automa-tizadas de calibración.Esto permite contar con lainformaciónrequeridaenelprocesodecalibraciónydurantelasauditoríasdelSIG.

Estructura del SACIP

Está conformada por una serie de elementos dis-tribuidos en el servidor de aplicaciones y el cliente (figura8).Lasflechas indican las transferenciasdedatos que se llevan a cabo entre los componentesqueintegranelsistema,endondelabasededatos(BD) juega el papel principal al almacenar y pro-veer toda la información necesaria para controlar la calibracióndeequiposdeprotecciónymedición.

DeacuerdoalaestructuradelSACIP,enelladodelservidorsetienelabasededatosyelservidorwebconelmotordeASP.NET2.0quehabilitasuejecuciónylaspáginasactivas,asícomoelsitioFTP,alcualsetransfierenlosinformesdecalibracióncreadosporlasaplicacionesautomatizadasparatalfin.

Enelservidortambiénsetienentareasprogramadasparaejecutardosprogra-masdesarrolladosenLabVIEW:

• ElprogramaquerealizalaconversióndelinformedecalibraciónenformatoXLSaPDF,paralocualllevaacabounaconsultaalaBDparaobtenerellis-tadodelosinformesautorizadosypendientesporconvertiraformatoPDF.

Figura6.Zonadeoperacióndelrelevador.

Ángulo Corriente ajuste

Corriente prueba

Impedancia ajuste

Impedancia prueba

Exactitudfabricante

Exactitudprueba

Cumple

0 118.992 Fueraderango 0.084 Fuerade

rango -- NoOperó

NoOperó


rango -- NoOperó

NoOperó

20 28.484 28.4 0.351 0.352 5% 0.32% Sí

30 21.251 21.24 0.471 0.471 5% 0.04% Sí

40 17.368 17.38 0.576 0.575 5% 0.11% Sí

50 15.072 15.08 0.663 0.663 5% 0.02% Sí

60 13.68 13.68 0.731 0.731 5% 0.00% Sí

70 12.881 12.88 0.776 0.776 5% 0.05% Sí

80 12.53 12.54 0.798 0.797 5% 0.07% Sí

90 12.57 12.58 0.796 0.795 5% 0.14% Sí

100 13.006 13.01 0.769 0.769 5% 0.05% Sí

110 13.911 13.92 0.719 0.718 5% 0.09% Sí

120 15.457 15.47 0.647 0.646 5% 0.09% Sí

130 18.004 18.02 0.555 0.555 5% 0.01% Sí

140 22.371 22.39 0.447 0.447 5% 0.08% Sí


rango -- NoOperó

NoOperó


rango -- NoOperó

NoOperó


rango -- NoOperó

NoOperó

180 Inf Fueraderango 0 Fuerade

rango -- NoOperó

NoOperó

Tabla1.Resultadosdelacalibración.

62



EsteprogramatambiéneselencargadodecolocarlafechaenqueseautorizóelinformeenelarchivoXLSydecolocarlasfirmasmanuscritasdigitalizadas.

• Elprogramaquerealizaelenvíodecorreossobrelascalibracionesusandounservidordecorreosexterno.Esteprogramautilizadosprocedimientosalmacenadosparaobtenerel listadodeloscorreosqueseenviarán(títulodelcorreo,cuerpodelcorreoyeloloscorreosalosqueseenviará).

LaBDdelSACIPprovee informaciónactualizada a las aplicacionesde ca-libración, sobre el equipo a calibrar y del patrón a utilizar, y permite ob-

tener el siguiente folio para asignar al informe de calibración.

Lafigura9muestralaestructura(mapa)delsitio.

• Consultas. Contiene una serie de consultas sobre informaciónrelacionadaalacalibracióndeequi-posdeprocesoypatrón,conlaopcióndefiltrarlaspordiferentesatributosydeexportaciónaExcel.

• Reportes. En este módulo se pueden generar los reportesdelSIGen formatosoficiales, conopcióndeexportaraPDFyXLS.

• Registros.Permiteaplicarextensionesdevigen-ciadeequipos,registrarlascalibracionesdelospatrones,asícomoautorizar/rechazarinformes.

• Carga de archivos.Módulopara transferirdi-versos archivos al servidor del SACIP (manua-les,constancia,archivosdeconfiguración,etc.).

• Administración. Permite la administración de todosloscatálogosnecesariosparalagestión.

El acceso a las opciones de la aplicación se admi-nistra de acuerdo a tipos de usuarios (tabla 2) esta-blecidos a partir de la identificación de los distintos rolesyalospermisosotorgados.

Contiene un módulo de administración en donde se tienen todas las opciones para administrar los catálo-gos necesarios para la aplicación:Gerencias, Subge-rencias,Centrales,Equipos,Usuarios,etc.(figura10).

La información sobre calibraciones se tiene centraliza-daydisponibleparadescargaoconsulta(figura11).

Permitegenerar informes en los formatos requeri-dospara auditorías,de acuerdoalSIGde laCFE(figura12).

Mantieneelhistorialdelosmovimientosrealizadosaunequipo,porejemplo:bajas,cambiosdepun-tode instalación, calibraciones, envío a fabricante(figura13).

Mantieneinformaciónactualizadadelavigenciadelosequipos,loquepermiteprogramarcalibracionesy gestionar el envío de correos electrónicos para no-tificarestadosdelacalibración(tabla3).

Figura7.PortalwebdelsistemaSACIP.

Figura8.EstructuradelSACIP.

Figura9.Estructuradelsitio.

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Tipos de usuarios Rol Permisos que se les puede otorgar

Administrador Encargado de la administración del sistema.

Menús:Administración,cargadearchivos,consultas,registros,reportes.

Jefedelaboratoriosecundario

Responsabledelaauditoríadeequiposdeprocesoydeautorizarlasextensionesdecalibracióndeequipospatrones.

Menús:consultasyreportesOpcióndeautorizarextensionesdepatrones.

Jefedelaboratorioterciario Responsabledelascalibracionesdeequi-posdeprocesoypatrones.

Menús:Administración,cargadearchivos,consultas,registrosyreportes.Opcionesdeautorizarextensionesdeequiposdeprocesoydecambiarelestadodeunacalibración.

Metrólogo Encargados de realizar las calibraciones de equiposdeprocesoyenviarlasaautorizar.

Menú:cargadearchivos,consultas,registrosyreportes.

Superintendente Encargado de la planta Menú:consultasyreportes

Invitado Usuarioexterno Menú:consultasyreportes

Tabla2Tiposdeusuarios.

Figura10.Administracióndecatálogos.Figura11.Consultafoliosdeequipos.

Figura12.Listamaestradeequipopatrón.

Figura13.Detalledemovimientosdeequipo.

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• Contar con aplicaciones independientes y distribuibles para las marcas y modelos ya programados.

• Manejarprotocolospropietariosdedistintosfa-bricantes,integrándolosenunasolaplataforma.

• Contar con aplicaciones escalables a otras mar-cas, siempre y cuando los equipos tengan co-municaciónporred.

• Mantener actualizadas sus listasmaestras y vi-genciasdeequipos.

• Controlar los cambios de puntos de instalación delosequiposdeproceso.

• Facilitarelprocesodeauditoría.

Referencias

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FICDUseandDeployment.doc, F Series Components DetailedDesignSpecification.ComunicationsDLL’sForDevelopersUse&Deployment,DobleEngineeringCompany,1999.

DOBLECOM-INI.doc. Instrument Communication DetailedDesignSpecification,DobleEngineeringCompany,2003.

FInstInter.chm.F Instrument InterfaceDLLsDocumentation,DobleEngineeringCompany.March2007.

F6000Manual,2000.

ArchivodeayudaProtest2.05.1,2002.

SEL-300G. Multifunction Generator Relay, Instruction Ma-nual,Rev20070607,2007.

VocabularioInternacionaldeMetrología, conceptosfundamen-talesygenerales ytérminosasociados,tercera edición2012.

Reconocimientos

Los autores agradecen a las siguientes personas de la CFE su apoyo en el desarrollo de este trabajo:MarcoVinicioGonzálezGómez,ArturoAhumadaZúñigayCarlosMorenoFierro.

Títulodelcorreo Destinatario(s)SACIP:1díaparavencercalibración

Jefedelaboratoriodelacentralpropietariadelequipo,usuariotipoadministrador

SACIP: Hoy se termina vigenciadeequipo(s)


SACIP:Equipo(s)confecha de calibración vencida


SACIP: Calibraciones próximasavencer


SACIP: Informe rechazado

Metrólogo

SACIP: Se ha cambiado el status de calibración

Jefedelaboratoriodelacentralpropietariadelequipo,metrólogo

SACIP: Informes pen-dientes de autorizar

Personal designado para autorizar el informe

Tabla3.Notificacionesdecorreo.

Trabajos futuros

• Desarrollodeaplicacionesparalacalibraciónautomatizadadeequiposdemediciónyproteccióndenuevasmarcasymodelos.

• Desarrollodeunasuiteparalacalibraciónautomatizadademedidoresdeenergíayrelevadoresdeprotección.

• CalibracióndeUnidadesdeMediciónFasorial(PMU).

• Manejo de firmas electrónicas en los formatos del SIG generados por laaplicaciónwebdelSACIP.

• AplicacióndelSACIPenotrasáreasdelaCFE.

Conclusiones

Con las aplicaciones de calibración automatizada de medidores de energía y relevadoresdeprotecciónylaaplicaciónwebdelSACIP,laComisiónFederalde Electricidad logró:

• Mejorarlaproductividaddelprocesodecalibración.

• Reducir los tiempos destinados a la calibración de cuatro días, a cuatrohoras.

• Contarconreportesconfiables.

• Nodependerdelsoftwaredelosfabricantesdelosequipos.

