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                  <text>��74

		
Contenido
		 Enero-Marzo de 2017, Año XX, No. 74
2

Directorio

3

Editorial: Acciones y excelencia académica
Guadalupe Evaristo Cedillo Garza

7

Desconexión automática del sistema eléctrico peruano 		
Centro Oriente para mitigar desconexiones en cascada
Clifford Mostacero, Mijhael Tuesta, Enrique Moldauer,
Ernesto Tito, Yofre Jácome, Roberto Ramírez

24

Construcción y modelado de bobina Rogowski para 			
implementar en relevadores de protección
Cristian A. Meraz, José de J. Durón, Jeziel O. Juárez,
Alberto Castillo

38

Revalorización de los residuos de café en la eliminación de
ácido carmínico
Nancy Elizabeth Dávila Guzmán, Felipe de Jesús Cerino Córdova,
Víctor Manuel Ovando Medina, Andrés Iván Pérez Briones,
María de la Luz Díaz de León Garza

50

Impacto de los esquemas de sincronismo en los 			
transformadores principales de la Central Hidroeléctrica 		
“Ing. Carlos Ramírez Ulloa”
Mauricio Sosa

74

Eventos y reconocimientos

76

Titulados a nivel Doctorado en la FIME-UANL

78

Tesistas titulados de Maestría en la FIME-UANL

80

Acuse de recibo

81

Colaboradores

82

Información para colaboradores

83

Código de ética

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74	�

�DIRECTORIO

Ingenierías, Año XX N° 74, enero-marzo

2017. Es una publicación trimestral,
editada por la Universidad Autónoma
de Nuevo León, a través de la Facultad
de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
Domicilio de la Publicación: Facultad de
Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro
de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de
los Garza, Nuevo León, México, C.P.
66450. Teléfono: +52 (81) 83294020
Ext. 5854, Fax +52 81 83320904. Editor
responsable: Dr. Juan Antonio Aguilar
Garib. Reserva de derechos al uso
exclusivo No. 04-2011-101411064600-102,
ISSN: 1405-0676. Número de certificado
de licitud de título y contenido: 15,525,
otorgado por la Comisión Calificadora de
Publicaciones y Revistas Ilustradas de la
Secretaría de Gobernación. Registro de
marca ante el Instituto Mexicano de la
Propiedad Industrial: En trámite. Impresa
por: Impresos Baez, Jesús M. Garza 3219
Oriente, Col Francisco I. Madero, Monterrey
Nuevo León, México, C.P. 64560. Fecha de
terminación de impresión: 15 de enero de
2017. Tiraje: 800 ejemplares. Distribuido
por: Universidad Autónoma de Nuevo
León, a través de la Facultad de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N,
Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo
León, México, C.P. 66450.
Las opiniones expresadas por los autores
no necesariamente reflejan la postura del
editor de la publicación.
Prohibida su reproducción total o parcial de
los contenidos e imágenes de la publicación
sin previa autorización del Editor.
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© Copyright 2017
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Dr. Roger Z. Ríos Mercado, FIME-UANL / Dr. Juan Ángel Rodríguez Liñán, FIME-UANL.

�

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

�Editorial:

Acciones y excelencia
académica
Guadalupe E. Cedillo Garza
Universidad Autónoma de Nuevo León,
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
guadalupe.cedillogr@uanl.edu.mx
Existen ejemplos diversos en la historia que demuestran que hay acciones
críticas que ejecutadas en circunstancias especiales, han sido la causa del
ascenso de imperios, gobiernos y sociedades, mientras que la falta de acción
así como el abandono de oportunidades por omisión debida a la ignorancia, el
temor o la falta de visión, han llevado a su caída.
Si nos centramos en una institución educativa, podemos destacar que el
desarrollo de la excelencia académica está sujeto a: a) presiones sociales,
como la aceptación de más estudiantes; b) laborales, como la exigencia,
cada vez mayor, sobre todo en términos administrativos, para los profesores;
además de c) otras demandas externas de ranking e indicadores, así como d)
el medio empresarial que exige que los egresados construyan competencias
de especialización, a veces olvidando las básicas, de manera que una parte
importante de la inversión en educación, de hecho lo sea en capacitación, con
cargo a la institución educativa.
Lo que llama más la atención en estas condiciones es que parecen olvidar
que la academia es la esencia de una institución educativa, la cual está en
principio al servicio de la sociedad. Poniendo como ejemplo a una escuela
de ingeniería, ésta debe formar ingenieros que hagan ingeniería para todos y
no para unos cuantos. Por esta razón, todo plan institucional debe considerar
especialmente el aspecto académico, teniendo presente que cada institución
tiene circunstancias particulares, por lo que no es posible establecer planes
mediante imitación y menos aún bajo esquemas administrativos que pretenden
hacerse pasar por académicos. La academia debe tenerse presente más allá
del discurso, los planes que al final funcionan son aquellos que parten de
una realidad que está plenamente identificada y aceptada, a fin de establecer
objetivos, metas, estrategias que conllevan acciones bien definidas que se
deben realizan cabalmente.
Lograr la excelencia académica implica un proceso de actualización
constante, en donde el primer paso infiere una conciencia profunda de que
existe la necesidad de mejorar. La aceptación de una debilidad dentro de una
institución educativa es un estado que requiere una madurez administrativa
capaz de cultivar la semilla de la crítica constructiva. Un error común de las
administraciones es caer en espejismos causados por la exaltación de logros
particulares que no están asociados al objetivo primario de la excelencia
académica, pero que sí provocan una sensación de confianza y una actitud de
autocomplacencia que no tienen fundamento.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74	�

�Acciones y excelencia académica / Guadalupe E. Cedillo Garza

La falta de conciencia académica en las administraciones las hace presentar
números que se refieren a la capacidad académica que se obtienen a partir de
análisis que no se sustentan en criterios académicos, pero que a pesar de su
falta de justificación llegan a considerarse válidos, al grado que se les toma en
cuenta para planificar sobre el desarrollo académico de las instituciones. En el
mejor de los casos, un sistema bajo estas directivas se mantiene estático, pero
lo más probable es que en comparación con otros sistemas que sí alinean su
administración a su quehacer, haya en efecto un retroceso. Es posible que las
consecuencias no se aprecien en un plazo inmediato, de manera que hay una
apariencia de estabilidad que también contribuye al ambiente de confianza,
que evita que se observen las tendencias y se descuiden las oportunidades de
mejora.
La administración en un medio académico cumple la misma función que
en cualquier organización, es decir, coordina a los actores asegurándose de
que cada uno cuente con los medios para efectuar sus tareas, que ninguna de
ellas es redundante o superflua, están correctamente asignadas y se asegura de
que se cumplan responsablemente. Los académicos son los actores y la mejor
administración en este caso, es la que se lleva a cabo por administradores que
comprenden que la academia y la administración son de naturaleza diferente,
por lo que están conscientes de la importancia de la academia, poniéndose a
su servicio.
Los requerimientos de la academia deben ser cubiertos desde un marco de
referencia académico, el bajo perfil de un profesor no puede ser compensado
por capacidades administrativas o de otra índole, de manera que las políticas
de contratación de profesores, de cualquier categoría, deben estar ligadas a las
necesidades de la academia y por lo tanto el perfil académico es mandatorio.
El examen de oposición es lo más elemental en la escala de procedimientos
para la selección abierta de candidatos en protocolos que se utilizan por
organismos dedicados a la educación, ciencia, tecnología y cultura en México y
otros países. La selección de candidatos mediante esos protocolos suele incluir
además pruebas de campo, entrevistas, ensayos y contraste de prospectivas,
que son revisadas por comités compuestos por académicos cuyos perfiles y
trayectorias están más que probadas por sus reconocimientos externos a sus
instituciones.
La intención de una selección rigurosa es cumplir con uno de los
requerimientos más importantes para el buen desarrollo académico de
profesores y estudiantes, el cual consiste en contratar únicamente a los
profesores que cumplen con el perfil académico propio de cualquier institución
de prestigio y cuyas áreas de especialidad corresponden estrictamente con
la demanda de los programas educativos de las instituciones. También es
conveniente asegurarse de que los profesores ya contratados estén asignados
a sus áreas de especialidad y brindar capacitación inflexiblemente académica
a quienes muestren algún rezago o falta de actualización, en las áreas que
correspondan a su formación.
Las administraciones deben ser facilitadoras para que la contratación se
lleve a cabo de esa forma para todas la áreas, con énfasis especial en las
ciencias básicas, que constituyen el fundamento de la formación ingenieril.

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Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

�Acciones y excelencia académica / Guadalupe E. Cedillo Garza

También deben asegurarse, de la misma manera que para los profesores, que
los estudiantes admitidos tengan el perfil apropiado para que se desempeñen
satisfactoriamente. No se deben promover actitudes que permitan que los
profesores y estudiantes reduzcan su nivel, el ambiente de una institución
educativa debe ser precisamente ese, de escuela.
A la vista de la experiencia propia de un académico activo que ha tenido
la oportunidad para interactuar con diferentes círculos académicos y con la
ocasión para conocer ciertos planes y sus acciones asociadas, pudiendo ver
tanto sus antecedentes, como su evolución y resultados, puedo decir que las
situaciones más desfavorables para la academia son aquellas en las que el
profesor permite que la carga de reportes, informes y otras actividades propias
de la administración lo abrumen, a tal grado que ya no tenga tiempo para la
academia.
Otra situación contraria es que los contenidos de los cursos se repitan en
diferentes materias. Los casos más graves se dan cuando al amparo de esa
situación los contenidos llegan a omitirse en las diferentes clases así que al
final nadie los cubre, o cuando se ofrecen cursos cuyo contenido corresponde
a niveles inferiores al que se está impartiendo, como por ejemplo, cursos
de nivel preparatoria en la licenciatura o cursos de nivel licenciatura en el
posgrado. Una consecuencia de esto, es que se promueve que los profesores,
aun aquellos con el más alto espíritu académico, desechen sus esfuerzos por
superarse, además de que la repetición aburre a los buenos estudiantes, quienes
comienzan a realizar actividades ajenas a su formación, sin considerar que su
preparación requiere dedicación dentro y fuera del aula. Esta discrepancia en
niveles y actitudes puede y debe ser atendida por los académicos, ya que dada su
naturaleza no es posible su valoración desde una perspectiva administrativa.
Toda organización enfrenta múltiples variables internas y externas que
impactan al sistema, y una que sin duda juega un papel muy importante en la
dirección y administración de una institución educativa es el factor humano,
pero aun así, sería pernicioso para el desarrollo académico, establecer objetivos
primarios basados únicamente en políticas conciliadoras, incluso paternalistas,
que provocan situaciones de tolerancia que abandonan el objetivo académico
esencial.
El camino para la excelencia académica está en que se trabaje en torno
a la academia para apoyarla en la elaboración de los planes de estudio de
los programas educativos e impartición de cursos, por mencionar algunas
actividades. Lo más importante es que la calificación de excelencia no proviene
de la autoproclamación, sino del desempeño sobresaliente de los profesores
en las diferentes convocatorias, del de los estudiantes en instituciones
reconocidas por su semblante competitivo, así como de los egresados y
graduados en el exterior, cuya valoración de alguna manera se aprecia en su
bienestar socioeconómico y su incidencia en la sociedad.
Encontrar una vía hacia la excelencia académica requiere más que buena
voluntad, requiere de que se ejecuten las acciones pertinentes para ese objetivo.
La unión de los profesores dedicados al trabajo académico debe ser fincada
e impulsada por las administraciones ya que esta forma de unidad es la única
que se refleja directamente en resultados académicos de excelencia, en tanto
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74	�

�Acciones y excelencia académica / Guadalupe E. Cedillo Garza

que la unidad en torno a otros valores que no consideren al aspecto académico
son irrelevantes para el desarrollo de la academia.
Nadie entiende mejor a la academia que los académicos, y por eso somos
nosotros los que debemos proponer las acciones más efectivas, ya que de
hacerlo así, se podrán encontrar los cambios mínimos necesarios que produzcan
el efecto máximo deseado. Por lo tanto, nuestro clamor académico debe ser
escuchado en favor de lograr la excelencia.

�

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

�Desconexión automática de
carga del sistema eléctrico
peruano Centro Oriente para
mitigar desconexiones en
cascada
Clifford Mostacero, Mijhael Tuesta, Enrique Moldauer, Ernesto
Tito, Yofre Jácome, Roberto Ramírez
Comité de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional,
Lima, Perú
clifford.mostacero@coes.org.pe

RESUMEN
Las líneas de transmisión en el sistema eléctrico peruano están expuestas
a sufrir fallas eléctricas debido a descargas atmosféricas, pudiendo generar
interrupción de servicio y daños a los equipos. Estas fallas pueden producir
desconexiones en cascada generando apagones, por lo que se deben elaborar
esquemas automáticos con el objetivo de mitigar estas desconexiones. En este
trabajo se muestra el análisis para la implementación del esquema de desconexión
automática de carga del área Centro Oriente utilizando el software DIgSILENT
PowerFactory para verificar las lógicas y definir los ajustes adecuados para
el esquema.
PALABRAS CLAVE: Desconexión de carga, análisis de contingencias,
automatización.
ABSTRACT
The transmission lines in the Peruvian electrical system are exposed to failure
due to atmospheric discharges, which can produce service interruption and
damages of devices. These failures can produce disconnection in cascade and
blackouts, therefore, automatic schemes must be elaborated aiming to mitigate
these disconnections. An analysis for the implementation of the automatic
disconnection scheme in the Central East area using DIgSILENT PowerFactory
software was used to verify logistics and define the proper adjustments for the
scheme is shown in this work.
KEYWORDS: Charge disconnection, contingency analysis, automation.
Nomenclatura
SEIN: Sistema Eléctrico Interconectado Nacional Peruano.
COES: Comité de Operación Económica del Sistema Peruano.
SE: Subestación.
CT: Central Térmica.
DSL: DIgSILENT simulation language.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74	�

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

INTRODUCCIÓN
El sistema Centro Oriente del SEIN, es netamente radial alimentado a través
de dos enlaces, uno de 220 kV y otro de 138 kV. En el área Centro Oriente del
SEIN, la CT Aguaytía operaba para regular la tensión (figura 1), pero debido
al ingreso de un equipo de compensación reactiva (STATCOM) en Pucallpa,
la central no está siendo operada por despacho.

Fig.1. Unfilar del sistema eléctrico área Centro Oriente.

Entre los meses de diciembre a abril, es la temporada de lluvias en la
sierra y la selva de Perú, por lo que la probabilidad de fallas por descargas
atmosféricas se incrementa, y con la configurauración actual del SEIN al
provocarse la desconexión por falla del enlace de 220 kV (línea L-2252), se
originarían sobrecargas en el enlace de 138 kV. Es importante notar que la
presencia de los equipos de compensación reactiva evitan que se produzca
una caída de tensión suficiente para poder activar los relés de mínima tensión
en los puntos de carga, produciendo la actuación de las protecciones de sobre
corriente o distancia de las líneas y transformadores del enlace de 138 kV, y
consecuencia de estos eventos se interrumpen grandes cantidades de carga
en el centro oriente del SEIN.
Por ello es necesario implementar un esquema de rechazo automático
de carga ante la desconexión del enlace de 220 kV, que permita disminuir las
sobrecargas de forma rápida y evite la desconexión de líneas y transformadores
en cascada.
ANTECEDENTES
Debido al incremento de la demanda por el desarrollo en el Área Centro
Oriente del Sistema Peruano se han venido realizado proyectos como la
ampliación de la capacidad de transformación en las SS. EE. Aguaytía y
Pucallpa, e instalación de un STATCOM en la SE Pucallpa 60 kV, tal y como
se muestra en la figura 1.

�

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Antes del ingreso del STATCOM, la CT Aguaytía operaba para mantener
los niveles de tensión en la zona de Aguaytía y Pucallpa, pero con el ingreso
de la compensación reactiva en Pucallpa, esta central no es operada por
despacho económico; si bien en condiciones normales el sistema opera sin
restricciones, ante la pérdida de un enlace, se pueden producir desconexiones
en cascada.
Durante la temporada de lluvia se producen fallas por descargas atmosféricas
en las líneas de transmisión, las cuales pese a contar con apantallamiento
y recierre monofásico ocasionan desconexiones de líneas de transmisión.
Luego del ingreso de las ampliaciones de subestaciones e implementación del
STATCOM de la SE Pucallpa, se han producido eventos como la desconexión del
enlace de 220 kV (línea L-2252) por falla, ocasionando la posterior desconexión
del autotransformador 220/138 kV de la SE Paragsha, ocasionando pérdidas
de suministro en ciudades importantes como Huánuco, Tingo María, Tarapoto
y Cerro de Pasco, interrumpiendo alrededor de 130.4 MW. En la figura 2 se
puede apreciar la ubicación de falla de este evento.

Fig. 2. Falla monofásica en la L-2252 a 39 km de SE Vizcarra 220 kV.

También, en otros escenarios, se ha producido una falla en la línea
L-2252, dejando a esta zona conectada al SEIN con un enlace débil,
provocando sobrecargas superiores al 120% de las líneas de 138 kV y del
autotransformador 220/138 kV de la SE Paragsha. Como consecuencia
de este evento, las tensiones disminuyeron en las barras de 138 kV del
enlace, la sobrecarga y las caídas de tensión activaron protecciones que
desconectaron líneas como se puede notar en la figura 3 (oscilografía del
último evento registrado), por lo tanto se interrumpió el suministro en la
zona Centro Oriente.
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74	�

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 3. Caída de tensión en el Centro Oriente y desconexión de la L-1017.

