VOL. V, N.° 1, 2022 | eISSN: 2697-3243 | pISSN: 2588-0829
Autoridades
Dr. Fernando Sempérteguí Ontaneda, Ph.D
Rector de la Universidad Central del Ecuador
Ing. Diego Paredes Méndez, M.Sc
Decano, Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas - FING
Ing. Flavio Arroyo Morocho, Ph.D.
Subdecano, Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas – FING
Editor
Flavio Arroyo Morocho
Consejo Editorial
Ing. Diego Paredes Méndez, M. Sc., Presidente, Universidad Central del Ecuador,
Ing. Abel Remache Coyago, M. Sc., Editor académico, Universidad Central del Ecuador,
Ing. Paulina Viera Arroba, M. Sc., Universidad Central del Ecuador,
Dr. Johannes Ritz, ., ., Ph. D. (c ), EU Business School Munich,
Dra. Teresa Magal-Royo, Ph. D, Universidad Politécnica de Valencia,
Dr. Andrés Vivas Albán, Ph. D., Universidad del Cauca,
Dr. Boris Heredia Rojas, Ph. D., Universidad del Norte,
Dr. Jaime Duque Domingo, Ph. D., Universidad de Valladolid,
Dr. Giovanni Herrera Enríquez, Ph. D., Universidad de las Fuerzas Armadas-,
Dr. José Luis Paz, Ph. D., Universidad Nacional Mayor de San Marcos,
Dr. Jesús López Villada, Ph. D., Universidad Internacional ,
Dr. Michel Vargas, Ph. D., Escuela Politécnica Nacional-,
Dr. Andrés Robalino-López, Ph. D., Escuela Politécnica Nacional-,
Consejo Asesor y Evaluador
Ing. Adrián Coello Velásquez, M. Sc. Empresa Eléctrica de Guayaquil,
Ing. David Gomez Coello, M. Sc. Empresa Eléctrica de Guayaquil,
Ing. Nelson Layedra Quinteros, M. Sc., Escuela Superior Politécnica del Litoral ,
Ing. Edison Proaño Ayabaca, Ph. D., Investigador Independiente,
Ing. Holger Santillán, M. Sc., Universidad Politécnica Salesiana ,
Ing. Juan Espinoza Palacios, M. Sc., Escuela Politécnica Nacional ,
Ing. Rogger Peña, M. Sc., Instituto Superior Tecnológico Simón Bolívar,
Ing. Diego Cardona, M. Sc. Ph. D., Red Académica de Docentes e Investigadores en Educación Superior,
Ing. Majid Khorami, M. Sc., Ph. D. (c), Universidad Tecnológica Equinoccial ,
Ing. Gustavo Moreno, M. Sc., Universidad Internacional ,
Ing. Ángel Zambrano Mejía, M. Sc., Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí ,
Ing. Raymond Gabriel Suárez, M. Sc., Contraloría General del Estado,
Ing. Saeid Kakooi, Ph. D., Senior Research in Purdue University, ..
Ing. Jalal Rouhi, Ph. D., Senior Research in University of Tabriz,
Dis. Juan Francisco Fruci, M. Sc., Universidad de las Americas, ,
Este número estuvo bajo la coordinación editorial del Ing. Flavio Arroyo, Ph. D., Ing. Abel Remache, M. Sc., y Lic. Tatiana Freire, M. Sc.(c)
Diseño y diagramación | Christian Echeverría
Corrección de textos | Marcelo Acuña
Portada | Jonathan Morales
Editorial Universitaria, 2022
Ciudadela Universitaria, Av. América, s. n.
Quito, Ecuador
+593 (02) 2524 033
editorial@uce.edu.ec
Revista Ingenio
ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
vicedecanat.ng@uce.edu.ec
http://revistadigital.uce.edu.ec/index.php/INGENIO/index
Revista Ingenio es una revista semestral de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad Central del Ecua-
dor fundada en el año 2017 | Vol. 5, núm. 1 | enero-junio 2022 | p-ISSN 2588-0829 e-ISSN 2697-3243 |
Los contenidos pueden usarse libremente, sin nes comerciales y siempre y cuando se cite la fuente.
Si se hacen cambios de cualquier tipo, debe guardarse el espíritu de libre acceso al contenido.
ÍNDICE
Mathematical analysis and simulation in Matlab of dierential protection
in two power transformers Winding ………………...… ................................................................................ 4
Cárdenas D., Chávez C., Morales L., Solís G., Rodríguez J.
Estudio de la incorporación de nano sílice en concreto de alto desempeño () ………………..… ...12
Alvansaz F., Bombón C., Rosero B.
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia
sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas ……………………………………………..… ......22
Bastidas A., Maquilón J., Chávez C.
Adoquines de hormigón ecoamigables fabricados con la incorporación
de una mezcla de micro-nano sílice ……………………………………………..… .................................. 34
Alvansaz F., Arévalo B., Arévalo J.
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación
de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos ……………. ... 43
Carreño C., Avilés J.
Influencias en el ambiente educativo de la carrera de manufactura en Ecuador ………………...…60
Sópalo V., Rocha J., Peralta F., Chichande Y.
Análisis de la integración del diseño en el seno de las MiPymes de la
Zona 9 del DM de Quito -Ecuador que generan productos con valor
agregado para su exportación ………………...… ........................................................................................71
Bravo D.
Normas para publicar en la revista Ingenio …………..… .............................................................................79
La Revista es el órgano de divulgación especializada de la Facultad de Ingeniería y Ciencias
Aplicadas de la Universidad Central del Ecuador; su objetivo es la difusión de investigaciones técnicas y
cientícas en los campos de Ingeniería Civil, Ingeniería Informática/Sistemas de Información, Ingeniería
en Diseño Industrial e Ingeniería en Computación Gráca/Computación. Es de periodicidad bianual y
está dirigida a personas que esten inmersas tanto en el ámbito académico como industrial y a quienes les
pueda interesar conocer de temas e investigaciones que se realizan dentro del ámbito de la revista.
La revista utiliza el Open Journal Systems () como sistema de gestión editorial, desarrollado
por Public Knowledge Project (). Todos los manuscritos a ser considerados para publicación deben
ser enviados a través de este sistema.
Los artículos de la revista usan el sistema el cual proporciona una infraestructura técnica y
social para el registro y uso de identicadores interoperables persistentes, para su uso en redes digitales.
La revista INGENIO se encuentra indexada en:
REVISTA INGENIO
Mathematical analysis and simulation in Matlab of dierential protection in two
power transformers Winding
Análisis matemático y simulación en Matlab de protección diferencial en dos devanados de
transformadores de potencia
David Cárdenas | Universidad Politécnica Salesiana, Guayaquil, Ecuador
Carlos Chávez | Universidad Politécnica Salesiana, Guayaquil, Ecuador
Julio Rodríguez | Universidad Politécnica Salesiana, Guayaquil, Ecuador
Germán Solís | Universidad Politécnica Salesiana, Guayaquil, Ecuador
Luis Morales | Universidad Politécnica Salesiana, Guayaquil, Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3785 pISSN 2588-0829
2022 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
, (), -, . -
is project deals with the realization of mathematical modeling and simulation in Matlab of dierential
protection in two-winding power transformers, the same one that will be part of the Salesian Polytechnic
University, Guayaquil headquarters; will have the objective of simulating the operating conditions of the
protection equipment (SEL 587) found in a substation, obtaining the equation that governs the dieren-
tial protection operations of said relay, by theoretically analyzing the system conditions, both under nor-
mal conditions and for any fault event (external fault, internal fault) on the primary and / or secondary
side of the transformer, facilitating students who are in the last cycles of the electrical engineering career,
learning the concepts and principles of operation of system protections electric power.
El presente proyecto trata sobre la realización del Modelado Matemático y simulación en MATLAB de la
Protección diferencial en transformadores de potencia de dos devanados, el mismo que formara parte de
la Universidad Politécnica Salesiana, sede Guayaquil. Tendrá como objetivo simular las condiciones de
operación del equipos de protección (SEL 587) encontrado en una subestación, obteniendo la ecuación
que gobierna las operaciones de protección diferencial de dicho relé, al analizar teóricamente las con-
diciones del sistema, tanto en condiciones normales como para cualquier evento de falla (falla externa,
falla interna) en el lado del primario o secundario del transformador, facilitando a los estudiantes que
cursan los últimos ciclos de la carrera de Ingeniería Eléctrica, el aprendizaje de conceptos y principios de
funcionamiento de protecciones de sistema eléctricos de potencia.
.
Within this document you will nd all the information
related to the «Mathematical analysis and simulation in
Matlab of dierential protection in power transformers
with two windings», which consists of making all the
measurements in a dierential protection test module
using the 587 relay, in which all the connections and pos-
sible cases of failure that can occur in an electrical power
system were made, obtaining real data which allowed
analyzing the behavior of the relay for each event.
e rst chapter deals with the demand of the pro-
blems in the electrical power systems based in daily expe-
rience, for which it is proposed to certify the reliability in
Received: 15/06/2021
Accepted: 07/09/2021
Test bench, protection coordination,
dierential relay 587, Matlab program.
Inestabilidad de voltaje, potencias reac-
tivas inductivas, voltajes, ángulos, PV,
QV, factores de participación, colapso
de red.
5
Mathematical analysis and simulation in Matlab of dierential protection in two power transformers windings
the distribution networks through dierential protection.
In the second chapter, the normal operating conditions
were reviewed to electrical systems operating for a nite
or innite time under nominal values. In the third chap-
ter, the respective tests were carried out with the dierent
connections that can be made to a power transformer and
compared through the program in normal condition and
when the internal fault occurs in the transformer. Fina-
lly, in the fourth chapter, the mathematical analysis was
elaborated through equations which was carried out the
structure of the programming in Matlab.
Likewise, the scope of the project and its benets to
society are dened, with the didactic design that allows
to develop real tests where the behavior of the relay is
analyzed through dierential protection, making the di-
erent types of connection of the transformers in which
they evaluated the internal and external faults in the la-
boratory that occur normally.
For the understanding and total perception of the
subject, books, previous technical projects, papers and
web sources were reviewed, in order to consolidate the
knowledge regarding the case study.
S
e experiments were implement using 1 test module,
three single-phase transformers each one of 1500
120 / 240 to form three-phase banks with dierent
connections Star-Star (υυ), Star-Delta (Υ∆), Delta-Delta
(∆∆), Delta-Star (∆Υ), located in the Circuits laboratory
of the Politécnica Salesiana University (see Figure 1).
Figure 2 shows a 0-100 variable resistive load
three-phase bank, with a maximum current of 2,5. e
measuring equipment that we use to perform all the tests
is the ideal 61-746 (see Figure 2).
is measuring instrument that is displayed in gure
3 was used as a reference to be able to make comparisons
of voltages and currents (see Figure 3), allowing you to
perform load studies and check the capacity of the elec-
trical systems before adding the load (see Table 1).
D
For a transformer with two winding, the dierential relay
will detect the faults that occur both inside the protected
area and its external connections to the current trans-
formers associated with this protection. is will act as
Figure 1. Module for transformer protection
Source: Politécnica Salesiana University.
Figure 2. Variable resistive load from 0-100, 2,5A
Sources: Politécnica Salesiana University.
Table 1.
Nomenclature
ree-phase Star-Star system
ree-phase Star-Delta system
ree-phase Delta-Delta system
ree-phase Delta-Star system
Ohm, unit of electrical resistance
Eective value
voltage
Volts
Amps
Volt-amperes, unit of apparent power
6
Cárdenas D., et al.
a protection with absolute selectivity; the instantaneous
current, modules and phases will be compared.
Figure 4 shows the current ows that circulate throu-
gh the Tc’s which send information to the dierential re-
lay, these being governed by the following equations for
non-fault and fault-free conditions (see Figure 4):
Dierential current = Id = I1 + I2
Equation 1: Dierential current.
Source: [7, p. 23]
I1=I2 Id=0
Equation 2: Equipment without failure
Source: [7, p. 23]
I1≠I2 Id≠0
Equation 3: Equipment failed
Source: [7, p. 23].
e dierential protection characteristic can be set ei-
ther as a percentage dierential characteristic as a slo-
pe or as a variable percentage dierential characteristic
with double slope (see Figure 5); the element’s operation
is determined by the operating () and holding ()
quantities, calculated from the input currents of the win-
dings [7, p. 21].
e gure shows the operating current and a res-
training current and an 087 setting or a minimum
level required for the operation and two operating slo-
pes called 1 with their operating limit 1 which is an
initial curve starting at the origin and with its intersec-
tion 087 and a second curve 2 which, if used, must
be greater than or equal to 1 and its entire upper area
is a region of operation of the relay and the internal area
of the gure shows a region of the relay where this does
not operate [7, p. 21].
Triggering occurs if the operation amount is greater
than the minimum pickup level and is greater than the
curve value, for a particular holding amount. Four set-
tings dene the characteristic [7, p. 21].
With careful selection of these settings, the user can
closely emulate the characteristics of existing dierential
current relays [7, p. 21].
Dierential protection responds to design criteria ba-
sed on reliability, speed, selectivity, safety, sensitivity, eco-
nomy and simplicity [7, p. 21].
Figure 4.
Protection of transformers with two winding
Figure 6.
Equivalent circuit of the transformer
Figure 3.
Ideal 61-746
Figure 5.
Slope of dierential operation
Source: [7, p. 22].
7
Mathematical analysis and simulation in Matlab of dierential protection in two power transformers windings
II.
To nd the currents of the ’s, the analysis of the trans-
former is performed, we begin from the equivalent cir-
cuit of the transformer where (see Figure 6):
Vrn = Input voltage.
R1 = Hysteresis resistance and heat losses.
Lm1 = Inductance necessary to produce magnetic ux
from the transformer.
Rcc1 = Short circuit resistance
Lcc1 = Short circuit inductance
Rc = Load resistance
I1 = Primary current
Io = Vacuum current
Im = Magnetizing current
Irh = hysteresis current
I2 = Secondary current
Using Kirchho’s laws, we obtain the following dieren-
tial equations that dene the modeling of the single-pha-
se transformers in gure 6:
Single phase transformer 1
e voltage over time is dened by the following formula:
Vrn(t)=Vp Sen(wt+0º) (1)
From Kirchho’s law, we dene the current of the pri-
mary of the transformer T1 as a function of the no-load
current and of the secondary:
I1T1=Io+I2 (2)
Knowing that the voltage over time of the inductor is de-
ned as:
(3)
Applying Ohm’s law we draw hysteresis current from the
single-phase transformer T1.
(4)
Secondary current of single-phase transformer T1.
(5)
Primary current of a single-phase transformer.
(6)
Single phase transformer 2
e voltage over time is dened by the following formula:
Vsn(t) = Vp * Sen(wt + 120°) (7)
From Kirchho’s law, we dene that the current of the
primary of the transformer T2 as a function of the no-
load current and of the secondary:
I1T2 = Io + I2 (8)
Knowing that the voltage at time of the inductor is de-
ned as:
(9)
Applying Ohm’s law, we draw hysteresis current from the
single-phase transformer T2.
(10)
Secondary current of single-phase transformer T2.
(11)
Primary current of a single-phase transformer.
(12)
Single phase transformer 3
e voltage over time is dened by the following formula:
Vtn(t) = Vp * Sen(wt - 120°) (13)
From Kirchho’s law, we dene that the primary current
of the transformer T3 as a function of the no-load cu-
rrent and the secondary current:
I1T3 = Io + I2 (14)
Knowing that the voltage at time of the inductor is de-
ned as:
(15)
Applying Ohm’s law we draw hysteresis current from the
single-phase transformer T3.
(16)
Secondary current of single-phase transformer T3.
(17)
8
Cárdenas D., et al.
Primary current of a single-phase transformer.
(18)
Single phase transformer 1
Primary current of transformer T1, seen from the secon-
dary of ’.
(19)
Secondary current of transformer T1, seen from the se-
condary of ’.
(20)
Single phase transformer 2
Primary current of transformer T1, seen from the secon-
dary of ’.
(21)
Secondary current of transformer T1, seen from the se-
condary of ’.
(22)
Single phase transformer 3
Primary current of the transformer T1, seen from the se-
condary of ’.
(23)
Secondary current of transformer T1, seen from the se-
condary of ’ (see Figure ).
(23)
1 of a dierential relay.
(24)
2 of a dierential relay.
(25)
Aer nding the currents of said which we dene
with the following formulas:
Figure 7.
Block diagram of protection relay operation.
Figure 9.
Parameter entry graph window
Figure 8.
Compensation matrix
9
Mathematical analysis and simulation in Matlab of dierential protection in two power transformers windings
TRANSFORMER 1
Primary phase current, aer passing through 1.
(26)
Secondary phase current, aer passing through 2.
(27)
TRANSFORMER 2
Primary phase current, aer passing through 1.
(28)
Secondary phase current, aer passing through 2.
(29)
TRANSFORMER 3
Current of phase of the primary, aer passing through
1.
ICw1F = ICw1
Tap1 (30)
Secondary phase current, aer passing through
2.
(31)
en go to the block of compensation matrices depen-
ding on the transformer connections and their phase di-
erence that was chosen internally in the program and
in turn the dierential relay relates them through pre-
viously adjusted parameters, the matrices are as follows
(see Figure 8).
Example:
Protection relay operation through compensation matrix.
Primary current in each of the phases, from the com-
pensation matrix.
(32)
Secondary current in each of the phases, from the com-
pensation matrix.
(33)
Aer having had all these currents, the relay proceeds
to calculate the operating currents (Iop) and restriction
(Irst) for which the following equation is used:
Operating current in phase .
IopA=IA
W1FC1 + IA W2 FC1 (34)
Operating current in phase .
IopB=IBW1FC1 + IB W2 FC1 (35)
Operating current in phase .
Figure 10.
Results graph window
Figure 11.
Simulink blocks
10
Cárdenas D., et al.
IopC=ICW1FC1 + IC W2 FC1 (36)
Restriction current in phase .
(37)
Restriction current in phase .
(38)
Restriction current in phase .
(39)
Operating conditions when the relay operates.
Iop≈0 relay not actuated, normal operation.
Iop≠0 relay actuated, fault operation.
.
Aer obtaining the electrical parameters of each of the
transformers through short-circuit and open-circuit
tests, the dierent connections are made under vacuum
and under load. e responses of the soware whose in-
terface were compared with the graphs obtained by the
measurement instrument, resulting in the following (see
Figure 9):
e graphs of each of the phase currents that are seen
by the relay on both the secondary side and the primary
side are shown (see Figure 10).
For the coding of the dierent graphs the following
process was used, at the moment of executing the Simu-
link internally, gure 11 block arrangements were crea-
ted that have the equations that represent our modeled
system and to be able to obtain the current graphs (see
Figure 11):
Figure 12.
Internal fault Line A.
Figure 14.
Primary and secondary current in each phase seen from the CT’s,
with 100% load
Figure 15.
Operating and restriction currents in each of the phases, with
100% load
Figure 13.
Normal operation
11
Mathematical analysis and simulation in Matlab of dierential protection in two power transformers windings
INTERNAL FAILURE IN EACH OF THE PHASES
By activating any of this «push button» will allow us
to see the behavior of the relay in each of the phases as
shown in gure 12 (see Figure 12).
Here you can see the current values in the phase whe-
re the fault occurred, and also see the operating current
in the phase where it occurred.
e phase where the failure occurred will be shown
in red and in turn it will proceed to block any load chan-
ge that could be made in the Slider as well as the «push
button» of the failures in the other phases, all this will be
blocked until do not press the reset button which will re-
turn the readings to normal and clear the fault as shown
in gure 13 (see Figure 13).
Aer reviewing the required results, we press the exit
button which will ask us for an exit conrmation and by
pressing «yes», the interface will be completely exited and
the previously entered data will be deleted (see Figures 14
y 15 and Table 2).
TESTS AND RESULTS
Star-star connection:
Test 1:
R1 = 100,6 ohms
R2 = 100 ohms
R3 = 99,8 ohms
.
e objective of this work was to show by means of the si-
mulation in Matlab the behavior of the dierential protec-
tion using the 587 relay, of the «Module for transformer
protection» which was analyzed to obtain the governing
equations, comparing values and the operation of the relay
both empty and loaded, the following was concluded:
A didactic modeling was carried out in Matlab where
dierent practices and simulations were performed, in or-
der to visualize and analyze the moment when the dieren-
tial protection acted for both internal and external failure
of a transformer, with the data obtained through the simu-
lations it can be conclude that the operating results of the
relay in the simulator are within the range of the trip, since
it works at close operating currents of the real relay.
When comparing the responses obtained when si-
mulating the system with the dierent types of connec-
tions of the single-phase transformers, the data obtained
were satisfactory, since it was possible to appreciate the
currents of the windings both on the primary side and
on the secondary side. It was able to appreciate the ope
-
rating current and restriction of the relay, which showed
an error rate of less than 5%.
For the different practices, the parameters were
modied in the 587 relay as: (connection type of
single-phase transformers and operating current Iop).
rough these practices it can be concluded that the load
varies in percentage form for the dierent types of con-
nection in the transformers.
e purpose of the 587 dierential relay is to pro-
tect the power transformer where the input current must
be equal to or similar to the output current, in which real
faults that normally occur in electrical power systems
could be simulated. reliability in the system and no da-
mage occurs.
e tests were performed on the board «Transfor-
mer protection module» which was demonstrated and
analyzed the fault that eventually occurs in two-winding
transformers, where the dierential relay is in charge of
protecting the transformer from an internal fault for this,
comparison tables were made to consider the settings in
the relay and to be reliably in the system.
