Artículos - Maestría en Electricidad Mención Sistemas Eléctricos de Potencia

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Análisis de calidad de la energía del sistema eléctrico de una empresa de procesamiento de cárnicos
(Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC). Posgrados. Maestría en Electricidad Mención Sistemas Eléctricos de Potencia, 2026-07-08) Erazo Vizcaino, Brayan Argenis; Freire Martínez, Luigi Orlando
Mantener niveles adecuados de calidad de la energía es un desafío persistente en los sistemas industriales, lo que impacta directamente en los costos operativos y la confiabilidad. Se detectaron deficiencias en la calidad de la energía en una fábrica de embutidos en Latacunga, Ecuador, donde el equipamiento eléctrico principal consta de dos transformadores de distribución (125-500 kVA), incluyendo varios problemas como bajo factor de potencia y distorsión armónica. Durante un período de monitoreo de siete días, utilizando el analizador de redes Fluke 435-II, se registraron 5,168,640 mediciones discretas a intervalos de un minuto, cumpliendo con las normas IEEE 519-2014, IEC 61000-4-30 [1] y la regulación ARCONEL 035/19. Utilizando Python, se implementó un modelo multiobjetivo para minimizar las penalizaciones financieras, la distorsión armónica y las pérdidas técnicas mediante la inserción de filtros pasivos LC y compensación de potencia reactiva. Para el transformador de 125 kVA, se estableció una corrección del factor de potencia de 0.84 a 0.95 utilizando un banco de capacitores automático de 30 kVAr con una inversión de USD 3,500, eliminando las penalizaciones regulatorias y resultando en un período de recuperación de 8.1 meses. El transformador de 500 kVA presentó desafíos más complejos, con un THD-I del 53.1%, superando los límites de la norma IEEE 519-2014 en un 254%. La implementación de filtros pasivos sintonizados H3 (180 Hz) y H5 (300 Hz) redujo la distorsión de corriente a niveles conformes (<15%), disminuyó el factor de pérdidas armónicas de 6600 a 1874 (una reducción del 71.6%) y redujo las pérdidas totales del sistema en un 48.3%. El análisis económico mediante el mapeo de Pareto reveló que las modificaciones al transformador de 125 kVA ofrecen una rentabilidad superior, generando el 56.7% del ahorro anual total con una inversión de capital de solo el 43.2%. Ambas soluciones técnicas aseguran el cumplimiento de las normativas nacionales e internacionales y ofrecen beneficios económicos, destacando un ahorro anual combinado de USD 2,813 y un retorno total de la inversión en un plazo de dos años.
Análisis de flujo armónico con alta penetración de recursos renovable en la red eléctrica de distribución
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-03) Correa Bautista, Edison Roberto; Proaño Maldonado, Xavier Alfonso
En este trabajo se abordó el análisis de flujo de potencia armónico en una red de distribución radial IEEE de 33 barras (12,66 kV, 100 MVA), parametrizada para las condiciones andinas de Riobamba. Se evaluaron 28 escenarios de penetración de energías renovables, como son los inversores FV conectados a la red (Tipo A: monofásico, THDi 5,86%; Tipo B: trifásico con filtro LCL, THDi 3,59%), aerogeneradores con convertidores IGBT (THDi 4,99%), así como configuraciones hibridas FV-eólico. El perfil de tensión se resolvió mediante el método Barrido Hacia Atrás–Hacia Adelante, mientras que las tensiones armónicas se calcularon mediante inyección de corrientes nodales en distintos órdenes. La red base no cumple con la norma IEEE 519-2022 (THDv 6,38%) debido a cargas no lineales. La incorporación de generación fotovoltaica entre 20% y 30% reduce el THDv por debajo del límite del 5%, alcanzo un mínimo de 4,671% en configuración híbrida. En contraste, los sistemas exclusivamente eólicos no lograron cumplir la normativa. Se identifico que la barra 18 es crítica: desfavorable para FV, pero óptima para generación eólica, debido a la interacción con la impedancia armónica. La implementación de filtros pasivos LC en barras estratégicas permite cumplir la norma en todos los escenarios, reduciendo el THDv hasta 3,621%. El análisis estadístico confirmo un equilibrio entre pérdidas y calidad de energía, aportando criterios clave para la planificación de redes andinas.