Análisis del problema
Ante los eventos suscitados, se ha realizado el análisis para evaluar
las consecuencias al desconectar la línea L-2252, y en base a ello
proponer soluciones de corto, mediano y largo plazo. Para ello en base a
la información obtenida del SCADA del COES se determinó los límites
de potencia activa para las líneas L-2252, L-2251 y la potencia del
autotransformador de Paragsha, como se muestra en la figura 4, con esta
información se elaboró los escenarios de operación para la simulación
en DIgSILENT.
Adicionalmente, en la figura 5 se muestra los registros de operación de
la CT Aguaytía, donde observa que esta central no opera por despacho
y solo lo hace ante alguna contingencia en el SEIN.
También, se realizó un análisis cualitativo sobre la carga que soportaría
la línea de 138 kV L-1142 (Solo potencia activa MW), con la línea L2252 fuera de servicio. En esta condición esta línea tendría que asumir la
carga de Tingo María, Aguaytía, Pucallpa, Aucayacu, Tocache, Juanjui,
Bellavista, Moyobamba y Tarapoto. Se observa que la potencia por el
enlace de 138 kV llegaría a 110 MW (ver figura 6), lo cual representa
una carga de 240% en este enlace, por este motivo es necesario la
implementación de un esquema especial de protección que desconecte
parte de la carga y evite el colapso en cascada.
Se han simulado en el software DIgSILENT los escenarios de máxima,
media y mínima demanda. Siendo evidentes las sobrecargas en el enlace
de 138 kV en máxima demanda sin considerar la operación de la CT
Aguaytía como se puede ver en la figura 15. De esta sobrecarga, la más
crítica se da en la L–1142, la cual llega hasta el 239% de carga.
Cabe resaltar la posibilidad que en horas de máxima demanda, al
producirse la falla de la línea L-2252 se desconecte el autotransformador
de Paragsha por sobrecarga.

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Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 4. Potencia activa en (a) la línea L-2251, (b) la línea K- 2252, y (c) el transformador
T37-211.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 5. Despacho de la CT Aguaytía.

Asimismo a consecuencia de estos eventos, las tensiones en la zona
Centro Oriente disminuyen muy por debajo de los valores permitidos
por la NTCSE,1 como se puede ver en la figura 6, la mínima tensión y la
sobrecarga activan las protecciones, desconectando líneas, por lo tanto
interrumpen el suministro de energía eléctrica.
Por ello es necesario implementar un esquema especial de protección
que rechace automáticamente carga ante la desconexión del enlace de
220 kV (L-2252), y permita controlar las sobrecargas en las líneas de
138 kV. Además, evita la desconexión indebida del autotransformador
220/138 kV de la SE Paragsha y la desconexión por mínima tensión de
las líneas que unen el enlace Centro Oriente.

Fig. 6. Potencia activa por la L-1142.

12

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Planteamiento y descripción del esquema propuesto
Para la implementación del esquema se realiza con los relés de
distancia ABB REL670 de las líneas L-2251 y L-2252 instalados en la
SE Tingo María, los cuales se muestran en la figura 7.

Fig. 7. Esquema de desconexión de carga del sistema eléctrico Centro Oriente.

La activación del esquema, debe producirse ante una desconexión
súbita de la línea L-2252 por maniobra accidental o falla, en condiciones
en la que el flujo de potencia en la línea supere niveles tales que al
desconectar la L-2252 se provoque sobrecarga y posterior desconexión
en las líneas del enlace de 138 kV o el autotransformador 220/138 kV de
la SE Paragsha. Para la determinación de los ajustes se han evaluado tres
condiciones de flujo de potencia prefalla en las líneas L-2251 y L-2252
los cuales se presentan en las siguientes condiciones:
Escenario 1. Máxima demanda sin unidades de generación en la CT
Aguaytia.
Escenario 2. Dos unidades de generación de la CT Aguaytia en
servicio.
Escenario 3. Una o dos unidades de generación de la CT Aguaytia
en servicio y desconexión de los mismos ante una falla en la línea L2252.
A continuación se muestran las lógicas propuestas y sus ajustes
determinados.
LÓGICAS DE DISPARO
Escenario 1
En el escenario de máxima demanda, sin la CT Aguaytia, de
producirse la desconexión de la línea L-2252, se debe activar el esquema

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

desconectando la línea L-2251. Para implementar un esquema de
desconexión de carga adecuado para este escenario, se debe contar con
la medición del flujo de potencia activa de las líneas L-2251 y L-2252
en la SE Tingo María, ya que en escenarios como mínima demanda no
es necesario desconectar cargas. En el caso de la línea L-2251 el flujo
de potencia tendrá signo positivo (flujo saliente) en la SE Tingo María,
mientras que en el caso de la línea L-2252 el flujo de potencia signo
negativo (flujo entrante) en la SE Tingo María. La condición de la línea
fuera de servicio (L-2252 F-S) se debe activar en caso esta línea quede
desconectada por una maniobra accidental. En la figura 8 se muestra el
esquema lógico propuesto.

Fig. 8. Esquema lógico propuesto para el escenario 1.

Escenario 2
Para esta lógica se requiere contar con la medición del flujo de potencia
activa en las líneas L-2251 y L-2252 en la SE Tingo María los cuales
deben tener el signo negativo (P&lt;&lt;0) y positivo (P&gt;&gt;0) respectivamente
en la condición de prefalla. Ante esta condición, la desconexión de la línea
L-2252 por falla o maniobra accidental debe conducir a la desconexión
de la línea L-2251, de acuerdo al esquema lógico de la figura 9.

Fig. 9. Esquema lógico propuesto para el escenario 2.

Escenario 3
En este escenario se considera la condición de prefalla con la
SE Aguaytia (una o dos unidades en servicio), y que posterior a la
desconexión de la línea L-2252 estas unidades desconecten (se observó
en las simulaciones que hay la posibilidad de que estas unidades pierdan
el sincronismo ante este tipo de contingencias). Con esta secuencia
de eventos el flujo de potencia activa en la línea L-2251 cambiará de

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Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

signo pudiendo ocasionar una operación indebida de los esquemas
correspondientes a los escenarios 1 y 2. Por lo tanto, se debe considerar
este cambio de signo de la potencia como una condición de disparo, pero
con la señal permisiva de que la línea L-2252 se encuentre desconectada
(L-2252 F-S). En la figura 10 se muestra el esquema lógico propuesto.

Fig. 10. Esquema lógico propuesto para el escenario 3.

Ajustes propuestos para las lógicas
Para la determinación de los ajustes de los esquemas lógicos se han
realizado simulaciones de falla en la línea L-2252 con disparo trifásico
definitivo utilizando el módulo RMS/EMT del software DIgSILENT.
Como resultado es esta simulaciones se han determinado los siguientes
ajustes:
Para el escenario 1, los ajustes recomendados son los mostrados en la
tabla I. Para el escenario 2, los ajustes recomendados son los mostrados
en la tabla II. Para el escenario 3, los ajustes recomendados son los
mostrados en la tabla III. Se debe tener en cuenta que se utilizará una
señal del escenario 1 (P À 2251).
Tabla I. Ajustes para el escenario 1.
Señal

Ajuste

P &gt;&gt; L-2251

20 MW

P &lt;&lt; L-2252

-30 MW
Tabla II. Ajustes para el escenario 2.
Señal

Ajuste

P &gt;&gt; L-2251

-100 MW

P &lt;&lt; L-2252

20 MW

Tabla III. Ajustes para el escenario 3.
Señal

Ajuste

P &gt;&gt; L-2251

20 MW

P &lt;&lt; L-2252

2 MW

Simulaciones realizadas
Con la finalidad de verificar la correcta actuación de los esquemas
propuestos con los ajustes definidos se procedió a simular las lógicas en
el software DIgSILENT (mediante el uso de DSL).

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

15

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Se desarrolló el composite frame (figura. 11), en el cual se modela
la conexión de las señales de los equipos existentes que serán utilizadas
por las lógicas a implementar (potencias de las líneas L-2251 y L-2252
y actuación de los relés de protección, representadas por la actuación de
los interruptores).

Fig. 11. Esquema del composite frame.

Para la elaboración de las lógicas creadas en DIgSILENT mediante
el model definition se desarrollaron las ecuaciones mostradas según la
figura 12, y luego se procedió a ingresar los ajustes propuestos que se
muestran en la figura. 13.

Fig. 12. Ecuaciones del model definition.

Fig. 13. Ajustes propuestos ingresados en el software.

16

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Una vez implementadas las lógicas, se procedió a simularlas para
verificar su operación.
Verificación del esquema 1
En las figuras 14, 15 y 16 se muestran los resultados sin el esquema
propuesto y luego en las figuras 17 y 18 se muestran los resultados con
el esquema propuesto.

Fig. 14. Sobrecarga del autotransformador de Paragsha luego del evento en los períodos
de avenida máxima, media y mínima.

Fig. 15. Sobrecarga de las líneas de transmisión cercanas en el período de avenida
máxima.
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

17

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 16. Perfil de tensiones en barra del oriente en el período de avenida máxima.

Fig. 17. Sobrecarga de las líneas de transmisión cercanas y del transformador de Paragsha
en el período de avenida máxima.

Verificación del esquema 2
En las figuras 19 y 20 se muestran los resultados sin el esquema
propuesto, y en las figura. 21 y 22 con el esquema propuesto.
Verificación del esquema 3
En la figuras 23 y 24 se muestran los resultados sin el esquema
propuesto, y en las figuras 25 y 26 con el esquema propuesto.

18

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 18. Perfil de tensiones en barras del oriente en el período de avenida máxima.

Fig. 19. Sobrecarga de las líneas de transmisión cercanas y del transformador de Paragsha
en el período de avenida máxima.

COMENTARIOS FINALES
En la configuración actual del sistema eléctrico peruano (con la CT
Aguaytía fuera de servicio por despacho económico), la desconexión
intempestiva del enlace de 220 kV (línea L-2252), generará:
• Sobrecargas en las líneas de transmisión del enlace de 138 kV de la
zona Centro Oriente, siendo la más crítica en la línea L-1142.
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

19

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 20. Perfil de tensiones en barras del oriente en el período de avenida mínima.

Fig. 21. Sobre carga de tensiones en barras del oriente en el período de avenida
mínima.

•

Los niveles altos de carga, y la caída de tensión en el enlace de 138 kV
de la zona Centro Oriente, activa las protecciones de sobrecorriente
y distancia de las líneas del enlace, provocando su operación.
La operación de la CT Aguaytía evitaría las fuertes caídas de tensión,
sin embargo estas unidades no están siendo operadas por despacho
económico.

20

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 22. Perfil de tensiones en barras del oriente en el período de avenida mínima.

Fig. 23. Sobrecarga de las líneas de transmisión cercanas y del autotransformador de
Paragsha en el período de avenida máxima.

La implementación del esquema es realizado sin la necesidad de la
instalación de nuevos equipos de protección, debido a que actualmente
la SE Tingo María cuenta con relés de protección REL670 que pueden
ser integrados a través del protocolo de comunicación IEC 61850.
Con la implementación del esquema de rechazo automático de carga, se
disminuyen las sobrecargas en las líneas de transmisión de la zona Centro
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

21

�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 24. Perfil de tensiones en barras del oriente en el período de avenida máxima.

Fig. 25. Sobrecarga de las líneas de transmisión cercanas y del transformador de Paragsha
en el período de avenida máxima.

Oriente por debajo y las caídas de tensión, por lo que no se produce la
actuación de la protección de las líneas del enlace de 138 kV.

22

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�Desconexión automática del sistema eléctrico peruano Centro Oriente .../ Clifford Mostacero, et al.

Fig. 26. Perfil de tensiones en barra del oriente en el período de avenida máxima.

Referencias
1. Ministerio de Energía y Minas DGE, Norma Técnica de Calidad de los
Servicios Eléctricos. Perú.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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�Construcción y modelado
de bobina Rogowski para
implementar en relevadores de
protección
Cristian A. Meraz, José de J. Durón, Jeziel O. Juárez,
Alberto Castillo

Instituto Tecnológico de Cuidad Madero, División de Estudios de Posgrado e
Investigación, Cd. Madero, Tamps., México
RESUMEN
En este trabajo se construye un modelo de la bobina Rogowski que se valida
mediante la prueba de un prototipo fabricado para ese propósito. El modelo se
desarrolló en Matlab®Simulink y con el software ATPDraw® mientras que el
prototipo se implementó en un revelador estático diferencial de barra para poder
observar su comportamiento y respuesta a las fallas.
PALABRAS CLAVE
Bobina Rogowski, relevador estático diferencial, modelado.
ABSTRACT
In this work, a model of a Rogowski coil was built and validated by
testing a prototype fabricated for this purpose. The wodel was developed in
Matlab®Simulink and ATPDraw® software, while the prototype was implemented
in an static differential rod relevator for observing its behavior and response to
failure.
KEYWORDS
Rogowski coil, static differential rod developer, modeling.
INTRODUCCIÓN
Las bobinas Rogowski son dispositivos sencillos, confiables y versátiles para
hacer mediciones de corriente en una amplia gama de aplicaciones. Se construyó
una bobina Rogowski y el circuito de acondicionamiento de la señal para poder
hacer mediciones de corriente, sin interferir en el circuito. 1
La bobina de Rogowski consiste en un círculo uniforme de alambre enrollado
sobre un núcleo sólido de determinado material flexible, aislante y no magnético.2
(figura 1). En este trabajo se construyó este dispositivo que mostró desempeño
satisfactorio al momento de ser probado (figura 2).
DESARROLLO DEL MODELO DE LA BOBINA DE ROGOWSKI
La bobina de Rogowski es una bobina de núcleo de aire que mide la corriente
alterna basándose en las leyes de Ampere y Faraday. Algunas principales ventajas
son las siguientes:3 1) Soporta grandes sobrecargas sin daños; 2) Medición
de corriente en una amplia gama sin saturación; 3) Fácil de usar debido a la

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Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 1. Bobina de Rogowski con circuito de acondicionamiento de la señal.

Fig. 2. Respuesta de la bobina Rogowski instalada a una carga resistiva de 900 W, 6.8 A.

flexibilidad y peso ligero; 4) Bajo costo; 5) Naturaleza no intrusiva (prácticamente
no extrae energía del circuito); 6) Amplio ancho de banda, en un rango de 0.1
Hz a 1 GHz; 7) Excelente respuesta transitoria; y 8) Segura (aislada del circuito
principal eléctricamente).
Para evaluar los resultados experimentales, es indispensable tener un modelo
matemático que proporcione información de la respuesta de la bobina Rogowski.
La figura 3 muestra la estructura de la bobina en cuanto a la relación entre la
corriente de entrada (i(t)) y el voltaje de salida (Vrc (t)) que está dada por:

(1)
Donde M es la inductancia mutua:

(2)
donde µ0 es la permeabilidad del aire (4π × 10-7H/m), N es el número de espiras
de la bobina construida, h es la altura de la bobina, a es el diámetro interior de la
bobina construida, y b es el diámetro exterior de la bobina construida.
También se puede calcular los valores de R1, L1 y C1, respectivamente, con
las siguiente fórmulas:

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

25

�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 3. Estructura y modelo de la bobina Rogowski.

(3)
o

(4)
(5)
(6)

donde ρw es la resistividad del alambre devanado (1/58 Ω mm2 /m), lw es la longitud
del cable devanado, r es el radio del cable devanado, y ε0 es la contante dieléctrica
del vacío (10−9 /(36π) F/m). Por último, Z se modela como una impedancia externa
en las terminales de la bobina, que incluye la resistencia de amortiguamiento.
Esta resistencia es muy importante porque sin ella se produce un sobrepaso cerca
de la frecuencia de resonancia:4
(7)
Esta condición no causa ningún problema para las mediciones de frecuencia
de potencia. Sin embargo, si la corriente primaria contiene componentes de
frecuencia cerca de la de resonancia de la bobina, el rebasamiento puede afectar
el funcionamiento del sistema. Por ejemplo, en las funciones de protección, los
componentes de alta frecuencia de la corriente, pueden causar sobrepaso, lo
que resulta en la mala operación del relevador. Este fenómeno es notable en la
protección de los instrumentos electrónicos de potencia, debido a los transitorios
de alta frecuencia durante tiempos de conmutación. En consecuencia, en la
mayoría de los casos es necesario una resistencia de amortiguamiento.5
Cálculo del modelo en Matlab
Con todas estas fórmulas se procede a hacer los cálculos para encontrar
cada uno de los valores de la bobina para poder hacer la simulación de su
comportamiento (figura 4).

26

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 4. Cálculo de los valores de la bobina construida.

Circuito de acondicionamiento de la señal
El circuito de procesamiento está compuesto por un amplificador y un
integrador, como se muestra en la figura 5.

Fig. 5. Circuito de amplificación e integración.

