Instituto Politécnico Nacional
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ESIME Zacatenco

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Sección de Estudios de Posgrado e Investigación

 

"La Técnica al Servicio de la Patria"

 

PNPC Conacyt
PNPC
SIP SAPPI

Laboratorios

Correo

 

El Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica cuenta laboratorios del área de ingeniería eléctrica aunque también se cuenta con un taller de máquinas y herramientas equipado para el desarrollo de prototipos.  Los laboratorios relacionados con el área eléctrica con los que se cuenta en el programa son:

1. Laboratorio de Sistemas Eléctricos de Alta Tensión

2. Simulador Experimental de Laboratorio De Sistemas Eléctricos De Potencia

3. Laboratorio de Simulación de Sistemas Eléctricos en Tiempo Real *

4. Laboratorios Ligeros de Electrónica de Potencia

5. Laboratorios Pesados de Electrónica de Potencia *

6. Laboratorio de Sistemas Digitales

7. Laboratorio de Sistemas de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica *

8.Laboratorio de Simulación de Campos Electromagnéticos *

9. Laboratorio de Protecciones

Los laboratorios que se tienen con un asterisco son nuevos y fueron creados en el período 2008-2012. Además todos los laboratorios fueron equipados con recursos de financiamiento externo (proyectos vinculados y proyectos CONACyT) e Interno (partidas 5000 2007 y 2008 que fueron ejercidas a partir de 2008).

Los primeros ocho laboratorios se encuentran registrados en el Sistema Nacional de Información de Infraestructura Científica y Tecnológica (SNIICyT) del CONACyT. Estos laboratorios dan servicio a todas las líneas de investigación y cuentan con equipo suficiente para atender a los alumnos del programa tanto durante sus cursos académicos como durante el desarrollo de su trabajo de investigación.

Todos los laboratorios mencionados se comparten con los programas de nivel licenciatura de la ESIME Zacatenco, tanto en cursos como para el desarrollo de tesis. Las condiciones de seguridad para el personal que opera talleres y laboratorios, y en general en todo el Programa, son cuidadosamente vigiladas. Cuando sea necesario que la maquinaria y el equipo sean operados por alumnos y/o profesores, sin o con poca experiencia, éstos reciben la capacitación adecuada. La observación de las normas y uso del equipo de seguridad es obligatoria.

Laboratorio de Alta Tensión

En este laboratorio se realizan  pruebas experimentales a equipos de alta tensión, se estudia la física de los mecanismos de ruptura dieléctrica en diferentes materiales aislantes y se estudia la aplicación de energía pulsada en diferentes procesos industriales.

Equipo principal del Laboratorio de  Alta Tensión

Cantidad Equipo Descripción

1

Transformador de prueba de alta tensión libre de descargas parciales

Tensión: 220 V a 50 kV, 50 o 60 Hz.  Marca:  Ferranti

1

Surge Comparison Winding Tester (Probador de bobinas por comparación de sobretensión )

Surger Premier, Model DS-13, Tensión de prueba: 12300 V, Marca:AVO Multi-AMP Corporation

1

Equipo de potencial

De tensión de corriente directa de 25 kV y corriente alterna de 10 kV, con Megometro, Marca AVO, Multi-Amp Corporation

1

Fuente regulada de alta tensión de CD

0 - 50 kV, 0.3 mA, polaridad reversible, Marca: BERTRAN serie 205B

1

Cámara Infrarroja

Flir-SC660, Rango espectral:  7.5 y 13 μm.  Temperatura Máxima de 1500 C. Software ThermaCAM™ Researcher

2

Puntas Atenuadoras de alta tensión

TEK P6015A Passive High Voltage Probe               High Voltage - 20 kVDC / 40 kV Peak (100 ms Pulse Width) High Bandwidth - 75 MHz

2

Bobinas de Precisión TCs

Marca Bergoz  Modelo: CT-E0.05 y CT-E5, Max rms  :  2 A, Max Peak:  200 kA , Tiempo de frente: 0.875 ns

1

Jaula Electrostática de cobre

 

1

Detector de Descargas Parciales

marca Tetex, modelo T 571

1

Osciloscopio 500MHz

5.0GS/s 4 canales. TEKTRONIX

1

Osciloscopio 200MHz

2.0 GS/s 4 canales.Marca: TEKTRONIX

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Imágenes del laboratorio de Alta Tensión y de algunos de los equipos principales.