Análisis de precios marginales locales en sistemas de transmisión dominados por generación hidroeléctrica
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-08) Sánchez Masaquiza, Manuel Mesías; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
El presente estudio analiza la determinación de los precios marginales locales (LMP, Locational Marginal Prices) en sistemas de transmisión con predominio de generación hidroeléctrica, tomando como caso de estudio el Sistema Nacional Interconectado (SNI) del Ecuador. Se desarrolló un modelo de optimización implementado en Python mediante la librería Pyomo, utilizando los solucionadores GLPK e IPOPT, con datos extraídos automáticamente desde DIgSILENT PowerFactory. La investigación evaluó tres escenarios: capacidad infinita en las líneas de transmisión, capacidades reales de transmisión sin pérdidas y capacidades reales considerando pérdidas del sistema. Los resultados evidencian que las restricciones de transmisión y las pérdidas eléctricas influyen significativamente en la formación de los precios nodales, generando diferencias espaciales en los costos marginales de suministro. Asimismo, el modelo que incorpora pérdidas proporciona valores más consistentes con el comportamiento real del sistema eléctrico, constituyéndose en una herramienta útil para el análisis operativo, la planificación del sistema y la toma de decisiones relacionadas con la expansión de la generación y la transmisión eléctrica.
Aplicación de metodología para la compresión de datos y la disminución de big data generada en sistemas de monitoreo
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2025-04-10) Mina Ortiz, Alex Eduardo; Ruiz Maldonado, Milton Gonzalo; Marrero Ramírez, Secundino
El crecimiento exponencial del Big Data en sistemas de monitoreo eléctrico ha generado la necesidad de desarrollar metodologías eficientes para la compresión y optimización del almacenamiento de datos. En este estudio, se implementa la Transformada Wavelet Discreta (DWT) para reducir la redundancia de señales eléctricas, preservando la información relevante para el análisis de fallas. Los resultados muestran que la compresión basada en DWT logra una reducción del 60% en el tamaño de los datos sin comprometer la calidad de la señal, con un Error Cuadrático Medio Normalizado (NMSE) inferior a 0.05 y un Coeficiente de Correlación (CORR) superior a 0.98. Además, la combinación de DWT con representación dispersa mejora la eficiencia computacional en un 45%, reduciendo significativamente los tiempos de procesamiento en redes neuronales LSTM utilizadas para la predicción de fallas. El análisis de cruces por cero y la eliminación de ruido mediante filtros adaptativos optimizan la detección de transitorios, mejorando la precisión en la localización de fallas en sistemas eléctricos. Estos hallazgos demuestran que la integración de técnicas avanzadas de compresión permite un almacenamiento más eficiente, de esta manera dando un análisis más rápido en entornos de monitoreo en tiempo real, favoreciendo la optimización de recursos en redes eléctricas.