En este caso se utilizaron amplificadores, operaciones para tener la señal
final de la bobina y los valores de resistencia y capacitores son los mostrados
en la tabla I.
Para poder hacer el modelado, primeramente, se realizaron pruebas en
laboratorio para obtener la respuesta de la bobina de Rogowski. En dicha pruebas
se utilizó el Omicron CPC-100 que generó corrientes de 100, 400 y 600 A para
poder realizar lo experimental (figura 6).
Para poder obtener resultados de las señales se utilizó un medidor de energía
de la marca SEL-735 que da como resultado las señales en tiempo real de lo
experimental (figura 7).
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Tabla I. Valores de resistencia y capacitores para los AO.
Referencia

Valor

Ry

1 KΩ

Rx

100 KΩ

R1

10 KΩ

R2

1 MΩ

C1

10 μF

C2

0.5 μF

Fig. 6. Circuito de amplificación y de integración.

Fig. 7. Medidor de energía SEL-735.

Modelado de la bobina de Rogowski en Matlab Simulink y
ATPDraw
Ya teniendo los parámetros de la bobina de Rogowski se procede a hacer la
simulación tanto en Matlab Simulink (figura 8 a), como en ATPDraw (figura 8 b),
utilizando modelos de fuente de corrientes de 100, 400 y 600 A, respectivamente,
para obtener las señales correspondientes.

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Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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Fig. 8. Simulación (con una fuente de 100 A): (a) en Matlab Simulink y (b) en
ATPDraw.

RESULTADOS EXPERIMENTALES Y SIMULADOS
Por la parte de las señales, tanto para lo experimental como lo simulado, se
extrae toda la información de las señales en archivos
.mat para poder graficarse y comparar los resultados.
Se crea un código en Matlab (figura 9) para poder hacer las gráficas de la
figura 10.
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 9. Código en MATLAB para obtener las gráficas (con una fuente de 100 A).

Implementación de la bobina Rogowski en un relevador estático
diferencial de barras
La simulación se realiza en Matlab Simulink, donde se utiliza el modelo de un
sistema eléctrico de potencia implementando 3 generadores trifásicos y una carga
trifásica. Cuya protección es un relevador estático diferencial de barras acoplado
al sistema con bobinas Rogowski que serán las encargadas de obtener mediciones
y así opere o no el relevador. Cabe mencionar que para estas simulaciones se
ocuparon dos escenarios, uno cuando la falla está dentro de la barra y el segundo
cuando está fuera de ella. Por tal motivo, deberá operar el relevador cuando la
falla este dentro de la barra, en caso contrario no detectará falla (figura 11).
En la figura 11 se observan los sistemas en amarillo que son las bobinas de
Rogowski, tres por cada módulo con un total de doce bobinas implementadas en
el sistema eléctrico de potencia (figura 12).
Uno de los puntos importantes es el relevador, que para este tipo de estudios
es importante que su lógica esté diseñada para operar para fallas dentro de la
barra a proteger. En la figura 13 se muestra la lógica de tal relevador.
Los resultados finales de los casos muestran que todo el sistema de protección
tiene un comportamiento bueno ante fallas internas como se muestra en las
figuras 14 a 16.
En el caso contrario donde la falla del sistema se encuentra fuera de las barras,
se puede observar en las figuras 17 a 20, que el relevador de protección no opera
ya que la falla se encuentra en una zona externa de las barras.

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�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 10. Resultados de experimental y modelado con (a) una fuente de 100 A, (b) una
fuente de 400 A, y (c) una fuente de 600 A.

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31

�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 11. Sistema eléctrico con 3 generadores y una carga trifásica.

Fig. 12. Bobinas de Rogowsi por cada subsistema, una por cada fase.

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Fig. 13. Lógica del revelador estático diferencial de barra.

Fig. 14. Gráficas de voltaje y corriente (a) en generadores, (b) en carga trifásica, y (c)
en las barras, para falla dentro de las barras.

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�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 15. Comportamiento de las bobinas de Rogowski de un generador con falla dentro
de las barras.

Fig. 16. Gráfica cuado la señal cambia y operan los interruptores en falla dentro de
las barras.

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�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 17. Voltaje y corriente en (a) generadores, y (b) en carga trifásica, para falla
externa.

Fig. 18. Comportamiento de las bobinas de Rogowski de un generador con falla
externa.

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�Construcción y modelado de bobina Rogowski para implementar en relevadores.../ Cristian A. Meraz, et al.

Fig. 19. Comportamiento de las bobinas de Rogowski de un generador con falla
externa.

Fig. 20. Gráfica cuando la señal se mantiene y no opera los interruptores en falla
externa.

CONCLUSIÓN
Con los resultados de este trabajo se confirma que se pueden utilizar bobinas
de Rogowski para sistemas de protección ya que para grandes corrientes de
falla no se tiene problemas de saturación como los tienen los transformadores
de corriente y da como punto seguridad en los esquemas de protección. En
otro punto, la bobina de Rogowski se puede utilizar para esquemas de medición
de energía eléctrica.

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REFERENCIAS
1. G. Robles, M. Argueso, J. Sanz, R. Giannetti, and B. Tellini, Identification of
parameters in a Rogowski coil used for the measurement of partial discharges,
in 2007 IEEE Instrumentation &amp; Measurement Technology Conference IMTC
2007. IEEE, may 2007, pp. 1–4. [Online]. Available: http://ieeexplore.ieee.
org/document/ 4258157/
2. E. Hemmati and S. M. Shahrtash, Digital Compensation of Rogowski Coil’s
Output Voltage, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,
vol. 62, no. 1, pp. 71–82, jan 2013. [Online]. Available: http://ieeexplore.
ieee.org/document/6327365/ figura 20. Gráfica cuando la señal se mantiene
y no opera los interruptores en falla externa XIII Simposio Iberoamericano
Sobre Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia (2017) 1–7 7.
3. M. Shafiq, M. Lethonen, L. Kutt, G. A. Hussain, and G. M. Hashmi, Effect
of Terminating Resistance on High Frequency Behaviour of Rogowski Coil
for Transient Measurements, Electronics and Electrical Engineering, vol.
19, no. 7, sep 2013. [Online]. Available: http://www.eejournal.ktu.lt/index.
php/elt/article/view/2070
4. G. M. Hashmi and M. Lehtonen, Effects of Rogowski coil and coveredconductor
parameters on the performance of PD measurements in overhead distribution
networks, in Proceedings of the 16th Power Systems Computation Conference,
Glasgow, Scotland, 2008, p. 7.
5. M. H. Samimi, A. Mahari, M. A. Farahnakian, and H. Mohseni, The Rogowski
Coil Principles and Applications: A Review, IEEE Sensors Journal, vol. 15,
no. 2, pp. 651–658, feb 2015. [Online]. Available: http://ieeexplore.ieee.
org/document/6922615/
6. T. Ma, S. Dai, J. Zhang, and L. Zhao, Rogowski Coil for Current Measurement
in a Cryogenic Environment, Measurement Science Review, vol. 15, no. 2,
jan 2015. [Online]. Available: http://www.degruyter.com/

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�Revalorización de los residuos
de café en la eliminación de
ácido carmínico
Nancy Elizabeth Dávila Guzmán,A Felipe de Jesús Cerino Córdova,A
Víctor Manuel Ovando Medina,B Andrés Iván Pérez Briones,A
María de la Luz Díaz de León GarzaA
Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Químicas,
Departamento de Ingeniería Química
B
Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Coordinación Académica Región
Altiplano, Departamento de Ingeniería Química
felipejccuanl@yahoo.com.mx
A

RESUMEN
La revalorización de residuos de café es realizada a través de la obtención de
carbón activado y su posterior uso en la remoción de ácido carmínico. El carbón
activado obtenido presentó una capacidad máxima de adsorción de 148 mg/g.
Se evaluó el efecto del pH y la fuerza iónica sobre la capacidad de adsorción.
El mecanismo de adsorción es propuesto como un mecanismo fisicoquímico de
interacciones dispersivas del tipo �-�* y electrostáticas. La cinética de adsorción de
ácido carmínico fue representada satisfactoriamente por el modelo de transferencia
de masa externa, sugiriendo ser el paso de velocidad limitante.
PALABRAS CLAVE
Adsorción, biomasa, café, colorante, transferencia de masa.
ABSTRACT
In this work, an agroindustrial waste is revalorized by producing activated
carbon and their posterior use in the removal of carminic acid. The obtained
activated carbon showed a maximum adsorption capacity of 148 mg/g. The
effect on the adsorption capacity of the ionic strength and pH was evaluated.
The adsorption mechanism is proposed as a physicochemical mechanism of
electrostatic interactions and �-�* dispersive interactions. The kinetics of
carminic acid was represented satisfactory by the external mass transfer model,
suggesting that this is the rate-limiting step.
KEYWORDS
Adsorption, biomass, coffee, dye, mass transfer.
INTRODUCCIÓN
Uno de los principales problemas a nivel mundial es la contaminación de
los cuerpos de agua por los efluentes industriales. Los colorantes son uno de
los principales contaminantes emitidos por diversas industrias como la textil,
la alimenticia, la farmacéutica, entre otras. Esto representa un serio problema,
por los daños ocasionados a las tierras de cultivo, la actividad acuícola y a la
salud humana. Debido a los daños a la salud humana se ha implementado el uso

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Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Revalorización de los residuos de café en la eliminación de ácido carmínico / Nancy Elizabeth Dávila Guzmán, et al.

de colorantes naturales, siendo el ácido carmínico uno de los más usados. No
obstante, la compleja estructura de los colorantes dificulta la biodegradación de
los mismos, incluso algunos intermediarios de la degradación son más tóxicos que
el propio colorante, además la coloración generada aún a bajas concentraciones,
conduce a una disminución en la penetración de la radiación solar, lo que afecta
los procesos de fotosíntesis y bioquímicos que se llevan a cabo en los mantos
acuíferos, conduciendo por lo general, al deceso de la biota marina.1,2
Para eliminar los colorantes de los cuerpos de aguas se han desarrollado
diversos procesos como son la adsorción, coagulación-floculación, intercambio
iónico, ozonación, biodegradación y electrodegradación, entre otros. Algunos de
estos procesos son costosos y generan una gran cantidad de residuos. No obstante,
los procesos de adsorción han sido de gran interés debido a su fácil operación,
factibilidad de regeneración del adsorbente, bajo costo y altos rendimientos.3,4
El proceso de adsorción está englobado dentro de los procesos de transferencia
de masa. La adsorción consiste en la acumulación de un sustrato sobre un material
adsorbente. Estos procesos se ven afectados por diversos factores como son la
temperatura, el pH, la naturaleza del material adsorbente y del adsorbato.4 A pesar
de la eficiencia de los procesos de adsorción, pocos estudios se han realizado
sobre la adsorción del ácido carmínico presente en efluentes acuosos. Atun et al.
adsorbieron ácido carmínico sobre partículas de vidrio a pH 4 y una temperatura
de 20 °C, obteniendo bajas capacidades de adsorción (4.03 mg/g);5 Cabrera et
al. reportaron una capacidad máxima de adsorción de 61 mg/g en una resina de
intercambio aniónico (Amberlita IRA-96) a pH 6 y 25ºC.6
Por otra parte, la adsorción de colorantes usando residuos agroindustriales
como material adsorbente ha sido ampliamente estudiada debido a la necesidad
de incrementar la sustentabilidad en los procesos de adsorción. Kyzas et al.
usaron residuos de café como bioadsorbente para remover el colorante azul
ramazol obteniendo una capacidad máxima de adsorción de 179 mg/g a pH
2.7 Fiorentin et al., adsorbieron colorante azul reactivo 5G sobre bagazo de
naranja deshidratado logrando una capacidad máxima de adsorción de 46.87
mg/g a pH 2.8 Safa et al., obtuvieron capacidades de adsorción de 57.88 mg/g y
36.14 mg/g de rojo directo 31 y naranja directo 26, respectivamente, mediante
cáscara de arroz.9
Asimismo, se ha evaluado el desempeño de carbones activados (CA) obtenidos
a partir de residuos agroindustriales para la remoción de contaminantes presentes
en soluciones acuosas. Georgin et al., obtuvieron CA a partir de la cascara de
maní vía pirólisis convencional y mediante microondas, obteniendo materiales
con áreas superficiales específicas de 370.1 y 395.8 m2/g, respectivamente.10 Este
último CA fue empleado para adsorber el colorante rojo reactivo 141, logrando
una capacidad máxima de adsorción de 284.5 mg/g a pH 2.5. Peláez et al.,
obtuvieron CA a partir de tallos de brócoli por un proceso de activación química
con H3PO4 (85.5% V/V) logrando un área superficial específica de 1177 m2/g.11
Además, estudiaron la adsorción del colorante carmín índigo, reportando una
capacidad máxima de adsorción de 312.5 mg/g a pH 5.3. Díaz et al., utilizaron
residuos de café como precursor de CA para la adsorción de fenol.12 El material
se obtuvo por activación física a 600 °C, alcanzando un área específica de 1280
m2/g. Por otra parte, los investigadores reportaron una capacidad máxima de

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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�Revalorización de los residuos de café en la eliminación de ácido carmínico / Nancy Elizabeth Dávila Guzmán, et al.

adsorción de fenol de 137.91 mg/g a pH 7.
Dentro de los residuos agroindustriales con mayor potencial para su uso como
precursor de carbón activado se encuentra el café, ya que es uno de los principales
productos consumidos en el mercado mundial, por lo que la generación de residuos
de este producto supera los 4 millones de toneladas anuales. Actualmente, a
nivel mundial se está priorizando el desarrollo sustentable, por ello, es necesario
desarrollar técnicas para la revalorización de estos residuos. El objetivo del
presente trabajo es el evaluar el potencial de los residuos de café como precursor
de carbón activado para la remoción del colorante natural ácido carmínico a través
del estudio de equilibrio y cinético del proceso de adsorción.
MATERIALES Y MÉTODOS
Todos los reactivos empleados en este estudio (C22H20O13, ZnCl2, C6H8O7,
Na2CO3, NaHCO3, NaOH, HCl, HNO3, H2SO4) fueron de grado analítico, de
alta pureza suministrados por las empresas Jalmek y Sigma-Aldrich. Todas las
disoluciones se prepararon usando agua bidestilada.
Los residuos de café (RC) colectados de filtros de cafetera fueron lavados
con agua desionizada repetidas veces para remover impurezas. En seguida,
fueron secados en una estufa por 24 h a 60 °C y almacenados para su posterior
aplicación. La carbonización de los residuos de café fue llevada a cabo siguiendo
la metodología empleada por Díaz et al., que consiste en la impregnación de los
RC con ZnCl2 a una relación 1.5 g ZnCl2/g RC, temperatura cercana al punto
de ebullición durante 6 h.12 La masa resultante fue secada a 80°C por 24 h,
posteriormente 120 g de dicha masa ya seca fue carbonizada a una razón de 6
°C/min en un horno rotatorio horizontal eléctrico hasta alcanzar la temperatura
de activación (600 °C) por un tiempo de 40 min, bajo un flujo de nitrógeno de
2 mL/min. El CA obtenido a partir de los residuos de café (CA-RC) fue lavado
con HCl 0.1 N para remover el ZnCl2 residual. Posteriormente, el CA-RC fue
filtrado y lavado con agua desionizada hasta obtener pH neutro en el agua
de lavado. Finalmente se filtró y se secó a 60 °C por 12 h para su posterior
almacenamiento.
Con el fin de obtener las propiedades texturales del CA-RC se determinó el
área superficial (método BET), el diámetro y volumen promedio de poros (método
BJH), mediante fisisorción de nitrógeno a 77 K en un analizador Micromeritis/
ASAP 2020. El punto de carga cero (PCC) fue determinado mediante el método de
titulaciones potenciométricas,13 en donde se prepararon 9 soluciones con diferentes
volúmenes de NaOH o HCl 0.1 N con fuerza iónica de NaCl 0.1 N, las cuales se
pusieron en contacto con 0.1 g de CA-RC en tubos cónicos de 50 mL durante 7
días a 25 ºC y 200 rpm. Una vez alcanzado el equilibrio, se midió el pH de las
soluciones para la determinación del PCC. Se realizó el mismo procedimiento sin
CA-RC (blancos) a las mismas condiciones y de manera simultánea.
Para determinar el carácter ácido y básico del CA-RC se empleó el método de
titulaciones de Boehm, el cual utiliza bases fuertes como NaOH para neutralizar
los grupos fenólicos, lactónicos y carboxílicos, Na2CO3 para neutralizar los
grupos fenólicos y carboxílicos y NaHCO3 para neutralizar los grupos fenólicos.14
Estas pruebas se realizaron poniendo en contacto una masa de 0.100 g de CARC (tamaño de partícula de 1 mm) con 25 mL de la solución titulante con

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concentración de 0.1 N (NaOH, NaHCO3, Na2CO3 y HCl) en tubos Falcon de 50
mL, los cuales fueron agitados a 200 rpm a 25°C por 7 días. Posteriormente una
alícuota de 10 mL del líquido sobrenadante fue titulada con HCl 0.1 N o NaOH
0.1 N usando fenolftaleína como indicador.
Por otra parte, el desempeño del CA-RC en la remoción de ácido carmínico
fue evaluado a través de las isotermas de adsorción, las cuales consistieron en
poner en contacto una cantidad conocida de CA-RC con una solución de ácido
carmínico (a diferentes concentraciones iniciales), a temperatura ambiente,
agitación de 280 min-1 y pH 3. Una vez alcanzado el equilibrio, se tomó una
muestra y se analizó la concentración de ácido carmínico (RN4) para determinar
la capacidad de adsorción.
Para determinar el efecto del pH en la capacidad de adsorción, se puso en
contacto 0.5 g de CA-RC con 0.5 L de una solución de RN4 a una concentración
inicial de 100 mg/L y una fuerza iónica de 0.01 M NaCl, a temperatura ambiente
y agitación orbital constante. Los valores de pH estudiados fueron 2, 3, 4 y 5, los
cuáles fueron mantenidos constantes durante todo el experimento mediante la
adición de alícuotas de HNO3 o NaOH 0.1 N. Se tomaron muestras a diferentes
tiempos para su posterior análisis de concentración de RN4.
Por otra parte, el efecto de la fuerza iónica sobre la capacidad de adsorción
fue evaluado siguiendo un procedimiento similar al mencionado anteriormente,
manteniendo el pH constante en 3, concentración inicial de RN4 de 100 mg/L,
una relación de masa de CA-RC y volumen de solución de colorante de 0.5 g/L
y fuerzas iónicas de 0.01, 0.05 y 0.1 M NaCl.
En todos los experimentos de adsorción, la concentración de RN4 fue
determinada en un espectrofotómetro UV-Visible marca HACH modelo DR
2010 a una longitud de onda de 490 nm y pH 3.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El carbón activado obtenido de la pirólisis de los residuos de café fue
caracterizado para determinar las propiedades texturales mediante fisisorción

Fig. 1. Isoterma de adsorción-desorción de N2 a 77 K en CA-RC.