[1] C37.91-2000, Guide for protective relay application to
power transformers.
[2] M. Sangrá, Protecciones en las instalaciones eléctricas: evolu-
ción y perspectivas, Barcelona: Marcombo.
[3] R. Mujal Rosas, Protección de sistemas eléctricos de potencia,
Barcelona: Ocina de Publicaciones Académicas Digi-
tales de , 2014.
[4] F. Barberán-Núñez y M. Suárez-Ordóñez, Diseño y cons-
trucción de módulo didáctico de protecciones de redes de
distribución en sistemas eléctricos de potencia (), te-
sis de ingeniería, Universidad Politécnica Salesiana-se-
de Guayaquil, 2016.
[5] V. M. Castillo y G. I. Ospina, «Análisis de los modelos de
transformadores para la simulación de protección dife-
rencial», Instituto de Energía Eléctrica, Universidad Na-
cional de San Juan, San Juan, Argentina, 2010.
[6] J. Morón, Sistemas eléctricos de distribución, Barcelona: Edi-
ciones Reverte, 2009.
[7] A. A. Naranjo-Yépez, M. A. Feraud-López y R. J. Villa-
crés-Salazar, Diseño y construcción de un módulo para
protección diferencial de transformadores, tesis ingenie-
ría, Universidad Politécnica Salesiana, sede Guayaquil,
Ecuador, 2015.
[8] P. Concha, «patricioconcha.ubb» [En línea]. Available:
http://patricioconcha.ubb.cl/410113/accionamientos/
razon%2016.jpg. [Último acceso: 4 diciembre 2016].
[9] O. Enrique Ras, Transformadores de potencia de medida y de
protección, Barcelona: Marcombo Boixareu Editores, 1994.
[10] S. Ramírez, «Protección de sistemas eléctricos», Maniza-
les: Universidad de Manizales, 2003.
[11] S. Laboratories, Manual de instrucciones Sel 587-0, -1, :
Hopkins Court., 2004.
[12] G. Valderrama, Protección y coordinación de sistemas de
distribución, Sevilla: Publicaciones Litosa, 2000.
[13] J. Briones y R. López, Análisis y modelación matemática de
paralelismo de banco trifásico de transformadores con co-
nexión delta estrella de diferentes grupos vectoriales, tesis,
Universidad Politécnica Salesiana, sede Guayaquil, 2014.
[14] M. Sangrá, Protección en las instalaciones eléctricas: evolu-
ción y perspectiva, Barcelona: Marcombo, 1999.
REVISTA INGENIO
Estudio de la incorporación de nanosílice en concreto de alto desempeño ()
Study of the Incorporation of nano-SiO in high-performance concrete ()
Mohammad Farid Alvansaz | Universidad Central del Ecuador, Ecuador
Claudio Bombon | Universidad Central del Ecuador, Ecuador
Bagner Rosero | Universidad Central del Ecuador, Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3786 pISSN 2588-0829
2022 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
2022, (), -, . -
e research project aims to study the inuence of the addition of nanosilica particles on the physi-
cal and mechanical properties of high-performance concrete: compression resistance, tensile strength,
elastic module, Poisson module and break module. In which nanosilica particles of 0,75%, 1,50% and
3% were added as a weight replacement for the amount of a concrete pattern and also replacements of
5% and 10% of microsilica. e high performance concrete was designed to fulll the characteristics
of having a f’c greater than 55 MPa and having high workability, to meet the desired workability, a su-
perplastifying additive was used. Microscopy test were conducted to determine the inuence of silica
additions in the microstructure and in the hydration of the concrete. From the results obtained, it was
concluded that the optimal percentage of nanosilica is 1,5%. At 28 days of age, the results of the tests
carried out determined that the optimal percentage of nanosilica with respect to the pattern concrete and
the microsilica concretes produces an improvement of: resistance to compression of 8,44% and of 7,53%,
tensile strength of 4,31% and of 26,30%, break module of 16,21% and of 9,63%, and elasticity module
of 16,53% and of 4,51% respectively. Nanosilica replacement showed to be viable and benecial for the
physical-mechanical properties of high performance concrete..
El proyecto de investigación está orientado al estudio de la inuencia de la adición de partículas de na-
nosílice en las propiedades físicas y mecánicas de un hormigón de alto desempeño: en la resistencia a la
compresión, resistencia a la tracción, módulo elástico, módulo de Poisson y módulo de rotura, en el cual
se incluyó las partículas de nanosílice de 0,75%, 1,50% y 3% como reemplazo en peso de la cantidad de
cemento de un hormigón patrón y también se reemplazó el 5% y el 10% de microsílice. El hormigón de
alto desempeño se diseñó para cumplir con las características de tener un f’c mayor a 55 MPa y contar
con una alta trabajabilidad. Para cumplir con la trabajabilidad deseada en todas las dosicaciones se usó
un aditivo superplasticante. Además, se realizaron ensayos de microscopía para conocer la inuencia
de las adiciones de sílice en la microestructura y en la hidratación de los hormigones. De los resultados
obtenidos se concluyó que el porcentaje óptimo de nanosílice es de 1,5%, a los 28 días de edad; los re-
sultados de los ensayos realizados determinaron que el porcentaje óptimo de nanosílice con respecto al
hormigón patrón y a los hormigones con microsílice produce una mejora de resistencia a la compresión
del 8,44% y del 7,52%, resistencia a la tracción del 4,31% y del 26,30%, módulo de rotura del 16,21% y
del 9,63%, y módulo de elasticidad del 16,53% y del 4,51%, respectivamente. El reemplazo de nanosílice
mostró ser viable y benecioso para las propiedades físico-mecánicas de un hormigón de alto desempeño.
1.
El hormigón es uno de los materiales más empleados en las
obras de ingeniería civil, el cual se elabora con la combinación
de varios componentes, como son: cemento, agua, agregado
grueso y agregado no, adicionalmente se les puede incorpo-
rar en la mezcla un componente que se denomina adición;
por ello se cree que con la incorporación de nanomateriales
en la mezcla matriz del hormigón, éste incrementa las pro-
piedades físico-mecánicas, debido a las propiedades de nura
y cementantes, que permite la elaboración de concretos más
densos, con mayor durabilidad y resistentes.
Recepción: 21/02/2022
Aceptación: 18/04/2022
Hormigón de alto desempeño, nanosí-
lice, microsílice, ensayo de compresión,
ensayo a exión, propiedades físico-me-
cánicas del hormigón.
High performance concrete, nanosilica,
microsilica, compression test, tensible
test, physical mechanic properties of
concrete.
13
Estudio de la incorporación de Nano Sílice en Concreto de Alto Desempeño () Estudio de la incorporación de Nano Sílice en Concreto de Alto Desempeño ()
Un hormigón de alto desempeño debe cumplir con las
características de alcanzar grandes resistencias y a la vez
poseer trabajabilidad, propiedades que serán estudiadas
a través de la recolección de datos y resultados de dis-
tintos tipos de ensayos mecánicos como son: compre-
sión simple, tracción indirecta, exión, módulo elástico,
módulo de Poisson, de probetas cilíndricas y vigas que
serán elaborados y ensayados de acuerdo a las normati-
vas vigentes como es la Norma Técnica Ecuatoriana (
), la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales
(, por sus siglas en inglés) y del Instituto Americano
del Concreto (). Los cuales precisan los requisitos y
valores permitidos para validad los resultados obtenidos
en los ensayos del estudio.
Adicionalmente, se efectuarán ensayos de microsco-
pía de electrones () y difracción de rayos (), para
establecer la morfología y la microestructura de las nano-
partículas presentes en el hormigón fabricado con y sin
adiciones de nanosílice y microsílice.
Para el diseño del hormigón de alto desempeño se funda-
mentó principalmente en las normativas y manual siguientes:
·
318-19: requisitos del Código para el hormigón estructural.
·
363-10: reporte sobre hormigón de alta resistencia.
·
211.4R-08: Guide for selecting proportions for
high-strength concrete using Portland cement and oth-
er cementitious materials.
· Terence C. Holland: Silica fume user´s manual.
D
Hormigón de alto desempeño: hormigón que cumple
con las combinaciones especiales y requisitos como el
rendimiento y uniformidad, los cuales no siempre se
pueden lograr de manera rutinaria usando componentes
convencionales y prácticas normales de mezclado, colo-
cación y curado [1].
Nanopartículas: partículas muy nas, las cuales po-
seen diámetros entre 1 y 100 mm.
Sílice: Dióxido de silicio (SiO2).
Humo de sílice: sílice no cristalina muy na produ-
cida en hornos de arco eléctrico como subproducto de la
producción del silicio elemental o aleaciones que contie-
nen silicio.
Resistencia temprana: resistencia del concreto o mor-
tero que generalmente se desarrolla durante las primeras
72 horas después de la colocación [1].
·
Determinar experimentalmente las propiedades físi-
co-mecánicas del hormigón de alto desempeño con la in-
corporación de las partículas de nanosílice y microsílice.
·
Diseñar una mezcla de un hormigón patrón con una
resistencia mayor a 55 Mpa.
·
Diseñar mezclas de hormigón de alto desempeño con
la adición de diferentes porcentajes: 0,75%, 1,5% y 3%
de partículas de nanosílice.
·
Diseñar mezclas de hormigón de alto desempeño con
la adición de diferentes porcentajes: 5% y 10% de par-
tículas de microsílice.
·
Obtener los valores de la resistencia a la compresión
(f´c), resistencia a la tracción (σt), resistencia a la e-
xión, módulo de elasticidad (Ec), coeciente de Poisson
() de las diferentes dosicaciones planteadas.
·
Realizar un análisis comparativo entre las propiedades
físico-mecánicas de un hormigón estándar, un hormi-
gón con adiciones de microsílice y un hormigón con
adiciones de nanosílice.
Si fabricamos un hormigón de alto desempeño con adición
de partículas de nanosílice y microsílice, sus propiedades
físico-mecánicas se ven inuenciadas positivamente.
. ,
MATERIALES
El hormigón de alto desempeño tiene varios compo-
nentes como son: cemento Portland tipo , arena lavada,
grava triturada lavada, agua, adiciones de nanosílice y
microsílice, y aditivo superplasticante.
Agregado grueso
Consiste en la combinación de gravas o piedras tritura-
das con partículas predominantes mayores a 5 mm, las
que generalmente tienen diámetros entre 9,5 mm (3/8
pulgadas) y 37,5 mm (1 ½ pulgada) [2].
Agregado no
Partículas provenientes de la trituración de las rocas
cuyo tamaño o diámetro es inferior a 5 mm, o aquellas
partículas que pasan por el tamiz .° 4 (4,75 mm), y que
es retenido en su totalidad en el tamiz .° 200 [3].
Cemento
El cemento es un material conglomerante; al entrar en
contacto con el agua se produce una reacción química
14
Alvansaz M., et al.
por la cual adquiere propiedades de adherencia y cohe-
sión, luego se convierte en un aglutinante que unica a
los agregados gruesos y nos.
Agua
El agua cumple la función de hidratar el cemento y brin-
dar la trabajabilidad de la mezcla del hormigón de alto
desempeño. Para la elaboración de los hormigones
se debe utilizar agua natural, que sea potable y que
no presente sabor u olor [4].
Microsílice
Las partículas de microsílice tienen una presentación
en polvo, que es extremadamente no, las cuales están
compuestas del 90% al 95% por dióxido de sílice amorfo.
Este material es producido por la fabricación de silicio y
ferrosilicio [5].
Nanosílice
Este producto nace como una alternativa al uso del mi-
crosílice, se produce por la reacción del silicio, tetracloru-
ro, hidrógeno y oxígeno en hornos de altas temperaturas;
en donde se fabrican con diferentes áreas de supercie
especícas que van desde 50 m2/g a 400 m2/g [6].
Aditivo superplasticante
Los aditivos superplasticantes tienen el efecto de au-
mentar la uidez del hormigón, mejorando la trabajabi-
lidad y, con la baja relación agua/cemento que presenta
el hormigón de alto desempeño, trata de producir un
hormigón uido con un alto valor de asentamiento, sin
afectar las resistencias de diseño [7].
FUENTES
Las características y propiedades del hormigón dependen
de la calidad de sus agregados. Para el desarrollo del estu-
dio se utilizaron agregados provenientes del cantón Santo
Domingo, provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas.
MÉTODOS
Muestra
Los agregados gruesos y nos se obtuvieron de la cantera
Copeto Cía. Ltda. ubicada en el margen derecho del río
Toachi, en la urbanización Brasilia del Toachi, se utilizó
cemento Holcim tipo , microsílice Rheomac 100,
aditivo superplasticante Master Glenium 7955, que se
adquirieron en la empresa Imperquik Cía. Ltda. y el na-
nosílice Aerosil ® 200 que se adquirió a la empresa Evo-
nik, a través de la comercializadora química Comerquim
Cía. Ltda.
Técnicas
Se realizó la caracterización de los agregados a través de
ensayos de laboratorio, de acuerdo a las especicaciones
de las normas y , para asegurar la calidad de
los materiales a emplearse en la elaboración del hormi-
gón de alto desempeño.
ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
Para la caracterización de los agregados se ejecutaron
varios ensayos de laboratorio en los cuales se determi-
naron las propiedades de densidades aparentes, sueltas
y compactas, peso especíco, granulometría y capacidad
de absorción. Los resultados obtenidos se indican en la
tabla 1 (ver Tablas 1 y 2).
D
El diseño del se basa principalmente en la metodolo-
gía presentada en el Manual de usuarios de microsílice [8].
PROCESO PARA EL DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTO DESEMPEÑO
1. Propiedades de los materiales
Para comenzar la dosicación se debe primero conocer
las propiedades de los materiales como se indica en las
tablas 1 y 2.
2. Ubicar una dosicación base
Este método de diseño se basa en encontrar la dosicación
de un hormigón que obtuvo propiedades similares a las
que se pretende diseñar en el estudio; y ésta se utiliza como
dosicación base, según consta en la tabla 3 (ver Tabla 3).
3. Modicación de dosicación
Conociendo las propiedades de los materiales utilizados
en la dosicación base se la modica usando los datos de
las densidades de los materiales en estudio a n de ob-
tener la dosicación de control para 1 m3 de hormigón.
De acuerdo con las especicaciones de la obra se de-
termina qué características deberá cumplir el hormigón
15
Estudio de la incorporación de Nano Sílice en Concreto de Alto Desempeño ()
de alto desempeño utilizando las ecuaciones presentadas
en el trabajo de titulación de Bombón C. y Rosero B. Es-
tudio de la incorporación de nanosílice en concreto de alto
desempeño (p. 78). Se obtiene la dosicación patrón
como se indica en la tabla 4 (ver Tabla 4).
4. Adición de sílice a las dosicaciones
Determinadas las cantidades en peso de cada material
para elaborar 1 m3 de hormigón patrón se reemplaza
porcentajes en peso del cemento por el nanosílice o mi-
crosílice que se desee incluir en la dosicación.
La diferencia en la densidad del cemento con las adi
-
ciones de sílice hace necesario modicar las cantidades
de los agregados y esto se lo hace como se describe en la
norma 211.4R-08. [9] De esta forma se obtiene las
cantidades a emplear en cada dosicación de hormigo-
nes de alto desempeño. Como se indica en la tabla 5 (ver
Tabla 5).
Tabla 1.
Datos de las propiedades de los agregados
Propiedad Unidad Arena Grava
Capacidad de absorción %1,99 2,75
Densidad aparente suelta g/cm31,67 1,31
Densidad aparente compactada g/cm31,76 1,45
Peso especíco g/cm32,43 2,60
Módulo de nura - 3,03 2,65
Tamaño nominal máximo pulgada - 3/8
Tabla 2.
Densidades reales de los materiales
Material Densidad real (g/cm3)
Cemento 2,87
Microsílice 2,20
Nanosílice 2,00
Superplasticante 0,91
Tabla 3.
Cantidades por metro cúbico del hormigón base
Material Peso (kg)
Cemento 550
Agua 165
Grava 1067
Arena 705
Superplasticante 3,85
Fuente: [6].
5. Proceso de fabricación del hormigón de alto desempeño
Para la fabricación de hormigones de alto desempeño se
debe seguir el siguiente procedimiento, previo a la elabo-
ración de la mezcla:
a.
En primer lugar, se debe obtener el contenido de hume
-
dad de los agregados gruesos y nos, mediante el pro-
cedimiento descrito en la norma, [10] para realizar las
correcciones por humedad pertinentes a la dosicación.
b.
Las adiciones de sílice requieren una predispersión, an-
tes de ser incorporados en la mezcla del hormigón, en
especial el nanosílice que, debido a su supercie espe-
cíca que es 200 ± m2/g, fue necesario un mezclador
de altas revoluciones para su solubilidad con una parte
del agua de la mezcla a 800 r.p.m. durante 25 minutos.
c.
Se procede a medir las cantidades determinadas de
cada uno de los componentes del hormigón de acuer-
do a la cantidad a fabricar.
d.
A continuación, se humedece el tambor de la concrete-
ra para evitar la pérdida de agua de mezclado durante
16
Alvansaz M., et al.
la fabricación del hormigón de alto desempeño.
e.
Finalmente, se procede de acuerdo a lo sugerido en [6]:
· Se añade a la concretera el agregado grueso y no, se
procede a mezclar durante un minuto.
·
Luego se agrega el cemento a la concretera y los ma-
teriales se mezclan durante 30 segundos.
·
Posteriormente se le incorpora la predispersión de
microsílice o nanosílice a la concretera de acuerdo
al hormigón de diseño y se mezcla durante otros dos
minutos.
·
Finalmente, se añade el agua de mezcla faltante junto
con el aditivo superplasticante en la concretera y se
mezcla los materiales por dos minutos.
f. Se descarga la concretera y se procede a determinar la
consistencia, trabajabilidad y homogeneidad del hor-
migón mediante los procedimientos descritos en [11]
y [12].
g. En caso de no lograr la trabajabilidad que se requiere,
se procede a modicar la cantidad de aditivo superplas-
ticante y se vuelve a realizar la mezcla.
h.
Una vez obtenido un hormigón con las característi-
cas de trabajabilidad adecuadas se procedió a elaborar
las probetas de hormigón según lo establecido en [13].
La determinación de las propiedades del hormigón en
estado fresco se realizó inmediatamente luego de haber
terminado la mezcla, obteniéndose los valores de consis-
tencia, homogeneidad, asentamiento, [11] uidez [12] y
densidad fresca del hormigón de acuerdo a la normativa
-138.
En el hormigón endurecido, se procede a la medición
de las propiedades mecánicas como son: la resistencia a
la compresión, de acuerdo a la norma 1573, la re-
sistencia a la tracción indirecta bajo la normativa
2648, el módulo de la rotura descrita en la 2254,
módulo elástico detallado en la -469 y la densidad
seca referido a la normativa -567.
.
Para el hormigón de alto desempeño en estado fresco se
realizó ensayos de laboratorio determinando los valores
de las propiedades de densidad, asentamiento y uidez
de cada mezcla fabricada; mientras que para el estudio
del hormigón en estado endurecido se ejecutó ensayos a
los 3, 7, 28 y 56 días de edad para conocer la evolución
de la resistencia a través del tiempo, de acuerdo a lo que
indican las siguientes tablas (ver Tablas 6, 7, 8 ,9 10, 11,
12, Figuras 1, 2, 3 e Imágenes 1, 2 y 3).
.
1.
Los resultados de la caracterización del hormigón en
estado fresco muestran que con la incorporación de las
partículas de nanosílice y microsílice en la mezcla del
Tabla 4.
Cantidades por metro cúbico del hormigón patrón
Material Peso (kg)
Cemento 550
Agua 165
Grava 971,89
Arena 647,92
Superplasticante 3,3
Tabla 5.
Cantidades por metro cúbico de hormigones de alto desempeño con inclusión de partículas de microsílice y nanosílice
Material Cantidad en peso de los materiales (kg)
-5% -10% -0,75% -1,5% -3%
Cemento 522,50 495,00 545,88 541,75 533,50
Agua 165,00 165,00 165,00 165,00 165,00
Grava 964,70 958,43 966,35 961,72 952,48
Arena 643,13 638,95 644,23 641,15 634,99
Microsílice 27,50 55,00 - - -
Nanosílice - - 4,13 8,25 16,50
4,95 6,05 6,05 8,25 12,65
17
Estudio de la incorporación de Nano Sílice en Concreto de Alto Desempeño ()
Tabla 7.
Valores de densidad endurecida de los hormigones de alto desempeño
Mezcla Densidad (kg/m3)
3 días 7 días 28 días 56 días
H. de control 2382,57 2380,71 2400,19 2403,42
H. con 5% de microsílice 2363,30 2338,34 2342,30 2377,32
H. con 10% de microsílice2345,59 2362,00 2350,47 2346,84
H. con 0,75% de nanosílice 2370,30 2385,94 2387,45 2388,22
H. con 1,5% de nanosílice 2376,33 2402,43 2387,02 2389,08
H. con 3,0% de nanosílice 2375,97 2383,00 2366,71 2394,07
Tabla 8.