Asignación eficiente de unidades de generación en regiones múltiples aplicando optimización multiobjetivo
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2024-10-07) Tonato Paucar, Diana Gabriela; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
El proceso de planificación económica para la generación de energía eléctrica, que se conoce como despacho económico, ha sido objeto de estudio y gestión a lo largo de la historia mediante diversas metodologías fundamentadas en modelos matemáticos, con el fin de reducir al mínimo los costos operativos totales del sistema energético, y garantizar que se satisfaga el consumo de la demanda de energía. Al presente, los sistemas de potencia han evolucionado para integrar una variedad de generadores tanto provenientes de fuentes de energía convencionales, como renovables, lo que no solo permite una generación de energía más efectiva, desempeña además un papel crucial en la reducción de emisiones contaminantes, que actualmente es un enfoque mundial. En este contexto este artículo presenta un modelo multiobjetivo de optimización para el problema de despacho, aplicable al abastecimiento de la demanda en diversas zonas y con la capacidad de integrar dos funciones objetivo siendo los costos y emisiones. La optimización resultante logra una reducción significativa del 27% en las emisiones de CO2, lo que equivale a una disminución de 93.06 toneladas de CO2 y un ahorro anual en los costos operativos de aproximadamente de 308 millones de dólares. El modelo sugerido, estructurado como un problema de programación no lineal, ha sido abordado mediante el uso de un de software de alto nivel para el modelado matemático denominado GAMS, garantizando el cumplimiento de las restricciones técnicas y la optimización de las dos funciones objetivo establecidas.
Assignment of multi-region generation units considering the criterion of optimal switching of transmission Lines
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-03) Toalombo Montes, Mauricio Bladimir; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
Este artículo propone una metodología para el problema de asignación de unidades de generación en sistemas eléctricos de potencia, mediante programación no lineal entera mixta utilizando GAMS. El problema planteado encuentra la solución a través de la función objetivo y sus restricciones asociadas, donde se incorpora la generación y, mediante la conmutación óptima de las áreas asignadas, se minimiza el costo de operación y se alcanza la configuración óptima del modelo propuesto en términos de costos y estabilidad angular en un flujo de potencia DC, asumiendo voltajes constantes con flujo de potencia activa a través de las líneas. La metodología propuesta se desarrolla para un horizonte de corto plazo de 24 horas, considerando variaciones horarias de la demanda. Las diferentes centrales de generación se ubican estratégicamente para simular un modelo de generación distribuida. Debido a la complejidad del sistema, para mantener el flujo de carga es necesario realizar maniobras de conmutación en tres líneas de transmisión, conservando la carga asignada. Para su validación, se consideraron tres escenarios: sistemas aislados, sistemas interconectados y sistemas que incorporan el modelo de conmutación óptima. En cada caso se obtuvo la función objetivo, evidenciando el comportamiento de los escenarios analizados, donde las áreas aisladas presentan el mayor costo de operación, el modelo interconectado presenta el menor costo y el modelo propuesto muestra una diferencia de $1.196 respecto al costo mínimo obtenido.
Desarrollo de un algoritmo de compensación reactiva para diferentes cargas del sector petrolero
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-08) Andagua Guanoluisa, Evelyn Pamela; Castillo Fiallos, Jessica Nataly
Esta investigación describe el desarrollo de un algoritmo para la compensación de energía reactiva en una planta industrial del sector petrolero, ubicada en la región amazónica del Ecuador. La importancia de un suministro eléctrico de calidad es fundamental para el correcto funcionamiento de maquinaria y dispositivos industriales; Sin embargo, la incidencia de diversos factores como desequilibrios de voltaje, distorsiones armónicas y un bajo factor de potencia afectan negativamente la productividad y la eficiencia, contribuyendo directamente al aumento de los costos operativos. Para determinar la incidencia de estas condiciones, se realizó un análisis continuo del monitoreo eléctrico mediante un analizador trifásico Fluke 438-II durante un período de más de tres días, el cual arrojó parámetros claves como corriente, voltaje, potencia activa y reactiva, factor de potencia y distorsión armónica total, siguiendo los criterios técnicos de las normas internacionales IEEE 519 e ISO 50001. El análisis de los datos reveló deficiencias y desequilibrios en el bajo factor de potencia, afectando la calidad del sistema. eficiencia energética. En respuesta a este problema, se desarrolló un algoritmo en Python con una interfaz gráfica en PyQt5 para analizar, comprender y visualizar estos parámetros eléctricos, facilitando así la corrección y evaluación basada en el diseño e implementación de bancos de capacitores y otras medidas de compensación de potencia reactiva. El diseño modular del software facilitará su mantenimiento y actualización. La aplicación de este algoritmo optimizará el consumo de energía, asegurará el cumplimiento de estándares de calidad y mejorará la calidad del suministro eléctrico, promoviendo una operación eficiente, efectiva y segura en las instalaciones industriales del sector petrolero.