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de nitrógeno (figura 1). El área superficial específica del CA-RC (1280 m2/g)
fue mayor al valor reportado para algunos CAs obtenidos de otros precursores
similares a los residuos de café.10,11,15 Este resultado puede deberse a las condiciones
de activación utilizadas en este trabajo, en donde un exceso de agente activante
fue empleado, lo que puede favorecer el desarrollo de una mayor área superficial.
Por otra parte, el diámetro promedio de poro obtenido para el CA-RC (3.3 nm)
indica un sólido con estructura mesoporosa, mientras que el volumen total de
poro del CA-RC (0.77 cm3/g) fue 75% superior al reportado para carbón activado
obtenido de la pirólisis de la cáscara de coco. Un mayor volumen total de poro
es un indicativo de una mayor porosidad, lo que puede favorecer el proceso de
adsorción al tener mayor disponibilidad de los sitios activos que pueda presentar
el material adsorbente.
En la determinación del PCC se obtuvo un valor de pH de 3.9, lo que indica
que a pH mayores de 3.9 la superficie del CA-RC se encuentra con una carga
mayoritariamente negativa lo que favorecería la adsorción de compuestos
catiónicos (figura 2). Estos resultados son congruentes con los obtenidos de la
determinación de los sitios ácidos y básicos ya que el CA-RC presenta una mayor
concentración de sitios ácidos (1.75 meq/g de grupos fenólicos, 0.75 meq/g de

Fig. 2. Distribución de carga superficial para el CA-RC.

grupos lactónicos y 0.5 meq/g de grupos carboxílicos) en comparación a su
concentración de sitios básicos totales (0.75 meq/g).
En las pruebas de adsorción en el equilibrio, se realizaron las isotermas de
adsorción de RN4 en CA-RC a pH 3, fuerza iónica de 0.01 M NaCl y 25ºC. El
modelo de Langmuir, uno de los modelos más reportados en la literatura para
predecir remoción de colorantes sobre materiales carbonosos, fue utilizado
para describir los datos experimentales. Este modelo relaciona la capacidad de
adsorción en el equilibrio con la concentración del adsorbato en el equilibrio,
mediante la siguiente ecuación:
(1)
dónde qe es la capacidad de adsorción en el equilibrio en mg/g, Ce es la

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concentración en el equilibrio en mg/L, qm es la máxima capacidad de adsorción
en mg/g y KL es la constante de equilibrio de adsorción en L/mg.
Los parámetros de la isoterma de adsorción se estimaron utilizando mínimos
cuadrados basados en el algortimo de optización de Rosenbrock-Newton y
empleando la función objetivo siguiente:
(2)
Por otro lado, el porcentaje de error fue obtenido mediante la siguiente
ecuación:
(3)
A partir de la figura 3, se puede observar que el modelo de Langmuir ajusta
satisfactoriamente los datos experimentales (2.97% de error), obteniendo una
capacidad máxima de adsorción de 148 mg/g, siendo 2.6 y 37 veces mayor al valor

Fig. 3. Isoterma de adsorción de RN4 en CA-RC (pH 3, 0.01 M NaCl y 25 ºC). La línea
continua representa el modelo de Langmuir.

reportado para resinas de intercambio aniónico y vidrio, respectivamente.
Con la finalidad de comprender el mecanismo fisicoquímico que gobierna el
proceso de adsorción de RN4 en CA-RC, se evaluó el efecto del pH y de la fuerza
iónica en la capacidad de adsorción. En la figura 3 se observa como la capacidad
de adsorción del RN4 disminuye conforme aumenta el pH de la solución, esto
se puede atribuir a que la carga superficial del material incrementa su carácter
negativo conforme aumenta el pH, por otra parte, el RN4 tiende a disociarse
conforme se eleva el pH. Además, al correlacionar la capacidad de adsorción
y la carga superficial con el pH de la solución es posible observar un cambio
de pendiente entre los valores de pH de 2 y 3, lo cual se atribuye a la primera
disociación de los grupos funcionales presentes en el CA-RC, correspondientes a
los grupos carboxílicos y por otra parte con el incremento de la especie disociada
del RN4 (H3AC-), lo cual propiciaría la presencia de interacciones electrostáticas
repulsivas entre el adsorbato y el adsorbente.
Estos resultados nos indican que un posible mecanismo son las interacciones
electrostáticas. No obstante, un mecanismo intrínseco a la remoción de
compuestos orgánicos aromáticos sobre materiales carbonosos son las
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interacciones π-π*, en este sentido, está bien documentado16 que los grupos
carboxílicos son desactivantes de la nube electrónica de las capas grafénicas,
con la idea de evidenciar la importancia de dichas interacciones se procedió a
realizar experimentos a distintas fuerzas iónicas, ya que el aumento de iones en
la solución puede favorecer o inhibir dichas interacciones17–19
En la figura 4 se muestra el efecto de la fuerza iónica sobre la capacidad de
adsorción de RN4 en CA-RC. Como se puede observar, la capacidad de adsorción
más elevada se obtuvo a una concentración de 0.05 M NaCl, este incremento
se asoció a la interacción de los iones Na+ con los grupos carboxílicos activos,
evitando por tanto la desactivación de la nube electrónica16,20 y favoreciendo las

Fig. 4. Efecto del pH en la capacidad de adsorción de RN4 en CA-RC.

interacciones π–π entre la superficie del CA-RC y el RN4.
Sin embargo, al incrementar la fuerza iónica de 0.05 a 0.10 M NaCl la capacidad
de adsorción disminuyó, por el posible exceso de cationes en el medio, ya que
además de interactuar con los grupos carboxílicos, pueden propiciar la formación
de enlaces π-catión sobre la superficie del CA-RC disminuyendo los enlaces π-π*
entre el CA-RC y el RN4, este efecto es conocido como apantallamiento.21 Estos
resultados corroboraron que el principal mecanismo de adsorción de RN4 sobre
CA-RC son las interacciones superficiales del tipo π-π y en un segundo término
las interacciones electrostáticas.
El estudio de la velocidad de adsorción de un soluto en soluciones acuosas
sobre partículas sólidas es importante para las posibles aplicaciones industriales
del material adsorbente. La velocidad global de adsorción de un soluto o adsorbato
desde la solución hasta los sitios activos de un adsorbente poroso puede estar
gobernada por uno o más de los siguientes mecanismos de transferencia de
masa: resistencia a la transferencia de masa externa, difusión intraparticular,
difusión superficial, adsorción; dependiendo de la estructura y características del
adsorbente y naturaleza del adsorbato. Por ello, se realizó un estudio cinético de
la adsorción del RN4 sobre el CA-RC, con la finalidad de elucidar el mecanismo
de transporte que gobierna dicho proceso.
Dadas las características texturales del CA-RC y morfológicas del RN4 es

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Fig. 5. Efecto de la fuerza iónica en la capacidad de adsorción de RN4 en CA-RC.

posible considerar que el proceso de adsorción está ocurriendo por un mecanismo
de transporte de masa externo. El modelo de transporte externo de masa (MTE)
se desarrolló considerando que la difusión intraparticular es mucho más rápida en
comparación al transporte externo de masa, debido a esto no existe un gradiente
de concentración dentro de la partícula del adsorbente. El modelo es representado
por las siguientes ecuaciones:
(4)
(5)
donde CA es la concentración de RN4 en mg/L, CAr es la concentración de RN4
en la superficie externa de la partícula a r=R en mg/L, kL es el coeficiente de
transporte externo de masa en fase líquida en cm/h, m es la masa del adsorbente
en g, S es el área externa por unidad de masa de adsorbente en cm2/g, V es el
volumen de la solución en cm3, εp es la fracción hueca del adsorbente, ρp es la
densidad de la partícula adsorbente en g/L.
La Ec (4) indica que la velocidad de decaimiento de la concentración del
sustrato en la solución es igual al transporte de masa del adsorbato desde el
seno de la solución hasta la superficie externa de la partícula del adsorbente.
Los términos de la Ec. (5) de izquierda a derecha representan: la acumulación
del RN4 en los poros del CA-RC, la masa del RN4 adsorbida por el CA-RC y la
velocidad de transporte externo de masa. El sistema de ecuaciones se resuelve
usando la siguiente condición inicial a t = 0, C = C0 y CAr = 0; y ya que no existe
un gradiente de concentración dentro de la partícula del adsorbente se puede decir
que existe un equilibrio local entre la concentración del RN4 en la solución dentro
del poro y la masa adsorbida sobre la superficie del poro, pudiéndose representar
esto por la isoterma de adsorción de la siguiente manera:
(6)
(7)
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(8)
donde Vp es el volumen de los poros del CA-RC en cm3/g, ρs es la densidad del
sólido en g/cm3. El valor de la densidad del sólido fue tomado como 2.32 g/cm3,
el cual ha sido reportado para carbón activado granular.22 Por otra parte, para el
cálculo del área externa de la partícula (S) se supuso una geometría esférica y se
utilizó la siguiente correlación.23
(9)
donde rp es el radio de la partícula en cm.
En la figura 6, se muestran las curvas de decaimiento de la concentración de
RN4 durante la adsorción en RA-CR, las líneas continuas representan el ajuste
mediante el MTE. Como se puede observar, el modelo de transferencia de externa
representa adecuadamente los datos experimentales a las diferentes condiciones
de operación. Adicionalmente, es posible observar que las cinéticas de adsorción
más rápidas suceden a pH 2 y 3; mientras que al fijar el pH a 3 y variar la fuerza
iónica, la cinética de adsorción más rápida ocurre cuando la fuerza iónica es
0.05 M de NaCl.

Fig. 6. a) Efecto del pH sobre la cinética de adsorción de RN4 en CA-RC. b) Efecto de
la fuerza iónica sobre la cinética de adsorción de RN4 en CA-RC. Las líneas sólidas
representan el ajuste con el MTE.

En la tabla I se muestran los coeficientes de transporte externo (kL) y el
porcentaje de error promedio para las cinéticas de adsorción de RN4 en CARC. Los valores de kL fueron estimados mediante ajuste de mínimos cuadrados
empleando el software MicroMath Scientist. El MTE presentó un porcentaje de
error global de 6.35 %. lo que sugiere que el fenómeno que controla la velocidad
de adsorción del RN4 sobre CA-RC. Adicionalmente, se observa que el mayor
valor de kL fue obtenido a las condiciones de pH 3 y fuerza iónica de 0.05 M de
NaCl, indicando que a estas condiciones experimentales se favorece la velocidad
de adsorción de RN4 sobre CA-RC.
CONCLUSIONES
La carbonización y activación de los residuos de café generó un carbón
activado con estructura microporosa, alta área superficial y volumen de poro,

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Tabla I. Parámetros del MTE para la adsorción de RN4 en CA-RC.
No. Exp.

pH

F.I. (M NaCl)

kL (cm h-1)

%Error

1

2

0.05

2.08

13.48

2

3

0.01

1.84

7.31

3

3

0.05

3.53

10.96

4

3

0.10

1.22

1.60

5

4

0.05

1.01

2.30

6

5

0.05

0.92

2.45

así como una naturaleza ácida con una concentración cuatro veces mayor en
comparación a la cantidad de sitios básicos. Los resultados obtenidos indicaron
que el desempeño del CA-RC en la remoción de ácido carmínico es dependiente
del pH y de la fuerza iónica de la solución. La mayor capacidad de adsorción (148
mg/g) fue obtenida a condiciones de pH ácido y con una fuerza iónica de 0.05M
de NaCl. El incremento en el pH decrece la capacidad de adsorción, debido a las
repulsiones electrostáticas entre la superficie del CA-RC y el ácido carmínico.
Los mecanismos fisicoquímicos que gobiernan el proceso de adsorción del
RN4 sobre CA-RC son propuestos como interacciones dispersivas del tipo π-π*
e interacciones electrostáticas. A partir de los resultados obtenidos, es posible
concluir que los residuos sólidos de café pueden ser revalorizados mediante su uso
como precursor de carbón activado permitiendo su aplicación en el tratamiento
sustentable del agua.
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1

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

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�Impacto de los esquemas
de sincronismo en los
transformadores principales
de la Central Hidroeléctrica
“Ing. Carlos Ramírez Ulloa”
Mauricio Sosa

Comisión Federal de Electricidad, Gerencia Regional de Producción Sureste,
Valladolid, Yucatán, México
mauricio.sosa@cfe.gob.mx
RESUMEN
La energización fuera de fase es un evento indeseable para una unidad
generadora, la cual ocurre cuando el voltaje, la frecuencia o el ángulo correctos
para la sincronización no se cumplen. Otra variable a considerar es la rapidez
con las que las protecciones eléctricas liberan la falla. Esta combinación de
circunstancias puede resultar en daño irreparable al equipo eléctrico primario.
En los últimos 25 años se han tenido 11 fallas de transformadores principales
monofásicos en la Central Hidroeléctrica Ing. Carlos Ramírez Ulloa (Presa
El Caracol), sin tener un claro entendimiento de las razones. Este documento
presenta los resultados de la investigación y análisis de la problemática,
incluyendo la energización fuera de fase, y el reajuste de los esquemas de
sincronismo para eliminar ese problema.
PALABRAS CLAVE
Sincronismo, transformadores, energización fuera de fase.
ABSTRACT
An undesirable event in a generator unit is the out of phase energezitation,
which occurs when the right voltage, frequency, or angle is not accomplished.
Another variable to be considered is the operation time at which the electrical
protections disconnect the faulted element this combination of circumstances
could lead to irreparable damage of the primary equipment. In the last 25 years,
there has been 11 failures in the main one phase tranformers in the Hydroelectric
Central Ing. Carlos Ramírez Ulloa (El Caracol dam), without understanding the
reasons. This document presents the results of the research and analysis of the
situation, including out of phase energization, and readjustment to sincronism
squeme for solving that problem.
KEYWORDS
Sincronism, transformers, out of phase energezitation.

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�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

INTRODUCCIÓN
Los sistemas eléctricos de potencia alimentan la electricidad necesaria para
la vida diaria., los cuales requieren de una red de transmisión robusta y unidades
generadoras confiables. Los tipos de unidades y sus primo-motores dependen
de las fuentes de energía primaria disponibles, hoy en día se cuenta con turbinas
hidráulicas y eólicas, además de turbinas de vapor en centrales termoeléctricas
que utilizan algún combustible como carbón, gas natural, combustóleo, nucleares
y geotermia, así como turbinas de gas y motores de combustión interna, en los
cuales se produce la energía eléctrica y se instalan tan cerca de los centros de
carga como lo permite el despacho económico.
La electricidad es un producto que no puede ser almacenado porque es
producido, transportado, distribuido, comercializado y consumido en el mismo
momento. Se requiere entonces de un constante balance entre la generación y
la carga. Cuando ésta se incrementa, necesitamos poner en servicio una o más
unidades generadoras y, si la carga baja, entonces debemos poner fuera unidades.
Como la generación del sistema de potencia es la suma de todos los generadores
acoplados en paralelo en ese momento, se puede decir que se trata de un “sistema
de bus infinito”, en el cual es difícil que el voltaje o la frecuencia varíen debido
a la cantidad de generadores conectados en paralelo. Para conectar un nuevo
generador al sistema eléctrico de potencia y mantener su estabilidad, se requieren
una serie de maniobras complejas. A este proceso se le llama “sincronización”.
Las condiciones que se deben cumplir para sincronizar un generador son:1,2 igual
secuencia de fases, correspondencia de fases, mismo voltaje, misma frecuencia,
y ángulo de fase dentro de valor permisible.
Una diferencia de voltaje de entre 0 y +5% es permisible (el voltaje del
generador debe ser mayor o igual al voltaje del bus). Un deslizamiento de frecuencia
permisible (el rango en el cual difieren las frecuencias del generador y del bus)
debe ser menor de 0.067 Hz. Esta diferencia equivale aproximadamente a 1 vuelta
o revolución en el sincronoscopio cada 15 s. Adicionalmente, es recomendable
tener la máquina “rápida” (la aguja del sincronoscopio debe girar hacia quick o
fast), para prevenir motorización del generador y disparos por potencia inversa.
El voltaje de la máquina debe ser más alto para que conecte entregando reactivos
y prevenir la absorción de reactivos al momento de sincronizar.
Si bien el esquema de sincronización es muy importante, en muchos casos no
se le da la importancia debida porque los daños de una mala sincronización no
han sido bien entendidos. El peor caso es el exceso de confianza y considerar que:
“esto no puede sucedernos a nosotros” o “nuestro operador está bien entrenado...”,
hasta que sucede un evento de este tipo.
Este documento analiza el caso de la C. H. Ing. Carlos Ramírez Ulloa (El
Caracol) de la CFE donde se tuvieron repetidas energizaciones fuera de fase,
dañando los transformadores principales monofásicos. Se presenta un diagnóstico,
las soluciones propuestas y los resultados superiores a lo esperado.