65


CINDY DELGADO SOLÍS

Maestra enCiencias de laComputación por elCentroNacional de Investigación yDesarrolloTecnológico (CENIDET).Licenciada en Informáticapor laUniversidadAutónomadeSinaloa.Cuentaconexperienciaeneláreadebasesdedatos,administracióndeservidoresydesarrollodeaplicaciones web.Durante2009,2010y2011participóeneldesarrollodelSistemadeApoyoparalaCalibracióndeInstrumentosdeProtecciones(SACIP)yeneldesarrollodemejorasdelparaelSistemadeMonitoreoRemotodeProtecciones(SARP).ActualmentecolaboracomoinvestigadoraenlaGerenciadeGestiónIntegraldeProcesos(GIP).

DANIEL IVÁN ZAMORANO ACOSTA[[email protected]]

MaestroenIngenieríaenMecatrónicaporelporelCentroNacionaldeInves-tigaciónyDesarrolloTecnológico(CENIDET),IngenieroenElectrónicaporelInstitutoTecnológicodeLosMochis.IngresóalIIEen2012ycuentaconexpe-rienciaeneláreadecalibraciónderelevadoresdeprotección,programacióndefuentessimuladorasdesistemasdepoderydeequiposdeadquisicióndedatos,asícomoprogramaciónenLabView.De2007al2010participóeneldesarrollodeaplicacionesdecalibración,personalizacióndefuncionesdelSARPyaplica-cionesparalaadquisiciónyvisualizacióndeunidadesdemediciónfasorial,enlaGerenciadeGestiónIntegraldeProcesos(GIP)delIIE.

JAVIER MORENO ROMÁN[[email protected]]

MaestroenCienciasconespecialidadenSistemasDigitalesporelInstitutoTecnológicoydeEstudiosSuperioresdeMonterrey(ITESM)en1992.IngenieroMecánicoElectricistaporlaUni-versidadNacional Autónoma deMéxico (UNAM). Ingresó alInstitutodeInvestigacionesEléctricasen1986,dondehadesa-rrollado sistemas de interfaz en tiempo real basado en computa-dorasparacentralestermoeléctricas,asícomolapersonalizacióndeequiponuclearparalaCentralNucleoeléctricaLagunaVerde(CNLV).Haparticipadoenproyectospara laComisiónFede-ral de Electricidad (CFE), la extinta Luz y Fuerza delCentro(LyFC), yCaminos yPuentesFederales (CAPUFE).Aprinci-piosdel año2000coordinó los trabajospara la calificaciónenlaNormadeGarantíadeCalidad10CFR50yafinalesde esemismo año se encargóde llevar al IIE a obtener el certificadoISO9001,conalcancealosproductosyserviciosdelaGerenciadeGestiónIntegraldeProcesos (GIP).Hacolaboradoenpro-yectos relacionados con seguridad que desarrolla laGIP en laGerenciadeCentralesNuclearesdeLagunaVerdeydesde2005esJefedeProyectoeneldesarrollodesistemasdemonitoreore-motodeprotecciones.

LUIS FERNANDO SÁNCHEZ BERRELLEZA

IngenieroenElectrónicaconespecialidadenSistemasDigitalesporelInstitutoTecnológicodeLosMochis,Sinaloa.TrabajóenelInstitutoPolitécnicoNacional(IPN)eneldiseñoydesarrollodesen-soresdegasestóxicoscondispositivossemiconductoresparasensadodehidrogeno,eneldiseñodelamplificadorparaaplicaciónprácticadesensores,yeneldiseñodeestructurasdesilicioporosoconbañosdeóxidodepaladio.TrabajóeneldepartamentodeproyectosdelaempresaSchneiderElectric,enTijuana,BajaCalifornia,desarrollandoequiposautomatizadosmediantelaplataformadeprogra-maciónLabVIEWycontroladoresLógicosProgramables(PLC).Desde2011trabajaenlaGerenciadeGestiónIntegraldeProcesosdelIIEcomoinvestigadorporhonorarios,desarrollandoaplicacionesdecalibraciónautomatizadaparaequiposdeproteccionesdecentralesgeneradoras.

MARÍA ANTONIETA SOLANO CUADROS[[email protected]]

IngenieraQuímicaporlaUniversidadAutónomadelEstadodeMorelos(UAEM).En1999fuecontratadaporelInstitutoparaelproyecto:auditoríadecumplimientoconaño2000delnuevoequipamiento,ysoftwaredepeajedeCAPUFE.En2000seincorporaalIIEcomoinvestigadoraen la Gerencia de Gestión Integral de Procesos (GIP) para apoyar en el proceso de calificación ante laNormadeGarantía deCalidad10CFR50.Asimismo colabora en el proceso de certificacióndelaGIPantelaNormaISO9001:1994(NMX-CC-003:1995).CuentaconconocimientosenprogramaciónenLabViewydesde2005haparticipadoeneldesarrollodesistemasdemonitoreoremotodeprotecciones.

De izquierda a derecha: Luis Fernando Sánchez Berrelleza,DanielIvánZamoranoAcosta,MaríaAntonietaSolanoCuadrosyJavierMorenoRomán.

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Boletín IIEabril-junio-2014Artículo técnico

CO2 antropogénico en la atmósfera: el impacto de la demanda de energía

Mahendra P. Verma

Abstract

The long term monitoring data of atmospheric CO2 and pH and alkalinity of surface ocean at Hawaii were fitted in a preliminary CO2 exchange model. The preindustrial revolution data of these parameters were: atmospheric CO2 = 280 ppm, alkalinity = 1.173 m eq/l and pH = 8.23. The minimum CO2 input in the atmosphere has increased from 6.7 PgC (pentagram of carbon =1012 kg) in 1959 to 16.2 PgC in 2008.

Los problemas ambienta-les como el calentamien-to global, las inundacio-nes, las sequías y los de-sastres climáticos están asociados con la emisión de dióxido de carbono, debido a la quema de combustibles fósiles.

Los datos de seguimiento a largo plazo del CO2 atmosférico, y el pH y la alcalinidad de océanosuperficialenHawaii fueronajustadosenunmo-delopreliminardeintercambiodeCO2.Losdatosde estos parámetros antes de la revolución prein-dustrial eran: el CO2 atmosférico = 280 ppm, laalcalinidad=1.173meq/lyelpH=8.23.Laemi-siónmínima deCO2 en la atmósfera ha aumen-tado desde 6.7 PgC (PgC = 1012 kg) en 1959 a16.2 PgCen2008.

Los problemas ambientales tales como el calenta-miento global, las inundaciones, las sequías, losdesastres climáticos, etc., están asociados con laemisióndedióxidodecarbono(CO2),debidoalaquemadecombustiblesfósiles.Larevolucióndelaagriculturaentre15,000y12,000añosatráscausóunaumentoenelCO2 atmosférico desde ~ 200a270±10 ppm en volumen (Sage, 1995), que per-maneció casi constante hasta la revolución indus-trial,iniciadaconlaquemadecarbonofósil.

67

Artículo técnico

Una interrupción sustancial se presentó, co-mo consecuencia de la inyección de 480 PgC(PgC = 1012 kgdeC) a la atmósferapor la com-bustión de combustibles fósiles y el cambio de uso del suelo, incluyendo la tala de bosques. Esto hadado lugar a un aumento del 31% en la concen-tracióndeCO2enlaatmósfera,deunaconcentra-ciónpreindustrialde280ppma368ppmen2000(Mahlietal,2002;Reicketal,2010).

PorprimeravezKeeling(1998)realizóelmonito-reo sistemático a largo plazo de la concentración atmosférica deCO2 en el observatorio deMaunaLoa,Hawaii.Ya es bien conocidoque elCO2 at-mosférico eventualmente será absorbido por el océano, causando consecuencias adversas para labiotamarina(CaldeirayWickett,2003).Reibeselletal (2010)presentaronlosresultadosdeestudiosexperimentales sobre la perturbaciónCO2/pH del agua oceánica, con el fin de estimar la capacidadde absorcióndeCO2 de los océanos.Ladistribu-ción de las especies carbónicas (H2CO3,HCO3

- y CO3

2-) en aguas naturales permite el examen delintercambiodeCO2entrelaatmósferaylasaguas,la evaluación de los mecanismos de atenuación y la definición de su capacidad de neutralización áci-do-base,entreotros(StummyMorgan,1996).

Los problemas ambientales asociados con el au-mento en elCO2 atmosférico debido a la quemade combustibles fósiles exigenunprofundocono-cimiento del ciclo del carbono. LaNASA (2012)propuso un modelo simplificado del ciclo de car-bono(figura1)comounprimerpasoen laplani-ficaciónde la estrategia para la remocióndeCO2 atmosférico. Se considera que existe la agregaciónde6.5PgC/año,debidoa laquemadecombusti-bles fósiles.Así,3PgC/añodeCO2 atmosférico se disuelveenelocéanosuperficial.

LaconcentracióndeCO2 en la atmósfera preindus-trialerade280ppm.Delmismomodo,seconsi-deraqueelpHdelaguadelasuperficiedelocéanoera8.23.

Rhodes (2012) presenta el cálculo paso a pasodelamasa de la atmósfera (5.265E+18 kg) y lama-sa de CO2 atmosférico (2.249E+15 kg). Hacien-dousodesuprocedimiento,lamasadeaguaenelocéano superficial es 1.254E+21 kg y CID (Car-bonoInorgánicoDisuelto)es6.471E+16kg.Ade-más, la alcalinidad preindustrial se calcula como

Figura 1. Ciclo simplificado de carbono (modificado después de laNASA,2012).Elcálculodelosparámetrosestádeacuerdoconelprocedimientopro-puestoporRhodes(2012).

1.173 meq/l,considerandoelCO2 atmosférico=280ppmyelpHdelocéanosuperficial = 8.23.Losprocesosorgánicostienenunpapelimportante,sinem-bargo,enesteestudiosolosepresentanlosprocesosinorgánicosenelmodelodelciclodecarbono.