Valores de resistencia a la compresión de los hormigones de alto desempeño
Mezcla Resistencia a compresión(Mpa)
3 días 7 días 28 días 56 días
H. de control 34,77 45,36 61,16 69,08
H. con 5% de microsílice 21,87 36,03 61,51 69,50
H. con 10% de microsílice21,41 36,72 61,68 69,99
H. con 0,75% de nanosílice 35,13 46,04 63,22 71,18
H. con 1,5% de nanosílice 36,36 46,97 66,32 74,01
H. con 3,0% de nanosílice 35,28 46,63 65,21 71,05
Tabla 9.
Valores de resistencia a la tracción indirecta de los hormigones de alto desempeño
Mezcla Resistencia a tracción indirecta (Mpa)
3 días 7 días 28 días 56 días
H. de control 3,13 3,53 5,11 5,22
H. con 5% de microsílice 2,36 3,06 4,21 4,87
H. con 10% de microsílice 2,24 2,53 4,22 4,59
H. con 0,75% de nanosílice 2,69 3,79 4,70 4,89
H. con 1,5% de nanosílice 2,63 3,94 5,33 5,56
H. con 3,0% de nanosílice2,59 3,85 4,67 5,25
Tabla 6.
Valores de las propiedades del hormigón del alto desempeño en estado fresco
MezclaAsentamiento (cm) Fluidez (cm) Densidad (kg/m3)
H. de control 22,00 55,00 2410,54
H. con 5% de microsílice 21,00 59,50 2370,11
H. con 10 de microsílice 20,50 64,50 2368,20
H. con 0,75% de nanosílice 19,50 67,00 2392,55
H. con 1,5% de nanosílice 19,00 58,50 2398,25
H. con 3,0% de nanosílice 18,00 50,00 2392,05
18
Alvansaz M., et al.
Tabla 11.
Valores de módulo dinámico de los hormigones de alto desempeño
Mezcla Resistencia (Gpa)
3 días 7 días 28 días 56 días
H. de control 32,77 36,21 39,35 41,43
H. con 5% de microsílice 28,18 31,14 38,02 39,32
H. con 10% de microsílice 28,54 31,84 36,73 38,82
H. con 0,75% de nanosílice 33,66 36,90 37,33 39,86
H. con 1,5% de nanosílice 17,49 33,70 40,99 45,27
H. con 3,0% de nanosílice28,25 33,04 42,94 43,61
Tabla 12.
Valores de módulo elástico y coeciente de Poisson de los hormigones de alto desempeño
Mezcla Módulo elástico (Mpa) Coeciente de Poisson
H. de control 31.667,20 0,21
H. con 5 % microsílice 35.713,53 0,20
H. con 10% microsílice 36.901,74 0,20
H. con 0,75% nanosílice 36.367,91 0,20
H. con 1,5% nanosílice 35.310,52 0,20
H. con 3,0% nanosílice 35.189,01 0,20
Figura 1.
Resistencia a la compresión vs. tiempo de los hormigones de alto
desempeño
Figura 3.
Comparación de los ensayos XRD de las dosicaciones del hor-
migón de alto desempeño con nanosílice a los 28 días
Tabla 10.
Valores de módulo dinámico de los hormigones de alto desempeño
Mezcla Resistencia (Mpa)
28 días 56 días
H. de control 6,17 7,24
H. con 5 % microsílice 6,54 8,08
H. con 10% microsílice 6,51 8,38
H. con 0,75% nanosílice 6,39 8,35
H. con 1,5% nanosílice 7,17 8,69
H. con 3,0% nanosílice 6,94 8,10
19
Estudio de la incorporación de Nano Sílice en Concreto de Alto Desempeño ()
Imagen 2.
Ensayo SEM del hormigón de alto desempeño con adición de na-
nosílice 1,5% a los 28 días del Laboratorio de Microscopía, ESPE
Imagen 3.
Ensayo SEM del hormigón de alto desempeño con adición de mi-
crosílice 5% a los 28 días del Laboratorio de Microscopía, ESPE
hormigón, existe una pérdida de trabajabilidad a me-
dida que aumenta el contenido de partículas de sílice,
esto se compensa con el incremento de la cantidad del
superplasticante para lograr la trabajabilidad deseada.
2.
Las propiedades físicas y mecánicas de los hormigones
de alto desempeño con inclusión de partículas de síli-
ce se vieron afectadas positivamente en comparación
con el hormigón de control (ver Tablas de la 6 a la 12).
En donde se evidencia que con adición de nanosílice
se incrementa la resistencia a la compresión en un 8%
a los 28 días del ensayo.
3.
La propiedad que se vio más beneciada por la inclu-
sión de nanosílice en un hormigón de alto desempeño
fue el módulo de rotura, el cual alcanzó un valor de
hasta 120% del obtenido con el hormigón patrón.
4.
La inclusión del 1,5% de nanosílice resultó ser el por-
centaje óptimo en reemplazo en peso del cemento, ya
que con aquel porcentaje se logró obtener mejores re-
sultados de las propiedades mecánicas del hormigón
de alto desempeño.
5.
En los ensayos xrd, se determinó que el hormigón con
partículas de nanosílice tiene un aumento en el pico
de la curva de la gura 2, siendo el sulfato de calcio
hidratado, producto de la hidratación del cemento, lo
que signica que se tuvo mayor hidratación de la mez-
cla en comparación con la curva del hormigón patrón.
Imagen 1.
Ensayo SEM, del hormigón patrón de alto desempeño a los 28 días.
del Laboratorio de Microscopía, ESPE
Figura 1.
Resistencia a la compresión vs. tiempo de los hormigones de alto
desempeño
20
Alvansaz M., et al.
6. En el ensayo sem, se observa que las partículas de na-
nosílice producen un llenado de poros de la mezcla,
generando así un hormigón más resistente, de baja per-
meabilidad, y más durable en el tiempo.
[1] -18: Concrete terminology.
[2] A. Imbaquingo, Diseño de hormigón de alto desempeño, te-
sis de pregrado, Escuela Politécnica del Ejército, Sangol-
quí-Ecuador, 2012.
[3] 125-20: Terminología referente al concreto y agrega-
dos para concreto.
[4] 318-19: Requisitos del Código para hormigón estruc-
tural.
[5] C. Salgado, Estudio de la actividad puzolánica de microsílice/
nanosílice y su aplicación en hormigones de altas resisten-
cias, tesina de especialidad, Universidad de Catalunya,
2010.
[6] A. Khaloo, M. Hossein y P. Hosseini, «Inuence of dierent
types of nano-SiO2 particles on properties of high-per-
formance concrete», Elsevier, Teherán, Irán, 2016.
[7] S. Kosmatka, B. Kerkho, W. Panarese y J. Tanesi, Diseño y
control de mezclas de concreto, 1.a ed., Illinois, ..,
2004.
[8] Terence C. Holland. Silica fume user´s manual, 2005.
[9] 211.4R-08. Guía para la selección de proporciones de hor-
migones de alta resistencia usando cemento Portland y
otros materiales ceménticos.
[10] 862. Áridos para hormigón. Determinación del
contenido total de humedad, 2011.
[11] 1578. Hormigón de cemento hidráulico. Deter-
minación del asentamiento. 2010.
[12] 237R-07. Self-consolidating concrete. Reapproved
2019.
[13] 1576. Hormigón de cemento hidráulico. Elabo-
ración y curado en obra de especímenes para ensayo.
Imagen 4.
Extracción de los agregados gruesos y nos de la cantera Cope-
to Cía. Ltda., ubicada en el margen derecho del río Toachi, San-
to Domingo.
Imagen 5.
Fabricación del hormigón de alto desempeño (hpc)
Imagen 6.
Curado del hormigón de alto desempeño ()
Imagen 7.
Ensayo de asentamiento del hormigón de alto desempeño ()
Imagen 8.
Ensayo de compresión del hormigón de alto desempeño ()
21
Estudio de la incorporación de Nano Sílice en Concreto de Alto Desempeño ()
Imagen 9.
Ensayo a tracción indirecta o método brasileño del hormigón de
alto desempeño (hpc)
Imagen 10.
Ensayo a exión del hormigón de alto desempeño ()
Imagen 11.
Estructura interna del hormigón de alto desempeño ()
Imagen 12.
Ensayo de ultrasonido del hormigón de alto desempeño ()
REVISTA INGENIO
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia
sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas
Evaluation of the operating status of power transformers submerged on oil on electrical
substations
Adán Bastidas | Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador
Jaime Maquilón | Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador
Carlos Chávez | Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3608 pISSN 2588-0829
2022 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
2022, (), -, . -
is investigation details the evaluation of the operational state of power transformers immersed in oil in
electrical substations. e study was carried out on the transformer 13, 24-30 , : T130201-
1 in the Villa Club substation where the power transformer immersed in oil was evaluated using the
regulations corresponding to the applicable procedures for optimal operation in electrical substations.
e dierent physical-chemical tests and analyzes and gas chromatography were considered for the eva-
luation through a sequential process of execution according to the current Ecuadorian technical stan-
dard 2111:2013, for the optimal operation of the power transformers, in addition, it is proposed
to diagnose initial failures by means of a standardized document to compare the useful life of power
transformers immersed in oil in electrical substations with the current standard. e results of this pu-
blication vary according to the tests, however, due to the working conditions in all the tests, several
results were maintained on the transformer conditions. Power transformers, during normal operation,
and in particular during an electrical fault, power transformers are subjected to electrical, mechanical
and thermal stresses. erefore, it is important that electricity concessionaires periodically carry out
tests on their power transformers, in order to assess their condition, schedule maintenance work and
plan their replacement.
En la presente investigación se detalla la evaluación del estado de funcionamiento de transformadores
de potencia sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas. El estudio se realizó al transformador
13, 24-30 , : T130201-1 en la subestación de Villa Club, donde se evaluó al transformador
de potencia sumergido en aceite, empleando la normativa correspondiente a los procedimientos aplica-
bles para el óptimo funcionamiento en las subestaciones eléctricas. Para la evaluación se consideraron
diferentes pruebas, análisis dieléctrico y físico-químicos, análisis de furanos y cromatografía de gases
mediante un proceso secuencial de ejecución, de acuerdo a la vigente Norma Técnica Ecuatoriana
2111:2013, para el óptimo funcionamiento de los transformadores de potencia, además se plantea diag-
nosticar fallas iniciales por medio de un documento estandarizado para comparar con la norma vigente
la vida útil de los transformadores de potencia sumergidos en aceite de las subestaciones eléctricas. Los
resultados de esta publicación varían de acuerdo a las pruebas, sin embargo, por las condiciones de
trabajo, en todas las pruebas se mantuvieron varios resultados sobre las condiciones del transformador.
Los transformadores de potencia, durante el funcionamiento normal, y en particular durante una falla
eléctrica, están sujetos a tensiones eléctricas, mecánicas y térmicas. Por lo tanto, es importante que las
concesionarias eléctricas realicen periódicamente pruebas a sus transformadores de potencia, con el n
de evaluar su condición, programar trabajos de mantenimiento y planicar su sustitución.
.
La vida útil de los transformadores de potencia, según
los fabricantes, es de 25 años aproximadamente, pero en
la práctica éstos pueden durar incluso muchos años más
en funcionamiento, dependiendo de los mantenimien-
tos preventivos y predictivos realizados periódicamente
con base en la planicación anual de mantenimiento y
las pruebas eléctricas, que permitan determinar el estado
de vida útil de sus componentes internos (aceite dieléc-
trico y papel aislante) ante las distintas fallas eléctricas al
que esté está sometido, así como a las altas temperaturas
Recepción: 21/02/2022
Aceptación: 18/04/2022
Transformador, subestaciones, análisis
físico-químicos, análisis cromatográ-
cos de gases.
Transformer, substations, physical-
chemical analysis, gas chromatographic
analysis.
23
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas
ocasionadas por la gran demanda del sistema eléctrico
de potencia y las condiciones climáticas; todos estos fac-
tores afectan directamente al funcionamiento del trans-
formador de potencia [1].
El transformador de potencia 24-30 , :
T130201-1 cuenta con las siguientes características (ver
Tabla 1):
Las pérdidas técnicas afectan el rendimiento del trans-
formador de potencia ya que éstas pueden generan incre-
mentos en su temperatura interna afectando su rendimiento
nominal debido a su potencia y continuo funcionamiento.
El término «evaluación» ha tomado mucha fuerza en
el último siglo debido a la creciente demanda de equipos,
maquinaria, herramientas y procesos en el ámbito labo-
ral e industrial. Las tareas de mantenimiento en un prin-
cipio se limitaban a corregir las fallas y cambiar las piezas
dañadas de los equipos importantes, [2] todas estas ac-
tividades las realizaban los mismos operarios o trabaja-
dores a cargo de las máquinas, quienes no contaban con
un conocimiento especializado de éstas y solo se basa-
ban en su experiencia, a esto se le llamó «mantenimien-
to correctivo» [3].
Al realizar un diagnóstico y denición del manteni-
miento de los transformadores de potencia sumergidos
en aceite es necesario emplear datos estadísticos obte-
nidos en diversos tipos de análisis, tales como: análisis
dieléctrico y físico-químicos, análisis de furanos y croma-
tografía de gases [4]. Todos estos datos se ejecutan obe-
deciendo a un programa de mantenimiento predictivo
periódico.
Con el n de determinar las causas de los problemas
operativos que sufren las subestaciones eléctricas, se rea-
lizan pruebas en los elementos que forman parte del siste-
ma eléctrico, con el objetivo de establecer las condiciones
de operación dentro del circuito.
Para el análisis de esta investigación se estudió el
transformador de potencia sumergido en aceite de la
subestación Villa Club, el cual es considerado un equi
-
po fundamental en los sistemas eléctricos, mismo que,
en condiciones normales, puede generar gases, combus-
tibles y no combustibles; eventualmente estas condicio-
nes pueden salirse de lo normal y aumentar bruscamente
la generación de gases y ocasionar posibles riesgos, por
lo cual es necesario que periódicamente el transformador
pase por pruebas eléctricas para detectar posibles fallas y
evitar un mal funcionamiento y/o daño del transforma-
dor de potencia [5] [6].
Con esta investigación se va a efectuar una amplia
evaluación del estado de funcionamiento de los trans-
formadores de potencia sumergidos en aceite en las sub-
estaciones eléctricas, de acuerdo a la normativa vigente
ecuatoriana de electricidad nec-sb-ie, por medio de la
Tabla 1.
Características del transformador de potencia
Marca Zhe Jiang (Teksa)
Tipo SF11-30000-69
Número de serie T130101-1
Año de fabricación 04-2013
Tipo (montaje) Exterior
Norma de fabricación IEC60076
.. / LI350AC140/L1110AC38
Altitud de operación 2000 m. s. n. m.
Potencia / 24.000/30.000 a
Relación de conexión y frecuencia 69+2x2,5%13,8
Dynl 60Hz
Número de fases 3
Enfriamiento /
Impedancia 8,07%
Peso de tanque y accesorios 14.000 kg
Peso aceite 9500 kg
Peso parte activa 21.500 kg
Peso transporte 28.500 kg
Peso total 45.000 kg
24
Bastidas A., et al.
implementación de las diferentes pruebas análisis dieléc-
trico y físico-químicos, análisis de furanos y cromatogra-
fía de gases mediante un proceso secuencial de ejecución,
para el óptimo funcionamiento del transformador de po-
tencia en estudio.
A continuación, dentro de este estudio se encontra-
rán varias secciones: la sección de materiales y métodos,
donde se desarrolló el proceso de evaluación de los trans-
formadores de potencia sumergidos en aceite y los res-
pectivos análisis de acuerdo a las pruebas a las que fueron
sometidos estos transformadores. En otra sección se en
-
contrarán los resultados y discusión, donde se realizó la
comparativa del transformador ideal con el transforma-
dor de potencia de la subestación Villa Club y, como eta-
pa nal, se encuentran las conclusiones y las referencias
que fueron cons para efectuar un análisis más profundo
de autores reconocidos y tener reseñas que sustenten el
trabajo de investigación.
A. TRANSFORMADOR DE POTENCIA )
El transformador de potencia es utilizado en subestacio-
nes de distribución eléctrica para concentrar la transfor-
mación de energía en media y alta tensión. También se
distribuyen y usan en centrales de generación y usuarios
de grandes potencias.
Los transformadores de potencia se caracterizan por ser
fabricados para cumplir necesidades particulares de cada
cliente, por lo que se adaptan a todo tipo de requerimiento.
B. SISTEMA DE AISLAMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES
En un transformador de potencia el sistema de aisla-
miento esta constituido por aceite y papel.
El aceite dieléctrico cumple múltiples funciones en
los transformadores eléctricos: mantiene el aislamiento
entre componentes del transformador, permite la homo-
genización de la temperatura interna y refrigeración, etc.
El papel es la parte más importante del sistema de ais-
lamiento del transformador ya que separa los devanados
en la parte activa, si éste sufre degradación se reduce con-
siderablemente la vida útil del transformador.
C. VIDA ÚTIL DE UN ACEITE AISLANTE
La vida útil de un aceite aislante no se puede medir en tiem-
po propiamente, pues su degradación depende de las con-
diciones de operación, del régimen de carga del transforma-
dor, de su diseño, de la composición del aceite aislante, de su
contenido de inhibidos naturales y/o sintéticos.
Tabla 2.
Parámetros y métodos de análisis de forma referencial
Contenido de agua
Norma -1533-12
Mg/kg (ppm)
Rigidez dieléctrica 2 mm
Norma -1816-12
kV
Densidad relativa (15 °C / 15 °C)
Norma -1298-12B (2017)
Adimensional «1»
Tensión interfacial
Norma -971-12
mN/m
Número ácido
Norma -974-14 E2
MgKOH/g
Color
Norma -1500-12 (2017)
Unidades de color
Factor de potencia al aceite a 25 °C
Norma -924-15
%
Factor de Potencia al aceite a 100 °C
Norma -924-15
%
Azufre corrosivo (3)
Norma -1275-15
Adimensional «1»
Examinación visual
-1524-15
Adimensional «1»
25
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas
Sin embargo, otros sugieren que la vida útil de un aceite
aislante se dene como el tiempo durante el cual el aceite
alcanza un número de neutralización de 3,0 mg /g,
este valor se alcanza dependiendo de la cantidad de aire
disuelto en el aceite, la hidrólisis del agua presente en el
transformador, la descomposición de la celulosa y, de
una manera signicativa y directa, de la temperatura del
transformador.
D. FUNCIONES DEL PAPEL AISLANTE DENTRO DEL TRANSFOR
MADOR
Cuatro son las funciones básicas que debe cumplir un
buen papel aislante dentro del transformador:
Resistencia eléctrica: debe tener buena capacidad de
soportar altos voltajes, incluidos esfuerzos de impulso y
transigentes de sobrecorrientes y/o sobretensiones.
Resistencia mecánica a la tracción: la unidad debe so-
portar adecuadamente los esfuerzos axiales originados en
cortocircuitos.
· Resistencia térmica y buena transferencia de calor.
·
Capacidad para mantener sus características deseables.
El papel aislante, en condiciones de expectativa de vida
útil de 100%, puede estar estructurado por entre 1000 y
1500 moléculas de glucosa. Las moléculas de la mayoría
de los aislamientos están compuestas de muchos átomos
agrupados en complejos conjuntos. Su peso molecular
puede llegar hasta 1500.
Se considera que el grado de polimerización (), es
un indicativo del deterioro térmico del papel y, por tan-
to, de su cristalización y disminución de la resistencia a
la tracción mecánica.
Se dene como grado de polimerización al número de
moléculas de glucosa, de que está compuesta la gran mo-
lécula de celulosa. El grado de polimerización varía am-
pliamente, dependiendo de la fuente del material y del
método usado para su formulación.
E. PESO APROXIMADO DEL PAPEL AISLANTE EN UN TRANSFORMADOR
Se reconoce que cualquier transformador cuyo sistema
de aislamiento sea papel-aceite, tiene suciente papel
para retener hasta el 10% del total del aceite. S. D. Myers
recomienda utilizar este valor como tope máximo, y así
poder calcular el peso del papel partiendo del total de
galones de aceite indicados en la placa de características
del transformador, así:
= (x10%x231x62,5x1,4) 1728
Donde:
: Peso del papel en libras
: Galones de aceite según placa
10% : Porcentaje de aceite que puede retener el papel.
231 : Pulgadas cúbicas en un galón de aceite
1728 : Pulgadas cúbicas en un pie cúbico.
62,5 : Peso en libras de un pie cúbico de agua
1,4 : Gravedad especíca del papel.
= 1,17 vol. gals.
Fuente: «Mantenimiento de transformadores» [7].
.
La utilización del análisis de gases disueltos se basa en
el rompimiento de las moléculas de hidrocarburos tanto
en el aceite como en la celulosa, debido a la presencia
de alguna falla de tipo térmico o eléctrico [8]. Los gases
producidos por este rompimiento pueden ser fácilmente
percibidos en una muestra de aceite tomada apropiada-
mente y ser analizadas por métodos muy sensitivos.