ESQUEMAS DE SINCRONISMO
Conexiones del generador al sistema de potencia
La CFE utilizados configuraciones básicas para conectar generadores al
sistema eléctrico de potencia. Una de ellas es la conexión directa al bus y la
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otra es la conexión unitaria a través de un transformador elevador de unidad o
transformador principal.
Conexión directa a la red
En la conexión directa los generadores son conectados directamente a la red de
distribución, sin un transformador de potencia. Los generadores son conectados
al bus de carga para alimentar servicios auxiliares y cargas locales (figura 1).
Esas instalaciones son pocas donde se tienen pequeños generadores los que
son conectados directamente a la red de distribución y cargas.

Fig. 1. Conexión directa del generador a la red de distribución.

Conexión a través de un transformador principal
La conexión a través de un transformador elevador o transformador principal
es la conexión típica para la mayoría de las centrales de la CFE. El generador está
conectado con un transformador elevador (figura 2). Hay algunos pocos casos
donde hay dos o más máquinas conectadas a un solo transformador.

Fig. 2. Conexión típica de la mayoría de los generadores de CFE a través de un
transformador principal o transformador elevador.

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Esquemas de sincronismo
El esquema de sincronismo se alimenta por medio de la señal de voltaje
obtenida desde los transformadores de potencial (TP’s) del generador y del bus
al cual se va a conectar, sea del mismo nivel de voltaje o de voltaje distinto al del
generador eléctrico, a partir de las cuales se hace la comparación de los parámetros
de magnitud de potenciales y frecuencias, así como la diferencia angular entre
el generador y el sistema. Si el esquema de sincronismo es trifásico, también se
puede obtener la secuencia de fases.
Existen tres esquemas de sincronismo básicos, la CFE procura utilizar
la sincronización manual con relevador vereficador de sincronismo y la
sincronización automática.
Sincronización manual
En este esquema de sincronismo, el operador de unidad realiza los ajustes de
voltaje y frecuencia en forma manual observando la ménsula de sincronismo,
hasta igualar las magnitudes de voltaje e igualar la frecuencia, y una vez lograda
esta condición, realiza la orden de cierre del interruptor de máquina cuando la
aguja del sincronoscopio está lo más cercana a cero y con límites permisibles
dentro de ±10° (figura 3).

Fig. 3. Esquema de sincronización manual.

Algunos sincronoscopios tienen marcado en la carátula la sección angular
donde puede realizarse el cierre del interruptor en forma segura, siempre y
cuando se cumplan las demás condiciones.
Una ménsula de sincronismo completa (figura 4) incluye: voltímetro de bus,
voltímetro de generador, frecuencímetro de bus. frecuencímetro de generador,
sincronoscopio, y lámparas de sincronismo.
Por lo general, se ocupa el método de lámparas apagadas por ser monofásica
la ménsula de sincronismo, si el esquema es trifásico, debe usarse el método
de dos lámparas encendidas y una apagada para asegurar el momento justo de
coincidencia de frecuencia, método que además permite verificar la secuencia
de fases. Este tipo de esquema de sincronismo manual es totalmente dependiente
del conocimiento, habilidad y entrenamiento del operador de unidad, por lo que
se considera de alto riesgo al estar sujeto a la posibilidad del error humano.
Sincronización manual con relevador verificador de sincronismo
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Fig. 4. Ménsula de sincronismo completa.

En este esquema de sincronismo, el operador de unidad realiza los ajustes de
voltaje y frecuencia de forma similar a la sincronización manual. La diferencia
es que aun cuando realice la orden de cierre del interruptor en condiciones no
óptimas, el cierre del interruptor no se completará debido a que el contacto
del verificador de sincronismo no da el permisivo de cierre, hasta que haya las
condiciones adecuadas para sincronizar la unidad (figura 5).
Este tipo de esquema es dependiente del conocimiento y habilidad del
operador de unidad, así como del correcto alambrado y ajuste del verificador
de sincronismo, pero es más seguro que el esquema de sincronismo manual,
por lo que se considera de riesgo medio, ya que reduce significativamente la
posibilidad del error humano del operador de unidad. Se recomienda que el
verificador sea del tipo que evalúa el ángulo de fase, la diferencia de voltaje y
el deslizamiento de frecuencia y no solamente ángulo de fase, aunque siempre
será preferible tenerlo limitado a no tenerlo.

Fig. 5. Esquema de sincronización manual con verificador de sincronismo.

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Sincronización automática
En este esquema de sincronismo, el sincronizador automático realiza
los ajustes de voltaje y frecuencia sin intervención del operador de unidad y
ejecuta la orden de cierre del interruptor de máquina en cuanto cumple con las
condiciones requeridas para sincronización (figura 6).

Fig. 6. Esquema de sincronización automática.

En este caso la intervención del operador es únicamente para poner en servicio
el sincronizador automático, mismo que por lo general se autodeshabilita cuando
se recibe la señal de que el interruptor de máquina ha cerrado. Este es un esquema
totalmente independiente del conocimiento y habilidad del operador de unidad,
por lo que se considera muy seguro. Sin embargo, se recomienda que también
se supervise con un verificador de sincronismo ante una eventual falla de este
equipo o errores de alambrado o de ajuste, por lo que entonces el contacto del
verificador debe quedar en serie con el paralelo de los contactos permisivos de
la sincronización manual y de la sincronización automática (figura 7).

Fig. 7. Diagrama parcial de control de cierre del interruptor de máquina con sincronización
automática y manual. El verificador de sincronismo 25X debe supervisar tanto el modo
manual 52G CS como el sincronizador automático 25 A y ser preferentemente un equipo
independiente.
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Mediante el uso de sincronizadores automáticos, normalmente se logran
sincronizaciones dentro de ±5°, lo cual se traduce en una sincronización de
bajo esfuerzo para la unidad generadora (figura 8 y 9).

Fig. 8. Oscilograma de una conexión de unidad generadora realizada con un
sincronizador automático con una diferencia angular de 3.91°. Las corrientes de fase
en la sincronización son de valores entre 0.2 y 0.5 pu.

Fig. 9. Detalle del oscilograma de la Fig. 6 en la que la diferencia ngular obtenida son
1.57 ms, correspondientes a 33.91° y considerando los 30 del desfasamiento angular
de la conexión en delta de los devanados de baja del transformador elevador, queda
en 3.91°.

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En el registro se tiene una diferencia angular de 33.91° eléctricos entre los
potenciales de la fase del bus y del generador y, para este caso, considerando
el desfasamiento de 30° por la delta del transformador elevador, se tiene una
diferencia angular de 3.91° en la sincronización, asumiendo que los errores de
los transformadores de potencial TP’s y del transformador elevador deben ser
menores a 1° eléctrico y de hecho deben ser del orden de minutos.
Energización fuera de fase: causas y consecuencias
Al evento de cierre del interruptor de máquina cuando se realiza si las
condiciones para la sincronización de la unidad no se han cumplido, se le
llama “energización fuera de fase”, siendo las condiciones más comunes en no
cumplirse el ángulo de fase y el deslizamiento de frecuencia. Esta condición
es un cortocircuito trifásico entre dos fuentes de potencia, el generador a
conectarse y el sistema eléctrico de potencia, normalmente en condiciones
de bus infinito, cuyo peor caso teóricamente sería el correspondiente a una
diferencia angular de 180° ya que en este caso el potencial aplicado en el
cortocircuito es de 2 pu y no de 1 pu como lo sería en una falla trifásica en
terminales, estando la máquina conectada o en vacío, por lo que la corriente
de cortocircuito podría ser mayor de 10 veces la corriente nominal del
generador.
En un cortocircuito trifásico en terminales el valor de la corriente es de 6
a 10 veces la corriente nominal del generador y para algunas máquinas este
valor puede ser destructivo, razón por la cual uno de los métodos utilizados
para minimizar esta posibilidad es el uso del bus de fase aislada. Un cierre
lento del interruptor de máquina también puede causar una energización fuera
de fase.3
Causas de la energización fuera de fase
Existen diferentes causas de una energización fuera de fase, dependiendo del
tipo del esquema de sincronismo:
1) Error humano (marcados con *)
• Falta de conocimiento, habilidad o entrenamiento del operador de
unidad*.
• Exceso de confianza y distracciones*.
• Prácticas operativas incorrectas*.
2) Falla de los circuitos de potenciales
• Terminales flojas o sueltas.
• Polaridad invertida.
• Transformadores de potencial montados incorrectamente o con falseos.
• Conexiones de fase incorrectas.
• Código de colores de cables de control no controlado o mal aplicado.
3) Alambrado del circuito de cierre del interruptor de máquina
• Falla del aislamiento del alambrado.
• Conexiones incorrectas*.
• Puenteo accidental de terminales*.
4) Falla del verificador y del sincronizador
• Ajustes incorrectos*.
• Falla del contacto de cierre.
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• Pérdida de calibración.
• Falla interna del equipo.
5) Falla del interruptor de máquina
• Falla del mecanismo de cierre en forma tripolar y, si el interruptor es
compartido en un arreglo de interruptor y medio con una línea de transmisión
con DRM, en forma monopolar.
• Falla del aislamiento del interruptor provocando falla a tierra o bien, un
flash-over.
Se pudiera considerar que el flash-over es una forma especial de energización
fuera de fase, ya sea externo o interno, aunque el interlock debe ser distinto para
cada caso: en una energización fuera de fase, bastará con disparar el interruptor
de máquina de la unidad generadora, sin embargo, en un flashover, será necesario
“barrer” el bus al cual se pretendía conectar la unidad porque no será suficiente
abrir el interruptor para librar la falla, dado que está abierto.
Consecuencias de la energización fuera de fase
Las consecuencias de la energización fuera de fase son variadas.
• Daños en el transformador principal: Un transformador dañado puede ser
muy costoso. Bobinas, boquillas, empalmes y en casos severos, daños al núcleo
pueden ocurrir. Normalmente, un arco interno incipiente produce gases y una
presión excesiva. Si está equipado, la protección Bucchholz 63B y/o la válvula
de sobrepresión 63P operarán. Los esfuerzos eléctricos por los sobrevoltajes y
excesivas corrientes disminuyen la vida útil del transformador.
• Daños en el interruptor de máquina: Una energización fuera de fase puede
dañar el interruptor de máquina. Los esfuerzos por sobrevoltajes y excesivas
corrientes a través de los contactos del mismo destruirán el interruptor si se
excede la capacidad interruptiva del equipo.
• Daños al generador y a la turbina: Daños a los aislamientos del generador
pueden ocurrir, causados por los esfuerzos electromecánicos. Los amarres de
los devanados se revientan, hay sobrecalentamientos, se producen fisuras y
descascaramientos en los aislamientos pueden ocurrir y causar fallas a tierra
o entre fases. La energización fuera de fase también causa desalineamiento y
daños a las chumaceras y al eje del turbogrupo. En consecuencia, aumentan
las vibraciones y se reduce la vida útil del equipo. Daños severos y aún
destrucción pueden ocurrir en un motor de combustión interna. A diferencia de
un turbogenerador que prácticamente flota sobre aceite, las bielas de un motor
de combustión interna no pueden cambiar de posición instantáneamente.
• Daños al sistema eléctrico de potencia: Las consecuencias de la energización
fuera de fase hacia el sistema eléctrico de potencia son también muy variadas.
Una energización fuera de fase esfuerza los transformadores principales y
generadores de otras unidades conectadas al mismo bus, dando lugar a fallas.
Una falla que ponga fuera de servicio un transformador elevador en un futuro,
seguramente tendrá su causa raíz en este evento. Una energización fuera de
fase puede disparar otras unidades generadoras, conectadas al mismo bus. Esos
efectos incluyen la saturación de los TC’s que alimentan la protección diferencial
de generador y/o de transformador principal. Transformadores de carga y líneas
de transmisión también pueden disparar, principalmente por la saturación de
los TC’s que alimentan las protecciones al rebasar el nivel de cortocircuito. Si

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el sistema de potencia no es suficientemente robusto, una energización fuera de
fase puede afectar la estabilidad del mismo. Este efecto dependerá del tamaño
de la unidad bajo falla o de su ubicación en el sistema (principalmente colas del
sistema de potencia), o una combinación de estos factores.
Formas de prevenir una energización fuera de fase
Hay diferentes formas de prevenir una energización fuera de fase. La
primera medida es implementar esquemas de sincronismo con verificador de
sincronismo y sincronizadores automáticos en todas las unidades generadoras.
Después de un mantenimiento de parada programada, debe realizarse una
prueba de energización inversa (feedback) o una prueba de energización a
bus muerto. Esto es especialmente importante cuando se han reemplazado
transformadores de potencial y cuando se han intervenido circuitos de
potenciales. Adicionalmente, debe ejecutarse una prueba de interlock eléctrico.
Controles adicionales deben ser implementados para unidades con capacidad de
arranque negro y energización a bus muerto. Implementar en los procedimientos
la confirmación del bus muerto en sus tres fases, además de la medición de
potencial de bus de media o alta tensión para evitar que ante la pérdida de un
fusible del transformador de potencial, pueda ocurrir un evento no deseado.
Implementación del esquema de sobrecorriente de fase de alto nivel (IEEE/
ANSI50). Si una gran corriente es detectada, se debe disparar la unidad sin
restricciones (Ver procedimiento CFE-G0100-07).6 Revisión periódica de
ajustes y ejecución de pruebas operativas al verificador de sincronismo y del
sincronizador automático. Un buen momento para realizar esta actividad es en
un mantenimiento de parada programada. El verificador de sincronismo debe
supervisor tanto los comandos manuales del operador (sincronización manual)
como los comandos del sincronizador automático para todos los intentos de
cierre. El ajuste del verificador de sincronismo debe ser mayor que el ajuste
del sincronizador automático, siempre que se cumplan los requerimientos
de la norma IEEE-C37.102.2006.2 Los potenciales para el verificador de
sincronismo y para el sincronizador deberán ser tomados de diferentes fases,
y de ser posible, deberán ser trifásicos. Los ajustes deberán estar dentro de lo
recomendado por la norma IEEE C37.102.2006 para monitorear condiciones
de voltaje, frecuencia y ángulo de fase.2 Sin embargo, se ha observado que la
sincronización con elementos trifásicos puede dificultarse cuando el sistema
eléctrico esta desbalanceado o cuando se está moviendo contantemente, tal como
pasa en horas pico y/o disturbios. Los relevadores digitales, dispositivos de
control y registradores oscilográficos de fallas deben ser ajustados para generar
registros al cierre del interruptor de máquina, los cuales se pueden recuperar
para la evaluación y análisis del comportamiento de la unidad.
Mecanismo de falla de los transformadores de potencia
El efecto de la excesiva corriente es acumulativo como se menciona en la
sección 7.1.1. de la norma IEEE C57.12.00.4 Los transformadores principales
fallan por la excesiva corriente de una energización fuera de fase. La causa por
la que ocurre evento no es relevante, ya que siempre que haya una diferencia
de voltaje, diferencia de frecuencia o diferencia de ángulo de fase mayor a lo
permisible, habrá alta corriente.
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Otra causa de la falla de los transformadores es la incapacidad de remover
rápidamente la fuente de voltaje cuando el regulador automático de voltaje
(AVR) no desenergiza la unidad rápidamente. El tipo de excitación del
generador determina la velocidad a la cual el AVR puede remover la excitación,
por ejemplo, un sistema sin escobillas (brushless) es lento para extinguir el
campo, mientras que en los sistemas estáticos es más rápido y la resistencia de
descarga cobra especial importancia. Las grandes corrientes asociadas con la
energización fuera de fase producen tanto esfuerzos eléctricos como esfuerzos
térmicos en un transformador. El daño térmico no es significativo porque el
aumento de temperatura es pequeño -la corriente es muy alta, pero dura solo
unos pocos segundos. La principal amenaza es entonces el esfuerzo mecánico
en los devanados y empalmes, el cual es proporcional a cuadrado de la corriente
circulante.5
Caso de estudio: La C. H. Ing. Carlos Ramírez Ulloa (El Caracol)
El caso de estudio de la C. H. Ing. Carlos Ramírez Ulloa (El Caracol) es
interesante porque la mayoría de las energizaciones fuera de fase ocurren por
diferencia angular y por diferencias de voltaje.7 El impacto de la sincronización
por diferencia de frecuencia es presentado en este caso.
Antecedentes
En las unidades 1 y 3 de la C. H.se han tenido 11 fallas de los transformadores
principales monofásicos en 25 años (desde 1990 hasta 2015). Cuando sucedió la
segunda falla de un transfomador principal monofásico, mientras la unidad de
reserva estaba en reparación, se decidió sustituir el banco de transformadores
monofásicos de la unidad 2 con un transformador trifásico, realizando las
modificaciones pertinentes. La tabla I muestra la lista de eventos ocurridos en
esas unidades.
Inspección y análisis
Este grupo de trabajo realizó una inspección de los esquemas de protección,
medición y control, así como de los esquemas de sincronismo en abril de 2015.
Se encontró que se cuenta con ménsulas de sincronismo y controles adecuados
para cada unidad. La ménsula está compuesta de sincronoscopio, lámparas de
sincronismo, voltímetros de generador y de bus, frecuencímetros de generador
y de bus. Los controles incluían mandos de subir y bajar velocidad y voltaje,
así como selección del modo de sincronización y control del interruptor de
máquina. No se detectó que hubiera un relevador verificador de sincronismo.
Las unidades tienen sincronizadores automáticos, pero los ajustes no cumplen
con los requerimientos establecidos en las normas correspondientes.2, 8 Además,
tienen diferentes ajustes para cada grupo.
No se cuenta con registros del último mantenimiento a los esquemas de
sincronismo. Por lo menos, se realizan pruebas de energización a bus muerto
después de cada mantenimiento de parada programada. Las tres unidades
cuentan con control digital de tipo electrohidráulico para la turbina y con un
control digital de excitación de tipo estático. Las unidades tienen esquemas
de protecciones de generador digitales y redundantes, protección digital de

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Tabla I. Listado de eventos en la C.H. Ing. Carlos Ramírez Ulloa (El Caracol) entre 1990
y 2015.
x

Unidad

Fase

Protecciones
operadas

Acciones

24-ago-1990

1

B

Bucchholz Y 87T

Se usa transformador monofásico
de reserva.