Lafigura2muestralacurvadepolinomiocuadráticoajustadoenlosdatosdeseguimientoalargoplazodelCO2atmosféricoenelObservatoriodeMaunaLoa,Hawaii (Keeling et al, 2005).Lasfiguras 3 y 4muestran elmonitoreodelaalcalinidadyelpHdelaguaenlasuperficiedelocéano,respectivamente(HOT-DOGS,2012).Aunqueexisteunaaltadispersiónenlosdatos,laalcali-

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nidadestáaumentandoconeltiempo,mientrasqueelpHestádisminuyendo.Laalcalinidadpresenteesmásdedosveceslaalcalinidadpreindustrial,esde-cir,1.173meq/l.LadisolucióndeCO2enelaguanocambiarásualcalinidad.Así,elaumentoenlaalcalinidadpuedeserunaconsecuenciadel incrementoenelusodedetergentes,porejemplo,enlaerapresente.ElcálculodepHselleva a cabo teniendo en cuenta la alcalinidad pre-industrial y la respectiva con-centraciónanualdeCO2atmosférico(figura4).ExisteunapequeñadiferenciaenlosperfilesdelpHcalculadoymedido;sinembargo,elpHdelocéanoestádisminuyendoenambosperfiles.

La figura 5 muestra el cálculo de CO2 añadidoenlaatmósferayenelocéanosuperficial.Puedeobservarsequenohayuncambiosignificativoenla adicióndelCO2 en el agua de océano super-ficial, sin embargo, la adición deCO2 en la at-mósferahaaumentadode6.7PgC/añoen1959a16.2PgC/añoen2008.Siconsideramoselau-mentode laalcalinidaddelocéano(figura3),elmodelo de remoción del CO2 atmosférico será complejoyrequerirálosdatosdeotrosprocesos,talescomo laprecipitacióndeminerales, forma-ciónde algas, etc.Además, si hay algunos otrosprocesosderemocióndeCO2delaatmósfera,laadicióndeCO2 en la atmósfera por los procesos antropogénicosserámayorqueelprevistoenestetrabajo.

Referencias

Caldeira,K., yWickett,M.E.Anthropogenic carbon and ocean pH.Nature,425,núm.6956,septiembrede2003,p.365.

HOT-DOGS(2012).HawaiiOceanTime-seriesDataOrgani-zation&GraphicalSystem.Recuperadodehttp://hahana.soest.hawaii.edu/hot/hot-dogs/(octubrede2012).

Keeling,R.F.Rewards and penalties of monitoring the Earth,An-nualReviewEnergyandtheEnvironment,vol.23,noviembrede1998,p.25-82.

Keeling,R.F. Piper, S.C. (2005), Bollenbacher, A.F. yWalker,S.J./ScrippsCO2Program,http://scrippsCO2.ucsd.edu.

Malhi, Y.,Meir, P., y Brown, S. Forests, carbon and global cli-mate, PhilosophicalTransactionsoftheRoyalSocietyofLondonA,vol.360,agostode2002,p.1567-1591.

NASA. Carbon cycle. Recuperado de http://science.nasa.gov/earth-science/oceanography/ocean-earth-system/ocean-car-bon-cycle/(octubrede2012).

Reick,C.H.,Raddatz,T.,Pongratz, J.,yCaussen,M.,Contri-bution of anthropogenic land cover change emissions to pre-indus-trial atmospheric CO2, Tellus B, vol. 62, noviembre de 2010,p. 329–336.

Riebesell,U.,Fabry,V.J.,Hansson,L.,yGattuso,J.P.Guide to best practices for ocean acidification research and data reporting.ReporteEUR24328EN,EPOCA(EuropeanProjectonOceanAcidification),2010.Figura3.MonitoreodealcalinidadenelocéanosuperficialdeHawaii(HOT-

DOGS,2012).

Figura 2. Datos de monitoreo del CO2 atmosférico en el observatorio de MaunaLoa,Hawaii(Keeling,1998).

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Artículo técnico

Rhodes, C. (Julio de 2012) Carbon dioxide atmospheric con-centration, Recuperado de http://www.xylenepower.com/Car-bon%20Dioxide.htm (octubre de 2012).

Sage, R.F. Was low atmospheric CO2 during the Pleistocene a limiting factor for the origin of agriculture? Global Change Biology, vol. 1, núm. 2, abril de 1995, p. 93-106.

Stumm, W. y Morgan, J.J. Aquatic chemistry-chemical equili-bria and rates in natural waters, John Wiley & Sons, New York, 1996.

Agradecimientos

El trabajo fue desarrollado en el marco del proyec-to: “fondo sectorial CONACYT-SENER sustenta-bilidad energética IIE-CEMIE-GEO-P14”.

Figura 5. Cálculo de carbono agregado en la atmósfera y océano superficial cada año.

Figura 4. Monitoreo de pH en el océano superficial de Hawaii (HOT-DOGS, 2012). El perfil de pH calculado en este estudio.

Mahendra P. VerMa Jaiswal[[email protected]]

Doctor en Física por el Instituto Hindú de Tecnología (IIT) de Kanpur, India. Maestro en Física con especialidad en Electróni-ca por la Universidad de Agra en India. Ingresó al IIE en 1985 a la División de Energías Alternas. Su área de especialidad se rela-ciona con el desarrollo de modelos geoquímicos y transporte de fluido en las redes de vapor-ductos de sistemas geotérmicos. Es autor de varios artículos en revistas nacionales e internacionales. Actualmente, está trabajando para crear los datos termodinámi-cos consistentes con las leyes de termodinámica. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), nivel 2.

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Conexión a tierra del neutro de los generadores en plantas petroquímicas

Job García Paredes y Gabriel García Gaona

Abstract

This paper describes the transient overvoltages caused by the neutral grounding connection of the generators and transformers during phase to ground failures in some Mexican petrochemical plants. Analysis of this type of overvoltages generated during phase to ground failures are shown, it can be seen that severe damages to the generators and other electrical equipments is produced. Unfortunately, these problems occur rather frequently and produce outages with great economical impact.

A solution to this problem was proposed, by permanently connecting the neutral of all generators with a high resistance scheme using a grounding transformer. This solution has been presented to petrochemical plants and it has been accepted and finally introduced in one Mexican plant. Simulation and practice show that no overvoltages are presented by applying this solution.

Inicialmente, para mantener la continuidad de la pro-ducción en los centros pe-troquímicos, el esquema de conexión a tierra del neutro de los generadores de ener-gía eléctrica fue establecido a través del método de ba-ja resistencia con un bus de neutros asociado.

Introducción

Unode losproblemasprincipalesque afectan enmayor medida la operación de los Centros Petro-químicos de México (CPM) es la interrupcióndel servicio de energía eléctrica en los procesos de producción.Lacausaprincipaldelasinterrupcio-nes es la presencia de fallas que inhiben la con-tinuidad y confiabilidad del servicio de energía eléctrica.Unacausadefallaenelsistemaeléctricocon daños permanentes en los equipos eléctricosprimarios ha sido la ocurrencia de sobretensiones transitorias. La presencia de este fenómeno estádirectamente asociada con la manera de conectar atierraelneutrodelosgeneradoreseléctricos.

De manera conceptual y diseño original en losCPMseconectaatierraúnicamenteelneutrodeuno de los equipos generadores eléctricos y unode los transformadores de enlace con la Comisión FederaldeElectricidad(CFE),por loquealpre-sentarseunafalladefaseatierra,operan laspro-

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Artículo técnico

tecciones para liberar la falla, dejando al sistemaeléctrico temporalmente sin referencia de tierra.Esunaprácticacomúntenerunbusdeneutrosalcual se conectan todos los generadores a través de uninterruptor.

Las sobretensionesque sehanpresentadooscilanentre 10 veces la tensión nominal, lo cual oca-siona arcos en los puntos más débiles del sistema eléctrico,porejemplo,losempalmesdeloscablesdeenergía.

Esteartículopresenta laexperienciade laGeren-ciadeEquiposEléctricosdelInstitutodeInvesti-gaciones Eléctricas (IIE) en la solución de proble-mas asociados con la presencia de sobretensiones y aplicadosenlaindustriadelosCPM.

Puesta a tierra del neutro de los generadores

Inicialmente, para mantener la continuidad dela producción en los centros petroquímicos, elesquema de conexión a tierra del neutro de losgeneradores de energía eléctrica fue establecido a travésdelmétododebaja resistencia conunbusdeneutrosasociado.

El bus de neutros está formado por un tablero con varios interruptores,dependiendodelnúmerodegeneradores. De este tablero se deriva un bancoderesistenciasconunamagnituddelordende8a13.2Ohms(figura1).Durantelaoperaciónnor-maldelsistemaeléctrico,solounodelosinterrup-tores del bus de neutros se encuentra cerrado, elrestosemantieneabierto.

Duranteunafallaatierra,elretornodelacorrien-te de falla es a través de la resistencia del bus de neutros. La coordinación de las protecciones defalla a tierra activará las funciones de protección ANSI50/51.

Estadísticamente,lasfallasatierracorrespondenaunporcentaje superior al 90%deocurrencia, encomparaciónconlasfallastrifásicas.Lacoordina-ción de las protecciones debe estar determinada de talmanera que la fuente de corriente de fallasea inhibida y para lograrlo es necesario aislar la falla o en su caso eliminar la fuente de la corriente

defalla.Siéstanoesliberadacorrectamente,olafallasucedeenelgeneradorconelneutroconectadoatierra,esnecesarioqueéstesemantengaenopera-ción.Cuandoelgeneradorqueseencuentraconreferenciaatierraenelneu-trosaledeoperación,elsistemasequedasinreferenciaintencionalatierraypuedeestarexpuestoalapresenciadesobretensionesdebidasalfenómenoderesonanciaelectromagnética.