Desarrollo de un filtro activo monofásico para compensar armónicos con capacidad de reconfiguración en la fuente de alimentación
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-07) Landeta Guerrero, Luis Bolivar; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
Este trabajo presenta el diseño y simulación de un filtro activo de potencia monofásico (FAPM) en paralelo, orientado a reducir la distorsión armónica de corriente en el sistema IEEE de 13 barras, específicamente en el nodo 634, fase C. La propuesta sustituye la fuente de enlace DC convencional por un convertidor multicelular en cascada (CMC). El FAPM opera con control por histéresis a una tensión de 800Vac lo que permite un seguimiento preciso de la corriente de referencia y una respuesta dinámica rápida frente a variaciones de carga. Para garantizar continuidad del servicio y confiabilidad, se incorpora un control intercalado descentralizado iterativo, encargado de coordinar las señales portadoras del CMC, supervisar el desface de las señales portadoras de las celdas.
Diseño de una red de comunicación AMI basado en la optimización de radio enlaces
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2024-10-28) Guanoquiza Changoluisa, Segundo Nicolas; Ruíz Maldonado, Milton Gonzalo
La optimización de radioenlaces en redes de infraestructura de medición avanzada (AMI), motivado por la creciente necesidad de mejorar la eficiencia en la transmisión de datos, reducir los costos de enlace y asegurar la escalabilidad en redes inteligentes. El objetivo principal fue desarrollar un modelo optimizado para la red AMI, integrando tecnologías emergentes como IoT y 5G, para mejorar la calidad de la señal y la eficiencia energética. Se implementó un algoritmo genético para minimizar el costo de los enlaces entre concentradores de datos, agregadores de área y el centro de control. El proceso incluyó la configuración inicial de parámetros, la evaluación iterativa de soluciones, y la integración de IoT y 5G para optimizar la conectividad de la red. Se realizaron simulaciones en MATLAB que demostraron una reducción del 38.06% en el costo total de los enlaces, mejorando la eficiencia de la red. Las conclusiones revelaron que la optimización de radioenlaces y la integración de tecnologías emergentes permitieron manejar hasta 250 GB de datos por día, confirmando la escalabilidad y eficiencia del modelo propuesto. Además, la estructura jerárquica de la red demostró ser robusta y adaptable, cumpliendo con los requerimientos de eficiencia operativa y calidad de la señal.
Evaluación de la calidad de energía en redes de baja tensión considerando la incertidumbre en los armónicos generados por inversores fotovoltaicos mediante simulación de Monte Carlo.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-03) Jiménez Poma, Bryan Isaías; Cruz Panchi, Luis Rolando
La integración masiva de sistemas fotovoltaicos en redes de baja tensión introduce desafíos de calidad de energía debido a la distorsión armónica. Este artículo presenta una evaluación probabilística mediante simulación de Monte Carlo basada en mediciones experimentales de siete días continuos sobre tres tecnologías de inversores comerciales, obteniendo 5,168,640 registros con resolución de un minuto. Los resultados revelan disparidad de 34x en distorsión armónica total (THD): inversores de onda pura exhiben 1.00% ± 0.20% cumpliendo IEEE 519-2014, mientras onda cuadrada y modificada presentan 30.10% ± 2.10% y 34.60% ± 4.30%, excediendo límites normativos. Mediante 10,000 simulaciones sobre la red CIGRE European LV Benchmark, se demuestra que nodos con inversores de alta calidad mantienen probabilidad nula de violación, mientras inversores de baja calidad presentan probabilidad superior al 97%. Para penetración fotovoltaica del 9.7%, la probabilidad de violación alcanza 8.5%. Se establecen límites de penetración de 7.5% o incrementar la proporción de inversores de alta calidad a 85-100%.