24-sep-1990

1

C

Bucchholz Y 87T

Se usa transformador monofásico
de U2, mientras se habilita como
condensador síncrono y se instala
transformador trifásico.

19-sep-1994

1

B

Bucchholz

Se usa transformador monofásico
de reserva. Disparó al excitar.

6-ago-1995

1

A

Bucchholz

Se usa transformador monofásico
de reserva.

11-sep-2001

3

A

Bucchholz, 87T, Se usa transformador monofásico
VSP
de reserva reparado.

01-oct-2001

1

C

87T Y 51NT

Se usa transformador monofásico
de reserva reparado. Disparó
5 segundos después de
sincronizar.

09-jun-2002

3

A

87T Y Bucchholz

Se usa transformador monofásico
de reserva reparado.

23-ago-2009

1

C

87T Y Bucchholz

Se usa transformador monofásico
de reserva reparado.

30-may-2012

1

B

87T Y VSP

Se usa transformador monofásico
de reserva reparado. Disparó
pocos segundos después de
sincronizar.

16-sep-2014

1

C

87T Y VSP

Se usa transformador monofásico
de reserva reparado

01-may-2015

?

?

Bucchholz

Se usa transformador monofásico
de reserva reparado

los transformadores principal, de excitación y de auxiliares. El tablero de
protecciones se encontró limpio, ordenado y etiquetado. También se cuenta con
diagramas suficientes y claros (aunque con algunos errores). Las unidades 1 y
3 no tienen aplicado el procedimiento normativo CFE-G0100-07 “Ajustes de
Protección Eléctrica de las unidades Generadoras, Transformadores de Unidad
e Interruptores de Potencia”.6
Plan de acción remedial
El grupo de especialistas revisó los registros de las protecciones digitales de
generador. Esos registros mostraron el disturbio que se produce en la unidad al
sincronizar, existiendo más eventos con baja frecuencia que con alta frecuencia.
No obstante, ambos tipos de eventos estaban más allá de los límites permisibles
de acuerdo a la normatividad. En muchos casos, las unidades han sido conectadas
hasta 5 o 6 veces al día, lo cual podría dar lugar a la misma cantidad de eventos
de energización fuera de fase por día y en consecuencia tener igual cantidad
de sobreesfuerzos electromecánicos en los transformadores principales. Se
emitieron las siguientes recomendaciones:
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• Habilitar la función de verificador de sincronismo disponible en uno de los
relevadores de generador, conforme a la normatividad vigente.
• Aplicar nuevos ajustes a los sincronizadores conforme a normas, probarlos
y sintonizarlos
• Instalar un registrador oscilográfico de fallas.
• Revisar el alambrado del esquema de sincronismo (debido a que en diagramas
hay partes no detalladas).
• Aplicar el procedimiento CFE-G0100-076 a las unidades 1 y 3.
Implementación del verificador de sincronismo
Los nuevos ajustes fueron calculados y programados en los relevadores
de protección de generador en junio de 2015. La tabla II muestra los ajustes
aplicados en la protección digital de generador. Esos ajustes incluyen los valores
del rango de aceptación de potenciales de bus y máquina, la máxima diferencia
de voltaje, el máximo deslizamiento de frecuencia y el máximo ángulo de fase
entre señales.
Las condiciones para bloquear el esquema de verificador de sincronismo
(BSYNCH) son:
• Que no haya los 3 polos abiertos (NOT 3PO).
Tabla II. Ajustes para el verificador de sincronismo U-1, U-2 y -3
Descripción

Nombre

Ajuste

Relación del transformador de potencial de PTR
máquina

133.33

Relación del transformador de potencial para PTRS
sincronizar

1200

Habilitar el verificador de sincronismo

E25

Y

Fase utilizada para el voltaje de sincronismo

SYNCP

VA

Umbral bajo de la ventana de voltaje (V)

25VLO

103.5

Umbral alto de la ventana de voltaje (V))

25VHI

126.5

Máxima diferencia de voltaje

25VDIF

4

Factor de corrección de voltaje

25RCF

1.660

Se requiere voltaje de generador mayor

GENV+

N

Deslizamiento de frecuencia mínimo (Hz)

25SLO

−0.01

Deslizamiento de frecuencia máximo (Hz)

25SHI

0.06

Compensación angular del transformador

COMPA

−30

Ángulo máximo 1 (◦ )

25ANG1

8

Ángulo máximo 2 (◦ )

25ANG2

10

Objetivo del ángulo de cierre (◦ )

CANGLE

-3

Tiempo del cierre del interruptor ( s)

TCLOSD

0.06

Ángulo de falla de cierre

CFANGL

OFF

Umbral de bajo voltaje para bus muerto ( V)

27VSP

15

Bloqueo de verificador (ecuación lógica

BSYNCH

!3PO + 60LOP + TRIP

Salida permisiva (ecuación lógica)

OUT203

25C+25A1+25A2+
(27VS*IN201)

Entrada binaria para bus muerto

IN201

Bus muerto

62

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• Que haya una pérdida de potenciales (60LOP).
• Cualquier disparo active TRIP.
La función del verificador en el relevador digital opera con el voltaje de secuencia
positiva, por lo que debe tener los tres potenciales sanos, y por supuesto, si
hay un disparo presente, la función de verificador de sincronismo debe ser
bloqueada. En el esquema permisivo de cierre, la salida hacia el circuito de cierre
(OUT203) tiene una detección de bus muerto que combina una entrada binaria
IN201 y un detector de bajo voltaje de bus 27VS en una compuerta lógica AND.
Este tipo de detección de bus muerto previene otorgar el contacto permisivo de
cierre cuando se tiene un potencial remanente. Cuando el potencial del bus cae
por debajo del ajuste del elemento de bajo voltaje 27VS y se tiene una señal
binaria de que el bus está muerto (IN201) que manda el operador de unidad,
entonces se activa la salida OUT203 y el interruptor de máquina podrá cerrar sin
el verificador de sincronismo. El ajuste seleccionado para la fase del potencial
del potencial de sincronización (ajuste SYNCP) es VA para las unidades 1 y 3
porque esas unidades tienen una conexión delta DAC. El ajuste SYNCP es VB
para la unidad 2 porque este transformador tiene una delta DAB. La unidad 2
tiene un transformador trifásico, a diferencia de las unidades 1 y 3 que tienen un
banco de transformadores monofásicos.
Calibración del verificador de sincronismo (25X)
Las pruebas fueron desarrolladas para la ventana de aceptación de voltaje del
relevador digital. Las pruebas confirman los límites del ángulo de aceptación de
sincronismo. El rango operativo del esquema fue verificado nuevamente con
los ajustes del relevador. (No se pudo realizar la prueba con deslizamiento de
frecuencia debido a que no se contaba con un equipo de prueba para inyectar
diferentes frecuencias simultáneamente).
La tabla III y la figura 10 muestran los resultados para la unidad 1, la cual
tuvo resultados similares a las unidades 2 y 3.
Reajuste de los sincronizadores automáticos
Los ajustes fueron realizados en los sincronizadores automáticos para las
unidades 1, 2 y 3 para mejorar su funcionamiento. Sólo el ajuste de deslizamiento
de frecuencia fue cambiado para cumplir con las normas vigentes. Para detalles
del reajuste, consulte la tabla IV.
Pruebas operacionales y resultados
Las pruebas operacionales de los esquemas de sincronismo fueron realizadas
en forma simulada y real. Esas pruebas muestran los buenos resultados para el
verificador de sincronismo. El reajuste de los sincronizadores se realizó posterior
a esta actividad, una vez que se comprobó la funcionalidad del verificador de
sincronismo.
Pruebas del esquema de sincronismo en forma simulada
Temporalmente, se ajustó la entrada IN201 para recibir la orden del
sincronizador y generar registros en la protección y evaluar si el verificador
de sincronismo realiza una protección efectiva, así como comprobar si el

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Tabla III. Resultados de la calibración del verificador de sincronismo de la unidad 1.
V. bus
(V)

V. gen
(V)

RTP

V. gen
(kV)

115

133

115

Voltaje

Ángulo

Vfc

133.33

17.73

127.46

132

133.33

17.6

126.5

-10

115

131

133.33

17.47

125.54

-9.2

115

130

133.33

17.33

124.58

-8.3

115

129

133.33

17.2

123.63

-7.5

115

128

133.33

17.07

122.67

-6.7

115

127

133.33

16.93

121.71

-5.8

115

126

133.33

16.8

120.75

-5

115

125

133.33

16.67

119.79

-4.2

No opera

No opera

115

124

133.33

16.53

118.83

-3.3

-10

10

115

123

133.33

16.4

117.88

-2.5

-10

10

115

122

133.33

16.27

116.92

-1.7

-10

10

115

121

133.33

16.13

115.96

-0.8

-10

10

115

120

133.33

16

115

0

-10

10

115

119

133.33

15.87

114.04

0.8

-10

10

115

118

133.33

15.73

113.08

1.7

-10

10

115

117

133.33

15.6

112.13

2.5

-10

10

115

116

133.33

15.47

111.17

3.3

-10

10

115

115

133.33

15.33

110.21

4.2

No opera

No opera

115

114

133.33

15.2

109.25

5

115

113

133.33

15.07

108.29

5.8

115

112

133.33

14.93

107.33

6.7

115

111

133.33

14.8

106.38

7.5

115

110

133.33

14.67

105.42

8.3

115

109

133.33

14.53

104.46

9.2

115

108

133.33

14.4

103.5

10

115

107

133.33

14.27

102.54

VDIF

Atrás (°) Adelante (°)

sincronizador manda el cierre en condiciones óptimas y proporcionar el contacto
permisivo si las condiciones están dentro de la ventana operativa. Para esta prueba
se desconectó la bobina de cierre del interruptor de máquina como medida de
seguridad.
Prueba negativa
En una de las pruebas con resultado negativo en la unidad 1, se tenía
el generador operando con velocidad relativamente baja. El verificador de

64

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

Fig. 10. Curva del verificador de sincronismo obtenida. La línea azul es la ventana
operativa del verificador de sincronismo.
Tabla IV. Ajustes encontrados y dejados del sincronizador automático de las unidades
1, 2 y 3. Se muestra solamente el grupo activo.

MCU Module

Unidad 1

Unidad 2

Antes
No. Parameter

s

2 Correct width
3 Correct INTVL
5 Gen. UV
6 Lockout on/off

Antes

Después

Antes

Después

Group 1

Group
2

Group 1

0.100

0.065

0.100

0.065

Units G r o u p Group 1 G r o u p
1
1

1 Breaker timer

4 Max slip

Después

Unidad 3

0.100

0.065

s

0.2

0.2

0.2

0.2

0.5

0.2

s

10.0

3

10.0

3

0.5

3

Hz

0.257

0.050

0.257

0.050

0.250

0.050

V

96

96

96

96

96

96

On/
off

L on

L on

L on

L on

L on

L on

Voltage Acceptor A2 module
Bus voltage upper
limit

%

115

115

115

115

115

115

Bus voltage lower
limit

%

85

85

85

85

85

85

Voltage diference

%

1

1

1

1

1

1

Voltage matching V3 module
Correct width

s

1

1

1

1

1

1

Correct INTVL

s

2

1

2

1

2

1

Dead bus module
Dead bus

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

V

10

10

10

10

10

10

65

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

sincronismo no operó el contacto permisivo a través de la salida OUT203, aun
cuando las condiciones de diferencia de voltaje y ángulo de fase se cumplen y
se recibe la orden de cierre del sincronizador en la entrada IN201, ya que al estar
lento el generador, los elementos de sincronismo 25A1 y 25A2 no se activan. La
figura 11 muestra el oscilograma para esta condición.

Fig. 11. El generador está girando demasiado lento (GENFLO está activo). La salida
OUT203 del verificador de sincronismo no da permiso al mando de cierre, aun cuando
se recibe la orden de cierre desde el sincronizador.

El sincronizador automático envía el comando de cierre con −1.3° y el cierre
del interruptor de máquina ocurriría teniendo un ángulo de fase de 0.1°,

considerando un tiempo de cierre del interruptor de 60 ms (3.5 ciclos). Las
figuras 12 y 13 muestran los diagramas fasoriales para esta condición.

Fig. 12. Envío del comando de cierre a 1.3 antes del ángulo de cierre ideal.

66

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

Fig. 13. El interruptor de máquina hubiera cerrado a −0.1 , considerando un tiempo de
cierre de 60 ms (3.5 ciclos).

Prueba positiva
Para realizar esta prueba, se realizó primero la reconfiguración del
sincronizador. En este caso se muestra una prueba de la unidad 2. El generador
está operando con los parámetros de voltaje y ángulo de fase dentro de la ventana
de operación permisible confirmado con la operación de los bits 25A1 y 25A2.
El sincronizador automático manda un comando a través de la entrada IN201 y,
en esta ocasión, el contacto permisivo del verificador de sincronismo se activa
a través de la salida OUT203 (figura 14).

Fig. 14. El generador esta “corriendo” con los parámetros para sincronizar dentro de
la ventana de sincronismo. El verificador de sincronismo está dando permisivo a través
de la salida OUT203 por medio del elemento 25A2.

El sincronizador automático envía el comando de cierre con comparado a
los valores de la configuración antigua (cómo se encontró). 241.6° y el cierre
del interruptor de máquina ocurriría teniendo un ángulo de fase de 241.1°,
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

67

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

considerando un tiempo de cierre del interruptor de 60 ms (3.5 ciclos). Las
figuras 15 y 16 muestran los diagramas fasoriales para esta condición.

Fig. 15. Envío del comando de cierre a 2.5 antes del ángulo de cierre ideal.

Fig. 16. El interruptor cerraría a −1.6 , considerando un tiempo de 60 ms (3.5 ciclos).

Prueba real del esquema de sincronismo
El objetivo de una buena sincronización es minimizar el disturbio hacia
la unidad y hacia el sistema de potencia al realizar la conexión. Las pruebas
reales del esquema de sincronismo muestran buenos resultados y una mejora
considerable con la nueva configuración contra la configuración antigua. La
tabla V muestra las mejoras de cada unidad generadora como una relación de
Tabla V. Mejora del comportamiento al cierre, comparando cómo se dejó y cómo se
encontró.
Unidad
1
2
3

68

Potencia Activa (%)
33
12
33

Potencia Reactiva (%)
50
60
Sin cambio

Corriente (%)
20
25
40

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

los valores obtenidos con la nueva configuración (cómo se dejó) comparado a
los valores de la configuración antigua (cómo se encontró).
Unidad 1
Para la unidad 1 la potencia activa en la sincronización disminuye a 33% de
la magnitud obtenida con la antigua configuración del esquema de sincronismo
y la potencia reactiva disminuye aproximadamente 50%. La variación de
frecuencia es disminuidaa un valor seguro dentro del máximo deslizamiento
permisible. Las corrientes producidas cuando el interruptor de máquina cierra
son considerablemente menores. Vea los gráficos de las potencias activa/reactiva
y frecuencia en la figura 17, y la gráfica de las potencias activa/reactiva y las
corrientes de máquina en la figura 18, para la unidad 1.