Laliteraturaactualrecomiendanooperarconelneutroflotadodebidoaquesepuedenpresentarsobretensionespeligrosas,lascualeshanoriginadopérdi-dascuantiosasydañosalosequiposeléctricos.

Un sistema eléctrico sin referencia intencional a tierra presenta una capaci-tanciaquepuedetenerunamagnitudigualalareactanciainductivadelcir-cuitodelcual formaparteyauna frecuenciade sintonía, la tensiónpuedeincrementarseenvariosp.u.(porunidad).

Figura1.EsquemadeconexiónatierradelneutrodelosgeneradoresdeunCPM.

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Análisis de simulación de sobretensiones

Considerandoungenerador con elneutroflotado, alimentandouna carga,comosemuestraenlafigura2,elgeneradorestárepresentadoporunafuen-te en serie con una impedancia.También semuestra la impedancia de loscablesdeconexión.Lascapacitanciasdeloscables,bancosdecompensaciónysupresoresdetransitorios,tambiénestánrepresentadas.

Considerando el diagrama de la figura 2 con un sistemaenestadoestable,dondeelgeneradoren-tregasupotenciaalacarga,lacorrientequecircu-laporelneutroesprácticamentenula.Elgenera-dor está conectado a tierra a través de su capaci-tancia y en el neutro del generador prácticamente no hay circulación de corriente y hay un voltajedeterceraarmónicadelordende1kVpp.

Cuando ocurre una falla en el sistema hay una co-rriente de retorno a través de la capacitancia del generadoryseinyectaunvoltajeatravésdelneu-tro que distorsiona el voltaje aplicado a las fasesnofalladas,comopuedeobservarseenlafigura3.

Al inyectar una corriente por la capacitancia del neutroseelevaelpotencialdelneutro,detalfor-maqueelpotencialdelíneaatierradelasfasessecambia al voltaje entre líneas por el corrimientodelneutro.Estasituación,aunqueesnegativa, setomaencuentaeneldiseñode lossistemaseléc-tricos,porejemplo, los cablesdeenergía sedise-ñan con un nivel de aislamiento del 133%. Sinembargo, la situación se tornamuygravedebidoaque,por la inyeccióndecorrientedelafasefa-llada,sedistorsionalaformadeondadelasfasesnofalladas,quedandoexcitadasconunaformadeondaqueyanoessenoidal.Porlasimpleinterac-ción de la corriente inyectada por la fase fallada con las fases libres de falla se obtiene una forma de onda como la que semuestra en la figura 4,la cual tiene componentes de frecuencia distin-tas a la fundamental.Aplicando laTransformadadeFourierseencuentra la frecuenciade lascom-ponentes armónicas de la tensión de fase a neutro delgenerador,comosemuestraenlafigura5.

Lasfasesnofalladasquedanexcitadasconlaformade onda distorsionada y el sistema entra en reso-nancia generando sobretensiones y provocando la falla a tierra de una fase distinta a la que pre-viamentehabía fallado.Enlapráctica, lasegundafalla puede ocurrir en un sitio diferente a donde ocurrió la primera, la condición necesaria es quela inductancia y la capacitancia estén sintonizadas para formar un circuito resonante serie, como elquesemuestratrazadoencolorrojoenlafigura3.

Esimportantenotarquecuandosetieneungene-radorconectadoatierraconbajaresistenciayocu-rreunafalla,porelneutrodelgeneradorqueestáatierracircularán600Aypor losquenoestánco-

Figura4. Distorsióndelvoltajeen las fasesnofalladasporefectodelcortocircuito.

Figura3.FalladelsistemaenlaFaseAytrayectoriaderetornodelacorriente.

Figura2.Circuitoeléctricoequivalentedeunsistemadegeneracióndeener-gíaeléctricaenunCPM.

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Artículo técnico

nectados a tierra habrá una circulación de corriente delordende0.5A,por loquedesdeelpuntodevistadelageneracióndesobrevoltajesporresonan-ciaesobligatorioquetodoslosneutrosdelosgene-radoresytransformadoresseconectenatierra.

Solución al problema

Atravésdelosañossehaobservadoquecuandosepresentauna falla a tierra enelnivelde13.8kV,elrelevadordeproteccióndelgeneradorquetieneuna referencia a tierradetecta la falla y actúade-jandofueradeoperaciónaestegenerador.Enestasituación, el sistemade energía eléctrica continúaoperando sinuna referenciaa tierra.Comono setiene una corriente de sensibilidad para las pro-teccionesde la falla,elesquemadeprotecciónnoes capaz de liberarla. La corriente de cortocircui-to está limitada por la capacitancia del generador yesdelordende0.5A.Lacorrientedeinyecciónde la falla a través del neutro produce un voltajenosinusoidalenlasalidadelgenerador.Estaten-siónproporcionaelvoltajedeexcitacióndelafallayesposiblequesepresenteuncircuitoresonanteenserie.Enestacondiciónpuedepresentarseunasobretensiónpeligrosa.Enlaprácticasehanobser-vado arcos eléctricos entre las barras de los tableros delordende15cmdedistanciaconrespectoalasparedesdelosmismos,porloqueseestimaquelassobretensionessondelordende10a12p.u.Conel fin de evitar estas sobretensiones por resonancia es necesario contar con un sistema de puesta a tie-rrademanerapermanente,atravésdeunaaltaim-pedancia.Lafigura6muestraunsistemaconco-nexióna tierraporalta impedancia.Enestecaso,cuandoocurreunafallaatierra,lamagnituddelacorriente de cortocircuito está determinada por la magnituddelaalta impedancia,enestediagramaesde5A.Enunesquemaconaltaimpedancia,lassimulacionesmostraronquenosepresentasobre-tensionessuperioresa1.73p.u.

La solución práctica consiste en tener un sistema de puesta a tierra del neutro híbrido, de talma-nera que la alta impedancia evite la presencia desobretensiones y la baja resistencia permita tenerla corriente de sensibilidad para la operación del sistema de protección de falla a tierra, de acuer-do con la coordinación de protecciones vigente.De estemodo, la inversión para la implantacióndeesta soluciónconsiste en la adquisicióndeun

Figura5.AnálisisdeFourierdelatensiónfase-neutrodelgenerador.

Figura6.Esquemadeconexiónatierradelneutroporelmétododealtaim-pedanciaparaevitarlapresenciadesobretensionesporresonancia.

transformador de puesta a tierra conectado en el neutro de las unidades de generaciónyasuvezconectadoenparaleloconelbancodebajaresistenciaactualmenteinstalado,comoseobservaenlafigura7.

Finalmente,lafigura8muestrauntransformadordealtaimpedanciainstala-doenunaplantapetroquímica.

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Figura8.TransformadordealtaimpedanciainstaladoenunCPM.

Figura7.Esquemahíbridodeconexiónatierradelneutro.

Conclusiones

El esquema de aterrizamiento del neutro actual-mente empleado en las plantas petroquímicas dela República Mexicana para los generadores, haprovocado serios problemas debido a sobretensio-nes transitorias por la formación de un circuito resonanteserie,alquedarelsistemaeléctricotem-poralmente“flotado”.

Sehanobservadoyanalizadomúltiplescasosdon-de se han presentado sobretensiones del orden de 10 a 12 p. u., con las consecuencias de destruc-cióndetablerosygeneradoreseléctricos.Esposi-ble solucionar este problema conectando a tierra el neutro de los generadores eléctricos a través de unsistemadepuestaatierrahíbrido,formadoporun transformador de alta impedancia conectado al neutro del generador y a su vez conectado en pa-raleloconelbancodebajaresistenciaactualmen-te instalado. Esta solución práctica y económicaseharealizadoenunCPMyalolargodecuatroañosnosehanpresentadofallasrelacionadasconsobretensiones.Conlasoluciónpropuestasepro-tegeyseprolongalavidaútildelequipodemayorinversióndeunsistemaeléctrico,queeselgrupogenerador-turbina.

Referencias

J.P.Nelson.System Grounding and Ground-fault Protection in the Petrochemical Industry: ANeed for a Better Understandin-g,IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 38, No. 6,November-December2002,p.1633–1640.

B. Bridger, Jr, High Resistance Grounding. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. IA-19, No. 1, Jan./Feb. 1983,p. 15-21.

CharlesJMozina,P.E.Upgrading the Protection and Grounding of Generators at Petroleum and Chemical Facilities,IEEE,PaperNo.PCIC-2004-6.

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Artículo técnico

GABRIEL GARCÍA GAONA [[email protected]]

IngenieroElectromecánicoporelInstitutoTecnológicodeZacatepec.En2005ingresóalaGeren-ciadeEquiposEléctricoscomobecariodeprácticasprofesionalesyposteriormentedelprogramaenAdiestramientoenInvestigaciónTecnológica(AIT).Apartirde2006sedesempeñacomoin-vestigadordentrodeestamismaGerencia.Actualmenteparticipaenproyectosrelacionadosconelanálisis,especificaciónydiseñodesistemaseléctricosindustriales.Colaborócomocoautorenartí-culosnacionaleseinternacionalesyrecientementeparticipóenelcapítulo9:Resonance in Electrical Power Systems of Petrochemical Plants,dellibroPetrochemical,EditorialIntech,marzode2012.