Con la llegada del mantenimiento preventivo se re-
volucionó la eciencia de los procesos en la industria, ya
que no solo se contaba con guías, manuales de inspec-
ción, protocolos de seguridad, etc.; [6] sino también con
personal altamente calicado en cualquiera de los dife-
rentes procesos industriales a n de garantizar una me-
jor utilización de los recursos, un mejor funcionamiento
de las máquinas y una mayor seguridad para las personas,
Tabla 3.
Parámetros de análisis cuantitativo de ´s disueltos en aceite aislante
´s acloro 1221 Grupo 1 ´s puro ≤ 10.000 ppm
´s acloro 1232 Grupo 2 ´s aceite contaminado < 100.000 ppm y ≥ 500 ppm
´s acloro 1242 Grupo 3 ´s aceite contaminado < 500 ppm y ≥ 50 ppm
´s acloro 1248 Grupo 4 ´s aceite no contaminado < a 50 ppm
´s acloro 1254
´s acloro 1260
26
Bastidas A., et al.
al igual que una gran disminución de costos en manteni-
mientos correctivos y pérdidas económicas por paradas
imprevistas [9]. De esta forma se lograría una reducción
en el presupuesto destinado a repuestos, mayor conabi-
lidad en el servicio de energía eléctrica y mayor seguri-
dad para las personas, entre otras [9], [10].
Con la implementación y automatización de las prue-
bas a los transformadores sumergidos en aceite se deter-
minará si el diseño de las partes, componentes principales
de un transformador, cumplen con las propiedades nece
-
sarias para disipar el calor generado por el funcionamien-
to propio del mismo cuando opera a potencia nominal,
[11] para asegurar la vida útil del transformador, además
se realizará un estudio de un método alternativo que ayu-
de a disminuir los tiempos de ejecución de la prueba [12].
A. TRANSFORMADOR DE POTENCIA
El transformador de potencia que está en análisis es el
24-30 , : 130201-1, el cual es un equipo
eléctrico estático, estos transformadores de potencia mo-
dican la electricidad en magnetismo para volver a con-
vertirlo en electricidad [12].
El primer análisis que se realizó fue el dieléctri-
co y físico-químico (), según la norma
-877/-1816, el cual tiene como objetivo diagnosticar la
condición del papel aislante en cuanto a su porcentaje de
agua y grado de impregnación de productos de oxidación.
Para realizar el primer diagnóstico fue necesario tener
en cuenta los parámetros y métodos de análisis de for-
ma referencial, para luego poder hacer la comparativa
con el transformador de potencia en estudio. Se sugiere
que se desarrollen análisis generales y físicos del aceite
dos veces al año, análisis de gas disuelto una vez al año,
y análisis de furanos cada dos años en transformadores
que llevan al menos cinco años funcionando para garan-
tizar su vida útil. En la gura 1 se muestra el ensayo y los
métodos de laboratorio que se tomaron en cuenta para
el análisis.
Para realizar el diagnóstico se utilizó la norma
-57.104-2008, tabla 2, parámetros de medición. También
se utilizó la Norma 60599, en su primera versión de
1999 y su segunda versión corregida del 2007 (ver Tabla 2).
Mediante estas pruebas se constata también el análisis
cuantitativo de ´s disueltos en aceite aislante. Este
análisis permite identicar el contenido de ´s (-
) en aceite de transformadores utilizando el método
-4059.
El procedimiento puede ser aplicado en la determi-
nación de ´s presentes en líquidos aislantes, como los
utilizados en transformadores, contaminados con aro-
clores individuales o mezclas de aroclores. También apli-
ca para la determinación de ´s en mezclas conocidas
como askareles, usados como líquidos aislantes.
El muestreo consiste en la acción de obtener una mues-
tra representativa en las cantidades necesarias para el aná-
lisis que se requiere En el caso del muestreo de aceites de
transformador para el análisis de ´s, la muestra puede
ser de varias clases, que se distinguen por la altura del
muestreo y si la muestra considera un punto o una región
del equipo, los parametros de análisis que se consideraron
para esta prueba fueron los siguientes (ver Tabla 3):
Para el análisis de furanos, se empleó el método de
laboratorio mediante la Norma -5837-15, tabla 4,
que permite determinar el grado de polimerización del
papel aislante (su deterioro) por compromiso térmico del
mismo y proporciona una idea de la vida útil remanen-
te del transformador, además complementa muy bien la
cromatografía de gases en cuanto a bióxido y monóxido
de carbono (CO2 y CO) [3].
El análisis de furanos, ha cobrado importancia re-
cientemente toda vez que es un promisorio método útil
para la detección del deterioro térmico, hidrolítico y oxi-
dativo del aislamiento sólido (papel) del transformador
y es un formidable complemento para cromatografía de
gases cuando de la descomposición del papel aislante se
trata (ver Tabla 4).
En la tabla 5 se muestra el análisis de cromatografía de
gases disueltos en aceite; el análisis de gases disueltos en
el líquido aislante se realiza utilizando un cromatógrafo
de gases y tomando en consideración el método de prue-
ba -3612 [13].
Tabla 4.
Parámetros de análisis de laboratorio en furanos
2–ácido furoico Grupo 1 ´s puro ≤ 10.000 ppm
Grupo 2 ´s aceite contaminado < 100.000 ppm y ≥ 500 ppm
Grupo 3 ´s aceite contaminado < 500 ppm y ≥ 50 ppm
5–hidroximetil–2–furaldehído
2–furfurol (alcohol fulfurílico)
2–furaldehído Grupo 4 ´s aceite no contaminado < a 50 ppm
2–acetil furano
5–metil–2–furaldehído
27
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas
Tabla 5.
Análisis de cromatografía de gases disueltos en aceite
(/())
C1 C2 C3 C4
Dióxido de carbono (CO2) 2500 2501– 4000 4001–10.000 < 10.000
Acetileno (C2H2) 1 2–9 10–35 < 35
Etileno (C2H4) 50 51–100 101–200 < 200
Etano (C2H6) 65 66–100 101–150 < 150
Metano (CH4) 120 121–400 401–1000 < 1000
Monóxido de carbono (CO) 350 351– 570 571–1400 < 1400
Hidrógeno (H2) 100 101– 700 701–1800 < 1800
Durante la operación normal del equipo, los materiales
aislantes que se encuentran dentro del transformador
(aislamiento líquido y sólido), se empiezan a descompo-
ner con el tiempo y esto hace que se vaya debilitando
o perdiendo poco a poco sus propiedades dieléctricas
(efecto de la degradación) para las que es utilizado den-
tro del transformador (como aislante) [14] (ver Tabla 5).
.
Los resultados obtenidos permitieron observar el aná-
lisis de las diferentes pruebas: análisis dieléctrico y fí-
sico-químicos, análisis de furanos y cromatografía de
gases donde se mostraron varios resultados. Todos estos
resultados se hicieron bajo la autorización del laborato-
rio Transequipos . , laboratorio de gran capacidad, que
cuenta con servicios de diagnóstico y análisis, los cuales
están basados en normas vigentes, que aseguran resul-
tados conables, ya que no brindan solo un resultado,
sino que ayudan a interpretarlos. Cabe indicar que los
resultados no fueron sometidos a un sotfware, sino que
se utilizó Excel como herramienta de tablas estadísticas y
gracos estadísticos.
Desde el punto de vista de seguridad del sistema eléc-
trico del transformador de potencia y considerando que los
mismos están conformados por un gran número de elemen-
tos, es importante realizar el análisis de contingencia.
En las guras 5, 6, 7 y 8 el análisis dieléctrico y físico-quí-
mico tiene como objetivo controlar la calidad del aceite
nuevo, determinar la capacidad del aceite en servicio,
diagnosticar las condiciones internas del equipo y siste-
ma, y proponer las medidas correctivas de acuerdo con
el estado del aceite.
En este sentido se realizaron las pruebas con base en
las siguientes normas:
Contenido de agua, Norma -1533-12, rigi-
dez dieléctrica 2 mm, Norma -1816-12, densidad
relativa (15 °C / 15 °C), Norma -1298-12 (2017),
tensión interfacial, Norma --971-12, número ácido,
Norma -974-14 2, color, Norma -1500-
12 (2017), factor de potencia al aceite a 25°C, Norma
-924-15, factor de potencia al aceite a 100 °C, Nor-
ma -924-15, azufre corrosivo (3), Norma
-1275-15, examinación visual (3), -1524-15, de
acuerdo a estos intervalos de aceptabilidad las condicio-
nes dieléctricas y físico-químicas son estables en el trans-
formador de potencia en estudio (ver Tabla 6).
En el gráco 1 se muestran los aceites minerales aislan-
tes en equipos eléctricos, los cuales están administrados
por la normativa de supervisión y mantenimiento
60442 (ver Gráco 1).
En el gráco 2 se muestran las curvas de equilibrio
de humedad para el sistema de papel/aceite, reproduci-
do por medio de la ecuación de Fressier (ver Gráco 2).
Estos dos grácos proyectados nos muestran como
resultado que la saturación de agua en el aceite es de un
9%, concentración de agua en papel 2,59%, contenido de
agua: 13 p.p.m., temperatura promedio del transforma
-
dor 45°, temperatura del aceite 40° y la temperatura de
la muestra 40°. Se recomienda utilizar el criterio de sa-
turación relativa del aceite para evaluar la humedad de
los transformadores.
En el gráco 3 se muestra el código de acción con res-
pecto al índice de calidad, el cual muestra que el índice
de calidad es de 2,345, el número ácido 0,0138, tensión
interfacial 33,6, volumen de aceite por galón 845 (ver
Gráco 3).
De acuerdo a estos resultados, se recomienda tomar
una muestra para análisis de contenido de inhibidor y una
muestra para análisis físico-químico en 12 meses.
En la tabla 7 en el Reporte de análisis cuantitativo de
´s disueltos en aceite aislante, Norma -4059-00
(2010) se pudo evidenciar, según criterios de calicación,
Resolución 0222 de 2011, que el límite de cuanticación
para arocloro 1221, 1232, 1242, 1248, 1260 y ’s totales
28
Bastidas A., et al.
en mezcla: 1,0 g/límite de cuanticación para arocloro
1254: 2,0 g/g. Basados en estos resultados el transforma-
dor de potencia en la subestación eléctrica de Villa Club
se encuentra en la categoría grupo 4: aceite no contami-
nado (ver Tabla 7).
Tabla 6.
Reporte del análisis dieléctrico físico químico - 219693
Contenido de agua
Norma 15-33-12
mg/kg (ppm) -02 7 Aceptable <=35;
Inaceptable >35(1)
Rigidez dieléctrica 2 mm
Norma 1816-12
kV -02 53 Aceptable >=40;
Inaceptable <40(1)
Densidad relativa (15 °C/15 °C)
Norma 1298-12B (2017)
Adimensional «1» -10 0,8467 Aceptable 0,84-0,91; Cuestionable
<0,84; Inaceptable >= 0,91 (2)
Tensión interfacial
Norma -974-12
mN/m -01 40,6 Aceptable >=25;
Inaceptable <25(1)
Número ácido
Norma -974-14 E2
mgKOH/g -01 0,01 Aceptable >=0,2;
Inaceptable >0,2(1)
Color
Norma -1500-12 (2017)
Unidades de color
-01 <0,5 Aceptable >=3,5;
Inaceptable >3,5(1)
Factor de potencia al aceite a 25°C.
Norma D-924-15
% -01 0,048 Aceptable >=0,500;
Inaceptable >0,500(1)
Factor de potencia al aceite a 100
°C. Norma -924-15
% -01 0,15 Aceptable >=5,00;
Inaceptable >5,00(1)
Azufre corrosivo (3)
Norma -1275-15
Adimensional «1» -01 2E Lecturas iguales o mayores a 4A son
corrosivas
Examinación visual (3) Nor-
ma -1524-15
Adimensional «1» Claro y
brillante
Claro o brillante = aceptable
Toma de muestras según -923-15 1) Norma
-57-106 2015: límites sugeridos para aceites en
operación. Intervalo de tensión < = 69 kV, para una ten-
sión de 69.000 v
Valores de rigi-
dez dieléctrica
Norma -877, lec-
turas en kV
Tipo de líquido aislante
2) Criterios de la . . Myers de Aceite mineral
3) Prueba no acreditada Condiciones de factores de potencia
Condiciones de tensión interfacial Norma -1816, lec-
turas en kV
Tipo de la celda usada
Temperatura del agua (°C): 20,0 Densidad del agua
(g/mL): 0,995
2 mm 57 57
51 49
51
Celda de tres terminales
Temperatura del aceite (°C): 20,0 Densidad del agua
(g/mL): 0,839
Gradiente de voltaje
500 V/mm (12,5 V/mil) (ms)
Frecuencia
60 Hz
Cabe recalcar que ninguna prueba por sí sola debe consi-
derarse como un indicativo aisladamente conable para
tomar cualquier decisión en materia de mantenimiento.
Por este motivo es necesario considerar el conjunto de
pruebas más importantes que miden la degradación y
29
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas
contaminación de los aceites. Basados en estos resulta-
dos el transformador de potencia en la subestación eléc-
trica de Villa Club se encuentra en la categoría grupo 4:
aceite no contaminado.
Se realizó el reporte de análisis de furanos Norma
-5837-2015, la cual estableció la concentración de furanos
ppb que a continuación se detalla en la tabla 8 (ver Tabla 8).
Las pruebas de degradación del aceite resultan en ni-
veles igualmente aceptables en la mayoría de los casos,
mientras que algunos resultan cuestionables en el rango
de la misma calicación para los furanos, esto nos dice
que cuando se tiene el máximo de información sobre un
transformador, las diferentes pruebas que se ejecutan son
compatibles y complementarias entre sí.
Gráco 1.
Temperatura del aceite durante el funcionamiento
Gráco 3.
Códigos de acción
Gráco 2.
Concentración de agua en aceite (ppm)
30
Bastidas A., et al.
En la tabla 9 se detalla el Reporte de análisis de croma-
tografía de gases disueltos en aceite -3612-2002
(2017) método . Los resultados fueron: gases disuel-
tos en aceite dióxido de carbono (CO2) 3187,5, acetile-
no (C2H2) < 0,3, etileno (C2H4) 3,2, etano (C2H6) 1,8,
metano (CH4) 15,2, monóxido de carbono (CO) 1014,7,
hidrógeno (H2) 10,9, con un resultado de gases combus-
tibles de 1,046, oxígeno 6715,9, nitrógeno 28.937,2, dan-
do un total de gases de 39.886 (ver Tabla 9).
Y, por último, se realizó el análisis de cromatografía
de gases disueltos en aceite, utilizando Norma -57-
104-2008: guía para la interpretación de gases gene-
rados en transformadores sumergidos en aceite numeral
6,5, Evaluación de la condición del transformador usan-
do concentraciones individuales y (total de gases
combustibles). Figura 11.
ó
CONDICIÓN QUE APLICA: CONDICIÓN C2
En este análisis existe un posible deterioro del papel ais-
lante; recomendamos medir consumo de corriente y ve-
ricar condiciones de ventilación y/o refrigeración del
equipo, por lo que se recomienda realizar periódicamen-
te otras pruebas en 12 meses.
Estos resultados se acogen a condición 2 (2):
dentro de este rango indica un nivel de gases combustibles
mayor que el normal. Cualquier gas combustible indivi-
dual que exceda los niveles especicados debería provo-
car una investigación adicional.
Los resultados obtenidos a través las pruebas realizadas
a lo largo de este documento se demostraron median-
te el documento estandarizado en la gura 12, que el
transformador 13 24-30 , : T130201-1 en la
subestación de Villa Club se encuentra dentro de los pá-
rametros de aceptabilidad, por lo que es importante que
los mantenimientos preventivos y predictivos se realicen
al menos una vez cada 12 meses para revisar el estado
funcional de los transformadores.
El análisis sicoquímico de los aceites nos permitió obtener
una información clara sobre la calidad del aceite, indicando
sus condiciones químicas, mecánicas y eléctricas, además el
análisis sicoquímico se compone de un grupo de pruebas
Tabla 7.
Reporte de análisis cuantitativo de ´s disueltos en aceite aislante
Parámetro Concentración ug/g (ppm) Criterios de calicación según Resolución 0222 de 2011
´s Acloro 1221 < 1,0 Grupo 1:
PCB´s puro ≥ 10.0000 ppm
Grupo 2:
aceite contaminado < 100.000 ppm y ≥500 ppm
Grupo 3:
aceite contaminado < 500 y 50 ppm
Grupo 4:
aceite no contaminado < a 50 ppm
´s Acloro 1232 < 1,0
´s Acloro 1242 < 1,0
´s Acloro 1248 < 1,0
´s Acloro 1254 < 2,0
´s Acloro 1260 < 1,0
´s Acloro totales en mezcla (Acloros
1221, 1232, 1242, 1248, 1254 y 1260)
< 1,0
Grupo :
Tabla 8.
Análisis de la concentración de furanos
Tipo de furano Concentración de furanos (ppb)
<10
<10
- 30
. / <10
<10
Grado de polimerización según Chendong Tiempo de vida útil. Remanente (%)
628 82
31
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas
que son necesarias para determinar la calidad del aceite y
establecer en qué estado se encuentra el transformador y es-
timar las posibles fallas que se están presentando al interior
de éste y poder determinar un diagnóstico preciso.
La cromatografía de gases, nos permitió detectar a cor-
to plazo y de una forma mucha más sensible los cambios
inmediatos en las condiciones operativos del transforma-
dor, siguiendo las normativas correspondientes, para ello
es importante mencionar que en el mantenimiento de los
transformadores de potencia se permitió conocer el esta-
do funcional del mismo para en un futuro prevenir fallas
inesperadas en los transformadores.
Los análisis de las pruebas de diagnóstico del equipo
se rigen mediante una serie de normas establecidas in-
ternacionalmente. Sin embargo, es importante tomar en
cuenta que no todos los transformadores son iguales, ope-
ran bajo las mismas condiciones ambientales y de carga o
han tenido las mismas contingencias.
Tabla 9.
Reporte de análisis de cromatografía de gases disueltos en aceite -3612-2002 (2017), método
Gases disueltos en aceite Concentración
(uL/L (ppm)
% TDGC Límites de concentración de gases disueltos (uL/L (ppm)
C1 C2 C3 C4 Condición
Dióxido de carbono 1048,2 - 2500 2501-4000 4001-10.000 <10.000 C1
Acetileno (C2H2) <0,3 0,0 1 2-9 10-35 <35 C1
Etileno (C2H4) 3,4 1,2 50 51-100 101-200 <200 C1
Etano (C2H6) 15,2 5,2 65 66-100 101-150 <150 C1
Metano (CH4) 2,6 0,9 120 121-400 401-1000 <1000 C1
Monóxido de carbono (CO) 258,6 87,9 350 351-570 571-1400 <1400 C1
Hidrógeno (H2) 14,4 4,9 100 101-700 701-1800 <1800 C1
Subtotal gases combustibles 294 100 720 721-1920 1921-4630 <4630 C1
Oxígeno 9330,1 Nota: Tabla ° 1 Norma C57-104-2008
Toma de muestras según Norma -923-15
*:
Los gases en negrilla son combustibles
Nitrógeno 26.052,8
Total gases 36.725
Condición 1 (C1): por debajo de este nivel indica
que el transformador está funcionando satisfactoriamente.
Cualquier gas combustible individual que exceda los niveles
especicados debería provocar una investigación adicional.
Condición 2 (C2): dentro de este rango indica un
nivel de gases combustibles mayor que el normal. Cual-
quier gas combustible individual que exceda los niveles
especicados debería provocar una investigación adicional.
Se deben tomar medidas para establecer una tendencia, puede
haber presencia de fallas.
Condición 3 (C3): dentro de este rango indica un alto
nivel de descomposición. Cualquier gas combustible indivi-
dual que exceda los niveles especicados debería provocar una
investigación adicional. Se deben tomar medidas inmediatas
para establecer una tendencia. Probablemente haya presencia
de fallas.
Condición 4 (C4): que excede este valor indica una des-
composición excesiva. La operación continua podría ocasio-
nar la falla del transformador. Proceda de inmediato y con
precaución
Por esta razón, el mantenimiento debe asegurar la e-
ciencia del transformador de potencia sumergido en
aceite, tomando en cuenta las acciones preventivas y pre-
dictivas, a n de alcanzar el ideal de operación sin fallas
a lo largo de la vida útil.
.
Luego de analizar y realizar las pruebas dieléctricas y fí-
sico-químicas, como lo muestran las guras 5, 6, 7 y 8
se concluye que, de acuerdo a los intervalos de aceptabi-
lidad las condiciones dieléctricas y físico-químicas, son
estables en el transformador de potencia en estudio.
32
Bastidas A., et al.
Esto indica que estas pruebas determinaron que el estado
real del aceite está en condiciones estables, el aceite tie-
ne una mayor rigidez dieléctrica, una minimización de
la oxidación y un menor nivel de corrosión a las partes
metálicas de los transformadores sumergidos en aceite.
Por otro lado, se realizó el análisis de furanos como
se observa en la gura 9, esta prueba se hizo mediante
la Norma -5837-2015, con la cual se obtuvo una
concentración de furanos óptima, al obtener un resultado
estable de furanos es más able que la degradación del ais-
lamiento de celulosa sea sensible a la degradación térmi-
ca y a la oxidación.