Fig. 17. Potencia activa, potencia reactiva y frecuencia como se encontró (líneas
punteadas) y la primera sincronización (líneas sólidas), después del reajuste del
sincronizador y puesta en servicio del verificador de sincronismo de la unidad 1.

Unidad 2
La potencia activa decrementa a 12% del valor con la configuración previa del
esquema de sincronismo y la potencia reactiva disminuye al 60%. La variación
de frecuencia es reducida a valores seguros dentro de lo permisible por el
esquema para el deslizamiento de frecuencia. Las corrientes producidas al cierre
del interruptor de maquina son considerablemente menores. Vea el gráfico de
potencia activa/reactiva y frecuencia en la figura 19, y el gráfico para la potencia
activa/reactiva y corrientes del estator en la figura 20 para la unidad 2.
Unidad 3
Para la unidad 3 la potencia activa en la conexión disminuye a 33% de la
magnitud con la configuración anterior del esquema de sincronismo y la potencia
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

69

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

Fig. 18. Potencia activa, potencia reactiva y corrientes de máquina para el antes
(líneas punteadas) y la primera sincronización (líneas sólidas), después del reajuste
del sincronizador y puesta en servicio del verificador de sincronismo en la unidad 1. La
reducción de magnitud de las corrientes es muy significativa.

Fig. 19. Potencia activa, potencia reactiva y frecuencia para el antes (líneas punteadas)
y la primera sincronización (líneas sólidas), después del reajuste del sincronizador y
puesta en servicio del verificador de sincronismo de la unidad 2.

reactiva prácticamente queda sin cambio. El generador está girando ligeramente
lento en el punto de sincronización, pero está dentro de máximo deslizamiento de
frecuencia permisible ajustado a ±0.07 Hz. Las corrientes producidas bajo esta

70

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

Fig. 20. Potencia activa, potencia reactiva y corrientes de máquina para el antes
(líneas punteadas) y la primera sincronización (líneas sólidas), después del reajuste
del sincronizador y puesta en servicio del verificador de sincronismo para la unidad 2.
Las corrientes son mínimas y van incrementando conforme la carga

Fig. 21. Potencia activa, potencia reactiva y frecuencia como se encontraron (líneas
punteadas) y la primera sincronización (líneas sólidas), después de realizar el reajuste
del sincronizador y puesta en servicio del verificador de sincronismo en la unidad 3.

condición al cierre del interruptor de máquina aun así son considerablemente
menores. Los gráficos de potencias activa/reactiva y frecuencia en la figura 21,
y el gráfico de la potencia activa/reactiva y corrientes en la figura 22, para la
unidad 3.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

71

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

Fig. 22. Potencia activa, potencia reactiva y corrientes de máquina para el antes
(líneas punteadas) y la primera sincronización (líneas sólidas), después del reajuste
del sincronizador y puesta en servicio del verificador de sincronismo en la unidad 3. La
reducción es significativa.

Conclusiones
Los cambios al esquema de sincronismo detuvieron los incidentes por
energización fuera de fase en la C. H. Ing. Carlos Ramírez Ulloa (El Caracol).
La energización fuera de fase es un evento altamente indeseable y tiene serias
consecuencias para la unidad generadora. Es necesario el desarrollo de una lógica
dedicada contra energización fuera de fase. En su desarrollo, se deben considerar
factores como el tipo de generador y su inercia.
Todas las unidades generadoras deben de contar con verificador de sincronismo
25X y sincronizador automático 25A, independientemente de su tamaño.
El caso mínimo es tener un esquema de sincronización manual con verificador de
sincronismo. Cuando se usa un verificador de sincronismo con un sincronizador
automático, se recomienda que estas funciones estén en equipos diferentes,
pudiendo estar dentro de otros equipos tales como un relevador digital. En este
caso debe asegurarse que el verificador de sincronismo continúe presente aun
en ausencia del sincronizador automático.
Aun cuando normalmente no es considerada, la energización fuera de fase
tiene un gran impacto en los estudios de corto circuito, cálculo de fallas, y
cálculo de ajustes de protecciones, ya que los niveles de corriente alcanzados
son superiores a los de cortocircuito convencional. Los ajustes del verificador
de sincronismo y del sincronizado automático deben ser referenciados con las
normas aplicables vigentes como es la IEEE.C37.102.2005. Para generadores
de tipo hidroeléctrico, además se debe considerar la norma IEEE.C50.12 y para
máquinas termoeléctricas, considere las normas IEEE.C50.13 y IEEE.C50.14.

72

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

�Impacto de los esquemas de sincronismo en los transformadores principales de sincronismo en ... / Mauricio Sosa

Los transformadores principales de unidad (monofásicos y trifásicos) pueden
resistir una energización de 180°, pero el esquema de protecciones eléctricas
debe operar rápidamente. Si el evento no es liberado en forma pronta, o si es
repetitivo aun con ángulos no muy grandes, el transformador resultará con daños.
También los devanados del estator de los generadores resultan con daños, pero
no se están detallando en este documento. Puede haber daños en la flecha del
turbogenerador, la magnitud depende del tipo de turbina.
El caso estudiado muestra que el generador experimenta una significativa
oscilación de potencia activa y reactiva cuando es conectado al sistema de
potencia fuera de fase por diferencias de frecuencia. Después del reajuste
de los sincronizadores automáticos, se tuvo una significativa reducción del
par de aceleración/desaceleración y una potencia activa mucho menor al
cierre del interruptor de máquina. La potencia reactiva siempre fue positiva,
confirmando que el voltaje del generador es mayor que el voltaje del bus en el
cierre (esta es una buena práctica). Las grandes corrientes transitorias al cierre
del interruptor de máquina son significativas y son la causa raíz de los daños
en los transformadores principales monofásicos. En cada unidad, la corriente
fue reducida aproximadamente a una cuarta parte del valor antes del reajuste.
También se obtuvo una reducción significativa de la componente de cd y en
algunos casos, se eliminó por completo (cuando las diferencias de frecuencia
son menores a 0.02 Hz).
REFERENCIAS
1. IEEE 67-2005 IEEE Guide for Operation and Maintenance of Turbine
Generators, 2005.
2. IEEE C37.102-2006 IEEE Guide for AC Generator Protection,, 2006.
3. Young, RC, Wisconsin Electric Power Company, WI USA, Gross, Jr.,
LC and Anderson, LS, Avoid generator and system damage due to a slow
synchronizing breaker, Schweitzer Engineering Laboratories, Inc., Pullman,
WA USA, 2007.
4. IEEE C57.12.00.2000 Standard, General Requirements for Liquid Immersed
Distribution, Power and Regulating Transformers, IEEE, 2000.
5. Reimert, D., Protective Relaying for Power Generation Systems, CRC Press,
Taylor &amp; Francis Group, Boca Raton, FL USA, 2006.
6. Comisión Federal de Electricidad (CFE), Procedimiento CFE G0100,07, Ajustes de Protecciones Eléctricas de las Unidades Generadoras,
Transformadores de Unidad e Interruptores de Potencia, Mayo 2011.
7. Sosa-Aguiluz, M., “Energización Fuera de Fase” Impacto sobre el Equipo
Eléctrico Primario y Formas de Prevenirla, XII SIPSEP, Monterrey, México,
2015.
8. IEEE C50.12.2005 Standard, Standard for Salient-Pole 50 Hz and 60 Hz
Synchronous Generators and Generator/Motors for Hydraulic Turbine
Applications Rated 5 MVA and Above, 2005.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Vol. XX, No. 74

73

�Eventos y reconocimientos

PRIMER CONGRESO SOBRE LA SEGURIDAD EN
LA INFORMACIÓN
El pasado 7 de septiembre se llevó a cabo el
primer Congreso Internacional de Seguridad de la
Información, en la Biblioteca Magna “Raúl Rangel
Frías”. Organizado por la Facultad de Ciencias Físico
Matemáticas y la Asociación Mexicana de Seguridad
Informática. Se contó con la presencia de expertos
nacionales e internacionales como: Joji Montelibano,
Paulino Calderón, Cristian Luna, Martín Olguín,
David Treviño, Carlos Alanís.
Con este congreso se buscó fomentar en los
futuros egresados la conciencia de lo importante
que es la seguridad de la información, además el
presentarles los retos a los cuales ellos se enfrentarán
como profesionistas. “En el congreso es ver qué
tenemos en la actualidad, traemos a especialistas que
por años han trabajado en esto y nos vienen a traer
a la Universidad qué es lo se hace actualmente y lo
que se vislumbra en el futuro” mencionó el maestro
Rogelio Sepúlveda Guerrero.

Israel Fortino de la Asociación de Seguridad Informática
de México.

74

50 ANIVERSARIO DEL POSGRADO y 30
ANIVERSARIO DEL DOCTORADO EN LA FIME
El día 15 de octubre se llevó a cabo una
ceremonia en la que se develó una placa
conmemorativa para celebrar los 50 años del
posgrado y 30 años del doctorado de la FIME.
La placa fue develada por el Rector de la UANL,
Mtro. Rogelio Garza Rivera, el Director de
la FIME, Dr. Jaime Arturo Castillo Elizondo;
maestro decano y ex director; M.C. Guadalupe
Evaristo Cedillo Garza, el fundador del posgrado,
Dr. Raúl Quintero Flores, y el ex Rector de la
UANL y ex Director de FIME Ing. José Antonio
González Treviño. Hoy, la oferta del posgrado
es de 12 maestrías y 5 doctorados reconocidos
por su buena calidad a través del CONACYT en
el Programa Nacional de Posgrados de Calidad
(PNPC).

Develación de la placa conmemorativa del 50
y 30 aniversarios del posgrado y del doctorado
respectivamente.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año. XX, No. 74

�Eventos y reconocimientos

FALLECE EL PROF. ISRAEL CAVAZOS GARZA,
CRONISTA E HISTORIADOR DE NUEVO LEÓN
El pasado 5 de noviembre falleció el cronista e
historiador de Nuevo León, Prof. Israel Cavazos
Garza.
La Universidad Autónoma de Nuevo León
realizó un homenaje al humanista en reconocimiento
a su labor como docente e investigador. El Rector,
Mtro. Rogelio Garza Rivera presidió la ceremonia
en la que autoridades, profesores y estudiantes de la
UANL montaron guardias de honor.
“Su legado es herencia de todos los tiempos y
siempre estará con nosotros. Lo recordaremos por
sus libros y ensayos, porque en ellos encontramos
la fortaleza de nuestra identidad y nuestra historia”,
expresó el Rector Rogelio Garza Rivera.
El Prof. Cavazos Garza fue asesor fundador del
Consejo Consultivo de la UANL, colaborador del
periódico Vida Universitaria, fundador y director
del Centro de Estudios Humanísticos, y profesor
fundador del Colegio de Historia de la Facultad

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

de Filosofía y Letras, autor del libro “El Colegio
Civil de Monterrey, contribución para su historia”,
director del Archivo General del Estado de Nuevo
León, presidente de la Asociación Mexicana de
Historia Regional, presidente de la Sociedad
Nuevoleonesa de Historia, miembro de la comisión
de archivo del Instituto Panamericano de Geografía
e Historia, y miembro del Consejo Consultivo de
Ciencias de la Presidencia de la República, entre
otros cargos.

75

�Titulados a nivel Doctorado
en la FIME-UANL *
Enero - Diciembre 2016

Lizangela Guerra Fuentes, Doctora en Ingeniería
de Materiales. Estudio de transformaciones y
evolución nanomecánica de fases en el acero FY535,
12 de enero.
Eliezer Garza González, Doctor en Ingeniería
Eléctrica. Sincronización de redes complejas vía
eliminación de enlaces, 15 de enero.
Nestor Miguel Cid García, Doctor en Ingeniería
con Especialidad en Ingeniería de Sistemas.
Exact solucions for the agricultural and the two
dimensional packing problems, 21 de enero.
Miguel Lorenzo Morales Marroquín, Doctor
en Ingeniería con Especialidad en Ingeniería de
Sistemas. Lot production size problem and simulation
of urban transport, 29 de enero.
Luis Alfonso Infante Rivera, Doctor en Ingeniería
con Especialidad en Ingeniería de Sistemas.
Aproximación mediante modelos de programación
entera a problemas de empaquetamiento, 12 de
febrero.
José Roberto Benavides Treviño, Doctor en
Ingeniería de Materiales. Estudio de los fenómenos
de transporte durante la solidificación de aleaciones
Al-Cu-Si-Ni para la fundición de moldes para
moldeo rotacional, 19 de febrero.
Orlando Niño Pérez, Doctor en Ingeniería de
Materiales. Simulación del proceso de tratamiento
térmico en aleaciones de aluminio hipoeutécticas
A319 y A350 para la aplicación de cabezas de motor,
22 de febrero.
Mario Alberto Bello Gómez, Doctor en Ingeniería
de Materiales. Estudio de deformaciones elásticas
en un molino de laminación en frío tándem, 4 de
marzo.

Alejandro Estrada de la Vega, Doctor en Ingeniería
de Materiales. Nanoestructuras híbridas basadas en
clusters de nanopartículas de óxidos magnéticos y
carboximetil-celulosa, 4 de marzo.
Adriana Eloisa García Castillo, Doctora en
Ingeniería de Materiales. Estudio de los efectos del
proceso de fundición en las propiedades mecánicas
y microestructurales de una aleación de Ni-Fe-Cr
trabajada en caliente, 23 de mayo.
José Ángel Barrios Gómez, Doctor en Ingeniería
Eléctrica. Estimación de la temperatura en un
molino continuo de laminación en caliente aplicando
sistemas de caja gris difusos, 9 de junio.
Alejandro Escudero García, Doctor en Ingeniería
de Materiales. Modelo matemático para la obtención
de coeficientes de transferencia de calor de
aleaciones de aluminio hipoeutécticas,
10 de Julio.
Meng Yen Shih, Doctor en Ingeniería Eléctrica.
Online coordination of directional overcurrent relays
with presence of distributed generation in smart
grids, 13 de julio.
Diana Fabiola García Gutiérrez, Doctora en
Ingeniería de Materiales. Estudio de la estructura
electrónica de nanopartículas de PbS para su
aplicación en dispositivos fotovoltaicos híbridos,
20 de julio.
Allan Giovanni Soriano Sánchez, Doctor en
Ingeniería Eléctrica. Sincronización caótica de redes
de mundo pequeño, 21 de julio.
Fernando Morales Rendón, Doctor en Ingeniería
de Materiales. Estudio tribológico de una aleación de
alto contenido de silicio en sustitución a las camisas
de hierro gris para aplicaciones automotrices, 21
de julio.

* Información proporcionada por la Coordinación de
Titulación de Posgrado.

76

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año. XX, No. 74

�Titulados a nivel Doctorado en la FIME-UANL

Cynthia Guerrero Bermea, Doctora en Ingeniería
de Materiales. Two-dimensional materials and
hybrid nanocomposites: new methods of preparation
and their characterization, 22 de julio.
Aida Lucina González Lara, Doctora en Ingeniería
con Orientación en Tecnología de la Información.
Comparación de redes semánticas naturales
mediante un modelo de recuperación de información,
26 de julio.
Grisel García Guillen, Doctora en Ingeniería
de Materiales. Synthesis and characterization of
nanomaterials TiO2, ZnO, SIUS and CDS by pulsed
laser ablations in liquid, 3 de agosto.
Carlos Alfonso Rodríguez Vázquez, Doctor
Ingeniería de Materiales. Desempeño termomecánico
de láminas FR-4 en el proceso de manufactura de
tarjetas de circuito impreso, 7 de octubre.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

Linda Viviana García Quiñonez, Doctora en
Ingeniería en Materiales. Sintetización de magnesia
con diferentes concentraciones de óxidos de
nanopartiíulas Fe2O3, Al2O3 y SiO2 respectivamente
mediante láser pulsado, 4 de noviembre.
Paola Guadalupe Gómez López, Doctora en
Ingeniería en Materiales. Nanocompositos de
partículas metálicas y cerámicas en polímeros
semiconductores, 10 de noviembre.
Erika Fernández Hernández, Doctora en Ingeniería
Eléctrica. Evaluación del impacto de los PCL en
redes eléctricas de media tensión, 4 de noviembre.
Netzahualpille Hernández Navarro, Doctor en
Ingeniería de Materiales. Materiales híbridos basado
en P(VPF - TRFE) electrohilados y su potencial
aplicación en dispositivos multiferroicos, 8 de
noviembre.

77

�Tesistas titulados de Maestría
en la FIME-UANL *
Octubre - Diciembre 2016

Simón Guadalupe Torres Paz, Maestría en Ciencias
de la Ingeniería Eléctrica. Detección de fase para
disparo monopolar en líneas de transmisión basado
en análisis modal, 19 de octubre.
Miguel Ángel Tovar Estrada, Maestría en Ciencias
de la Ingeniería Eléctrica. Diseño de un exoesqueleto
de miembros inferiores de 14 grados de libertad y
su aplicación para emular la locomoción humana,
9 de noviembre.
Omar Alejandro Resendez Córdova, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Automotriz. Análisis de
ensanchamiento lateral durante la laminación de un
perfil para diseño de un larguero automotriz,
11 de noviembre.
José Carlos Mijares Ruiz, Maestría en Ciencias de
la Ingeniería Automotriz, Simulación del proceso
de granallado para la predicción de esfuerzo
residual en función de la velocidad de impacto, 11
de noviembre.
Luis Miguel Pérez Muñoz, Maestría en Ciencias de
la Ingeniería Automotriz. Evaluación y modelación
de soldaduras por resistencia en aceros automotrices
avanzados, 11 de noviembre.
Francisco Javier Moreno Gómez, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Automotriz. Procesos termo
mecánicos y precipitación en un acero HSLA, 11 de
noviembre.
Carlos Alberto Pérez Romero, Maestría en Ciencias
de la Ingeniería con orientación en Energía Térmica
y Renovable. Evaluación de aislamientos térmicos
de fibras de vidrio aplicados en bombas centrífugas
horizontales, 22 de noviembre.
* Información proporcionada por la Coordinación de
Titulación de Posgrado.