 

Simulador Experimental del Laboratorio de Sistemas Eléctricos De Potencia

El desarrollo del Simulador Experimental de Sistemas de Potencia, con fines de investigación y docencia comenzó desde mediados de la década de 1980. Desde sus inicios, el proyecto del simulador experimental fue muy ambicioso. Su estructura general para un sistema interconectado de 6 máquinas síncronas, con 4 áreas de control y un bus infinito se muestra esquemáticamente en la siguiente figura.

simulador_estructura

Estructura del Simulador Experimental de Sistemas Eléctricos de Potencia
del Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos de la SEPI-ESIME del IPN.
(Adaptado de [Asiaín y Olguín, 1991, Ruiz et al., 1999].)

Las áreas de control que componen el simulador experimental de sistemas de potencia se encuentran desplazadas geográficamente dentro del área de la nave del edifico de Laboratorios Pesados II de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco.

El simulador experimental de sistemas de potencia además cuenta con todos los tipos de simuladores físicos de máquinas eléctricas: máquinas generalizadas, micromáquinas y máquinas convencionales no escaladas. Esto aumenta aún más sus ventajas, ya que permite explotar adecuadamente las características especiales de cada una de las máquinas, tanto en la investigación como en la docencia.

Cantidad Equipo Descripción

2

Máquinas generalizadas *

Máquina especial construida a partir de la teoría generalizada de máquinas la cual puede funcionar, dependiendo de las conexiones, como cualquier máquina eléctrica: transformador, máquina de inducción de rotor devanado, máquina síncrona y máquina de CD.

2

Máquina educacional de 5 kVA

Máquina especial de 6 polos que tiene rotores de máquina síncrona, y de máquina de inducción de jaula de ardilla y rotor devanado

1

Microrred comercial con 2 micromáquinas, cargas y líneas *

Sistema de simulación física de sistemas eléctricos de potencia utilizando modelos a escala.

1

Máquina convencional de 9 kVA

Máquina síncrona convencional.

1

Osciloscopio Digital ,

Marca Tektronix , Serie TDS2014c, ancho de banda de 100Mz , 2GS/s(muestra, velocidad)

1

Medidor Digital de resistencias óhmicas,

0.002-20000 Ohms, modelo 4300B, Marca Valhalla Scientific, Inc.

2

Control de excitación Basler 200  para las micromáquinas síncronas.

Control de excitación comercial con todas las funciones de control, protección y monitoreo.

2

Control de excitación Basler 125-15 para las máquinas síncronas de 5 y 9 kVA.

Control de excitación comercial con todas las funciones de control, protección y monitoreo.

2

Control de velocidad ABB 400DCS para las micromáquinas

Controlador de velocidad comercial para motores de CD.

1

Control de velocidad Reliance Electric para la máquina síncrona de 5 kVA

Controlador de velocidad comercial para motores de CD.

33

Reactores monofásicos

Reactores para modelar la impedancia serie de líneas de transmisión

26

Capacitores

Capacitores para modelas la capacitancia en paralelo de las líneas de transmisión

23

Módulos trifásicos de carga

Módulos de diferentes capacidades para representar cargas de impedancia constante resistivas, capacitivas e inductivas.

3

Reactores trifásicos

Reactores para modelar la impedancia serie de líneas de transmisión.

4

Transformadores trifásicos

Transformadores para conectar las unidades o cargas en un sistema de potencia interconectado.