La última prueba que se realizó el análisis de croma-
tografía de gases disueltos en aceite, como se verica en
la gura 11, el cual arrojó como resultado la condición
2 de la Norma -3612-2002 (2017), método , la
cual menciona:
(índice de salud) dentro de este rango indica un
nivel de gases combustibles mayor que el normal. Cual-
quier gas combustible individual que exceda los niveles
especicados debería provocar una investigación adicio-
nal. Se deben tomar medidas para establecer una tenden-
cia, puede haber presencia de fallas.
En este sentido, si no se toman correctivos podría pro-
ducir un gran volumen de gases de bajo peso molecular
como metano e hidrógeno y gases de alto peso molecular,
Tabla 10.
Documento estandarizado / Comparativa de la normativa vigente y el diagnóstico en laboratorio
Normativa vigente ecuatoriana de
electricidad --
(concentra-
ción) Datos realizados por los autores
-
Aceptable/Inaceptable
Análisis dieléctrico Norma -1533-12 53,0 Aceptable
Norma A -1816-12
Norma -1298-128 (2017
Norma -971-12
Norma -974-14E2
Norma -1500-12 (2017)
Norma -924-15
Norma -1275-15
-1524-15
Análisis físico químico Normativa de supervisión y mante-
nimiento 60442
Saturación de agua en el aceite 9% Aceptable
Concentración de agua en papel 2,59%
Contenido de agua: 13 ppm
Temperatura promedio del transformador
45°
Temperatura del aceite 40°
Temperatura de la muestra 40°
Análisis de furanos Norma -5837-2015 10,0 Aceptable
Análisis de cromatogra-
fía de gases
-3612-2002 (2017) Método Condición 2 Aceptable
pero en menores proporciones como etano y etileno.
A temperaturas mayores a los 500°C, el porcentaje de
hidrógeno supera a la del metano y el volumen de los
gases de alto peso molecular aumenta considerablemente,
teniendo el etano una mayor proporción que el etileno.
En el aislamiento sólido (celulosa del papel), la degra-
dación ocurre a temperaturas menores que la del aisla-
miento líquido, por lo que es posible encontrar dióxido
de carbono, monóxido de carbono y vapor de agua en el
transformador operando a temperaturas normales, pero
solo si el resultado de la relación CO2 / CO es >7, indica
la presencia de sobrecalentamiento en el aislamiento só-
lido (celulosa del papel).
[1] A. Juárez, V. Larin y N. Vásquez, «Estudio de la vida útil
de los transformadores de potencia en servicio: ensayos
de laboratorio y evaluación térmica», 2018. Accessed:
Mar. 21, 2022. [Online]. Available: http://ri.ues.edu.sv/
id/eprint/19333/1/Estudio%20de%20la%20vida%20
%C3%BAtil%20de%20los%20transformadores%20
de%20potencia%20en%20servicio%20Ensayos%20
de%20laboratorio%20y%20evaluaci%C3%B3n%20
t%C3%A9rmica.pdf
33
Evaluación del estado de funcionamiento de transformadores de potencia sumergidos en aceite en las subestaciones eléctricas
[2] D. Alvarado, Elaboración de un plan de mantenimiento pre-
ventivo de los equipos críticos de las principales subesta-
ciones de la empresa de energía de Boyacá .. ...,
aplicado por la Empresa Asistencia Técnica Industrial
Ltda., tesis, Universidad Pedagógica y Tecnológica de
Colombia, 2017. [Online]. Available: https://reposito-
rio.uptc.edu.co/bitstream/001/2722/1/TGT_1317.pdf
[3] G. Crespo et al., «Diagnóstico de transformadores de po-
tencia a partir de compuestos furanos», Scielo, 2016,
[Online]. Available: http://scielo.sld.cu/pdf/rtq/v36n2/
rtq10216.pdf
[4] O. Cando y J. Pinto, Diseño y planicación del soterra-
miento del sistema eléctrico en el área urbana, sector cen-
tro del cantón Salcedo, provincia de Cotopaxi, tesis, ,
2019. [Online]. Available: https://repositorio.espe.edu.
ec/bitstream/21000/22772/2/T-ESPEL-EMI-0378.pdfv
[5] J. Montané, S. Dorrbercker y A. Orestes, “El mantenimiento
a los transformadores de potencia; su análisis en el caso
de una central termoeléctrica cubana”, Ingeniería Ener-
gética, vol. , .o 2, pp. 56-64, 2011.
[6] T. Ibrahim, S. Dessouky and S. Ghoneim, «Transformer fault
types and severity class prediction based on neural pat-
tern-recognition techniques», Electric Power Systems Re
-
search, 2021.
[7] E. Gallo, Diagnóstico y mantenimiento de transformadores
en campo, Bogotá, 2005.
[8] E. García y Ch. Gaspar, Diagnóstico y mantenimiento de
transformadores de gran potencia en aceite (aplicado a
un transformador de 160 , 13,8 kv /138 kv de la cen-
tral térmica Trinitaria, tesis, , 2010.
[9] M. Mago, L. Valles, J. Olaya y M. Zequera, «Análisis de
fallas en transformadores de distribución, utilizando en-
sayos no destructivos y pruebas de tensión mecánicas»,
Redalyc.org, vol. 18, pp. 15-26, 2011.
[10] M. Cabral y J. Fernández, «Técnicas de diagnóstico para
mantenimiento preventivo de transformadores y equi-
pamiento de subestaciones», Xplore, 2006.
[11] R. Pérez, O. Ramírez y S. Fernández, «Métodos moder-
nos de diagnóstico para grandes transformadores en
tiempo real», Energética, 2001.
[12] Cnsd, «Características del transformador Teksa». ht-
tp://m.cnsdpoweres.com/power-transformer/oil-trans-
former/three-phase-power-transformer.html
[13] Multipruebas, «Pruebas iniciales y mantenimiento eléc-
trico con personal calicado y equipo calibrado», 2018.
https://www.multipruebas.mx/cromatograa-de-ga-
ses-disueltos-en-el-aceite.html
[14] G. Energy, «Laboratorio de aceites», 2019. https://trans-
formadoresgvr.com/laboratorio/
REVISTA INGENIO
Adoquines de hormigón ecoamigables fabricados con la incorporación de una
mezcla de micro-nano sílice
Eco-friendly concrete pavers made with silica fume and nanosilica additions
Mohammad Farid Alvansaz | Universidad Central del Ecuador, Ecuador
Byron Arévalo | Universidad Central del Ecuador, Ecuador
Julio Arévalo | Universidad Central del Ecuador, Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3784 pISSN 2588-0829
2022 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
2022, (), -, . -
In the present study, the inuence of the use of micro and nano particles of silica as a partial substitute
for cement on the physical mechanical properties of concrete pavers is investigated. Percentages of mi-
crosilica (5%, 10%, and 15%) and nanosilica (1%, 1,5% and 3%) were replaced by cement by weight, and
a combination of both materials with percentages of optimal results. e 15% microsilica, 3% nanosilica
and the combination of both materials (mixture mix), resulted in an increase in compressive strength
by 28%, 12% and 23%, respectively, compared to the mixture of control. e paving stones subjected
to the tests established in the 3040 standard, obtained very satisfactory results. Finally, it was
concluded that the additions with nano and microelements of silica allow to obtain pavers with better
performance and durability, thus contributing to the reuse of alternative materials and by-products of
industrial processes, generating a direct environmental benet.
En el presente estudio, se investiga la inuencia del uso de micro y nanopartículas de sílice como sus-
tituto parcial del cemento sobre las propiedades físico-mecánicas de adoquines de hormigón. Se re-
emplazaron porcentajes de microsílice (5%, 10% y 15%) y nanosílice (1%, 1,5% y 3%) por cemento al
peso, y una combinación de ambos materiales con porcentajes de resultados óptimos. El microsílice al
15%, nanosílice al 3% y la combinación de ambos materiales (mezcla mix), resultó en un aumento de
la resistencia a la compresión en un 28%, 12% y 23%, respectivamente, en comparación con la mezcla
de control. Los adoquines sometidos a los ensayos establecidos en la norma 3040, obtuvieron
resultados muy satisfactorios. Finalmente, se concluyó que las adiciones con nano y microelementos
de sílice permiten obtener adoquines con mejores desempeños y durabilidad, contribuyendo así con la
reutilización de materiales alternativos y subproductos de procesos industriales, generando un benecio
medioambiental directo.
1.
Aunque los adoquines hechos de concreto u hormigón
pueden ser un producto relativamente nuevo, su uso
como material de revestimiento no es reciente, ya que
se los utiliza desde tiempos inmemoriales [1]. Los ado-
quines de hormigón prefabricados poseen diferentes
formas y tamaños, tienen supercies excelentes, son
duraderos, resistentes, económicos y requieren menos
mantenimiento cuando son colocados correctamente.
[2]. Un pavimento articulado (adoquinado) constituye
una excelente elección de entre otros tipos de pavimen-
tos (rígidos y exibles) por sus buenas prestaciones en
la relación costo-rendimiento y por su alto potencial de
Recepción: 21/02/2022
Aceptación: 18/04/2022
Adoquines de hormigón, ecoamigable,
microsílice, nanosílice, propiedades físi-
co-mecánicas, durabilidad.
Concrete pavers, eco-friendly, silica
fume, nanosílica, physical-mechanical
properties, durability.
35
Adoquines de hormigón ecoamigables fabricados con la incorporación de una mezcla de micro-nano sílice
reutilización [3]. Los adoquines de hormigón son utili-
zados ampliamente en edicios industriales, municipales
y gubernamentales [4].
El hormigón se considera uno de los materiales más
utilizados en el mundo, con una producción anual esti-
mada de 27,3 mil millones de toneladas en 2015, lo que
da un promedio de 1,6 m3 por persona en la tierra [5]. El
cemento Portland, el aglutinante de hormigón esencial,
representa casi el 80% de las emisiones totales de CO2 del
hormigón, compartiendo entre el 5% y el 7% de las emi-
siones totales de CO
2
del planeta[6]. Es probable que la
demanda de cemento Portland aumente en casi un 200%
con respecto a las tasas de 2010 para 2050, alcanzando los
6000 millones de toneladas al año [7].
Existe un gran problema asociado con los desechos
producidos por las industrias responsables de la conta-
minación ambiental. El deber de la industria de la cons-
trucción es ayudar al mundo a controlar la contaminación
mediante la utilización, reutilización o eliminación de de-
sechos industriales para incorporarlos en la fabricación
de hormigón u otros materiales relacionados con la cons-
trucción, como es el caso de los adoquines de hormigón.
[8]. En la actualidad existen varios materiales a base de
sílice (puzolanas) que se los puede utilizar como sustitu-
to del cemento hasta cierto porcentaje en el hormigón,
entre los cuales podemos mencionar a las cenizas volcá-
nicas, microsílice, nanosílice, metacaolín, la ceniza de la
cáscara de arroz u otros materiales de desecho comple-
mentarios que provocan menores emisiones de dióxido
de carbono que los tradicionales, al tiempo que ofrecen
la misma abilidad y una durabilidad mucho mayor [9].
La incorporación de micro y nanopartículas de sílice
en el hormigón mejoran el efecto de relleno (empaque-
tamiento) y distribución del tamaño de partícula [10],
disminuyendo así la porosidad en el concreto y aumen-
tando la reacción puzolánica con el hidróxido de calcio
(Ca (OH)2 o CH) para producir gel (silicato de cal-
cio hidratado), especialmente en la zona de transición in-
terfacial () entre la pasta de cemento y el agregado, con
lo cual se consigue aumentar la resistencia mecánica del
hormigón, (especialmente en los primeros días), su du-
rabilidad e impermeabilidad [11]. Las partículas de nano
y microsílice llenan los vacíos de la estructura del gel
y actúan como núcleo para unirse fuertemente con otras
partículas del mismo gel [12]. Esto signica que la apli-
cación de nanosílice reduce la tasa de lixiviación de cal-
cio de las pastas de cemento y, por lo tanto, aumenta su
durabilidad. El mecanismo principal de este principio de
funcionamiento está relacionado con la supercie espe-
cíca alta del nanosílice, porque funciona como sitio de
nucleación para la precipitación del gel [13].
.
En la presente investigación se realizó una mezcla de
hormigón con una resistencia base a la compresión de
51,65 MPa para la fabricación de adoquines. Se utilizó
micro y nanopartículas de sílice como sustituto parcial
del cemento en diferentes porcentajes. Para adoquines
con microsílice se utilizaron tasas de reemplazo de 5%,
10% y 15%, mientras que para los adoquines con nano-
sílice se usaron porcentajes de 1%, 1,5% y 3%. Mediante
el ensayo de resistencia a la compresión simple se obtu-
vieron los mejores resultados (óptimos) de porcentaje de
reemplazo, con lo cual se partió para realizar una com-
binación entre nano y micropartículas de sílice (mezcla
mix) con el n de evaluar las propiedades físicas y me-
cánicas mencionadas en la norma 3040: 2016
para adoquines de hormigón.
MATERIALES
1. Agregados
Los agregados utilizados en la presente investigación
pertenecen a la cantera de Holcim Pifo, ubicada dentro
de la provincia de Pichincha, cantón Quito. La mina está
conformada por roca andesita con tonalidades rosadas
y en transición con andesitas grises que subyacen, las
cuales fueron alteradas tectónicamente en el sitio. Los
agregados poseen características favorables para la fa-
bricación de hormigón. Los ensayos normalizados para
agregados pétreos se mencionan en la norma ;
en la tabla 1 se especica cada uno de ellos (ver Tabla 1).
Se empleó la arena na no lavada y el agregado grueso
.º 8 de la mina de Holcim Pifo. El agregado grueso po-
see un tamaño máximo nominal de 3/8 de pulgada (9,53
mm). En la tabla 2 se muestran las propiedades y carac-
terísticas de los agregados (ver Tabla 2).
2. Cemento
El cemento utilizado fue el Holcim Utka tipo , cuyo va-
lor de densidad es de 2,94 g/cm³, el cual ha sido diseñado
especícamente para la fabricación de elementos de hor-
migón prefabricados, como es el caso de adoquines.
3. Microsílice
El microsílice utilizado en la investigación es MasterLife
100, el cual es un aditivo mineral compuesto de mi-
crosílica compactada con una supercie especíca de
15.000 m²/kg, empleada como aditivo en la elaboración
de hormigones y morteros, fabricado por la empresa
química alemana multinacional y distribuido en el
36
Alvanzas M., et al.
Ecuador por Imperquik en la ciudad de Quito. Cumple
con los requisitos expresados por la norma 1240.
En la tabla 3 se muestran las propiedades del microsílice
MasterLife 100 (ver Tabla 3).
4. Nanosílice
El nanosílice empleado en la investigación es el Aerosil®
200, el cual está compuesto de una sílice pirogénica hi-
drofílica con una supercie especíca de 200.000 m²/kg,
que le da la cualidad de nanocompuesto. La empresa que
lo fabrica es la compañía multinacional alemana Evonik,
distribuido en el Ecuador por Comerquim Cía. Ltda., en
la ciudad de Guayaquil. Es utilizado en la elaboración de
pinturas, selladores, adhesivos, en la industria cosméti-
ca, geles, gomas de silicona, aglutinantes, espesamiento y
antiaglutinantes. En la tabla 4 se muestra las propiedades
del nanosílice Aerosil 200 (ver Tabla 4).
5. Aditivo
Se empleó en la investigación el aditivo plasticante Sika®
Paver -1, para mezclas secas de concreto en elementos
prefabricados, el cual es necesario debido a la demanda
adicional de agua que requieren las mezclas realizadas
con nano y microsílice. Se trata de un aditivo plastican-
te usado como ayudante de compactación de mezclas de
concreto de asentamiento cero.
Tabla 1.
Normativa que establece los requerimientos del agregado pétreo
Ensayo Norma
-Abrasión 860
-Colorimetría 855
-Densidad real especíca
Agregado no
Agregado grueso
856
857
-Capacidad de absorción 856
857
-Contenido de humedad de los agregados 862
-Densidad aparente suelta y compactada 858
-Granulometría
Agregado no
Agregado grueso
696
696
Tabla 2.
Propiedades de los agregados pétreos
Materiales Absorción Densidad real Densidad aparente compactada ()Humedad Módulo de nura
% g/cm³ g/cm³ % s/u
Arena 3,20 2,51 1,67 1,79 3,10
Ripio 2,49 2,57 1,39 1,44 5,84
Tabla 3.
Propiedades del microsílice MasterLife 100
Caracterización del microsílice MasterLife 100
Finura: menores a 1 mm
Porcentaje pasando 45 mm: 95-100 %
Forma: amorfa
Partícula: esférica
Gravedad especíca: 2,2
Norma: cumple la norma -1240
Supercie especíca: 18,0 - 22.000 m²/kg
37
Adoquines de hormigón ecoamigables fabricados con la incorporación de una mezcla de micro-nano sílice
6. Agua
En la investigación, el agua potable se utiliza para mez-
clar y curar.
DISEÑO DE MEZCLA
Para el diseño de los adoquines de hormigón se siguieron
las recomendaciones de dosicación dadas por el comité
-211-1 y 318-08, además se considera una resis-
tencia especicada a la compresión para adoquines de 42
MPa ( 30-40) y una resistencia requerida de 51,65
MPa. En la tabla 5 se muestra la dosicación de la mez-
cla patrón para la fabricación de los adoquines calculado
para la presente investigación (ver Tabla 5).
A partir de la dosicación de control, se calcularon las
dosicaciones para las sustituciones de microelementos
de sílice en varios porcentajes de reemplazo (5%, 10% y
15%) y nanoelementos de sílice (1%, 1,5% y 3%) sobre el
peso del cemento, para una cantidad de 23 adoquines tipo
jaboncillo (dimensiones 20 x 10 x 6 cm). En la tabla 6 se
muestran las dosicaciones tanto para microsílice como
para nanosílice (ver Tabla 6).
Una vez fabricados los adoquines se realizó el cura-
do mediante la inmersión en agua a una temperatura de
23 ºC ± 2º en tanques de almacenamiento. En función de
los mejores resultados obtenidos en el ensayo de compre-
sión simple a los 28 días de edad, se eligió los porcenta-
jes óptimos para diseñar una mezcla mix (combinación
15% microsílice + 3% nanosílice). Para obtener una mez-
cla mix de comparación se decidió elaborar una mezcla
Tabla 4.
Propiedades del nanosílice Aerosil® 200
Caracterización del nanosílice Aerosil® 200
Tamaño 3 nm a 40 nm
Forma amorfa
Supercie especíca 200 ± 25 m²/g
Densidad aparente aprox. 50 g/l
Densidad compactada 120 g/l
Humedad ≤1,5% (peso)
Pérdida ignición ≤1,0% (peso)
3,7-4,5
Contenido SiO2 > 99,8% (peso)
Supercie especíca 200/g
Tabla 5.
Dosicación de mezcla de adoquines patrón por m³ de hormigón
Dosicación de la mezcla patrón (kg)
Cemento Arena Ripio Agua /
482 973 598 186 0,39
Tabla 6.
Dosicación para mezclas de hormigón con porcentajes de nano y microsílice
Dosicaciones de mezclas en porcentajes de reemplazo de cemento por micro y nanosílice (kg)
Porcentajes Cemento Arena Ripio Agua Micro / Nano SiO2Aditivo
5% micro-SiO212,65 26,86 16,50 5,67 0,67 0,067
10% micro-SiO21,33 26,86 16,50 5,67 11,98 0,13
15% micro-SiO22,00 26,86 16,50 5,67 11,31 0,16
1% nano-SiO213,18 26,86 16,50 5,67 0,13 0,16
1,5% nano-SiO213,11 26,86 16,50 5,67 0,20 0,21
3% nano-SiO212,91 26,86 16,50 5,67 0,40 0,27
38
Alvanzas M., et al.
adicional con porcentajes menores a los óptimos. Se eli-
gió una mezcla mix de 7,5% de microsílice y 2% de na-
nosílice, con el n de obtener una mezcla mix óptima. En
la tabla 7 podemos observar la dosicación para dichas
mezclas (ver Tabla 7).
MÉTODO DE MEZCLADO
Las nanopartículas de sílice al poseer una granulometría
muy na son difíciles de manipular de forma normal, ya
que poseen una supercie especíca igual a 2.000.000
cm²/g, lo que representa un alto consumo de agua y se
diculta al aplicarlo en mezclas de hormigón secas como
el diseño de la presente investigación. Se realizó el mez-
clado mediante un agitador mecánico (200 r/min) de los
nanocompuestos directamente en una parte del agua de
diseño (50%) por separado durante 30 a 45 minutos, pre-
vio a la unión con los demás componentes del hormigón.
La incorporación del microsílice a la mezcla se la realizó
de forma similar al cemento (estado seco).
. R
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE
Con el n de obtener un porcentaje óptimo de reempla-
zo de nano y micropartículas de sílice se llevaron a cabo
pruebas de resistencia a la compresión simple en los ado-
quines de hormigón. Los resultados a los 7, 14 y 28 días de
edad se muestran en las guras 1 y 2 (ver Figuras 1 y 2).
