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Sistema de Información para el Control de gas SF6 empleado como aislamiento en

equipos eléctricos de potencia R. Calderón Cruz, F. Delgado Arroyo, C. Smith Galván, J. Sánchez Pozas

Resumen—En este artículo se describen las principales

características del Sistema de Control de Inventarios, que es un sistema de información que permite llevar registros de la capacidad instalada y almacenada de gas SF6 . El sistema de información arriba mencionado se desarrolló como parte de una estrategia que la Subdirección de Transmisión de la Comisión Federal de Electricidad está realizando para implantar un esquema de administración integral para el manejo responsable y el control óptimo del gas SF6 instalado en México.

Índice de Términos-- Aislamiento eléctrico, aplicación web, control de emisiones, control de inventarios, equipos eléctricos de potencia, explorador de internet, extinción de arco eléctrico, gas SF6, gas efecto invernadero, sistemas de información.

I. INTRODUCCION a Gerencia de Subestaciones de la Comisión Federal de Electricidad1 (CFE) y el Instituto de Investigaciones Eléctricas2 (IIE) está llevando a cabo un programa

integral de administración, diagnóstico y reducción de emisiones de gas SF6 en subestaciones eléctricas de transmisión. Dicho gas, como es bien sabido, se emplea como medio aislante y medio de extinción del arco eléctrico en equipos que transmiten y distribuyen la energía eléctrica, tales como interruptores de potencia. La necesidad de realizar este estudio se debe a que, por un lado, el 80% de la producción mundial de este gas se emplea para estos fines y además que está considerado como el gas de efecto invernadero mas potente respecto a los otros gases hechos por el hombre. Por el otro, no existen leyes internacionales ni nacionales que restrinjan el uso de SF6 ; al mismo tiempo el Instituto Nacional de Ecología3 (INE) no cuenta con información suficiente sobre su consumo. Por lo que se espera que las futuras

1Es una empresa creada por el gobierno mexicano para generar, transmitir,

distribuir y comercializar energía eléctrica en el país. 2Es un organismo público descentralizado creado por el gobierno

mexicano con el objetivo de generar proyectos de investigación aplicada y desarrollo tecnológico para el sector energético del país.

3Es un instituto descentralizado creado por el gobierno mexicano que realiza investigación ambiental aplicada para desarrollar y promover proyectos de cooperación científica que contribuyen efectivamente a resolver los grandes problemas ambientales de México.

4Es una dependencia del gobierno mexicano que tiene como propósito fundamental fomentar la protección, restauración y conservación de los ecosistemas y recursos naturales, y bienes y servicios ambientales, con el fin de propiciar su aprovechamiento y desarrollo sustentable.

regulaciones deberán contener un régimen de monitoreo más estricto de los equipos en SF6 para reducir al máximo las emisiones. Ante esta perspectiva, la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales4 (SEMARNAT) ha creado un convenio con empresas internacionales expertas en el ramo, para la medición voluntaria de las emisiones de los gases de efecto invernadero en los diversos sectores industriales en México. Para soportar este proceso de diagnóstico, la CFE como parte de su estrategia de administración de gases, desarrolló un sistema de información que permite mantener actualizado el inventario del gas SF6 en operación y en almacén. También permite llevar un registro el uso del gas para recargas y mantenimiento, con lo que será posible calcular un estimado de las emisiones de SF6 en periodos determinados, a nivel subárea, regional o nacional.

El presente articulo describe las operaciones mediante las cuales, dicho sistema realiza las tareas anteriormente descritas. El articulo esta organizado de la siguiente manera: En la sección II, se describen los principales conceptos necesarios acerca del sistema, la forma en que se puede acceder al SCI, los tipos de usuarios de usuario que considera el sistema con propositos de salvaguardar la información, así como también los equipos que son susceptibles de inventario. En la parte III, se describe la funcionalidad del SCI para generar reportes, los cuales, como se podra ver, pueden ser a nivel nacional, gerencia, subárea y subestación. Finalmente, en la parte IV, se describe como actualizar el inventario relativo a interruptores de potencia, subestaciones encapsuladas , cilindros, máquinas regeneradoras y tanques.