Evaluación de la capacidad óptima de sistemas de almacenamiento para el control de potencia activa y reactiva en microrredes
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2024-10-07) Changoluisa Criollo, Luis Hernán; Castillo Fiallos, Jessica Nataly
La optimización de sistemas de almacenamiento de energía (SAE) en microrredes para controlar potencia activa y reactiva. Se enfoca en la importancia del almacenamiento para mejorar la operatividad, integrar energías renovables y reducir costos operativos. Las microrredes son fundamentales en la transición hacia energías limpias, y su variabilidad hace necesaria la implementación de SAE. Método: Se utilizó un modelo de optimización basado en programación no lineal entera mixta resuelto a través del software GAMS. Se consideraron diferentes escenarios y restricciones técnicas para ubicar y dimensionar óptimamente los SAE. La evaluación se realizó utilizando el sistema IEEE de 14 nodos, aplicando flujos de potencia en corriente alterna (AC) y modelando la gestión energética en microrredes. Resultados: El estudio mostró una reducción significativa en los costos operativos al integrar SAE, con un ahorro estimado de 3.35 millones de dólares anuales. Los SAE contribuyeron a mejorar la estabilidad del sistema, reducir pérdidas energéticas y optimizar la gestión de recursos renovables, especialmente en escenarios de alta demanda. Conclusiones: Los resultados sugieren que la integración de SAE mejora la sostenibilidad y eficiencia operativa de microrredes. Estos sistemas no solo reducen costos, sino que facilitan la gestión de fluctuaciones en la generación de energías renovables. El modelo propuesto demuestra ser eficiente para equilibrar la oferta y demanda de energía, subrayando el valor estratégico del almacenamiento en la modernización de redes eléctricas.
Evaluación de la estabilidad dinámica de un sistema eléctrico industrial aislado basada en la sensibilidad de la carga y el análisis de la RoCoF
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-07) Chico Jarrín, Eddy Franklin; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
Los sistemas eléctricos industriales aislados son altamente sensibles a las perturbaciones de carga debido a su limitada inercia y a la ausencia de soporte de una red eléctrica de gran escala. Este trabajo analiza la estabilidad dinámica de un sistema aislado con una capacidad de generación disponible aproximada de 24 MW, evaluando la integración de una nueva planta de producción planificada en dos fases de 2 MW cada una. El sistema opera con generación local a 13,8 kV y distribución a 34,5 kV, por lo que la expansión de la demanda requiere una evaluación detallada para garantizar condiciones seguras de operación. Asimismo, se verifica el cumplimiento de los requisitos de reserva rotante para cada fase de expansión de acuerdo con criterios aplicables a sistemas eléctricos industriales y al criterio de seguridad N−1. El análisis se desarrolló mediante simulaciones dinámicas en el dominio del tiempo utilizando modelos de excitación IEEE AC8C y un regulador de velocidad UG-8. Los resultados muestran que, ante contingencias severas, el nadir de frecuencia puede alcanzar desviaciones cercanas a 1,5 Hz y valores de RoCoF superiores a 4 Hz/s. Los resultados indican que la Fase 1 (2 MW) puede incorporarse manteniendo márgenes aceptables de reserva rotante, mientras que la integración de la Fase 2 no es factible bajo las condiciones actuales de operación sin comprometer los criterios de seguridad establecidos. Adicionalmente, se demuestra la efectividad de un esquema de alivio de carga basado en RoCoF de aproximadamente 4,4 MW para mitigar la pérdida de unidades generadoras críticas. Finalmente, se concluye que la compensación reactiva disponible resulta fundamental para mantener condiciones adecuadas de tensión durante la energización de la nueva planta.