El porcentaje de dosicación de microsílice que mejores
resultados arrojaron a la edad de 28 días fue la del 15%,
con un promedio de resistencia de 69,73 MPa, lo cual re-
presenta un incremento de 28% respecto a la resistencia
del adoquín patrón (54,46 MPa). El porcentaje de dosi-
cación de nanosílice que mejores resultados arrojó a la
edad de 28 días fue la del 3%, con un promedio de resis-
tencia de 60,83 MPa, lo que representa un incremento
12% respecto a la resistencia del adoquín patrón (54,46
MPa). Con base en estos resultados, los porcentajes óp-
timos para realizar la mezcla mix son 15% de microsílice
y 3% de nanosílice.
Para obtener una mezcla de comparación se decidió ela-
borar una mezcla adicional con los porcentajes menores
a los óptimos. Se eligió una mezcla mix de 7,5% de mi-
crosílice y 2% de nanosílice, con el n de obtener una
mezcla mix optima, cuyos resultados de resistencia a la
compresión simple se muestran a continuación (ver Fi-
gura 3).
La dosicación de 15% de microsílice y 3% de nanosíli-
ce a la edad de 28 días obtuvo una resistencia promedio de
67,15 MPa lo cual representa un incremento de 23% de la
resistencia conseguida del adoquín patrón (54,46 MPa). La
dosicación de 7,5% de microsílice y 2% de nanosílice a la
edad de 28 días obtuvo una resistencia promedio de 62,36
Mpa, lo cual representa un incremento de 15% de la resis-
tencia del adoquín patrón (54,46 MPa). Con base en los
resultados obtenidos, el porcentaje óptimo del mix corres-
ponde al 15% de microsílice y 3% de nanosílice. La última
fase de la investigación consistió en someter a los adoqui-
nes óptimos a ensayos normativos especicados en la
3040, cuyos resultados se presentan a continuación.
Tabla 7.
Dosicación para mezclas de hormigón mix
Dosicaciones de mezclas mix en porcentajes de reemplazo de cemento por y (kg)
Mezclas mix Cemento Arena Ripio Agua Microsílice Nanosílice Aditivo
7,5% -2% 12,05 26,86 16,50 6,05 1,00 0,27 0,21
15% -3% 10,92 26,86 16,50 6,05 2,00 0,40 0,27
Figura 1.
Curva de resistencia a la compresión vs. porcentaje de microsílice
Figura 2.
Curva de resistencia a la compresión vs. porcentaje de nanosílice
39
Adoquines de hormigón ecoamigables fabricados con la incorporación de una mezcla de micro-nano sílice
ASPECTOS VISUALES
Los adoquines tanto con nano como con micropartículas
de sílice y la combinación de éstos (mezcla mix) no pre-
sentan deformidades ni rebabas, ni tampoco se eviden-
cia ningún exceso de suras ni descamaciones evidentes.
En cuanto a su textura, ésta es uniforme, Los adoquines
cumplen con las especicaciones de la norma 3040
en lo que se reere a aspectos visuales, tal como se mues-
tra en la tabla 8 (ver Tabla 8).
RESISTENCIA A LA ROTURA POR TRACCIÓN INDIRECTA
Como se puede observar en la tabla 9 y en la gura 4, to-
dos los adoquines tanto patrón como los fabricados con
adición de 3% nanosílice, 15% micro y el mix (15 micro
- 3% nanosílice) cumplen con lo establecido en la norma,
es decir, el valor de resistencia característica debe ser ma-
yor o igual a 3,6 MPa (ver Tabla 9 y Figura 4).
RESISTENCIA A DESLIZAMIENTO O RESBALAMIENTO
Los adoquines óptimos presentan una supercie de con-
tacto rugosa, rasposa o áspera con rayaduras o arrugas,
tales características satisfacen los requerimientos esta-
blecidos en la normativa. Por lo tanto, no se ejecutó el
ensayo de péndulo de fricción y se tomó como satisfac-
toria la resistencia a deslizamiento.
RESISTENCIA AL DESGASTE POR ABRASIÓN
La norma 3040, mediante el ensayo de la rueda
ancha, establece que la longitud de cuerda de la huella
permitida debe ser menor o igual a 23 mm, según los
resultados obtenidos todas las mezclas óptimas cumplen
con este requisito, ya que los valores promedios de la
cuerda son menores a 23 mm. Se evidencia que la mezcla
que arrojó los mejores resultados fue la de 15% de micro-
sílice y la mezcla mix (15% microsílice -3% nanosílice),
con longitudes de cuerda promedios de 19,4 mm y 19,6
mm, con porcentajes de variación respecto a la norma
del -16% y -15%. Según los resultados promedios de
longitud de huella del adoquín con reemplazo de nano y
microelementos de sílice, entran en la categoría de ado-
quines especiales (cuerda máxima 20 mm) (ver Tabla 10
y Figura 5).
Tabla 8.
Revisión de aspectos visuales de los adoquines de hormigón con porcentajes de reemplazo de cemento por nano-micro elementos de sílice
Tipo de mezcla Microsílice Nanosílice Mezcla mix
Patrón 15% 3% 15% y 3%
Figura 3.
Curvas resistencia vs. tiempo de mezclas mix con micro-nano sílice
Figura 4.
Resistencia característica de tracción indirecta
40
Alvanzas M., et al.
RESISTENCIA CLIMÁTICA POR ABSORCIÓN TOTAL DE AGUA.
Según los resultados obtenidos en la tabla 11, todos los
especímenes patrón, micro sílice 15%, nanosílice 3% y la
mezcla mix (15% micro sílice - 3% nanosílice) cumplen
satisfactoriamente con lo establecido en la norma
3040 anexo , la cual especica que el índice de absorción
debe ser inferior o igual a 6%. Por consiguiente, los ado-
quines son aptos para su uso (ver Tabla 11 y Figura 6).
Tabla 9.
Resistencia característica de tracción indirecta
Tipo de mezclaResistencia característica % Respecto al patrón % variación
Establecido por norma 3,60 100% 0,00%
Patrón 4,15 115% 15,17%
15% microsílice 5,00 139% 39,00%
3% nanosílice 4,63 129% 28,65%
15% micro y 3% nano 4,87 135% 35,20%
Tabla 10.
Resultados del ensayo resistencia al desgaste por abrasión en adoquines
Muestras
Longitud de cuerda medida (mm)
Tipo de mezcla
Norma Patrón 15% microsílice 3% nanosílice 15% microsílice
3% nanosílice
1 23 22,1 18,75 19,1 19,6
2 23 23,2 19,8 20,2 19,5
3 23 22,1 19,5 20,0 19,7
Tabla 11.
Resultados del ensayo de resistencia climática por absorción de agua en adoquines
Tipo de adoquín Wa promedio (%) Condición
Wa ≤ 6%
Microsílice 15% 4,17 Sí cumple
Nanosílice 3% 4,86 Sí cumple
Micro 15% y nano 3% 4,34 Sí cumple
Figura 5.
Resistencia al desgaste por abrasión en adoquines y porcentaje de
variación respecto a la norma INEN 3040
Figura 6.
Diagrama del índice de absorción total de agua en adoquines pa-
trón, 15% de micro sílice, 3% nanosílice y mix (15% microsílice
- 3% nanosílice)
41
Adoquines de hormigón ecoamigables fabricados con la incorporación de una mezcla de micro-nano sílice
.
Los adoquines de hormigón con sustitución de cemento
por 15% de microsílice, obtuvieron los mejores resulta-
dos de resistencia a la compresión a la edad de 28 días,
con un incremento del 28% respecto a la resistencia del
adoquín patrón, lo cual demuestra que la sustitución de
micropartículas de sílice aumenta la resistencia a la com-
presión de forma signicativa.
Los adoquines de hormigón con sustitución de ce-
mento por 3% de nanosílice, obtuvieron los mejores resul-
tados de resistencia a la compresión a la edad de 28 días,
con un incremento del 12% respecto a la resistencia del
adoquín patrón, lo cual demuestra que la sustitución de
nanopartículas de sílice aumenta la resistencia a la com-
presión considerablemente.
Tomando en cuenta los mejores resultados de resis-
tencia a la compresión obtenidos individualmente tanto
de micro como de nanopartículas de sílice en sustitución
de porcentajes de cemento, nos permiten concluir que
los porcentajes óptimos para la fabricación de adoquines
con una mezcla mix (combinación de nano y microsíli-
ce) son los correspondientes a 15% de microsílice y 3%
de nanosílice.
Los adoquines de hormigón óptimos elaborados con
una mezcla mix con sustitución de cemento por una com-
binación de nano y micropartículas de sílice fueron los fa-
bricados con 15% de microsílice y 3% de nanosílice, los
cuales obtuvieron los mejores resultados de resistencia a
la compresión a la edad de 28 días, con un incremento del
23% respecto a la resistencia del adoquín patrón.
Se pudo observar durante la presente investigación,
que los adoquines elaborados con micro y nanopartícu-
las de sílice arrojaron valores de resistencia a la compre-
sión menores que la mezcla patrón a edades tempranas
(7 días) y va incrementándose conforme aumenta la edad
(14 días), hasta sobrepasarla a los 28 días. Según otras
investigaciones referentes a la adición de nano y micro-
partículas de sílice en mezclas de hormigón, la actividad
puzolánica se eleva conforme aumenta la edad del hormi-
gón, frenándose denitivamente alrededor de los 90 días
de edad, es decir, que la resistencia mecánica sigue en as-
censo durante dicho período.
Los adoquines óptimos encontrados en la presente
investigación: 15% microsílice, 3% nanosílice y la combi-
nación de éstos (15% microsílice + 3% nanosílice), cum-
plieron todos los parámetros expuestos en la normativa
3040 de forma satisfactoria y con muy buenos
resultados, lo que nos permite concluir que cualquiera de
éstos podría ser utilizado para la fabricación de adoqui-
nes de hormigón.
Se pudo evidenciar el aspecto positivo referente al
cuidado del medioambiente en la utilización de nano y
micropartículas de sílice en reemplazo de porcentajes de
cemento para la elaboración de prefabricados de hormi-
gón (adoquines), debido principalmente a la reducción de
cemento que repercute en la reducción de emisiones de
CO2. El problema de la contaminación ambiental es cada
día más implacable, por lo que, materiales como el nano
y microsílice se convierten en un importante contribu-
yente de la contaminación, cuyo desecho en vertederos o
botaderos puede ser muy peligroso; es aquí donde toma
mucha importancia su uso y aprovechamiento en la in-
dustria de la construcción.
A partir de la presente investigación sobre las pro-
piedades frescas del hormigón para la elaboración de
adoquines, se demostró que la incorporación de nano
y micropartículas de sílice disminuye la trabajabilidad
del hormigón, por lo cual es indispensable la utilización
de aditivos plasticantes o superplasticantes. Todas las
combinaciones demuestran una menor trabajabilidad que
la mezcla de control. El aumento del porcentaje de sustitu-
ción del cemento por nano o microsílice contribuye a una
disminución de la trabajabilidad en la misma proporción.
[1] T. Echaveguren Navarro, Manual de diseño de pavimentos
de adoquines de hormigón, vol. 4, .o 1, pp. 64-75, 2016,
[Online]. Available: https://issuu.com/ich_mkt/docs/
manual_diseno_de_pavimentos_de_adoq
[2] V. Herrera y V. Salguero, «Adoquines modicados con -
bra de polipropileno para el uso en vías de la ciudad
de Quito», tesis, , Quito, 2013. Accessed: Jun. 15,
2020. [Online]. Available: http://www.dspace.uce.edu.
ec/handle/25000/2212
[3] L. Viera, X. Escobar y J. Rivas, Uso de espuma ex como
agregado para la elaboración de adoquines de hormi-
gón, tesis, , Quito, 2016.
[4] C. Lasso y A. Pariguamán Quilumba, Correlación en-
tre las propiedades mecánicas de los adoquines ecoló-
gicos fabricados con agregados reciclados y adoquines
convencionales, tesis, , Quito, 2017. doi: 10.1097/
INF.0000000000002124.
[5] R. Cisneros Gómez, Análisis de la industria cementera en
Ecuador, concentración versus abuso de poder de merca-
do en el periodo 2011-2015, tesis, Universidad Católica,
Quito, nov., 2017.
[6] L. Rodgers, «La enorme fuente de emisiones de CO2 que
está por todas partes y que quizás no conocías»,
News Mundo, Dec. 17, 2018. https://www.bbc.com/
mundo/noticias-46594783 (accessed May 31, 2021).
[7] J. Cagiao et al., Huella ecológica del cemento, Coruña, jun.
2010.
[8] S. Dhabhai and R. Singh Shekhawat, «Optimized concrete
paver blocks utilizing micro silica as a partial replace-
ment of cement», Int. J. Tech. Res. Sci., vol. 5, .o 10, pp.
30-37, 2020, doi: 10.30780/ijtrs.v05.i10.005.
[9] G. Q. Bianchi, Application of nano-silica in concrete, 2014.
doi: 10.6100/IR780551.
42
Alvanzas M., et al.
[10] D. Tavakoli and A. Heidari, «Properties of concrete incor-
porating silica fume and nano-SiO2», Indian J. Sci. Te-
chnol., vol. 6, .o 1, pp. 3946-3950, 2013, doi: 10.17485/
ijst/2013/v6i1.12.
[11] A. Hamdy El-Didamony, S. Berry Abd El-Ghani, and M.
Saleh Abd El-Aleem, «Chemical and engineering pro-
perties of blended cement containing micro and nano-
sílica», Am. J. Chem. Eng., vol. 5, .
o
5, p. 111, 2017, doi:
10.11648/j.ajche.20170505.13.
[12] P. Mondal, S. P. Shah, L. D. Marks, and J. J. Gaitero, «Com-
parative study of the eects of microsilica and nanosili-
ca in concrete», Transp. Res. Rec., .
o
2141, pp. 6-9, 2010,
doi: 10.3141/2141-02.
[13] J. J. Howland Albear, «Estudio de las proporciones ópti-
mas de microsílice y nanosílice en hormigones de alto
desempeño por durabilidad, mediante un diseño de ex
-
perimento de tipo hexagonal», Revista Cubana de Inge-
niería, vol. , .o 2, pp. 26-32, 2016.
REVISTA INGENIO
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de
reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
Optimal location of voltage regulation equipment and reactive compensation for medium
voltage feeders, through evolutionary algorithms
Carlos Carreño | Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador
Juan Avilés | Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3578 pISSN 2588-0829
2022 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
2022, (), -, . -
Currently, voltage regulation in distribution networks plays an important role in the economic grow-
th of a country and human progress, given that a good quality of electrical service delivered to end
users has a direct eect on the productivity of the industries, education, health, communication services
and drinking water supply. is article proposes a short-term solution to the problem of low voltage in
medium voltage networks, with the optimal input of voltage regulation equipment through a genetic
algorithm in Matlab that will evaluate the electrical parameters of the network before and aer to install
the compensation equipment, complying with the current regulation Arconel 005/18 in the Ecuadorian
electricity sector.
En la actualidad, la regulación de voltaje en las redes de distribución tiene un rol importante para el
crecimiento económico de un país y progreso humano, dado que una buena calidad de servicio eléctrico
entregado a los usuarios nales provoca un efecto directo en la productividad de las industrias, la edu-
cación, salud, servicios de comunicación y abastecimiento de agua potable. En este artículo se plantea
una solución a corto plazo al problema de bajo voltaje en redes de media tensión, con el ingreso óptimo
de equipos de regulación de voltaje por medio de un algoritmo genético en Matlab que evaluará los pa-
rámetros eléctricos de la red, antes y después de instalar los equipos de compensación, cumpliendo con
la regulación vigente Arconel 005/18 en el sector eléctrico ecuatoriano.
.
Las empresas distribuidoras de energía eléctrica hoy en
día, tienen el gran desafío de controlar y corregir los pa-
rámetros eléctricos del sistema de distribución, dado al
aumento anual de la demanda, provocado por el progre-
so humano y crecimiento económico del país [1]. Uno de
los objetivos principales de las empresas distribuidoras
de energía, es suministrar un servicio público de energía
eléctrica que satisfaga las necesidades del consumidor -
nal sin comprometer la calidad del servicio brindado, que
sea conable, seguro y adecuado, cumpliendo con los es-
tándares de calidad vigentes en las regulaciones [1][2] .
Sin embargo, los efectos indeseables que surgen durante
la operación normal del sistema eléctrico, como la caída
de tensión, se ven afectados por la longitud eléctrica de
la línea y las uctuaciones de las cargas, lo que provoca
grandes pérdidas económicas a los usuarios nales [3].
Para mitigar los problemas de voltaje hay que recongu-
rar la red realizando transferencias de carga a otra red o
reforzando el sistema de distribución con la instalación
de equipos como bancos de condensadores jos o con-
trolados, transformadores de potencia con cambiado-
res de taps () y reguladores automáticos de voltaje,
Recepción: 07/02/2022
Aceptación: 18/04/2022
Optimización, redes de distribución, ge-
nético diferencial, regulación de voltaje.
Optimization, distribution networks,
dierential genetics, voltage regulation.
44
Carreño C., Avilés J.
considerando la ubicación de forma estratégica debido al
alto costo de inversión [4][5].
Si bien se han realizado esfuerzos para mejorar la ten-
sión mediante el balanceo de carga (reconguración de
red), instalación de bancos de condensadores y repoten-
ciación del alimentador de media tensión, todavía no es po-
sible cumplir con la regulación Arconel 005/18 en algunas
zonas del alimentador de media tensión «La Guayaquil»
correspondiente a la Corporación Nacional de Electrici-
dad regional Guayas-Los Ríos, el cual presenta problemas
de estabilidad de voltaje en el cantón Balzar, por contener
gran cantidad de estaciones de bombeo y piladoras [3][6].
El presente trabajo cientíco presenta un algoritmo
genético diferencial para mejorar la calidad de servicio
eléctrico de un alimentador de media tensión mediante
la instalación óptima de equipos de regulación de voltaje
y de compensación de reactivos a lo largo de la línea [7].
El analista denirá la cantidad de equipos y la capacidad
de los equipos a instalar en la red, el modelo de optimiza-
ción planteado considerará en la evaluación de cada alter-
nativa la función objetivo, la cual es reducir la desviación
de voltaje del sistema.
En el artículo [8] para mitigar los problemas de bajo vol-
taje en la red de distribución y mantener los parámetros
eléctricos en los límites establecidos por los estándares
, colocan en operación varios bancos de capacitores
a lo largo de un alimentador para reducir la pérdida de
potencia. Sin embargo, si se dimensionan e instalan ade-
cuadamente a lo largo del alimentador, los capacitores se
pueden utilizar para mejorar el factor de potencia en la
subestación de distribución y regular el voltaje en el ali-
mentador, aumentando el margen de voltaje del sistema.
Normalmente, los capacitores se instalan en alimen-
tadores de distribución cuando el nivel de voltaje se redu-
ce en la barra principal de la subestación de distribución
en el periodo de demanda máxima. Los capacitores brin-
dan niveles de voltaje aceptables a los clientes en todo el
alimentador evitando la necesidad del ingreso de gene-
ración a la red en el periodo de máxima carga. La rela-
ción costo/benecio, dependerá de las características de
la carga del alimentador.
En [9] se propone emplear un método de optimiza-
ción basado en (algoritmo microgenético) y (ló-
gica difusa) para dimensionar, ubicar y operar los bancos
de capacitores en las redes de distribución. Para mejorar
la calidad de servicio eléctrico se toma en cuenta la pre-
cisión y tiempo de ejecución en la obtención de resulta-
dos óptimos por parte del algoritmo.
El algoritmo evalúa todos los nodos de la red inicial
para determinar qué barra es la adecuada para instalar
los bancos de capacitores con base en la función objetivo
(reducción de pérdidas), reduciendo el número de solu-
ciones viables. El algoritmo encuentra la solución
óptima evaluando y seleccionando cada cromosoma
dando como resultado el número, capacidad y tipo de
operación del capacitor.
En el artículo [7] se propone una metodología para
mejorar la calidad del servicio eléctrico en las redes de
distribución de tipo radial. Tomando en cuenta los equi-
pos de compensación y regulación de voltaje instalados,
se realiza un controlador neuronal para denir la ope-
ración de los bancos de capacitores y los taps de los re-
guladores de voltaje, para optimizar la red minimizando
las pérdidas de energía de todo el circuito de distribu-
ción bajo la condición de que los voltajes de las barras
se encuentren dentro de los límites estándares (+/- 5%
del nominal).
Los datos de entrada del algoritmo controlador son
las mediciones de , y/o en las barras, y la salida son
los estados de conmutación óptimos del capacitor y posi-
ciones de toma de reguladores de voltaje correspondien-
tes a un patrón de carga del sistema eléctrico.
El método presentado en [10] consiste en determinar
la ubicación óptima de los reguladores de voltaje en el sis-
tema, resolviendo un problema de optimización multiob-
jetivo que considera la minimización de las pérdidas de
potencia activa y la desviación de tensión en el periodo
de máxima demanda.
Para la optimización multiobjetivo se utiliza un algo-
ritmo microgenético, capaz de encontrar soluciones que
representen las mejores combinaciones posibles entre los
objetivos. Estas soluciones constituyen el llamado con-
junto óptimo de Pareto. La solución óptima de Pareto no
se puede mejorar en ningún objetivo sin empeorar otro.