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Máquina educacional de 5 kVA

aei

Máquina generalizada AEI

mawdsley

Máquina generalizada Mawdsley

 

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laboratorio02

Nuevo tablero de control de la microrred

Descripción: Nueva imagen (4)

Máquina síncrona de 9 kVA

Figura 2.3. Imágenes actuales del Laboratorio de Sistemas Eléctricos De Potencia
y de algunos de los equipos principales


Laboratorio de Simulación de Sistemas Eléctricos en Tiempo Real

En este laboratorio se realizan las tareas de simulación en tiempo  real de la dinámica  de sistemas eléctricos de potencia bajo operación en estado estable y  transitorio y la  implementación en hardware de algoritmos de control y protección para fines de  investigación y desarrollo de prototipos.

Equipo principal del Laboratorio de Simulación de Sistemas Eléctricos en Tiempo Real

Cantidad Equipo Descripción

1

1 Equipo Simulador digital en tiempo real

RT-LAB OP4508, F12-2x1-8 CPU, 1 Licencias para usar 4 procesadores en simulaciones en tiempo real, un sistema eMEGAsim con un cubículo (un gabinete modular) y un total de 8 CPU, dos licencias del software RT-LAB, 1 coprocesador FPGA para procesamiento de datos de entrada-salida, 32 Canales de entrada salida de datos analógicos y 64 digitales I/O y dos paneles de monitoreo.

1

Tarjeta de desarrollo rápido de prototipos.

Marca Data Translation Mod DT9842-2, 8 canales analógicos de entrada con una resolución de 16 bits. 2 canales analógicos de salida. Microprocesador DSP de la serie TMS320C6713DSP de Texas Instruments con una memoria interna de 128 MB del tipo SDRAM y 24 canales digitales que pueden ser programados para salida o entrada de datos. Conexión USB a la computadora cliente para actualización del código generado a ejecutar en tiempo real

1

Estación de trabajo

marca HP Z800 Intel Xeon Quad-Core E5620 2,40GHz, 12 MB de caché L2, 1066 MHz FSB, 4GB (2x2GB) DDR3-1333 ECC, Disco Duro 500GB SATA 3GB 7200 rpm, Controlador SATA 3 GB/s integrado, recurso RAID 0, 1, 5, 10; controlador SAS opcional, LSI 3041E 4 puertos SAS/SATA, recurso RAID 0, 1, 10, 16X DVD+-RW SuperMulti SATA, Lector de medios 22 en 1, ATI FIRE PRO V8800 2GB, WIN 7 PROFESIONAL 64 BITS, 1 monitor de 22",ZR22W.

1

Osciloscopio

osciloscopio marca Tektronix, con una capacidad de muestreo digital de 20 MHz y dos canales de entrada

8

Computadoras personales

Marca HP xw4600.

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Imágenes del Laboratorio de Simulación de Sistemas Eléctricos en Tiempo Real y de algunos de los equipos principales.

Laboratorios Ligeros de Electrónica de Potencia

Se utiliza para proyectos de electrónica y control, el equipamiento es ligeros, los motores más grandes son de 1 ½ HP. Muchos estudiantes realizan su parte práctica siempre y cuando se trabaja con electrónica de pequeña señal.

Equipo principal de los Laboratorios Ligeros de Electrónica de Potencia

Cantidad Equipo Descripción

2

Fuente de poder de CD

marca Lambda (300V, 17 A) --

1

Panel con dos convertidores CD/AC  3

Unidrives con fuentes y componentes eléctrica para control de motores

2

Motor Síncronos de Imanes permanentes

1.5 HP

2

Motor de inducción 1.5 …… 1

1.5 HP con encoder y ventilación forzada (1.5 HP)

1

. Máquina de CD de imanes permanentes (1.5 HP)

1.5 H.P.

1

Un osciloscopio ---- 1

Tektronic, cuatro canales aislados, 400 MHz ---

Laboratorio Potencia Laboratorio Potencia

Imágenes del Laboratorios Ligeros de Electrónica de Potencia.