Evaluación de la gestión energética de los nodos de telecomunicaciones de la empresa INTELCE con generación renovable del cantón Palora provincia de Morona Santiago
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2024-10-07) Nieto Trelles, Dilson Jhonathan; Pazuña Naranjo, William Paul
Este artículo presenta un análisis detallado de la gestión energética en nodos de telecomunicaciones rurales ubicados en las localidades de Pablo Sexto, Macas y Palora, Ecuador. El estudio se enfoca en la implementación de fuentes de energía renovable, principalmente solar, y en la optimización del consumo energético mediante la red de monitoreo ZigBee. A través de simulaciones que incluyen diversas condiciones de carga y generación, se evalúa el impacto de integrar energías renovables en el suministro eléctrico de estas áreas. Se discuten los resultados obtenidos en términos de eficiencia energética, almacenamiento y sostenibilidad, destacando los beneficios del uso de tecnologías limpias y redes inteligentes para mejorar la autonomía energética en zonas rurales.
Evaluación del Estado en la Central Termogas Machala a través Machine Learning
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2025-08-28) Cruz Carrillo, Néstor Xavier; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
En este estudio se examinó la situación de la Central Termogas Machala. El desafío del proyecto consiste en superar grandes desafíos para asegurar la continuidad y asegurar un suministro eficaz de energía eléctrica, así como el uso eficiente de los recursos naturales y la reducción del impacto ambiental. La central termogas Machala opera en ciclo combinado, dispone de 8 unidades generadoras correspondientes a Machala I y Machala II, con una potencia total de 187 MW. Utilizando la programación en Python y la librería Pyomo para el proceso de optimización, se pudo examinar las variables de costos de combustible, potencia y energía eléctrica de la planta. La meta principal es reducir los costos de producción de energía eléctrica y las limitaciones están vinculadas a los costos de inicio, parada y el equilibrio de potencia. Además, para solucionar el problema se utiliza GNU Linear Programming Kit (GLPK), ya que el tipo de programación sugerido es entero lineal mixta. Mediante el análisis efectuado, se pudo determinar qué generadores térmicos pueden funcionar simultáneamente, elaborar planes de mantenimiento para la salida programada de estos generadores y determinar la energía total generada.
Evaluación técnica y económica de la transformación de biogás en energía eléctrica
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2024-10-07) Monar Villegas, Libito Homero; Hidalgo Osorio, William Armando
Con el objetivo realizar una evaluación técnica y económica de la transformación de biogás en energía eléctrica para aprovechar el biogás que se produce en los rellenos sanitarios urbanos (RESU) y biodigestores se presenta el diseño y construcción, volumen útil de biogás producido cada año, potencia eléctrica útil y evaluación económica de los proyectos de generación de energía eléctrica en los RESU El Inga y Ceibales y del proyecto de biodigestor ubicado en la ciudad de Machachi. El análisis técnico muestra que en el año 2021 el proyecto El Inga alcanzó el máximo volumen anual de biogás (3405 m3/h) y una potencia eléctrica anual de 7,24 MW; mientras que en el año 2031 el proyecto Ceibales alcanzará el máximo volumen anual de biogás (1240,15 m3/h) y potencia eléctrica anual de 2,94 MW; en cambio, la implementación del proyecto de la ciudad de Machachi tendría un volumen constante anual de biogás de 312 m3/h y potencia eléctrica anual de 1 MW; a su vez, los tres proyectos alcanzan una potencia eléctrica de 1 MW con flujos de volumen anual de biogás de 547,04 m3/h, 435,81 m3/h y 312 m3/h. Se concluye que los tres proyectos ofrece una solución técnica y económicamente viable ya que generan actualmente una potencia de 7,8 MW con una inversión de 15 millones de USD; lo cual, mediante la aplicación del artículo 413 de la constitución, el estado ecuatoriano está obligado a promover el desarrollo de energías renovables, con una inversión de 5498 millones de USD se obtendría una potencia eléctrica de 2859 MW y así solventar el déficit de 890 MW para obtener soberanía de energía eléctrica en el Ecuador.