Las soluciones no dominadas por ninguna otra for-
man el denominado frente de Pareto. El tomador de de-
cisiones (un ingeniero en nuestro caso) puede elegir
cualquiera de las soluciones del frente de Pareto según
criterios económicos o técnicos. Normalmente el fren-
te de Pareto se utiliza para ese propósito, ya que la repre-
sentación gráca de estas soluciones indica claramente el
tipo de compensaciones logradas.
El suministro de energía de media tensión se basará
en la optimización de enjambre del proyecto () para
reducir la potencia y la pérdida de energía, así como para
mejorar la distribución de voltaje en el sistema de distri-
bución de energía.
45
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
Actualmente la línea de subtransmisión 5 está compues-
ta por cuatro diferentes calibres de conductor (477,
500, 366,8 y 266) dando como resultado
una longitud eléctrica total de 93 km desde la / Dos
Cerritos hasta la / Balzar, como se observa en la gura
1 (ver Figura 1). La línea de subtransmisión 5 energi-
za a 8 subestaciones de distribución con una capacidad
instalada total de 110 , presentando una demanda
máxima de 45 en el periodo de 13h00 a 15h00.
Debido al calibre, longitud y aumento de consumo de
reactivos en la 5, existe una caída de tensión signi-
cativa en la línea, provocando malestares a los usuarios
nales por bajo voltaje e incumpliendo con la regulación
de calidad 005/18. En la gura 2 se muestran los voltajes
de servicio a nivel de 69 k en demanda máxima a lo lar-
go de la línea de subtransmisión 5 (ver Figura 2). En la
tabla 1 se muestran los voltajes de servicio de cada subes-
tación de distribución en demanda máxima (ver Tabla 1).
En la tabla 2 se muestra el voltaje de servicio en ba-
rra principal a 13,8 k de cada subestación de distribu-
ción, vericando que los voltajes se encuentran fuera de la
banda de regulación permitida por la regulación Arconel
005/18 desde la / Daule norte hasta la / Balzar. Ade-
más, hay que recalcar que la posición de los taps de los
transformadores de potencia que conforman la 5 se en-
cuentran en posición 5 (máxima regulación) (ver Tabla 2).
Como consecuencia del bajo voltaje de servicio, sur-
gen múltiples reclamos por desconexiones abruptas, de-
bido a la actuación de las protecciones de bajo voltaje en
las industrias, y por no poder hacer uso de cocinas de in-
ducción en horas de máxima demanda.
Debido a los serios problemas presentados en este sis-
tema, se propone mejorar la red de distribución a corto
Tabla 1.
Voltaje - de servicio en alta tensión en las subestaciones en demanda máxima
Subestación KM KV A-B KV B-C KV C-A
Dos Cerritos 0 68,85 69,47 68,43
T Salitre 19,418 65,6 65,4 65
JBA 26,76 65,5 65,3 64,9
Daule Norte 36,98 63 62,8 62,4
América 49,431 61,9 61,8 61,3
Santa Lucía 51,141 60,9 60,8 60,3
Laurel 55,388 60,4 60,3 59,9
Palestina 62,698 59,8 59,6 59,2
Balzar 92,143 58,6 58,5 58,1
Figura 1.
Topología de la línea de subtransmisión 69 kV «L5».
Figura 2.
Perl de voltaje de la línea de subtransmisión de 69 kV «L5»
46
Carreño C., Avilés J.
Tabla 2.
Voltaje - de servicio en media tensión en las subestaciones en demanda máxima
Subestación KM KV A-B KV B-C KV C-A
JBA 26,76 13,3 13,3 13,3
Daule Norte 36,98 13,1 13,1 13,1
América 49,4 12,9 12,9 12,9
Santa Lucía 51,14 12,7 12,7 12,7
Laurel 55,38 12,6 12,6 12,6
Palestina 62,69 12,6 12,6 12,6
Balzar 92,1 13,1 13,1 13,1
plazo del alimentador de media tensión La Guayaquil de
la subestación de distribución 69/13,8 k Balzar, la cual
tiene una longitud total de 30 km de troncal con con-
guración radial. La misma está conformada con varios
calibres de conductor de aluminio desnudo con calibres
266, 8; 4/0; 1/0 y #2. El alimentador tiene un total
de 242,86 km de línea que entregan energía eléctrica a
3358 abonados del cantón Balzar.
En la gura 3 se observa la topología de la red del ali-
mentador La Guayaquil. El alimentador es un 20% urba
-
no y un 80% rural, tomando la carga de la vía El Empalme
(ver Figura 3).
La mayor concentración de carga en el alimentador
La Guayaquil se encuentra en la parte urbana del cantón
Balzar, y es de tipo residencial. La carga industrial se en-
cuentra a las afuera de Balzar, conformada por las esta-
ciones de bombeo y empresas empacadoras de alimentos,
como se observa en la gráca de densidad de carga de la
gura 4 (ver Figura 4).
En la gura 5 se muestra el perl de voltaje del ali-
mentador La Guayaquil en el periodo de demanda máxi-
ma. Se observa que el voltaje de servicio se encuentra por
debajo del límite inferior permitido por la regulación de
voltaje (ver Figura 5).
.
En este apartado se evidencia la formulación del problema de
optimización, el cual se puede dividir en dos subproblemas:
1.
Ubicación óptima de los reguladores de voltaje (transfor-
madores regulantes) y selección de posición de los taps.
2.
Ubicación óptima de capacitores y dimensionamiento.
A. UBICACIÓN ÓPTIMA DE LOS REGULADORES DE VOLTAJE Y
SELECCIÓN DE POSICIÓN DE LOS TAPS
El problema de ubicación óptima de un regulador de vol-
taje se dene en función de la reducción de las pérdidas
de potencia y la minimización de las desviaciones de vol-
taje. Ambos son esenciales para garantizar la calidad del
servicio eléctrico. Es importante señalar que la minimi-
zación de uno de estos objetivos implica directamente la
disminución del otro.
La determinación de la posición del tap de cada re-
gulador de voltaje es esencial para resolver el problema
de optimización. En este tipo de aplicación, el ajuste del
Figura 3.
Topología eléctrica del alimentador La Guayaquil
Figura 4.
Densidad de carga del alimentador La Guayaquil
47
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
tap mediante un desplazamiento sucesivo puede presentar
problemas de convergencia en el ujo de carga, por esta
razón se utiliza el algoritmo de Gauss-Seidel para evaluar
la red en cada paso del tap, el cual se encuentra como va-
riable de estado dentro de los cálculos del ujo de poten-
cia. Esto es más adecuado para el proceso de optimización
y conduce a un mejor rendimiento del algoritmo.
B. UBICACIÓN DE CAPACITORES EN LA RED Y DIMENSIONAMIENTO
En general, todos los problemas de localización óptima
de bancos de capacitores en una red de distribución bus-
can obtener la cantidad, tipo (jo o intercambiable) de
capacitores, localización y capacidad nominal, para me-
jorar una función objetivo que varía de autor a autor, con
el n de obtener el mayor benecio. El dimensionamien-
to se realizará con base en el perl de carga típico del
alimentador ingresando a la red reactivos para tener un
factor de potencia mayor o igual al 96%.
F
A. FUNCIÓN OBJETIVO: DESVIACIÓN DE VOLTAJE EN LAS BARRAS
Este objetivo intenta aplanar el perl de voltaje a lo lar-
go del alimentador, su expresión matemática se dene
como:
(1)
donde es el voltaje de desviación de la barra j con respec-
to al voltaje nominal y N es el número total de barras del
sistema de distribución [4].
B. RESTRICCIONES
En la ecuación (2) se muestra la restricción de voltaje
para cada barra del sistema de distribución, donde y son
valores límites en el periodo de máxima y mínima carga.
El valor máximo y mínimo que se puede presentar en la
barra es de 1,06 y 0,94 p.u.
(2)
El factor de potencia del alimentador debe cumplir con
lo establecido en la regulación Arconel 005/18, tanto en
máxima como en mínima demanda.
(3)
Las restricciones del ujo de potencia están representa-
das por las ecuaciones (4) y (5), donde (Pgi, Qgi) son las
salidas de generación activa y reactiva y (Pli, Qli) son las
salidas de generación activa y reactiva. [4]
Gij y Bij son la conductancia y la susceptancia de la
matriz de admitancia, respectivamente.
(4)
(5)
VI. FUNCIÓN OBJETIVO EN TÉRMINO DE LAS RESTRICCIONES
En el problema de optimización, las restricciones (4) y
(5) se pueden satisfacer al realizar el cálculo del ujo de
potencia [4] y las restricciones de desigualdad (2) y (3) se
pueden satisfacer penalizando la función objetivo f1(c).
Finalmente, el problema de optimización con restriccio-
nes puede ser reformulado como:
(6)
donde y son factores de penalización:
(7)
(8)
La ecuación (7) es una función de penalización que se
aplica cuando las magnitudes de voltaje están fuera de
los límites permitidos. La ecuación (8) es una función de
penalización que se aplica cuando el factor de potencia
está fuera de los límites permitidos.
-
E
Una de las obligaciones de las empresas distribuidoras
de energía eléctrica es cumplir que el voltaje de servicio
se encuentre dentro de los límites estipulados en la Reso-
lución .o Arconel 053/18 del Reglamento 005/18 «Ser-
vicios de comercialización y distribución de energía de
calidad»; cuando se realice una evaluación de la calidad
de la prestación del servicio eléctrico, teniendo en cuenta
los siguientes criterios (Conelec, 2018):
48
Carreño C., Avilés J.
1. INDICADOR DE CALIDAD DEL SERVICIO COMERCIAL
En el presente estudio, nos enfocaremos en el nivel de
voltaje, correspondiente al ítem «Calidad del produc-
to» [6]. El índice de la calidad de nivel de voltaje en un
punto del sistema de distribución, según la regulación
del Arconel, se determina con la siguiente fórmula [6]:
(9)
Donde:
=
Cambio del voltaje de suministro en com-
paración al voltaje nominal en el punto .
=
Tensión de suministro en el punto , de-
nido como el valor medio de las medidas
registradas.
=Tensión nominal en el punto .
La normativa también establece los rangos de voltaje
permitidos según el nivel de tensión como se muestra en
la tabla 3 (ver Tabla 3).
F (G-S)
El algoritmo de Gauss-Seidel es un procedimiento itera-
tivo que pretende encontrar una solución al sistema de
ecuaciones lineales estando dentro del límite de error.
Éste es un método robusto y conable que proporciona
convergencia para sistemas eléctricos complejos. Debido
a las numerosas iteraciones del método Gauss-Seidel, la
convergencia es lenta y directamente proporcional al fac-
tor de aceleración.
El método de Gauss-Seidel toma valores calculados en
la primera iteración para calcular el valor de una incógni-
ta en la misma iteración. Los resultados son tomados en
cuenta para la siguiente iteración, lo cual reduce signi-
cativamente el número de iteraciones para lograr la con-
vergencia del ujo de carga [11].
Con la matriz admitancia de barra y aplicando la ley
de Kircho se obtiene la ecuación (10).
(10)
Reordenando la ecuación (10) se obtiene la ecuación (11).
(11)
Con la potencia aparente en complejo, reemplazando en
(11) se obtiene la ecuación (12).
(12)
Debido a que el metodo de Gauss-Seidel es iterativo, se
obtiene la ecuación (13).
(13)
La matriz de admitancia () depende de las impedancias
de las líneas conectadas en las barras de la red eléctrica.
En un alimentador de media tensión tipo radial encon-
traremos dos tipos de barras las cuales son:
Barra oscilante: Es la barra fuente tomada como refe-
rencia, de la cual solo se especica la magnitud y ángulo
del voltaje. La planta de energía correspondiente a la dis-
tribución de voltaje en el sistema de control genera una
carga que no es energizada por el resto de las barras más
pérdidas en el sistema de energía.
Barra de carga: Es la barra donde se encuentra las car-
gas de la red, especicando la potencia activa y reactiva.
La programación del código en Matlab se resume en
el diagrama de ujo de la gura 6. En nuestro caso de es-
tudio se realizaron concentraciones de cargas para lograr
conformar una red de 50 barras y ejecutar el algoritmo de
Gauss-Seidel (ver Figura 6).
-
A. REGULADORES DE VOLTAJE
Los reguladores de voltaje funcionan para mantener los
niveles de voltaje dentro de límites jados por programa-
ción, para mejorar la calidad del suministro de energía y
son compatibles con los sistemas de distribución automá-
tica. Los reguladores de voltaje son autotransformadores
reguladores, capaces de regular el voltaje nominal en un
+/- 10% en 32 etapas de aproximadamente (5/8%) por
cada paso o cambio de 0,75 voltios en una base de 120 .
En la gura 7 se muestra el circuito de fuerza del re-
gulador de voltaje típico, el cambio está controlado por un
circuito de control exterior [12](ver Figura 7).
La instalación óptima de un regulador de voltaje en la
red de distribución aumenta signicativamente el voltaje
de salida, [13] regulando aguas abajo del regulador como
se observa en la gura 8 (ver Figura 8).
Adicionalmente, el regulador ayuda a cumplir con las
exigencias de calidad de servicio eléctrico ante eventos
transitorios que pueden presentarse en la red de distri-
bución, disminuyendo los picos de voltaje. En la gura 9,
como caso demostrativo, se muestra la mejora de la onda
49
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
de voltaje (rojo) de una barra cuando entra en operación
un regulador de voltaje ante una perturbación externa de
la red que altera la onda de voltaje de entrada al equipo
(verde) (ver Figura 9).
B. CAPACITORES
Las cargas conectadas a lo largo de una red de distribu-
ción consumen potencia reactiva, generando pérdidas
en el sistema eléctrico y caídas de voltajes. Para mejorar
el factor de potencia las empresas distribuidoras penali-
zan a los usuarios que incumplan con el mínimo factor
de potencia (92%) obligándolos a disminuir reactivos e
instalando bancos de capacitores en las redes de media
tensión para suplir los reactivos de las líneas y transfor-
madores de distribución.
Mediante a ubicación óptima de los bancos de capa-
citores en la red se logra la compensación de reactivos de
la manera más eciente para aumentar el factor de poten-
cia, manteniendo los mínimos establecidos por la Arco-
nel. En la gura 10 se observa el resultado de corregir el
factor de potencia en la red. La disminución de la poten-
cia reactiva reduce el ángulo entre el voltaje y la corriente
aumentando la eciencia eléctrica de un sistema de dis-
tribución (ver Figura 10).
Capacitores jos: Los capacitores jos están conectados
de manera permanente en la red, inyectando reactivos con
base en su capacidad nominal. Se pueden agrupar y formar
bancos trifásicos, lo cual signica bajos costos por ins-
talado. Los capacitores de tipo jos deben ser instalados con
base en la demanda mínima del sistema, para no tener pro-
blemas de alto voltaje en la línea. En la gura 12 se muestra
un perl de voltaje con la implementación de un banco de
capacitores en la red de distribución (ver Figuras 11 y 12).
Capacitores desconectables: Los capacitores desconecta-
bles pueden ser congurados para operar por factor de
Figura 6.
Diagrama de ujo del método de Gauss-Seidel
Figura 7. Diagrama de fuerza del regulador de voltaje
Figura 8.
Perl de voltaje del circuito de media tensión después de la apli-
cación de reguladores
50
Carreño C., Avilés J.
potencia, voltaje, corriente y potencia reactiva. Estos
equipos pueden inyectar reactivos a la red de distribu-
ción de acuerdo a la variación de carga presentada to-
mando en cuenta los parámetros de la red. En la gura
13 se muestra un perl de carga e ingreso de los bancos
de capacitores con base en la necesidad de la red eléctrica
[14] (ver Figura 13).
Los algoritmos genéticos son estrategias estocásticas de
investigación basadas en la selección natural y que en al-
gunos casos incorporan aspectos de la genética natural,
simulando la evolución biológica como estrategia de re-
solución de problemas. A las posibles soluciones del pro-
blema de optimización se las denomina individuos, y cada
uno de ellos posee información característica que puede
ser representada con cromosomas [15]. Estos cromoso-
mas están formados por una serie de datos que en muchos
casos se representan mediante números binarios.
Las estrategias evolutivas resuelven problemas evolu-
cionando cada uno de los individuos a través de genera-
ciones. En la población, cada individuo se distingue según
el valor de su don, que se obtiene con la ayuda de diver-
sas medidas, de acuerdo con el problema a resolver. Para
obtener generaciones futuras, se producen nuevos indivi-
duos, llamados descendientes, utilizando dos estrategias
Figura 9.
Comparación del perl de voltaje del circuito de media tensión
después de la aplicación de reguladores
Figura 10.
Corrección de factor de potencia con capacitores
Figura 11.
Banco de capacitores de media tensión
evolutivas básicas, como factores de cruza y mutación
(que a menudo se usan indistintamente). Los algoritmos
genéticos tienen los siguientes componentes [16]:
Selección: El proceso de selección escoge de entre la
población actual las alternativas que muestran el mayor
valor de eciencia para formar nuevos individuos y así
desarrollar sus características en el futuro y nuevos gru-
pos de población.
Cruza: Es el proceso de formación de nuevos indivi-
duos que imitan el apareamiento (el intercambio de genes
entre pares de individuos llamados padres con un valor de
aptitud muy alto), entre dos cromosomas de un organis-
mo. Implica tomar dos hebras de cromosomas o indivi-
duos e intercambiar genes. Es el operador más importante
del algoritmo genético y actúa como operador de mine-
ría, lo que signica que hibridiza individuos para obtener
mejores características.
Mutación: En algoritmos genéticos, este operador se
usa con menos frecuencia que el operador de cruza. Es un
operador exploratorio porque permite que el algoritmo ex-
plore en otras regiones, ayudándolo a salir recursivamente
de la región óptima. La mutación implica el cambio de cier-
tos valores de genes, seleccionados al azar, por individuos
obtenidos después de la cruza, por lo que, si el valor de un
gen especíco es uno, se cambiará a cero y viceversa [17].
Reemplazo: Ayuda a mantener el tamaño de la población,
los individuos tienen las mejores cualidades posibles en
todas las generaciones.
51
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
1. ALGORITMO GENÉTICO DIFERENCIAL
La evolución diferencial es una técnica metaheurística
basada en conjuntos de vectores numéricos. Las princi-
pales ventajas de este algoritmo son la simplicidad, la e-
ciencia, las características de búsqueda local y la veloci-
dad. El proceso mediante el cual se resuelve la evolución
diferencial de un problema de optimización se caracte-
riza por la iteración a través de un conjunto de vecto-
res para hacer que las soluciones candidatas crezcan de
acuerdo con una función adecuada. [18] En la gura 14
se muestra las principales operaciones que realiza el al-
goritmo diferencial para llegar a la mejor solución (ver
Figura 14).
1.1. Inicialización de la población
Las variables del problema a optimizar se codican como
vectores de números reales. La población consta de vec-
tores , donde g es la generación correspondiente. Cada
vector incluye las variables del problema , donde (m =
1... n).
(14)
p = 1…NP (15)
1.2. Mutación diferencial
Consiste en crear vectores mutados (llamados tam-
bién de perturbación) los cuales son creados a partir de 3
individuos elegidos al azar, 𝑥𝑎, 𝑥𝑏, 𝑥𝑐:
(16)
(17)
p = 1…NP (15)
1.3. Recombinación
Una vez que se obtienen los vectores de mutación, se rea-
liza una hibridación extensiva con los vectores origina-
les, dando como resultado los vectores de prueba , de la
siguiente manera:
(18)
1.4. Selección
Se hace simplemente comparando la idoneidad del vec-
tor original con el vector de prueba . El portador de la
próxima generación será el que tenga el mejor tness o
calidad:
(19)
Figura 12.
Perl de voltaje con capacitores en la red eléctrica
Figura 13.
Operación combinada de capacitores jos y desconectables se-
gún el perl de carga
52
Carreño C., Avilés J.
E -
1. UBICACIÓN ÓPTIMA DE REGULADORES DE VOLTAJE TRANS
FORMADORES REGULANTES
1.1. Para representar la ubicación de los reguladores, se
utilizará un vector de enteros, donde las primeras las
indican la posición de los transformadores regulantes y
las últimas las indican la posición de los taps (ver Figu-
ra 15).
Esta información se puede combinar con la informa-
ción del sistema. Por ejemplo, si se tiene un sistema de 4
barras como se muestra en la gura 16, la información
del vector proporcionado por el DE se puede combinar
de forma matricial con la información del sistema de la
siguiente manera (ver Figura 16):
(20)
1.2. Donde se vaya a ubicar un nuevo transformador re-
gulante el algoritmo tiene que incluir una nueva barra en
la red de distribución. A la matriz de datos se le agregará
una nueva barra por cada transformador regulante se-
gún la ubicación en el sistema de distribución. Por ejem-
plo, considerando la matriz (21) se ubicará un regulante
en la línea 1-2 y 2-3, expresando la nueva matriz como:
(21)
La nueva red resultante se puede observar en la gura 17
(ver Figura 17).
1.3. Construir la Ybus con la matriz de datos extendi-
da. La línea donde se ubican los regulantes se les asignara
una impedancia y admitancia de cero. La Ybus se cons-
truirá de forma convencional encontrando primero los
elementos de la diagonal principal, y luego los elementos
fuera de la diagonal.