JOB GARCÍA PAREDES [[email protected]]

MaestroenCienciasenIngenieríaEléctricaporlaSEPI-ESIMEdelInstitutoPolitécnicoNacional(IPN)en2004.IngenieroEléctricoporlaUniversidadAutónomadelEstadodeMorelos(UAEM)en1996.IngresóalIIEen1996alaDivisióndeSistemasEléctricos.Actualmenteesinvestigadorde laGerenciadeEquiposEléctricos,dondecolaboraenproyectosrelacionadosconeldiseñoyoperaciónde sistemas eléctricos de potencia demediana tensión y su influencia en los equiposeléctricos.Haparticipadocomoponenteendiferentescongresosnacionaleseinternacionalesre-lacionadosconsuáreadeinvestigación.Alafechahasidoautorde42artículospublicadosydedivulgación,yde3derechosdeautorenlacategoríade softwareyobra literaria.Recientementepublicóelcapítulo9:Resonance in Electrical Power Systems of Petrochemical Plants,dellibroPetro-chemical,EditorialIntech,marzode2012.

De izquierda a derecha: Job García Paredes y Gabriel GarcíaGaona.

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Boletín IIEabril-junio-2014Comunidad IIE

Nuevo impulso a la relación del IIE con empresas italianas Miembrosde laMisióndel SistemaPaís, provenientesde Italia yde empre-sasdel sectorde tecnologíasverdes,visitaron las instalacionesdel IIE,conelobjetivo de crear acuerdos bilaterales entre ellas y el Instituto sobre diversostemasquecontemplanprincipalmentelasenergíasrenovables,asícomoceldasdecombustible,canalesyplatoparabólicos,sistemasfotovoltaicos,entreotros.

LabienvenidaestuvoacargodeJoséMiguelGonzálezSantaló,DirectordeSis-temasMecánicos.Porsuparte,JaimeAgredanoDíaz,GerentedeEnergíasRe-novablespresentólascapacidadesdesugerencia,destacandolasdiferentesáreas:I&DT,aplicacionesindustrialeseinfraestructura.

Los representantes de las empresas italianas se mostraron interesados en esta-blecer vínculos de cooperación en estudios avanzados en biomasa y otros te-masrelacionadosconenergíasrenovables,detalformaquesepuedangenerarproductos, servicios, tecnología e ingeniería para implementar los diferentessistemasvinculadosaesterubro.

ElIIEdemuestraunavezmásserunreferentedelsectoranivelregional,coad-yuvandoaundesarrolloenergéticosustentable.

Instituciones peruanas solicitan apoyo técnico del IIE ElIIErecibiólavisitadeunadelegaciónprovenientedePerú,conformadaporrepresentantesdelConsejoparalaAdministracióndeRecursosparalaCapa-citaciónenElectricidad,adscritoalMinisteriodeEnergíayMinasdeesepaís,asícomodelaUniversidadNacionaldeIngeniería.

Elobjetivofuesuscribirunconveniomarcodecolaboración,conlaintenciónderecibirasesoríayapoyotécnicodelIIE,debidoaquetantoelInstitutoco-mo elLAPEMhan servidodemodelopara crear una institución similar enaquelpaís,queasuvezbuscaaumentarlacompetitividadylainnovaciónenelsectorenergía.

Entre los acuerdos alcanzados se puede destacar la revisión de la propuesta de conveniomarcopresentadaporpartedel IIE, así comode las instanciasgu-bernamentalesmexicanas correspondientes, a fin de concretar la suscripcióndeésteenelmenortiempoposible,enviarleslaofertaeducativadelCentrodePosgradoparadefinirunprogramaacordeasusnecesidades,entreotrasaccio-nesquesegeneraránsobrelamarcha.

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Comunidad IIE

Participa el IIE en el Congreso Mexicano del Petróleo 2014 ElCongresoMexicanodelPetróleo2014sellevóacabodel4al7dejunio,enlaExpoMundoImperialAcapulco.ElobjetivofueeldepromoveryfomentarlassinergiasentrelaparaestatalPEMEX,susproveedores,loscentrosdeinvestigacióny las institucioneseducativas,asícomovisualizar lacomplejidadde la industriapetroleramexicanadeexploraciónyextracción,aligualqueidentificarlosretosquesepresentanconlareformaenergética.

LostemasqueelIIEdestacóenesteeventofueronlaconfiabilidadenlaope-racióndelossistemaseléctricos,lagestióndeactivos,laeficienciaenergética,ylacapacitaciónapoyadaenherramientasavanzadascomolarealidadvirtual.

IntegrantesdelaplantilladePemexExploraciónyProducciónexternaronsusnecesidadesdeserviciospara lograrquesussistemaseléctricosseansegurosyconfiables,queselogreunmejorusodelaenergía(tantoeléctricacomotérmi-caenlosprocesos),paradeesamanerareducirloscostosdeoperación.Tam-bién contar con una gestión adecuada de todos sus activos con miras a reducir suscostosdeoperaciónymantenimiento.

PorsuparteGustavoHernándezGarcía,DirectordePEP,visitóelstanddelIIEyfueatendidoporFernandoKohrsAldape,DirectordePlaneación,GestióndelaEstrategiayComercialización,quienleexplicólascapacidadesyapoyosqueelIIEpuedeofreceraestaentidad.

Expo Foro Pemex 2014

Losprincipales proveedores de equipos y servicios dePetróleosMexicanos ysus organismos subsidiarios estuvieron presentes en la Expo Foro Pemex 2ªEdición.ElInstitutoparticipócomounodelosprincipalescentrosdeinvesti-gacióndelsectorenergético.

Elobjetivodeleventofuepromovereldiálogoyfomentarlassinergiasentrelapa-raestatal,susproveedores,lasinstanciasdegobierno,loscentrosdeinvestigacióny las institucioneseducativas,asícomovisualizar lacomplejidadde la industriapetroleramexicanaylosretosquesepresentanconlanuevareformaenergética.

LostemasqueelIIEdestacóenesteimportanteforofueronlagestióndeactivos,laeficienciaenergética,laconfiabilidadenlaoperacióndelossistemaseléctricosylacapacitaciónapoyadaenherramientasderealidadvirtual,enfocadoalasne-cesidadesactualesyfuturasdelsectorpetroleromexicano.

Asimismo se tuvo contacto con importantes funcionarios de la paraestatal para tratartemasdeinteréscomún,comolaproblemáticadelossistemaseléctricosenalgunasinstalacionesindustrialesdeesteorganismo.

Cabedestacarque losdirectoresy subdirectoresde losdiferentesorganismossubsidiariosdePEMEXdieronsuopiniónsobrelorealizadoporestaentidadenlosúltimosañosyhaciadóndedebendirigirseenelfuturo,considerandolareformaenergética.

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Breve técnica

Estimación del potencial de generación eléctrica de los Sistemas Geotérmicos Mejorados (SGM) en México

Eduardo Roberto Iglesias Rodríguez [email protected]

El Institutode InvestigacionesEléctricas (IIE), a travésde suGerenciadeGeoter-mia(GG),llevaacaboelproyectotitulado:“Estimacióndelpotencialdegeneracióneléctricadelossistemasgeotérmicosmejorados(SGM)enMéxico”,cuyoobjetivoesprecisamenteestimarelpotencialdegeneracióneléctricadelosSGMypresentarloenunsistemadeinformacióngeográficaaccesibleeninternet.Esteproyectoestraté-gicoseenmarcaenelnuevoCentroMexicanodeInnovaciónenEnergíaGeotérmica(CeMIE-Geo)creadorecientementepor laSENER-CONACYT,delcualEduardoIglesiasRodríguez,investigadordelaGG,eselencargadodedirigirlo.

Entérminosgeneraleslaenergíageotérmicaeslaenergíatérmicaexistenteenlacor-tezaterrestre.Lasfuentesdecalorsonelnúcleoyelmantoterrestre(entreaproxima-damente6000°Ca2000°Crespectivamente),asícomoeldecaimientoradiactivodeU,ThyKenlacorteza.Comoresultado,elflujotérmicopromedioenlasuperficieesde aproximadamente59mW/m2 y el gradiente térmicopromedioaproximada-mente30°C/km.

Existenzonasenlacortezacongrandesintrusionesmagmáticasenlasqueelflujoyelgradientetérmicossonsignificativamentemayoresquelosgradientespromediomencionados.Enestaszonas,relativamenteescasas,seencuentransistemashidro-termales de alta permeabilidad, que son los recursos geotérmicos convencionalesque se explotan en la actualidad (por ejemplo, enMéxico los campos geotérmi-cosdeCerroPrieto,BajaCalifornia;LosAzufres,Michoacán;LosHumeros,Pue-bla,yLasTresVírgenes,BajaCaliforniaSur).Fueradeestaszonasytambiénenellas, a profundidades típicamentemayores a 3 km, existen formaciones rocosasde baja permeabilidad, con temperaturas de interés para la generación eléctrica.Aestosrecursosselosdenominarecursosderocasecacaliente(RSC),cuyadistri-bucióngeográficaesenormementemásampliaqueladelosrecursosgeotérmicoshidrotermales.

Desdehacevariasdécadasseconcibióyse fueperfeccionando la tecnologíade lossistemasgeotérmicosmejorados(SGMoEGSporsussiglaseninglés),conelfinderecuperarestosrecursosparalageneracióneléctrica.Elmismoconsisteenunsistemade fracturas abiertas interconectadas a profundidad interceptado por al menos dos pozos.Porunodeellosseinyectaaguaquesecalientaporcontactoconlarocayseextraeporlospozosdeproducción.Elaguacalienteyelvaporrecuperadoensuperfi-cieseutilizanenunaplantageotérmicaconvencional.Elaguaextraídasereinyectaenelyacimientoformandounciclocerrado.

Estos recursos son inmensos. Por ejemplo, reciente-mente se estimó el potencial técnico (definido hasta 6.5kmdeprofundidadyconlasrestriccionestécnicasylegalesexistentes)globaldelossistemasSGM.Losre-sultadossepresentanenlafigura2.Adicionalmente,envariospaíses,porejemplolosEstadosUnidosdeAmé-rica(Blackwelletal,2007;Testeretal,2006),Austra-lia (Buddet al,2010),Brasil (Hamzaet al,2010), seha estimado potencial técnico de generación eléctrica a partirdesusrecursosdeRSC.