Evaluación técnico y económico integral para microgenerador de energía fotovoltaica en Ecuador
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2025-04-10) Barrera Rojas, Ambar Jocabed; Vásquez Carrera, Paco Jovanni; Pazuña Naranjo, William Paul
Evalúa la viabilidad técnica y económica de un microgenerador de energía fotovoltaica en Ecuador, adaptado a los sectores residencial, comercial e industrial. Se utilizó un modelo de Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) para predecir la radiación solar, logrando métricas de precisión (0.96), sensibilidad (0.96) y exactitud (0.92). En el sector residencial, el sistema requiere 2.35 kW y 8 paneles para cubrir una demanda diaria de 10 kWh, con una inversión inicial de $4,950 USD y un ahorro anual de $1,200 USD, alcanzando el punto de equilibrio en 4.12 años. En el sector comercial, se necesitan 11.76 kW para una demanda diaria de 50 kWh y 39 paneles con un periodo de recuperación en 1.58 años, mientras que en el sector industrial se requieren 78.43 kW y 261 paneles para cubrir 333.33 kWh/día. La herramienta desarrollada optimiza el dimensionamiento del sistema, considerando factores como eficiencia de paneles, capacidad de batería, potencia del inversor y días de autonomía. Además, analiza costos de instalación y retorno de inversión, demostrando que los sistemas fotovoltaicos son rentables y reducen las emisiones de CO₂. Los resultados destacan la viabilidad de estos sistemas para diversificar la matriz energética en Ecuador, maximizando beneficios económicos y ambientales.
“Flujo óptimo de sistemas eléctricos de potencia con consideraciones ambientales.”
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2026-07-03) Lojano Chacha, Diego Ivan; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
Los flujos óptimos de potencia se emplean en sistemas eléctricos para optimizar la distribución de energía eléctrica. En términos generales, se busca minimizar los costos asociados a la generación y distribución de energía eléctrica, mientras se cumplen con las restricciones operativas y de seguridad del sistema. Para lograr esto, se utilizan algoritmos matemáticos que permiten resolver el problema de encontrar el flujo de potencia óptimo, obteniéndose como resultado los flujos en cada línea de transmisión del sistema. Estos algoritmos tienen en cuenta diversos datos de entrada factores, como la demanda de energía, la capacidad de generación de las centrales eléctricas, las restricciones operativas de las líneas de transmisión y los costos asociados a la generación y distribución de energía eléctrica, y tienen como objetivo además buscan maximizar la eficiencia del sistema eléctrico, a través de la minimización de los costos y cumpliendo con las restricciones operativas y de seguridad del sistema. De esta manera en el presente trabajo de investigación se realiza una herramienta propia con programación en MATLAB que determina el flujo óptimo de potencia de un SEP y además considerando las restricciones del sistema, se ha tomado como referencia para el análisis el SEP de 14 barras de la IEEE en donde se obtiene su flujo óptimo de potencia y se analizan las restricciones tanto de emisiones como de costos de los combustibles abarcando de esta manera la optimización de potencia y considerando el tema ambiental.