II. EL SISTEMA DE CONTROL DE INVENTARIOS

El Sistema de Control de Inventarios (SCI-SF6) es un sistema de software que permitirá a la Gerencia de Subestaciones de CFE cuantificar parámetros de importancia acerca de los diferentes aspectos involucrados en el uso y control del SF6. En particular, permitirá registrar las variaciones en el inventario, mantenerlo actualizado y disponible para su consulta.

Desde un punto de vista computacional, el SCI es una aplicación Web, es decir, es un conjunto de páginas Web con las que el usuario interactúa a través de un navegador o explorador de Internet. Estas páginas, conforman un sitio Web, el cual reside en un servidor que es el encargado de ejecutar la aplicación, en este caso, al SCI. El usuario puede

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acceder a una aplicación Web por medio de una dirección URL (Localizador Uniforme de Recursos), que identifica a la aplicación Web en forma única. La figura 1 muestra la interfaz de entrada al SCI-SF6.

Fig. 1. Interfaz de entrada al SCI-SF6.

Para entender el funcionamiento del SCI es necesario considerar quienes serán los potenciales usuarios del sistema y sobre que equipos se realizará el levantamiento de información.

A. Tipos de usuarios El SCI considera dos tipos de usuarios: el primer tipo lo

conformará el grupo de usuarios que solamente pueda “ver” o generar reportes con la información existente en la base de datos del sistema. Este grupo no tendrá acceso a las operaciones de actualización del inventario.

El segundo grupo estará formado por los usuarios que tendrán acceso a las operaciones de actualización del inventario este grupo podrá tener acceso también a las operaciones de generación de reportes.

El primer grupo y segundo de usuarios tendrán acceso a nivel nacional de la información que contenga el SCI. No así el segundo grupo de usuarios ya que podrán realizar las operaciones de actualización de inventario solo en las subestaciones de la subárea en la que se registren.

B. Equipos susceptibles de inventario Los equipos con que cuenta la Gerencia de Subestaciones

de la CFE que operan y/o almacenan gas SF6 son los siguientes:

• Interruptores de Potencia • Subestaciones encapsuladas • Cilindros • Máquinas regeneradoras • Tanques

y sobre cada uno de ellos son aplicables las operaciones de actualización y consulta de información.

III. FUNCIONES PARA GENERAR REPORTES Las funciones de generación de reportes permiten consultar

a la base de datos sobre algún aspecto que el usuario necesite conocer acerca de los diferentes equipos que almacenan SF6. La interfaz para este módulo se muestra en la figura 2.

El módulo de reportes proporciona información de la capacidad instalada y almacenada, se presenta en dos formatos: resumen y reporte. El resumen se puede obtener a nivel Coordinación, Gerencial Regional y Subárea, mientras que el reporte contendrá la información desglosada de todos los equipos y se obtendrá a nivel Subestación. El sistema actualiza automáticamente la información de forma trimestral y anual. Esto con el fin de llevar un control actualizado sobre el levantamiento de inventarios de equipos y gas SF6.

Fig. 2. Interfaz del SCI-SF6 para generación de reportes.

IV. FUNCIONES PARA ACTUALIZACION DE INVENTARIO

Las funciones de actualización de inventario permiten dar de alta equipos en la base de datos del sistema, eliminarlos de ella, así como de modificar cualquier información relacionada con estos equipos.

Fig. 3. Interfaz del SCI-SF6 para la actualización de inventario.

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Estas operaciones se describen brevemente a continuación.

C. Funciones de captura/edición de datos Con esta función el usuario podrá capturar y/o modificar la

información existente en el sistema. Esta interfaz consta de un conjunto de formularios que está basado en los formatos de captura que se utilizaron para el levantamiento de inventario de gas SF6 que fueron previamente establecido por el IIE. El SCI maneja el inventario de cinco equipos que a saber son: interruptores de potencia, subestaciones encapsuladas, cilindros, máquinas regeneradoras y tanques; y para cada uno de estos equipos se tienen los formularios para las operaciones de inserción de equipos, recarga de gas SF6, eliminación de equipos, modificación de información relacionada con los equipos, transferencia de equipos y papelera de reciclaje. Los formularios son un medio que tiene el usuario para almacenar y/o modificar la información en la base de datos.