EstosresultadosconfirmanquelosrecursosdeSGMdedichospaísessondeenormemagnitud.Porejemplo,lafracciónrecuperableenUSArepresentaentre2,800y56,000veces la energía total consumidaallí en2005;ypara2050-60seesperacontarenUSAconunacapa-cidadinstaladadeSGMsde100,000MWe(Testeretal,2006).ElrecursoEGSdeAustraliahasta5kmdeprofundidadequivalea26,000añosdelaenergíatotalconsumidaendichopaísdurante2004-2005(Buddetal,2010).

Figura1.RepresentacióndeunSGM.

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Breve técnica

Esteesunodelospocosrecursosrenovables,quetie-ne el potencial de suministrar enormes cantidades de energía eléctrica a carga base, sin almacenamiento yconunimpactoambientalmínimo.EstossistemashanpasadodelosprimerosestudiosenFentonHillalade-mostración del concepto a escala piloto y a la operación depequeñasplantascomerciales.Paraeldesarrolloco-mercial de estos sistemas no se identifican barreras téc-nicasinfranqueables,nienormesrecursoseconómicos.

Los recursos geotérmicos convencionales de Méxicoestán ampliamente distribuidos, lo que sugiere quelosSGMprometenabundantegeneracióneléctricadebase, en virtualmente cualquier ubicación enMéxico,conemisionesdespreciablesdeCO2,pormilenios.LosSGMpodrían llegarser laprincipal fuentedegenera-cióneléctricaenMéxicoen≈50años.

Dada la importanciayventajascaracterísticasdeestosinmensos recursos energéticos de la República Mexi-cana es necesario desarrollar una estrategia para apro-vecharlos. El primer objetivo de dicha estrategia esconocerel recurso.Paraelloes imprescindibleestimarla magnitud y distribución espacial tridimensional del potencialdelosSGMenlamisma.Esteeselobjetivodelpresenteproyecto.

Cabe destacar que el proyecto presentado por el IIEfue evaluado por expertos internacionales y por ex-pertosdelCONACYTylosresultadosproveeránunabase imprescindible para el desarrollo de una estrategia nacionalparalainvestigación,eldesarrolloylaimple-mentacióndeSGMenMéxico.

Entenderlamagnitud,distribuciónycaracterísticasdelpotencial deRSC y del de SGMprovee informaciónmuyvaliosaparainvestigaciónydesarrolloestratégico,políticaspúblicasycomercialización.

Primero, elGobiernoFederal y las organizaciones nacionales e internacionales in-teresadasnopodríantenerencuentalosrecursosdeSGMensusfuturosescenariosde energía si no se contara con estimaciones de la distribución y magnitud de su potencial. Segundo, las empresas interesadas endesarrollar o en invertir en tecno-logíaSGMnocontaríancon informaciónestandarizadaporunprotocolo interna-cionalmente reconocidopara investigar valores relativos de potencial, potencial degeográficodemercado,etc.Tercero,lapercepciónpúblicadelpotencialdelosSGMserá promovida e incrementada a través de la publicación de los resultados de este proyectoenInternet,víaGoogleEarthqueesunprogramagratuitoyuniversalmenteaccesible.

Finalmente,seesperaquelosresultadosdeesteproyectopromuevaneldesarrollodeunproyectopilotoSGMdegeneración eléctrica, aprovechando la existenciade almenosunsitioexploradoporlaCFEquepresentacondicionessumamentebuenasparaello.EstoposicionaríaaMéxicoenlacompetenciatecnológicayacomenzadaenotrospaíses.Además,propenderíaaldesarrollonacionaldetecnologíainnovadoraenelcampodelosSGMyalaprovechamientotempranodeestaenormefuentedeener-gíaqueprometeabundantegeneracióneléctricadebase,envirtualmentecualquierubicaciónenMéxico,conemisionesdespreciablesdeCO2,pormilenios.LosSGMpodríanllegarserlaprincipalfuentedegeneracióneléctricaenMéxicoen≈50años.

Referencias

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Figura2.AdaptadodeMongilloyBromley(2010).

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Artículo de investigaciónAnálisis de confiabilidad de una planta de fuerza

Ramón Sánchez Sánchez, Manuel Francisco Fernández Montiel, Eder Uriel Martínez Sandoval y Roberto Valdez Vargas1

Artículo presentado originalmente en el IX Congreso Internacional en Innovación y Desarrollo Tecnológico (CIINDET), 23, 24 y 25 de noviembre de 2011, en Cuernavaca, Morelos, México.

Abstract

In this paper a mathematical model and one application in the operational reliability analysis for an electrical power plant located in a refinery is presented. Exponential functions in mathematical model for calculating the equipment reliability are used. In series or parallel subsystems arrays, no dependency between components (equipment) is considered. Particularly, for those subsystems in parallel (subsystems wi-th redundancy) binomial probability distribution functions are applied. In the model application to determine the reliability of the electrical power plant, we consider the operational statistics for the last five years in main equipment integrating this power plant.

1PetróleosMexicanos

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Artículo de investigación

Introducción

El análisis de confiabilidad de sistemas se ha de-sarrollado desde finales del siglo pasado, princi-palmenteenlasdécadasdelos70y80,dondeseestablecieron modelos para el cálculo de confia-bilidad y análisis de riesgo para la industria aero-náutica y las centrales nucleares para generación de energía eléctrica (ANSI/IEEE, 1987), así co-mo la generación de energía eléctrica por medio de plantas convencionales (Kececioglu, 1978),principalmente.

Las teorías desarrolladas sobre confiabilidad a fina-lesdel siglopasadoyprincipiosdel sigloXXI,sehan empezado a modificar para ser utilizadas en el mantenimiento con base en confiabilidad (RCMporsussiglaseninglés),querápidamentehanpa-sado a dominar los procedimientos para fijar es-trategias demantenimiento (Ellmann, 2008). Esimportante mencionar que actualmente se estánhaciendo esfuerzos para que los involucrados enel mantenimiento entiendan el significado formal de la confiabilidad, valoren la importanciade lastécnicasdeRCMypuedanaplicarlasenlaprogra-macióndelosmantenimientos(Pérez,2004).

Con base en las teorías desarrolladas a finales del siglo XX y principios del siglo XXI, se estableceun modelo matemático para el análisis de confia-bilidad, así como su aplicación enunaplantadefuerzaubicadaenunarefineríadeMéxico.

La planta de fuerza de la refinería está integra-da por dos sistemas de generación denominados plantas norte y sur. El sistema de generación deenergía eléctrica de la planta de fuerza norte está integrado por ocho bombas de agua de alimenta-ción, seis calderas, cuatro turbogeneradores, unasubestación de enlace con la Comisión FederaldeElectricidad (CFE),mientrasque laplantadefuerza sur contempla cuatro bombas de agua de alimentación, cuatro calderas, varias calderetas ydos transformadores.En la configuraciónde estesistemaseobservaungrannúmerodeequiposre-dundantes,principalmenteen los subsistemas in-tegrados por las bombas de agua de alimentación alascalderas,locualhacequelaconfiabilidaddedichosistemaseaalta.

Metodología de cálculo de confiabilidad

En esta sección se establece el modelo matemático y el cálculo de la confiabi-lidaddelsistemadegeneracióndeenergíaeléctrica,considerandolosequiposprincipalesqueintegranlaplantadefuerzaysuconfiguración,agrupándolosensubsistemasysistemasconectadosenserieyparalelo.

El modelo matemático utilizado para la determinación de la confiabilidad de equipossedesarrollapormediodefuncionesexponenciales,debidoaquepre-sentanunabuenaaproximaciónparalasaplicacionesprácticas.Convienemen-cionarquetambiénsehanobtenidobuenosresultadosconlaaplicacióndefun-cionesdedistribucióndeprobabilidaddeWeibull,sinembargo,porsimplici-dad,seutilizanlasexponenciales(HinesyMontgomery,1994).Tantoparalossubsistemasenseriecomoenparaleloseasumequenohaydependenciaentreequipos.Enparticular,paralossubsistemasenparalelo(sistemasredundantes)seaplicanfuncionesdedistribucióndeprobabilidadbinomial(MallorySantos,2003).Enlaaplicacióndelmodeloparadeterminarlaconfiabilidaddelaplantadefuerza,seconsideranlosdatosestadísticosdelosúltimoscincoañosdeope-racióndelosequiposprincipalesqueintegrandichaplantadefuerza.

Paraelcálculodelaconfiabilidadserequierenlosdatosestadísticosdeloscom-ponentes(equipos)queintegranelsistemayunmodelomatemáticodadoporunafunciónprobabilística(funcióndeprobabilidaddenofalla).Estafunciónde probabilidad tiene como variable principal la tasa de falla (λ)paralacual,seestableceacontinuaciónelmodelodecálculo.

Tasa de falla

Latasadefallaexpresalavariacióneneltiempodelaprobabilidaddequeuncomponente,quehayafuncionadoduranteunperíododado,falleenelinstan-tesiguiente.Larepresentaciónclásicadelatasadefallaenfuncióndeltiempoesconocidaconelnombredetinadebañoobathtub(Sols,2000).Enlafigu-ra 1seobservantresperiodosenlosquepuedenocurrirlasfallas:prematuro,vidaútilyterminal.

Figura1.Funciónbathtub hazardotinadebaño.

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Enelperiodoprematuro,elíndicedefallaseselevadoylatasadefallaesde-creciente.Lasfallasocurrenporerroresdediseñooporproblemasenelcon-troldecalidad.Enelperiodollamadovidaútil,lasfallassonaleatoriasypuedeplantearselaprobabilidaddeocurrenciadeuneventoindeseado.Esteperiodoesdeespecialinterésparalaplanificacióndeprogramasdemantenimiento.Eneltercerperiodo,latasadefallasescrecienteysedebealdesgasteaceleradodeloscomponentesdelsistema(envejecimiento).