78

Edwin Baltasar Cortez Aguilar, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Eléctrica. Control de
orientación y altitud de un vehículo aéreo no
tripulado del tipo cuadrirrotor, 23 de noviembre.
Brenda Janett Alonso Gutiérrez, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería. Desarrollo de un ensayo
enzimático para la detección de iones metálicos
utilizando la enzima papaína inmovilizada en
nano fibras poliméricas electrohiladas, 23 de
noviembre.
Ivón Elena Leal Leal, Maestría en Ciencias de la
Ingeniería Eléctrica. Aislamiento de fallas a partir
de mediciones, 2 de diciembre.
Alfredo Daniel Cortés Preciado, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Eléctrica. Implementación
de un Sistema de Encriptado Caótico, 2 de
diciembre.
Jorge Obdulio Ríos Nava, Maestría en Ciencias
de la Ingeniería Automotriz. Implementación
de Tecnología Barkhausen como una prueba no
destructiva para detección de Martensita reformada
en flechas de transmisión, 2 de diciembre.
Iván Eduardo Quiñonez Quiñonez, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Eléctrica. Desarrollo de
un controlador predictivo para la interconexión a la
red eléctrica de un sistema de generación distribuida
utilizado convertidores, 6 de diciembre.
Jessica Patricia Casanova Carriales, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energía
Térmica y Renovable. Análisis de circuito hidráulico
de convección natural para en enfriamiento de un
fluido, 6 de diciembre.
José Enrique Camacho Jiménez, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energía
Térmica y Renovable. Modelado transitorio del
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año. XX, No. 74

�Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL

desempeño termo-energético de un refrigerador
doméstico, 6 de diciembre.
Vidal Alfredo Trejo Rocha, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Eléctrica. Esquema de
transmisión de información no ortogonal mediante
transformador Taylor-Fourier y Legendre-Fourier,
8 de diciembre.
Ashley Bautista Aguirre, Maestría en Ciencias de
la Ingeniería con orientación en Energía Térmica y
Renovable. Desempeño de deshidratador tipo túnel
con dependencia de la temperatura y humedad para
productos agrícolas, 8 de diciembre.
Aldebarán Alfonso Alonso Carreón, Maestría
en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica. Diseño de
un sistema embebido para el procesamiento de
señales EEG y EMG para aplicaciones de HBMI,
9 de diciembre.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

Omar Torres Garza, Maestría en Ciencias de la
Ingeniería con orientación en Energía Térmica y
Renovable. Efectos de los parámetros de inyección
sobre el proceso de mezcla en un motor diesel, 9 de
diciembre.
Arnulfo López Meléndez, Maestría en Ciencias
de la Ingeniería Mecánica con especialidad en
Materiales. Síntesis y caracterización de fosfato
de vanadio nano estructurados para electrodos en
capacitadores electroquímicos, 15 de diciembre.
Alejandro Alvarado Castañeda, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad
en Materiales. Síntesis y Caracterización de Nano
fibras tipo Núcleo-Coraza de ‘’Pedot: Pss NPs Pbs’’
Mediante la Técnica de Electrohilado Coaxal, 15
de diciembre.

79

�Acuse de recibo

Ergo-sum

Ingeniería Sísmica

Ciencia ergo-sum es una revista académica
multidisciplinaria tetramestral de la Universidad
Autónoma de México. Su interés prioritario
es la publicación de artículos tipo ensayo
científico en diferentes áreas como: ciencias
exactas, ciencias humanas, de la conducta y
biológicas. En la revista se pueden encontrar
artículos como: ‘‘La racionalidad del amor
desde la teoría eisteriana’’, ‘‘Personalidad
tipo C en mujeres con cáncer de mama’’ y
‘‘Concepto de familia en México una mirada
antropológica y demográfica’’. El objetivo de
la revista es la integración de temas actuales
en distintas áreas de estudio.
Los números de la revista se encuentran en:
http://cienciaergosum.uaemex.mx/

La sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica
edita y publica semestralmente una revista que
se especializa en esta disciplina y otras afines,
presentando resultados de investigaciones
recientes.
Un ejemplo de ellos es el artículo publicado
en su número 94, en que se presentan los
resultados de una investigación sobre los daños
causados en las estructuras por tres sismos
de gran magnitud (México 1985, Chile 2010
y Christchurch 2010 y 2011), llegando a la
conclusión, que las edificaciones de sistemas
estructurales con muros brindan una mejor
respuesta frente a sismos, que las que utilizan
marcos.
Puede consultarse en Internet en www.
smis.mx
CYRR

ALCV

80

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año. XX, No. 74

�Colaboradores

Cedillo Garza, Guadalupe E.
Ingeniero Mecánico y Maestro en Ciencias en
Ingeniería Mecánica por la Facultad de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica de la UANL, además de
Licenciado en Matemáticas por la Facultad de
Ciencias Físico Matemáticas. Maestro Decano
de FIME, Director de la misma de 1984 a 1990.
Fundador de Programa de Doctorado (1986),
miembro de la Junta de Gobierno de 1999 a 2010.
Cerino Córdova, Felipe de Jesús
Profesor de tiempo completo en la Facultad de
Ciencias Químicas de la UANL y SubDirector
Académico de la carrera de Ingeniería Química de
la misma facultad.
Dávila Guzmán, Nancy Elizabeth
Profesora de tiempo completo en la Facultad de
Ciencias Químicas de la UANL y coordinadora del
Posgrado en Ciencias con orientación en Procesos
Sustentables de la misma facultad.
Durón, José J.
Maestro en Ingeniería Eléctrica, con especialidad
en Sistemas Eléctricos de Potencia del Instituto
Tecnológico de Cd. Madero (1988). Actualmente es
Gerente General en el Grupo Zener S.C., así como
profesor del Instituto Tecnológico de Cd. Madero.
Ovando Medina, Víctor Manuel
Profesor de la Universidad Autónoma de San Luis
Potosí.
Pérez Briones, Andrés Iván
Estudiante de la Maestría en Ciencias con Orientación
en Procesos Sustentables. Es Ingeniero Químico de
la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL.
Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

Moldauer, Enrique
Ingeniero Electricista de la Universidad Nacional
de Ingeniería (UNI) con Maestría en Ingeniería
Industrial de la Pontificia Universidad Católica
del Perú. Es miembro del Comité de Operación
Económica del Sistema COES-SINAC.
Mostacero, Clifford
Ingeniero Electricista graduado de la Universidad
Nacional de Ingeniería (UNI). Es analista SNP en
el COES-SINAC.
Tuesta, Mijhael
Ingeniero Electricista graduado de la Universidad
Nacional de Ingeniería (UNI).
Sosa, Mauricio
Ingeniero Eléctricista del Instituto Tecnológico
de Orizaba (1993), y de la Maestría en el Instituto
Tecnológico de Morelia (2011). Desde 2002 es Jefe
de Departamento de protecciones de Generación en
la Península de Yucatán. Es miembro del Comité de
Protecciones de México y colabora en el desarrollo
de la Guía de Protecciones de Generador de la
CFE.
Yofré Jácome
Ingeniero Electricista graduado de la Universidad
Nacional de Ingeniería (UNI) con el primer puesto.
Magíster en Ingeniería Eléctrica, con mención en
Sistemas de Potencia, por la Universidad Nacional
de Ingeniería. Cuenta con estudios de posgrado en
Derecho de Energía en la Universidad Peruana de
Ciencias Aplicadas (UPC). Ingeniero especialista
en protección de sistemas eléctricos de potencia
en el Comité de Operación Económica del Sistema
Interconectado Nacional (COES-Sinac).

81

�Colaboradores

Información para colaboradores

Se invita a profesionistas, profesores e investigadores
a colaborar en la revista Ingenierías con: artículos de
divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los
aspectos humanísticos del quehacer ingenieril y reportes
de investigación.
El envío de artículos a la revista Ingenierías para su
publicación implica el ceder los derechos de autor a la
UANL.
Es requisito que las colaboraciones sean producto del
trabajo directo de los autores estableciendo claramente su
contribución; y que estén escritas en un lenguaje claro,
didáctico y accesible. Las contribuciones no deberán
estar redactadas en primera persona.
Todos los artículos recibidos estarán sujetos a arbitraje
de tipo doble anónimo siendo el veredicto inapelable.
Los criterios aplicables a la selección de textos serán:
originalidad, rigor cientíﬁco, exactitud de la información, el
interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje.
Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo.
CRITERIOS EDITORIALES
Los autores de artículos de revisión o divulgación
deberán contar con una producción directa reconocida en la
temática de interés de la revista. Estos trabajos deben ofrecer
una panorámica del campo temático, separar las dimensiones
del tema, mantener la línea de tiempo y presentar una
conclusión que derive del material presentado.
No se aceptan reportes que muestren solamente
mediciones. Los artículos deben presentar los resultados de
las mediciones acompañados de su análisis detallado, un
desarrollo metodológico original, una manipulación nueva
de la materia o ser de gran impacto y novedad social.
Sólo se aceptan modelos matemáticos que sean
validados científicamente dentro del propio trabajo. No
se aceptarán trabajos basados en encuestas de opinión
o entrevistas, a menos que aunadas a ellas se realicen
mediciones y se efectúe un análisis de correlación
para su validación. No se aceptan protocolos de

82

investigación, proyectos, propuestas o trabajos de
carácter especulativo.
Los artículos a publicarse en partes, deben enviarse
al mismo tiempo, pues se arbitrarán juntos.
LINEAMIENTOS EDITORIALES
Es requisito enviar para su consideración editorial:
artículo, material gráfico y las fichas biográficas de cada
autor en CD a la dirección de contacto, o por e-mail a
revistaingenierias@uanl.mx .
El artículo debe estar escrito en tipografía Times New
Roman de 11 puntos a espacio sencillo en Word o algún
formato compatible con este software. La extensión
máxima es de 15 páginas, el título del artículo no debe
exceder de 80 caracteres, el número máximo de autores
por artículo es cinco. Los artículos deben incluir un
resumen tanto en español como en inglés, de no más de
100 palabras, así como un máximo de 5 palabras clave
tanto en español como en inglés. Las referencias deben
incluir en orden, los siguientes datos: Autores o editores,
título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar,
empresa editorial, año de publicación, volumen y número
de páginas. Las referencias deberán ir numeradas en el
orden citado en el texto.
El material gráfico (imágenes y gráficas) utilizadas
en el artículo deberán enviarse en archivos individuales
en formato .tif, .jpg o .bmp en una resolución mínima de
1800 X 1800 puntos (eso una resolución de 300 dpi y 15
cm en el lado más pequeño de la imagen).
Las fichas biográficas deben ser de máximo 100
palabras.
CONTACTO
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
de la Universidad Autónoma de Nuevo León,
Edificio 7, 1er. piso, ala norte.
Tel.: 8329-4000 Ext. 5854
Fax: 8332-0904
E-mail: revistaingenierias@uanl.mx

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año. XX, No. 74

�Código de ética

Autores
Los autores deben presentar una narración concisa y
exacta del trabajo desarrollado, así como una discusión
objetiva de su significado intelectual y científico.
Los autores deben abstenerse de ofrecer los mismos
manuscritos que se encuentren en consideración por otras
publicaciones.
Los autores deben incluir en su manuscrito detalles
suficientes y referencias a fuentes de información
públicas para hacer posible la reproducción del trabajo
por terceros.
Los autores deben abstenerse de presentar críticas
personales en sus trabajos.
Los autores deben citar aquellas publicaciones que son
antecedentes esenciales para comprender el trabajo.
Los autores deben abstenerse de incluir información
que hayan obtenido mediante comunicación privada que
no se localice en publicaciones.
Los autores deben abstenerse de incluir información
que hayan obtenido de manera confidencial sin el permiso
explícito correspondiente.
Los autores deben abstenerse de incluir información
obtenida en el proceso de servicios confidenciales, tales
como documentación para concursos o solicitudes de
becas.
Los autores deben abstenerse de citar publicaciones
que no se relacionen o que sólo se relacionen remotamente
con la materia.

Los autores deben reconocer mediante una nota de
agradecimiento el apoyo de las instituciones y organismos
que hayan contribuido significativamente al desarrollo del
trabajo, así como a colaboradores que hayan contribuido
de manera importante, pero sin que hayan llegado a
cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera.
Los autores deben reconocer mediante una nota de
agradecimiento el apoyo a colaboradores fallecidos
que hayan contribuido de manera importante, pero sin
que lleguen a cumplir con el criterio de coautoría, si los
hubiera, señalando la fecha de su muerte.
Los autores deben abstenerse de utilizar nombres
ficticios o seudónimos.
Los autores deben responsabilizarse del material que
presentan en su manuscrito.

Revisores
Los revisores deben declinar cualquier invitación para
evaluar un manuscrito si no se consideran calificados,
carecen de tiempo para juzgar o se les presenta algún
conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados
estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar.
Los revisores deben manifestar al editor cualquier
conflicto de intereses que detecten.
Los revisores deben considerar un manuscrito enviado
para revisión como un documento confidencial.
Los revisores deben abstenerse de expresar críticas
personales.

Los autores deben abstenerse de incluir como autores
a terceros que no cumplan con el criterio de coautoría, el
cual consiste en la contribución significativa al desarrollo
y preparación del trabajo.

Los revisores deben explicar y apoyar sus juicios de
manera suficiente para que el editor, los miembros de
cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento
de las observaciones.

Los autores deben incluir a los coautores fallecidos
que cumplan con el criterio de coautoría, asentando la
fecha de su muerte.

Los revisores deben abstenerse de utilizar o difundir
información, argumentos o interpretaciones no publicadas
contenidas en un manuscrito bajo consideración,

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año XX, No. 74

83

�Código de ética

excepto con el consentimiento expreso de los autores
posteriormente al proceso de evaluación.
Los revisores deben considerar en su revisión posibles
errores o fallas de los autores al citar el trabajo relevante
de otros.
Los revisores deben informar al editor si encontraran
alguna semejanza substancial entre el manuscrito y
cualquier otro trabajo.
Los revisores no deberán intentar contactar a los
autores, si hubieran inferido su identidad, previamente a
haber emitido su fallo.

Editor
El editor debe dar consideración justa e imparcial
a todos los manuscritos ofrecidos para su publicación,
juzgando cada uno de sus méritos científicos o tecnológicos,
sin prejuicios de raza, género, religión, creencia, origen
étnico, ciudadanía, filosofía o política del autor.
El editor debe considerar un manuscrito enviado para
revisión como un documento confidencial.
El editor debe abstenerse de expresar crítica
personal.
El editor debe explicar y apoyar su juicio final
para que los autores comprendan el fundamento de las
observaciones.
El editor debe abstenerse de utilizar la información
no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados
en un manuscrito sometido, excepto cuando cuente con
el permiso del autor.
El editor deben abstenerse de desplegar información
sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a
ninguna persona fuera de aquellos a los que se les solicite
consejo profesional.
El editor debe respetar la independencia intelectual
de los autores.
El editor debe procesar los manuscritos con
diligencia.
El editor debe ejercer su responsabilidad y la autoridad
para aceptar o rechazar un artículo enviado para su
publicación.

84

El editor debe delegar en los miembros del consejo
editorial o comité técnico la autoridad para aceptar o
rechazar un artículo enviado para su publicación en casos
en que se presente conflicto de interés con el editor.
El editor debe delegar la responsabilidad y autoridad
editorial a alguno de los miembros de los consejos
editoriales cuando él sea autor o coautor de un manuscrito
que se somete a consideración de la revista.

Cuerpo Editorial (Consejos Editoriales y
Comité Técnico)
Los miembros del cuerpo editorial deberán estar
dispuestos a otorgar consejo al editor en las situaciones
requeridas.
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cualquier invitación para brindar consejo si se les
presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse
vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a
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Los miembros del cuerpo editorial deben manifestar al
editor cualquier conflicto de intereses que detecten.
Los miembros del cuerpo editorial deben considerar
un manuscrito enviado para revisión como un documento
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Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse
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Los miembros del cuerpo editorial deben explicar y
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los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan
el fundamento de las observaciones.
Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse
de utilizar la información no publicada, argumentos o
interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido,
excepto cuando se cuente con el permiso del autor.
Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse
de desplegar información sobre un manuscrito en proceso
de revisión o publicación a cualquier persona fuera de
aquellos que se les solicite consejo profesional.
Los miembros del cuerpo editorial deberán respetar
la independencia intelectual de los autores.

Ingenierías, Enero-Marzo 2017, Año. XX, No. 74

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              <text>Ocañas Galván, Cyntia, Redacción</text>
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              <text>El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores</text>
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