Laboratorios Pesados de Electrónica de Potencia

Laboratorio pesado de Electrónica de Potencia y Control de Motores con aplicaciones en Tracción Eléctrica de vehículos eléctricos. Los motores más grandes son de 10 HP, se tiene equipamiento que manejan niveles de corrientes de hasta 100 A y voltajes de 220 Vrms y 300 VCD. Se utiliza en proyectos vinculados con la tracción eléctrica y también en otras aplicaciones donde se requieran niveles de potencia de hasta  50 kW.

Equipo principal de los Laboratorios Pesados de Electrónica de Potencia

Cantidad Equipo Descripción

1

Fuente de poder de CD 2. Fuente de poder de CD marca lambda (150 V, 100 A) 

marca Lambda (300V, 17 A) ---------- 1 fuente

1

Osciloscopio

marca Le Croy, 4 canales aislados, pantalla touch screen, con dos puntas diferencias y dos de corriente

2

Osciloscopio

Tektronic, cuatro canales aislados, 400 MHz -------

2

Inversor

Powerex de 75 y 100 Arms respectivamente y voltajes por el lado de directa de hasta 600 VCD


Laboratorio Potencia Labopratorio Potencia
Laboratorio Potencia

Imágenes del Laboratorios Pesados de Electrónica de Potencia  y de algunos de los equipos principales.

Laboratorio de Sistemas Digitales

En este Laboratorio se desarrollan e implementan sistemas integrales controlados por microcontroladores (Embedded Systems), las aplicaciones principales están orientadas al área de Sistemas Eléctricos de Potencia, sin embargo el laboratorio está preparado para trabajar en otras áreas de los sistemas embebidos, como son: consumo, automotriz y robótica.

Actualmente se trabaja con arquitectura ARM de 32 bits, contamos con las licencias profesionales para programar estos, con herramientas basadas en el software Eclipse (CODE WARRIOR), se cuenta con una  amplia biblioteca de módulos de programa para los periféricos internos y externos, conocida como PROCESSOR EXPERT.  Para experimentar y probar los prototipos se cuenta con una microred eléctrica con Generadores, Motores, Simuladores de líneas de transmisión, Fuentes de alimentación y cargas inductivas, capacitivas y resistivas.
El laboratorio también cuenta con los instrumentos necesarios como osciloscopios, y multímetros resguardados en un almacén a cargo de personal calificado para prestárselos a los alumnos o investigadores cuando se requiera.

Equipo principal del Laboratorio de Sistemas Digitales

Cantidad Equipo Descripción

1

Sistemas de desarrollo basados en microcontroladores y DSPs

 

1

Simulador de SEPs con 3 Bancos de motor-generador

Simulador de sistemas eléctricos de potencia con dos máquinas síncronas y cargas marca De Lorenzo

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Imágenes del Laboratorio de Sistemas Digitales y de algunos de los equipos principales.

Laboratorio de Sistemas de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica

En este laboratorio se desarrolla software para el análisis de sistemas de potencia y para sistemas de transmisión y distribución. Se ha integrado software y hardware para realizar estudios en redes eléctricas y se ha integrado un equipo de especialistas en sistemas de potencia y distribución así como de sistemas informáticos para este propósito.  Después de desarrollar programas de simulación redes de distribución a solicitud de la Comisión Federal de Electricidad, se trabaja en el desarrollo de métodos y prototipos para la aplicación de los conceptos de “redes inteligentes” a las redes mexicanas.

Equipo principal del Laboratorio de Sistemas de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica.