En el desarrollo del modelo matemático para el cálculo de confiabilidad, seconsidera que los componentes (equipos) están en el periodo de vida útil(λ=constante).Existenbasesdedatossobrefallasdeequiposindustriales,paralascuales,seconsideraquelatasadefallaescasiconstante(OREDA,2002).

Cálculo de confiabilidad de componentes (equipos)

Lafuncióndeprobabilidaddenofallaesequivalentea laconfiabilidady,asuvez,laconfiabilidadesigualalaprobabilidaddequeuncomponente,subsistemao sistema (unidad generadora de energía eléctrica) no salga de servicio motivada porunafalla.

Enelmodelodeconfiabilidadseutilizaunadistribucióndeprobabilidadex-ponencialdenofalla,dondeseasumequeelcomponenteseencuentraenlaetapadevidaútil,enlacual,latasadefallasesconstante.Conestassuposicio-nes,laconfiabilidaddeuncomponentesepuedeexpresarcomo:

R(t) = 100e-λt (1)

F Tλ = (2)

donde:

R(t) : Confiabilidad del componente en función deltiempo(%).t:Tiempo(horas).T:Periododedatosestadísticosconsiderado.λ:Tasadefallas(fallas/hora).e:BasedeloslogaritmosNeperianos(2.718281…).F:Númerodefallasenelperiodoconsiderado.

El modelo para determinar la confiabilidad de los equiposde los sistemasdegeneracióndeelectrici-daden laplantadefuerza,puedeobtenersede lasecuaciones anteriores con las modificaciones mos-tradasporlassiguientesexpresiones,utilizadasparacalcularlatasadefallaylaconfiabilidad(Sánchez,TorresyFranco,1996):

F Tλ = = = NE

TES NF+NMC+NME TES

(3)

donde:

NE:Númerodeeventos.NF :Númerodefallas(disparosdeequipos).NMC :Númerodemantenimientoscorrectivos.NME :Númerodemantenimientosenexceso.TES :Tiempoequivalenteenservicio=Tiem-porealdeoperación.

TES = HP - (HEME+ HEFSF+ HEFSMC+HEFSMP).

HEME :Horasdemantenimientoenexceso.HEFSF :Horasfueradeservicioporfalla.HEFSMC : Horas fuera de servicio por manteni-mientocorrectivo.

Sistemas en serie

Enunaconfiguraciónenserie,lafalladecualquie-radesuscomponentesprovocalafalladelsistema.Enlamayoríadeloscasos,deladescomposicióndesistemascompletosaunareducciónmásbásica,seobtiene una ordenación lógica de sus componentes enserie(Creus,1992).Enlafigura2semuestraunarreglodeequiposconectadosenserie.Figura2.Sistemaintegradoporcomponentesenserie.

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La expresión para calcular la confiabilidad de unsistemaenserie,eselproductodelasconfiabilida-desdetodosloscomponentes,siseobtiene:

RS= (R1)(R2)…(Rn)

donde:

RS:Confiabilidaddelsistemaenserie.R1:Confiabilidaddelprimercomponente.R2:Confiabilidaddelsegundocomponente.Rn:Confiabilidaddeln-ésimocomponente.

Sistemas en paralelo

En una configuración en paralelo se precisa el fun-cionamientodealmenosuncomponenteparaqueel sistema funcione. Se dice que los componentesson redundantes. La redundancia es uno de losmétodos utilizados para mejorar la confiabilidaddeunsistema(Creus,1992).Enlafigura3sepre-senta un arreglo de equipos en paralelo (sistemaredundante).

Si los componentes son redundantesyconmantenimiento, la ecuaciónparacalcular la confiabilidad del sistema con es la siguiente:

RS=1-(1-R1)(1-R2)…(1-Rn)

donde:

RS:Confiabilidaddelsistemaenparalelo.R1:Confiabilidaddelprimercomponente.R2:Confiabilidaddelsegundocomponente.Rn:Confiabilidaddeln-ésimocomponente.

Estructura K de N

LaconfiguraciónKdeNconsisteenunageneralizacióndelsistemaenparaleloenlaqueserequiereelfuncionamientodeKdelasNunidades(equipos)paraqueelsistemafuncione.Porejemplo,unaviónquetienecuatromotores,peroconalmenosdosdeellosenfuncionamientopuedevolar,aestaconfiguraciónselellamasistema2entre4(MallorySantos,2003). Enlafigura4semuestraelarregloKdeNcomponentesenoperación.

LaconfiabilidaddeunsistemaKdeN,enelcual,laconfiabilidaddecadaunodeloscomponentesesdiferente,esdecir,sedeterminaconlasiguientelaex-presión(MallorySantos,2003):

RS= R1R2…Rn+(1-R1)R2…Rn

+(1-R2)R1…Rn

+(1-Rn)R1R2...

donde:

RS=ConfiabilidaddelsistemaKentreN.R1=Confiabilidaddelprimercomponente.R2=Confiabilidaddelsegundocomponente.Rn=Confiabilidaddeln-ésimocomponente.

Cálculo de confiabilidad de la planta de fuerza

En la aplicación del modelo matemático para el cálculo de la confiabilidad de la planta de fuerza es necesario determinar en primer lugar la confiabilidad de cadaunodeloscomponentes(equipos)queintegrandichaplanta.Enlafigu-ra 5semuestralaconfiguracióndeequiposdelaplantadefuerzadelarefine-ría,integradoporlasplantasnorteysur.

Figura4.SistemaKdeN.

Figura 3. Sistema integrado por componentes enparalelo.

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Cálculo de confiabilidad de equipos

Enladeterminaciónde laconfiabilidaddeequiposseutilizanlosdatosesta-dísticosdeoperaciónde losúltimoscincoaños.Estosdatos seclasificanporequipos,considerandocuatrovariablesprincipales,involucradasenlafórmulapara calcular la tasa de falla:

DisparodelequipoMantenimientocorrectivoMantenimientopreventivoMantenimientoenexceso

Cálculo de confiabilidad de las plantas norte y sur

El cálculo de la confiabilidad a nivel de equipo(bombas, calderas, turbogeneradores, transforma-dores y subestación eléctrica) se realiza con el mo-delo exponencial descrito anteriormente. A con-tinuación se determina la confiabilidad para una bombadeaguadealimentaciónalascalderas,con-formealosdatosestadísticos.

HP=20,424h

NE=NF+NMC+NME=2

HEME+HEFSF+HEFSMCP+HEFSMP=576h

TES=20,424–576=19848h

λ=NE/TES=2/19848=0.000100766

R(t)=100*e-0.000100766t

Bomba R(t=24h) (%) Caldera R(t=24h) (%) Turbogenerador R(t=24h) (%)BA-2001A 99.7584 CB-3 99.4413 TG-1N 99.3178BA-2001B 99.8720 CB-4 99.8849 TG-2N 98.6280BA-2001C 99.6002 CB-5 99.6399 TG-6N 98.7354BA-2001D 100.0000 CB-6 99.0281 TG-7N 99.2978BA-2001E 99.8572 CB-7 99.8906BA-2001F 100.0000 CB-9 99.1249BA-2001G 99.7456BA-2001H 99.7809

Tabla1.Confiabilidad(t=24horas)plantanorte.

Tabla2.Confiabilidad(t=24horas)plantasur.

Bomba R(t=24h) (%) Caldera R(t=24h) (%) Turbogenerador R(t=24h) (%)LH-P20A 100.0000 LH-B5 99.4975 TG-2S 99.8964LH-P20B 99.2218 LH-B7 99.7903 TG-3S 99.8531LH-P20C 99.8064 LH-B8 99.7158 TG-4S 99.8660GAT-1017B 99.7847 LH-B9 99.5005 TG-5S 99.6070

Tabla3.Confiabilidad(t=24horas)subestacióndeenlaceconCFEytransformadores.

Equipo R(t=24h) (%)S.E.deenlaceCFE 98.5724Transformador1 100.0000Transformador2 100.0000

Figura5.Configuracióndeequiposdelasplantasnorteysurdelarefinería.

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La confiabilidad puntual se determina para un tiempodemisiónde24horas,resultando:

R(24)=99.7584542%

El cálculo de la confiabilidad para las siete bom-basrestantes,asícomoparaeltotaldelosequipos,tantode la plantanorte comode la sur: calderas,turbogeneradores, subestación de enlace y trans-formadores, se realiza de lamismamanera. En latabla1 semuestra la confiabilidadpuntual (tiem-po =24 horas)para laplantanorte,mientrasqueen la tabla 2 se presenta dicha confiabilidad para la plantasur.

Enlatabla3sepresentalaconfiabilidaddelasub-estacióndeenlaceconlaCFEylosdostransforma-doresdelaplantasur.

El cálculo de la confiabilidad de generación de ener-gía eléctrica para las plantas de fuerza norte y sur implica la determinación de dicha confiabilidad,considerando los subsistemas (arreglos en paralelo de bombas,calderas,turbogeneradoresytransformado-res,asícomolosarreglosresultantesenserie:bom-bas,calderas,turbogeneradoresytransformadores)y,finalmente,del arregloenparalelo integradopor lasubestación,plantanorteyplantasur.

En el cálculo de la confiabilidad de la planta norte se determina la confiabilidad equivalente para ca-dasubsistema.Elsistemaequivalenteparalaplan-tanortesemuestraen lafigura6,donde lasochobombas, las seis calderas y los cuatros turbogene-radoressereducenaunsubsistemaequivalenteenserieelcual,posteriormente,sereduceaunoenpa-raleloconlasubestaciónylaplantasur.

A continuación se determina la confiabilidad para el subsistema de turbogeneradores de la planta nor-te, conforme a la confiabilidad puntual de dichosequipos.