D. Inserción de información Para almacenar nueva información en la base de datos se

emplean los formularios de inserción, con un total de 5 formularios en los distintos instrumentos que se manejan en el sistema. Cada formulario tiene incorporados mecanismos para validación de información, uso de controles de texto, que permiten al usuario desplegar y elegir una de entre opciones múltiples para un campo en particular. Todo esto con el objetivo de reducir en lo mas posible el trabajo de captura, con lo que se ayudará al usuario a que no cometa errores al momento de ingresar información al sistema.

E. Recarga de gas Esta función permite llevar el control de la adición de gas

SF6 ya sea a un interruptor de potencia o a una subestación encapsulada de un cilindro determinado. El proceso para el control es el siguiente: primero se debe elegir ya sea un interruptor de potencia o una estación encapsulada. Una vez hecho esto, se desplegará en la pantalla la información más relevante del equipo. Para llevar a cabo la recarga, se debe seleccionar el cilindro del cual se va a tomar el gas y posteriormente se debe teclear la cantidad de gas recargado. Por último se debe seleccionar una razón por la que se hizo operación de recarga. Como el sistema contabiliza el número de recargas por equipo, es posible saber por medio de esta operación, si un equipo presenta problemas de fugas.

F. Transferencia de equipos Esta operación permite dar de baja un equipo de una subestación de algúna subarea y darlo de alta en otra subestacion de la misma subarea. Esta operación equivale a realizar las operaciones de eliminación de un registro y la insercion del mismo registro.

G. Eliminación de información La función para eliminación de registros se encarga de

borrar información de la base de datos de un determinado equipo. Aunque la información queda eliminada de la base de datos, esta queda almacenada en una tabla temporal de donde opcionalmente puede ser reinstalada en la base de datos por

medio de la función Papelera de Reciclaje. Esta operación está disponible para todos los equipos.

H. Edición ó modificación de información Esta función modifica información de la base de datos, y

permite modificar desde un campo de un registro hasta el registro completo correspondiente a al información de algún equipo. Esta función se encuentra implementada para todos los equipos.

I. Papelera de reciclaje La papelera de reciclaje es una función que permite

reinstalar un registro que fue borrado de la base de datos. El proceso para recuperar un registro es preguntar primero por el número de serie del equipo y después de que la información de registros borrados es desplegada, de debe presionar Recuperar en el renglón correspondiente al equipo que se quiere reinstalar en la base de datos.

V. CONCLUSIONES En este trabajo se presentaron los avances en el desarrollo

del Sistema para el Control de Inventarios del gas SF6, con el cual es posible llevar un registro actualizado de la capacidad instalada y almacenada en los interruptores de potencia, subestaciones encapsuladas, cilindros, máquinas regeneradoras y tanques de la Gerencia de Subestaciones de la CFE. Sin embargo, es importante mencionar que en esta etapa, las emisiones del SF6 aun no pueden ser cuantificadas por el SCI, debido a que no se ha determinado un modelo que permita describir como se usa este gas en la Gerencia de Subestaciones. Este modelo está siendo elaborado por el IIE y una vez terminado deberá debe ser propuesto a la Gerencia de Subestaciones, ya sea para su modificación o su aprobación. Una vez que esto último ocurra, se procederá a su implantará en el sistema. Se espera que esto ocurra a finales de 2007 o principios de 2008.

VI. REFERENCIAS Reportes Técnicos: [1] F. Delgado, R. Calderón, R. Flores, F. López, “Diagnóstico y

Control de as SF6 empleado como Aislamiento de Equipos Eléctricos de Potencia”, Informe Final No. IIE/04/15/12873/I/004/P/ D1/A2/V1, 2006.

[2] R. Calderón, F. Delgado, “Manual de usuario del Sistema de Control de Inventarios”, 2006.

Artículos (Publicados): [3] F. Delgado, R. Calderón, F. López, F. Contreras, V. Romero,

"Control, Inventario y Diagnóstico del SF6 de la Gerencia Regional de Transmisión Noreste”, en RVP-AI/2006, IEEE Sección México.