Ley de competitividad energética en el Ecuador
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2025-05-07) Chevez Barba, Robinson Eduardo; Quinatoa Caiza, Carlos Iván
El consumo de electricidad aumenta año tras año, en particular debido al crecimiento poblacional y de la zona industrial. El primer aspecto relevante para considerar es que el aumento de la producción de energía eléctrica se asocia con una intensificación de las emisiones de CO2, lo que conlleva al calentamiento global y al cambio climático, especialmente cuando esta fuente de energía se produce por medios convencionales. En consecuencia, además de la generación de energía limpia, es necesario promover instrumentos legales como el Proyecto de Ley de Competitividad Energética a Largo Plazo, cuya evaluación técnica y económica se evaluó en esta investigación. La metodología combinó enfoques cualitativos y cuantitativos: se realizó una revisión bibliográfica para estudiar la evolución histórica de los subsidios y se utilizaron herramientas como el análisis FODA para evaluar la situación actual. El diseño del estudio fue documental y descriptivo con un componente cuasiexperimental, utilizando datos de fuentes secundarias que se organizaron y analizaron con Microsoft Excel para presentar los resultados mediante gráficos y tablas. Los resultados mostraron que, a largo plazo, la ley no solo mantendrá el crecimiento observado en el sector eléctrico, sino que también promoverá el uso de fuentes de energía sostenibles a bajo costo. Además, desde un punto de vista prospectivo, se espera que la ley atraiga inversión tanto nacional como extranjera para mejorar el crecimiento del sector y aumentar los promedios de eficiencia energética con base en la implementación de tecnologías limpias.
Modelado estocástico y optimización de sistemas fotovoltaicos usando perfiles probabilísticos de demanda y radiación solar con HOMER Pro
(Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC). Latacunga. Posgrado. Maestría en Electricidad Mención Sistemas Eléctricos de Potencia, 2026-07-08) Romero Toro, Eduardo Xavier; Gallardo Molina, Cristian Fabián
El estudio comprende la integración del modelado estocástico y la optimización de un sistema fotovoltaico (FV) conectado a la red mediante las herramientas HOMER Pro y Python. Se aplicaron funciones probabilísticas, junto con tres métricas (coeficiente de determinación R², criterio de información de Akaike AIC y prueba de Kolmogórov-Smirnov KS) a los datos de consumo de la Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC). En la UTC, se observó una variación de la radiación diaria entre 3,98 y 4,55 kWh/m²/día, mientras que la demanda mensual varió desde un mínimo de 521 kWh hasta un máximo de 4.529,00 kWh. Los resultados del sistema fotovoltaico óptimo involucraron diversos aspectos técnicos, determinándose que este debe contar con una capacidad de 6,20 kW, una producción anual de 6.764,00 kWh y un factor de capacidad del 9,62 %. En relación con los aspectos económicos, se demostró la viabilidad económica del sistema al presentar un costo nivelado de energía (LCOE) de 0,085 USD/kWh y un costo presente neto (NPC) de 47.711,87 USD. Este estudio es fundamental para modelar el comportamiento de la carga, mejorando la robustez del sistema y proporcionando un sólido respaldo para la planificación energética sostenible.
Predicción de radiación solar en sistemas fotovoltaicos utilizando técnicas de aprendizaje automático
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2025-01-23) Palomo Rogia, Wilson David; Mullo Pallo, Mauricio Eduardo
La creciente demanda de energías renovables, enfocándose específicamente en los sistemas fotovoltaicos que aprovechan la energía solar como una solución viable y sostenible. La metodología implementada incluyó el análisis y tratamiento de los datos de radiación solar recopilados cada hora durante el periodo 2017-2023. Estos datos fueron fundamentales para realizar las predicciones de enero, febrero y marzo del 2024. El propósito de estas predicciones fue optimizar el dimensionamiento de un sistema fotovoltaico apropiado para un área urbana. Para este propósito, se utilizó un algoritmo de árbol de decisión, una técnica destacada dentro del campo del aprendizaje automático, implementada mediante el software Python por su facilidad de acceso y versatilidad. Los resultados se almacenaron en un archivo .xlsx, lo que simplificó el proceso de dimensionamiento del sistema. Además, se incorporaron cálculos de desviación estándar para estimar la radiación solar en los próximos tres meses, permitiendo así un cálculo preciso y adecuado del sistema fotovoltaico necesario. En conclusión, el sistema fotovoltaico diseñado se dimensiono eficazmente a partir del análisis predictivo proporcionado por el algoritmo. Con una potencia pico de 1,26 kWp y una configuración de almacenamiento bien adaptada, este sistema está equipado para cumplir con las demandas energéticas diarias de 123,5 kWh.

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