Figura6.Arreglodelsubsistemageneradordeenergíaeléctricaequivalentedelaplantanorte.

Tabla 4. Confiabilidad resultante del arreglo deturbogeneradoresdelaplantanorte.

Turbogenerador Confiabilidad R RsTG-1N 0.9906 99.9999995TG-2N 0.9897TG-3N 0.9905TG-4N 0.9947

Bomba R(subsis) (%) Calderas R(subsis) (%) Turbogeneradores R(subsis) (%)BA-2001A 99.9631 CB-3 99.9819 TG-1N 99.9995BA-2001B CB-4 TG-2NBA-2001C CB-5 TG-6NBA-2001D CB-6 TG-7NBA-2001E CB-7BA-2001F CB-9BA-2001GBA-2001H

Tabla5.Confiabilidaddesubsistemasplantanorte.

Tabla6.Confiabilidaddesubsistemasplantasur.

Bomba R(subsis) (%) Calderas R(subsis) (%) Turbogeneradores R(subsis) (%)LH-P20A 99.9962 LH-B8 99.9920 TG-2S 99.9980LH-P20B LH-B5 TG-3SGAT-1017B LH-B7 TG-4SLH-P20C LH-B9 TG-5S

En este esquema se requieren cuatro turbogeneradores en operación, de loscuatroconquecuentaelarreglo,paraproporcionarel100%delaenergíaeléc-tricageneradaporlaplantanorte,esdecir,setieneunaconfiguraciónde4de4,porlotanto,laconfiabilidaddelarreglodeturbogeneradores,Rs,estádadoporlasiguienteexpresión:

RS=1-(1-R1)(1-R2 )(1-R3)(1-R4)

Enlacolumnaderechadelatabla4semuestralaconfiabilidadresultantedelarreglodeturbogeneradoresdelaplantanorte,Rs.

El cálculo de la confiabilidad para los subsistemas de bombas de agua de ali-mentación,calderasdelaplantanorte,asícomolosarreglosdebombas,cal-derasy turbogeneradoresde laplanta sur se realizade lamismamanera.Enlatabla5semuestralaconfiabilidaddelossubsistemaspararalaplantanorte,mientrasqueenlatabla6sepresentadichaconfiabilidadparalaplantasur.

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Cálculo de confiabilidad de los sistemas de la planta norte y sur

Laplantanortetieneunarreglodesubsistemasenserie,porlotanto,laconfia-bilidaddelsistemaequivalenteRsestádadoporlasiguienteexpresión:

RS= (R1)(R2)(R3)*100RS=(0.9966)(0.9998)(0.999951)*100RS=99.95

Enformasimilaralaplantanorte,laplantasurtieneunarreglodesubsistemasenserie,porconsiguiente,laconfiabilidaddelsistemaequivalentees:

RS= (R1)(R2)(R3)*100RS=(0.999963)(0.9999)(0.99998)*100RS=99.99

Cálculo de confiabilidad de la planta de fuerza de la refinería

Laconfiabilidaddelsistemadegeneracióndeenergíaeléctricadelarefinería,integradoporlasdosplantasdefuerza(norteysur),sedeterminaenfuncióndelaconfiabilidaddelostressistemasenparalelo(subestación,sistemasequi-valentesde lasplantasnorteysur)mostradosen lafigura7pormediode ladistribuciónbinomial,dadaporlasiguienteexpresión:

Rsist=[1-(1-R1)(1-R2)(1-R3)]*100Rsist=[1-(1-0.9857)(1-0.9995)(1-0.9999)]*100Rsist=99.9999999285

El resultado de la aplicación del modelo binomial pa-ra el cálculo de la confiabilidad de la planta de fuerza proporciona un valor de 99.9999999285, próximoal 100%, debido a la alta redundancia de equipos,principalmente de bombas de agua de alimentación acalderas.

En la columnaderechade la tabla7 semuestraunresumen de la confiabilidad resultante de los subsiste-masequivalentesqueintegranlaplantadefuerzadelarefinería.

Conclusiones

El suministro de energía eléctrica para la refinería por medio de la planta de fuerza y de la subestación de enlaceconlaCFEesconfiable(99.9999999285%),debido a la alta redundancia de equipos, principal-mentedebombasdeaguadealimentaciónacalderas.

Podrían eliminarse tres de las ocho bombas de agua dealimentacióndelaplantanorteyaúnasíelsiste-matendríaunaconfiabilidadalta,esdecir,concua-trobombasenoperaciónseproporcionael100%delflujo requerido, y se tendría una bomba en redun-danciapasiva,yaqueestosequipossepuedenponerenoperaciónrápidamente.

Figura7.Sistemadegeneracióndeenergíaeléctri-cadelarefinería.

Tabla7.Confiabilidadde los subsistemasequiva-lentesdelaplantadefuerzadelarefinería.

Subsistema Confiabilidad (%)Subestación 98.57Sist.equivalenteplantanorte 99.95Sist.equivalenteplantanorte 99.99

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Referencias

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Como resultado del análisis también se pudo concluir que es posible eliminar los cuatro turbogeneradoresdelaplantasurymantenerúnicamentedoscalderaspara complementar el suministro de vapor de media enlazonasur.Estoseconcluyódeunanálisisdecon-fiabilidad ponderado por capacidad de generación de energíaeléctricayvapor,noincluidoenesteartículo.

El análisis de confiabilidad de la planta de fuerza pue-deserutilizadoparael rediseñodeunsistemaexis-tenteodeunonuevo.

El estudio de confiabilidad fue básico para definir las características de una planta de cogeneración para el suministro de una parte de vapor requerido por larefinería desde un sistema de generación de energía eléctricayvapordelaCFE.Además,endichoanálisisdeconfiabilidad, seconsideraron los requerimientosde vaporpara la reconfiguraciónde la refineríaqueincluyelasnuevasplantasdecombustibleslimpios.

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RAMÓN SÁNCHEZ SÁNCHEZ [[email protected]]

CandidatoaDoctorenIngenieríaMecánicapor laUniversidadNacionalAutónomadeMéxico(UNAM).MaestroenCienciasComputacionalesporelInstitutoTecnológicoydeEstudiosSu-perioresdeMonterrey(ITESM).IngenieroMecánicoporlaUniversidadMichoacánSanNicolásdeHidalgo(UMSNH).DiplomadoenIngenieríadeProyectosporelInstitutodeIngenieríadelaUNAM.EspecialidadenEnseñanzaSuperiorporlaUniversidadLaSalleCuernavaca.Ingresóal IIEen1985a laDivisióndeSistemasMecánicos.Suáreadeespecialidadse relacionaconeldesarrollo de modelos matemáticos y softwareparamecánicadefluidosytermofluidos,conapli-cacionesasistemasdealtaeficiencia,confiabilidadyahorrodeaguaenplantasdepotenciaypro-ceso.Suactividadprincipalseenfocaalamodernizacióndesistemasdeenfriamientoybombeo,repotenciación de plantas de fuerza, incluyendo plantas de cogeneración, para obtenermáximaeficienciayconfiabilidadoperativa,haciendousoeficientedelaenergíayaguaenlosprocesos.Hadesarrolladosistemasparamonitoreoydiagnósticoenlíneadesistemasdeenfriamientohúmedosysecos,cuyassolucionespropuestasparalosproblemasencontradoshanpermitidoincrementarlaeficienciadelosciclostermodinámicos“degradados”.Además,desarrollólosprocedimientosparalamediciónde lasvariablesrequeridasparacertificacióncomocogeneracióneficientedeplantasdecogeneración,conformealoslineamientosdelaCREylosprincipiosdelatermodinámica.Esautordevariosartículosnacionaleseinternacionales,asícomocoautordeunapatenteotorgadayautordeunaentrámite.SehadesempeñadocomodocenteenlaUniversidadLaSalleCuernavacadurantelosúltimos20años,impartiendomateriasdetermodinámica,ciclosdepotencia,transfe-renciadecalorysistemasdeenfriamiento,principalmente.

MANUEL FRANCISCO FERNÁNDEZ MONTIEL [[email protected]]

Ingeniero Mecánico por la Universidad Iberoamericana en1982.Hacolaboradoconempresasdeconsultoríaydiseñoeneldesarrollodeplantasindustrialesydeenergía.De1985a1995fue profesor de asignatura en la Universidad Iberoamericana pa-ra elDepartamentode IngenieríaMecánica. Ingresó al IIE en1989alaDivisióndeEstudiosdeIngeniería.De1992a1995dirigió el proyecto: “Gasificación de combustibles sólidos y de combustóleoparalageneracióneléctrica”,paralaSubdirecciónTécnicadelaComisiónFederaldeElectricidad(CFE).Participóen proyectos relacionados con sistemas de enfriamiento conven-cionalesyavanzadosparalaCFEyPemexRefinación.De2001a2004dirigióestudiosparadeterminarelpotencialdecogene-raciónenrefineríasyotroscentrosdetrabajodePEMEX.Apo-yó en la conceptualización de instalaciones de cogeneración en centrosprocesadoresdegas, centrospetroquímicos y refineríasmexicanas.De2004a2011apoyóa laDirecciónCorporativadeOperacionesdePEMEX(DCO)paralaimplantacióndelaestrategia de cogeneración en dicha entidad. En 2006 y 2007apoyó,atravésdelIIE,alaDCO,aestablecerlostérminosdereferencia de la planta de cogeneración del centro procesador degas(CPG)NuevoPEMEX.En2009dirigióelproyectoquepermitió determinar la factibilidad técnico económica para el suministro de vapor y energía eléctrica a la refinería Salaman-ca,desdeunproyecto externode cogeneraciónoperadopor laCFE.Desde2011colaboraconlaGerenciadeComercializaciónyDesarrollodeNegociosdelIIE.

Deizquierdaaderecha:ManuelF.FernándezMontielyRamónSánchezSánchez.

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