VII. BIOGRAFIAS

Ricardo Calderón Cruz. Licenciado en Ciencias de la Computación por la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 1992, Doctorado en Ciencias Computacionales con especialidad en Ingeniería de Software, Universidad de Essex, reino Unido, 2003. A trabajado en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, como profesor de cátedra, 1992-1996, en la Universidad de Essex, como ayudante de profesor 1997-2002, en el Instituto Tecnológico de Monterrey, Campus Cuernavaca, 2005-a la fecha. Ingresó al IIE el 19 de julio de 1991 al Departamento de Combustibles Fósiles, en la División de Fuentes de Energía. Desde el 22 de Enero de 2003, está adscrito a la Gerencia de Materiales y Procesos Químicos en la División de Sistemas Mecánicos. Ha

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participado en el transporte de software entre diferentes plataformas, en el desarrollo de interfases gráficas para programas de modelación de comportamiento térmico de generadores de vapor. Actualmente su área de especialidad es la instrumentación, control y desarrollo de sistemas de adquisición de datos. Es miembro del SNI nivel 1 desde enero del 2005. Dirigió la tesis: Determinación e implantación de técnicas para el trazo de caracteres en modos gráficos.

Filemón Delgado Arroyo. Químico Industrial por la Facultad de Ciencias Químicas e Industriales, de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, 1979-1984. Realizó prácticas profesionales en Syntex S.A. en el laboratorio de control de calidad. Trabajó en la compañía Orsabe S.A. (Smith Kline-Beecham) como químico analista y posteriormente como químico en investigación (de nov de 1984 a julio 1986). Fue becario en adiestramiento técnico en el IIE ( caracterización de materias primas, formulación y síntesis de monómeros y compuestos poliméricos, con aplicación en la industria eléctrica, de oct de 1986 a sep de 1987). Trabajó como asesor de investigación, en el laboratorio de la maestría en química orgánica de la Facultad de Ciencias Químicas de la UAEM ( de ene de 1987 a dic de 1987). Ingresó al IIE en octubre de 1987 al área de materiales poliméricos donde a trabajado en desarrollo, caracterización y formulación de materiales poliméricos compuestos para su aplicación en el sector eléctrico e industrial, con el objetivo principal de sustituir materiales de importación y/o mejorar las propiedades de los ya existentes y en el diagnóstico del estado operativo del sistema aislante papel-aceite de transformadores de potencia a través de pruebas cromatográficas y físico-químicas-dieléctricas, con el objetivo de detectar fallas insipientes en los equipos. Seminarios y conferencias impartidas: Exposición del trabajo de tesis en el XIX Congreso de Química Pura y Aplicada (Irapuato, Guanajuato, oct. de 1984).

Carlos Smith Galván. Recibió el titulo de Ingeniero Electricista en el año de 1983 del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. En 1984 ingresó a la CFE en la Unidad de Ingeniería Especializada , poniendo en servicio 3 compensadores estáticos de vars del proyecto Cutzamala. En 1985 participó en la puesta en servicio de los capacitores serie de Temascal II. En 1986, se integró a la Gerencia de Transmisión Oriente participando en la modernización de servicios propios de Temascal II con el Ing. Víctor Romero Baizabal. En 1987 fue requerido en la Integración de la Subárea de Operación Veracruz del CENACE, teniendo el puesto de Ingeniero Operador de Subárea de Operación Veracruz. En 1991 regresó a la Región de Transmisión Oriente como Coordinador Regional de Puesta en Servicio , coordinando la puesta de Tuxpan Vapor entre otras. En 1995, se incorporó a la Superintendencia de Subestaciones y Líneas Regional de la Región de Transmisión. En 2005, se integró a la Gerencia de Subestaciones de la Coordinación de Transmisión, como auxiliar, nuevamente del Ing. Víctor Romero Baizabal. Actualmente se desempeña como jefe del Departamento de Estudios de Líneas de Transmisión de la Gerencia de Líneas de Transmisión de la Coordinación de Transmisión. El Ing. Smith es originario de la ciudad de Jalapa, Veracruz.

Jahir Sánchez Pozas. Recibió el titulo de Ingeniero en Sistemas Computacionales en el año 2006 por el Instituto Tecnológico de Zacatepec. En 2005 realizó una estancia Prácticas Profesionales en la Gerencia de Materiales y Procesos Químicos del Instituto de Investigaciones Electricas donde participó en el proyecto Sistema de Control de Inventario de gas SF6. En el 2006 formó parte de la XXX generación de becarios de Adiestramiento en Investigación Tecnológica del IIE, colaborando en el desarrollo de un Sistema de Gestión de Control para la gerencia de Energía Nuclear.