Cantidad Equipo Descripción

1

Servidor

HP PROLIANT DL580 G5

1

Servidor

HP PROLIANT DL585 G6

4

Estación de trabajo

HP Z800

4

Estación de trabajo

HP xw8600

1

Estación de trabajo

HP xw9400

1

Plotter

EPSON STYLUSPRO 7880

1

Impresora

LASERJET COLOR HP 2820

1

Impresora

LASERJET HP 3050 (BLACK & WHITE) 

8

Laptop 

ACER MODELO ASPIRE TIMELINE 3820T-2011

2

Laptop

HP MODELO 8530w

5

Laptop

HP MODELO 8710p

2

Laptop

MACBOOK PRO 13"

1

Gabinete metálico

PARA INSTALACIÓN DE EQUIPO EN RACK WORKSTATION FIJAS

Mobiliario Esquipo de cómputo
Equipo de cómputo

Imágenes del Laboratorio de Sistemas de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica.

Laboratorio de Simulación de Campos Electromagnéticos

Se desarrollan modelos de elementos de sistemas eléctricos de potencia, se simulan campos electromagnéticos y se utilizan diferentes técnicas numéricas para análisis y simulación de transitorios electromagnéticos en sistemas de potencia. Problemas que requieren un esfuerzo computacional intenso son resueltos usando servidores con procesadores múltiples y una memoria RAM amplia. Algunos ejemplos particulares incluyen:

Aplicación de software basado en el métodos de diferencias finitas y elemento finito para la solución de problemas tridimensionales estáticos o dinámicos en estudios electromagnéticos, electrotérmicos, electroquímicos, etc.

Aplicación de software para análisis transitorio cuando se tienen redes de gran tamaño o cuando los modelos empleados requieren un gran nivel de detalle.

Implementación de algoritmos de optimización y de procesamiento de datos para sistemas de gran tamaño.

Equipo principal del Laboratorio de Simulación de Campos Electromagnéticos.

Cantidad Equipo Descripción

2

Servidor

HP ML350 T06 LFF, Chasis de torre, con 2 procesadores Intel Xeon X5660 a 2.8 GHz, 12M Cache, Turbo HT, 48 GB de memoria RAM en 6 módulos 8 GB 62Rx4 PC3-0600R-9, en almacenamiento 2 discos duros de 146 GB 3G SAS 15K 3.5", DVD-ROM Sata, Mouse, Teclado, Windows Server Enterprise con 10 Cals, Garantía de 3 años en mano de obra, Fabricación y en Sitio SDH

 

Servidores

Imágenes del Laboratorio de Simulación de Campos Electromagnéticos

Laboratorio de Protecciones

Este laboratorio de protecciones se comparte con el nivel superior de la ESIME-ZACATENCO, el cual es utilizado como complemento de la enseñanza de la asignatura de Protecciones de Sistemas Eléctricos II, a nivel de laboratorio los alumnos en principio realizan las prácticas correspondientes que ayudan a conocer la operación, ajuste y coordinación de las protecciones. Además de varias tesis de nivel superior que se han desarrollado y presentado.

Por otro lado, a nivel de posgrado se han realizado trabajos de tesis de grado en donde los resultados que se obtienen partir simulaciones son corroborados con los resultados arrojados por los relevadores de este laboratorio. También se ha desarrollado propuestas de esquemas de protección de varios relevadores comunicados entre ellos vía “mirror bits” (protocolo de comunicación propio del fabricante).

Alguna de las líneas de investigación aborda desarrollo de relevadores prototipo los cuales requieren de estos relevadores comerciales para validar los resultados de los relevadores prototipo.

Equipo principal del Laboratorio de Protecciones.

Cantidad Equipo Descripción

8

Módulos

De protección control y medición para: líneas de transmisión, transformadores, alimentadores, generadores, motores.

1

Generador de formas de onda

“Real Time Playback” de Manitoba HVDC Research Centre

3

Fuentes de poder

Para simulación de sistemas de potencia

Laboratorio de protecciones laboratorio de protecciones

Equipo principal del Laboratorio de Protecciones.

Última actualización: 8/03/2017, FMR

México 2018
Unidad Profesional "Adolfo López Mateos", Zacatenco, Del. Gustavo A. Madero, C.P. 07738, México D.F. Tels.: 57296000 ext. 54626 Y 54627 Fax. Ext. 54218