1.4. Calcular el bloque de construcción para cada
transformador regulante:
(22)
Donde:
t: porcentaje de regulación del regulador.
Y: admitancia del regulador.
1.5. Sumar el bloque de construcción de cada regulador a la Ybus.
1.6. Con la nueva Ybus se procede a realizar un ujo de
potencia, para calcular los voltajes en las barras.
Figura 14.
Diagrama de ujo de las principales operaciones del algoritmo
diferencial
Figura 17.
Sistema eléctrico incluyendo los reguladores
Figura 15. Vector de enteros para reguladores
Figura 16. Sistema eléctrico de 4 barras
53
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
1.7. Con los voltajes de barra se procede a calcular la
desviación de voltaje del sistema.
1.8. Repetir el procedimiento para un nuevo vector
entregado por el algoritmo genético diferencial.
2. UBICACIÓN ÓPTIMA DE BANCOS DE CAPACITORES
2.1. Para representar la ubicación de los capacitores, se
utilizará un vector de enteros, donde las primeras las
indican la posición de los bancos de capacitores y las úl-
timas las indican el número de bancos (ver Figura 18).
Por ejemplo, si se tiene un sistema de 4 barras como
se muestra en la gura 16, la información del vector pro-
porcionado por el se puede combinar de formar matri-
cial con la información del sistema de la siguiente manera:
(23)
Donde los nuevos capacitores serán ubicados en las ba-
rras 2 y 4 como se muestra en la gura 19 (ver Figura 19).
2.2. Con la información presentada en (23) se pro-
cederá a construir la Ybus de forma convencional, encon-
trando primero los elementos de la diagonal principal, y
luego los elementos fuera de la diagonal.
2.3. El siguiente paso es calcular la susceptancia del
banco, según la capacidad y voltaje nominal.
(24)
2.4. Sumar la admitancia de cada capacitor a la Ybus.
Ybarra=Ybarra i,i+Yci (25)
2.5. Con la nueva Ybus se procede a realizar un ujo de
potencia, para calcular los voltajes en las barras.
2.6. Con los voltajes de barra se procede a calcular la
desviación de voltaje del sistema y el factor de potencia
del sistema.
(26)
2.7. Repetir el procedimiento para un nuevo vector en-
tregado por el algoritmo genético diferencial.
En la gura 20, se muestra la operación del algoritmo
diferencial con un diagrama de ujo tanto para la ubi-
cación de los reguladores como de los capacitores (ver
Figura 20). Inicialmente se dene una población inicial
al azar, donde el algoritmo evaluará cada individuo y cal-
culará su tness por medio de Gauss-Seidel. A partir de
la segunda iteración el vector comienza a mutar con base
en los mejores resultados obtenidos, luego de eso se rea-
liza una recombinación y, por último, se seleccionan los
candidatos que cumplan con las restricciones.
.
La gura 21 ilustra el sistema de distribución del alimentador
de media tensión La Guayaquil representado en 50 barras,
49 líneas y 30 cargas concentradas para mejor apreciación
del sistema. La longitud total de la troncal es de 30 km y su
conguración es radial. Está conformada con varios calibres
de conductor de aluminio desnudo a lo largo de la línea, los
cuales son 266, 8; 4/0; 1/0 y #2 (ver Figura 21).
En condiciones iniciales del alimentador La Guayaquil
opera a un voltaje de 13.200 en barra de la subestación Bal-
zar, tiene una desviación de voltaje inicial de 6,2249 y presen-
ta una demanda máxima de 3,3 y 1,5 . Debido a la
longitud y calibre del conductor, el 98% de las barras se en-
cuentran por debajo del voltaje permitido por la regulación
-5% del voltaje nominal, provocando reclamos de mala ca-
lidad por los usuarios nales. Debido a la potencia reacti-
va consumida por la carga industrial, el alimentador tiene
un factor de potencia de 89% en demanda máxima. El có-
digo propuesto para el algoritmo de optimización se realizó
en Matlab, y los resultados fueron comprobados mediante el
soware Etap.
Figura 18.
Vector de enteros para capacitores
Figura 19.
Sistema eléctrico incluyendo los capacitores
54
Carreño C., Avilés J.
Para el ingreso de los reguladores de voltaje y de los ca-
pacitores a la red, se evaluarán 5 escenarios, consideran-
do una población inicial de 30 individuos y restricciones
de voltaje en barra de y factor de potencia mayor a 96%.
A continuación, se detallarán los resultados para cada
uno de los escenarios.
E : -
.
En la tabla 4 se muestra el resultado óptimo del algorit-
mo diferencial para la instalación de dos bancos regula-
dores de tensión. Con la inserción de estos bancos, en las
barras 6 y 20, solo el 24% de las barras no cumplen con
el límite mínimo de voltaje y la desviación de voltaje del
alimentador disminuye un 90,77% respecto al sistema
original (ver Tabla 4).
En la gura 22 se muestra la mejora del voltaje en las
barras del sistema de distribución con el ingreso de 2 ban-
cos reguladores de voltaje. El mínimo voltaje presentado
en la red es de 12,7 k (ver Figura 22).
E : I -
.
En la tabla 5 se muestra el resultado óptimo del algo-
ritmo diferencial para la instalación de tres bancos re-
guladores en la red. Con la ubicación de los tres bancos
(barras 2, 6 y 12) solo el 12% de las barras no cumplen
con el límite mínimo de voltaje y la desviación de voltaje
del alimentador disminuye un 93,43% respecto al caso
original (ver Tabla 5).
En la gura 23 se muestra la mejora del voltaje en las
barras del sistema de distribución para este caso. El mí-
nimo voltaje presentado en la red es de 12,7 kV (ver Fi-
gura 23).
E : I -
.
En la tabla 6 se muestra el resultado óptimo del algorit-
mo diferencial para la instalación de dos bancos de ca-
pacitores en la red (ver Tabla 6). Con la operación de los
dos bancos de capacitores el factor de potencia aumenta
Figura 20.
Algoritmo propuesto para la ubicación óptima de reguladores o
capacitores
Figura 21.
Condiciones iniciales del alimentador La Guayaquil conforma-
do por 50 barras
55
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
Tabla 4.
Ubicación y selección óptima del tap de los dos reguladores de voltaje
Regulador Barra Selección del tap Desviación de voltaje
1 6 2 0,5284
2 20 15
Tabla 5.
Ubicación y selección optima del tap de los tres reguladores de voltaje
ReguladorBarra Selección del tap Desviación de voltaje
1 2 12
0,4092 6 13
3 12 2
en un 8,9% y el voltaje aumentó un promedio de 7,7 %.
El 98% de las barras no cumplen con el límite mínimo de
voltaje y la desviación de voltaje del alimentador dismi-
nuyó un 36,7%.
En la gura 24 se muestra la mejora del perl de vol
-
taje en las barras del sistema de distribución, con el in-
greso de 2 bancos de capacitores (ver Figura 24). Se debe
notar que aun así no se cumple con la regulación de vol-
taje. El mínimo voltaje presentado en la red es de 11,8 k.
E : I -
.
En la tabla 7 se muestra el resultado óptimo del algorit-
mo diferencial para la instalación de tres bancos de ca-
pacitores en la red. Con la operación de los tres bancos
de capacitores el factor de potencia aumenta un 11% y el
voltaje de las barras también aumentó un 5% en prome-
dio. El 98% de las barras aun no cumplen con el límite
mínimo de voltaje, pero la desviación de voltaje del ali-
mentador disminuyó un 56,7% (ver Tabla 7).
En la gura 25 se muestra la mejora del voltaje en las
barras del sistema de distribución con el ingreso de los 3
bancos de capacitores, pero aun así no se cumple con la
regulación de voltaje. El mínimo voltaje presentado en la
red es de 12,23 kV (ver Figura 25).
E : I -
.
El escenario 5 combinará el ingreso de dos bancos de
capacitores y tres bancos de reguladores. De la optimi-
zación del escenario 3 se obtendrán las susceptancias de
los bancos de capacitores, para luego sumar en las barras
correspondientes las susceptancias en la diagonal de la
Ybarra del sistema original. La nueva matriz de admitan-
cias se ingresará como dato en el algoritmo de optimiza-
ción de los transformadores regulantes, para obtener un
nuevo resultado combinado.
En la tabla 8 se muestra el resultado obtenido por el al-
goritmo diferencial, para la instalación de dos bancos de
capacitores y tres bancos reguladores de voltaje en la red
Figura 22.
Perl de voltajes de barra con el ingreso de dos bancos de reguladores
Figura 23.
Perl de voltajes de barra con el ingreso de 3 bancos de reguladores
56
Carreño C., Avilés J.
(ver Tabla 8). El 10% de las barras no cumplen con el
límite mínimo de voltaje y la desviación de voltaje en las
barras del alimentador disminuye un 94%.
En la gura 26 se muestra la mejora del voltaje en las ba-
rras del sistema de distribución con el ingreso de 2 ban-
cos de capacitores y 3 bancos de reguladores de voltaje.
El mínimo voltaje presentado en la red es de 12,28 k
(ver Figura 26).
Finalmente, la gura 27 muestra la simulación del sis-
tema considerando únicamente los tres transformadores
regulantes. La gura 28 muestra la simulación del sistema
considerando únicamente los dos capacitores, y la gura
29 muestra la solución más factible, que es la combina-
ción de los tres bancos reguladores de voltaje y dos ban-
cos de capacitores (ver Figuras 27, 28 y 29).
C
En la gura 30 se muestra un diagrama tipo barra para resu-
mir los resultados en cada escenario con base en la función
objetivo planteada desde el comienzo del estudio (ver Figura
30). En condiciones iniciales en el periodo que se presen-
ta la demanda máxima del alimentador de distribución La
Tabla 6.
Ubicación de los dos bancos de capacitores
CapacitorBarra Factor de potencia en la red Desviación de voltaje
1 19 97% 3,966
2 20
Tabla 7.
Ubicación de los tres bancos de capacitores
Capacitor Barra Factor de potencia en la red Desviación de voltaje
1 19
99% 2,71312 20
3 29
Tabla 8.
Ubicación de dos bancos de capacitores y tres bancos de reguladores
Capacitor Barra # Bancos Factor de potencia en la red Desviación de voltaje
1 19 1
97% 0,3879
2 20 1
Regulador Barra Tap
1 2 12
2 5 10
3 13 15
Figura 24.
Perl de voltajes de barra con el ingreso de 2 bancos de capacitores
Figura 25.
Perl de voltajes de barra con el ingreso de 3 bancos de capacitores
57
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
Figura 26.
Perl de voltajes de barra con el ingreso de 2 bancos de capacito-
res y 3 bancos de reguladores de voltaje
Figura 27.
Resultados del ujo de carga con la operación de tres regulado-
res de voltaje
Figura 28.
Resultados del ujo de carga con la operación de dos bancos de
capacitores
Guayaquil, se tiene una caída de voltaje signicativa, dando
como resultado una afectación al 97% de los abonados, entre
residenciales, comerciales e industriales. Como resultado de
la simulación, 49 barras no cumplen con el voltaje mínimo
requerido y presenta una desviación de voltaje de 6,2249.
Con el ingreso de los 2 bancos reguladores de voltaje
a la red, se puede apreciar que, de las 50 barras del sis-
tema eléctrico solo 12 incumplen con la regulación de
voltaje Arconel 005/18, teniendo una mejora del 74%
en base a la condición inicial. Además, la desviación de
58
Carreño C., Avilés J.
Figura 29.
Resultados del ujo de carga con la operación combinada de dos bancos de capacitores y tres bancos reguladores de voltaje
Figura 30.
Análisis comparativo de los cinco escenarios
voltaje del alimentador disminuye un 90,77% respecto
al sistema original.
Con el ingreso de los 3 bancos de reguladores de vol-
taje a la red, se puede apreciar que, de las 50 barras del
sistema eléctrico solo 6 incumplen con la regulación de
voltaje Arconel 005/18, teniendo una mejora del 86% con
base en la condición inicial y la desviación de voltaje del
alimentador disminuye un 93,43%.
Con el ingreso de los bancos de capacitores se puede
apreciar que no son de mucha ayuda en la mejora del
voltaje de las barras, tanto con el ingreso de 2 o 3 ban-
cos de capacitores con capacidad de 150 por ban-
co. La desviación de voltaje tanto con dos y tres bancos
de capacitores disminuye un 36,7% y 56,7% respecto al
sistema inicial.
Con el ingreso de los 3 bancos de reguladores de vol-
taje y 2 bancos de capacitores a la red, se puede apreciar
que de las 50 barras del sistema eléctrico solo 5 incumplen
con la regulación de voltaje Arconel 005/18, teniendo una
mejora del 88%, basado en la condición inicial. La desvia-
ción de voltaje del alimentador disminuye un 94% respec-
to al sistema original.
.
En este artículo se realiza un algoritmo genético diferen-
cial para determinar la ubicación optima de los bancos
de reguladores y bancos de capacitores para un sistema
conformado por 50 barras con conguración radial y
carga equilibrada.
La efectividad del algoritmo diferencial fue demostra-
do y probado mediante el soware . Dentro de las so-
luciones obtenidas se comprueba el cumplimiento de la
función objetivo, la cual era minimizar la desviación de
voltaje del alimentador.
59
Localización óptima de equipos de regulación de voltaje y compensación de reactivos para alimentadores de medio voltaje, mediante algoritmos evolutivos
La mejor solución para optimizar el voltaje en el alimen-
tador de media tensión La Guayaquil es instalar 3 ban-
cos de reguladores de voltaje en la red e instalarlo en las
líneas 2-3, 4-5, 12-13 con los taps en las posiciones 12,
10 y 15.
Para mejorar el factor de potencia se debe instalar dos
bancos de capacitores en las barras 19 y 20 llegando a te-
ner un factor de potencia de 97%; no se sugiere instalar
los tres bancos de capacitores, dado que está próximo a
sobrecompensar de reactivos el alimentador.
La desviación de voltaje disminuyó un 94% con res-
pecto a la desviación de voltaje inicial, con la operación
combinada de los 3 bancos de reguladores y 2 bancos de
capacitores de 150 .
[1] D. Cárdenas, C. Chávez y L. Quinteros, Estabilidad de volta-
je en redes de distribución eléctrica monofásicas de medio
voltaje, aplicando reguladores quick drive tap en esta-
do estable, Revista Ingenio, vol. 4, .
o
1, jun. 2021, doi:
10.29166/ingenio.v4i1.3067.
[2] F. V. Lima, S. F. Pinto y J. F. Silva, «Power electronics volt
-
age regulators for distribution transformers», en 4th In-
ternational Conference on Power Engineering, Energy
and Electrical Drives, may 2013, pp. 1362-1367. doi:
10.1109/PowerEng.2013.6635812.
[3] N. Wight, S. Alahakoon, and P. Pledger, «Voltage drop
and unbalance compensation in long distance medi-
um voltage distribution lines a feasibility study», 2015
10th International Conference on Industrial and
Information Systems (), 2015, doi: 10.1109/ICI-
INFS.2015.7398976.
[4] J. P. Avilés, J. C. Mayo-Maldonado, y O. Micheloud, «A
multi-objective evolutionary approach for planning and
optimal condition restoration of secondary distribution
networks», Applied So Computing, vol. 90, p. 106182,
may 2020, doi: 10.1016/j.asoc.2020.106182.
[5] P. Alcaria, S. F. Pinto y J. F. Silva, «Active voltage regulators
for low voltage distribution grids: e matrix convert-
er solution», en 4th International Conference on Power
Engineering, Energy and Electrical Drives, may 2013,
pp. 989-994. doi: 10.1109/PowerEng.2013.6635745.
[6] «Regulacion-de-Calidad-Suscrita.pdf». Accedido: 20 de
enero de 2022. [En línea]. Disponible en: https://www.
regulacionelectrica.gob.ec/wp-content/uploads/down-
loads/2019/01/Regulacion-de-Calidad-Suscrita.pdf
[7] J. E. Mendoza, D. A. Morales, R. A. López, E. A. López, J.-C.
Vannier, y C. A. Coello Coello, «Multiobjective location
of automatic voltage regulators in a radial distribution
network using a micro genetic algorithm», Trans-
actions on Power Systems, vol. 22, .
o
1, pp. 404-412, feb.
2007, doi: 10.1109/TPWRS.2006.887963.
[8] R. T. Bhimarasetti y A. Kumar, «Capacitor placement in
unbalanced radial distribution system for loss re-
duction», en 2015 2nd International Conference
on Recent Advances in Engineering Computation-
al Sciences (), dic. 2015, pp. 1-5. doi: 10.1109/
RAECS.2015.7453320.
[9] H. E. Z. Farag y E. F. El-Saadany, «Optimum shunt capaci-
tor placement in multimicrogrid systems with consider-
ation of islanded mode of operation», Transactions
on Sustainable Energy, vol. 6, .
o
4, pp. 1435-1446, oct.
2015, doi: 10.1109/TSTE.2015.2442832.
[10] C. W. Taylor, «Line drop compensation, high side volt-
age control, secondary voltage control-why not control
a generator like a static VAr compensator?», en 2000
Power Engineering Society Summer Meeting (Cat.
No.00CH37134), jul. 2000, vol. 1, pp. 307-310 doi:
10.1109/PESS.2000.867601.
[11] G. M. Gilbert, D. E. Bouchard y A. Y. Chikhani, «A compar-
ison of load ow analysis using DistFlow, Gauss-Seidel,
and optimal load ow algorithms», en Conference Pro-
ceedings. Canadian Conference on Electrical and
Computer Engineering (Cat. No.98TH8341), may 1998,
vol. 2, pp. 850-853 doi: 10.1109/CCECE.1998.685631.
[12] A. Kumar, S. Grijalva, J. Deboever, J. Peppanen, y M.
Rylander, «Mathematical representation of voltage
regulation impact on distribution feeder voltages»,
en 2019 46th Photovoltaic Specialists Confer-
ence (), jun. 2019, vol. 2, pp. 1-5. doi: 10.1109/
PVSC40753.2019.9198970.
[13] M. E. Elkhatib, R. El Shatshat, y M. M. A. Salama, «Optimal
control of voltage regulators for multiple feeders»,
Transactions on Power Delivery, vol. 25, .o 4, pp. 2670-
2675, oct. 2010, doi: 10.1109/TPWRD.2009.2033073.
[14] R. E. Rinker y D. L. Rembert, «Using the reactive current
prole of a feeder to determine optimal capacitor place-
ment», Transactions on Power Delivery, vol. 3, .
o
1,
pp. 411-416, ene. 1988, doi: 10.1109/61.4272.
[15] J. Velásquez y J. Villota, Aplicación del algoritmo genéti-
co no dominado - para la aceleración de proyec-
tos de construcción a través de la solución del problema
de compensación discreta tiempo-costo () en una
obra civil del valle del Cauca, tesis, Universidad del Va-
lle, Colombia, p. 60, 2019.
[16] J. T. Jiménez, J. L. Guardado, N. G. Cabrera, J. R. Rodríguez
y F. Figueroa, «Transmission expansion planning sys-
tems using algorithm genetic with multi-objective cri-
terion», Latin America Transactions, vol. 15, .
o
3,
pp. 563-568, mar. 2017, doi: 10.1109/TLA.2017.7867609.
[17] W. Annicchiarico, «Optimización multiobjetivo-multidis-
ciplinario del diseño de estructuras usando colonias de
enjambres dinámicos». Rev. Fac. Ing. [online]. 2012,
vol. 27, .
o
4, pp. 51-64. http://ve.scielo.org/scielo.php?s-
cript=sci_arttext&pid=S0798-40652012000400007 (ac-
cedido 20 de enero de 2022).
[18] A. M. Andaluz, Algoritmos evolutivos y algoritmos genéti-
cos, Universidad Carlos de Madrid, p. 14.
REVISTA INGENIO
Inuencias en el ambiente educativo de la carrera de Manufactura en Ecuador
Inuences on the educational environment in the Manufacturing career in Ecuador
Verónica Sópalo | Instituto Tecnológico Kachary, Quito, Ecuador
Juan Rocha-Hoyos | Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador
Julio Rodríguez | Unidad Educativa Eloy Alfaro, Quevedo, Ecuador
Yalila Chichande-Anzules | Unidad Educativa Eloy Alfaro, Quevedo, Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3871 pISSN 2588-0829
2022 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
2022, (), -, . -
In the Academy, Government and Company model, it seeks to take advantage of university dynamics
as a knowledge manager and its results are for the creation of business innovation as a leverage for the
socio-economic development of society. e study was carried out in the context where the university
requires a permanent review of the needs of its environment, the creation of solid academic and social
networks and the creation of intermediate associations in textile manufacturing. So, the most appropria-
te path is based on the interaction of the academic, business, and social triad entities for the innovation
of regional productivity in the area of manufacturing and improvement of people’s lives.
En el modelo academia, gobierno y empresa, se busca aprovechar las dinámicas universitarias como
gestoras de conocimiento y que sus resultados sirvan para la creación de innovación empresarial como
apalancamiento para el desarrollo socioeconómico de la sociedad. El estudio se realizó en el contexto
donde la universidad requiere una permanente revisión de las necesidades de su entorno, la creación
de redes académicas, sociales sólidas y de asociaciones intermedias en el área de la manufactura textil.
Entonces, el camino más adecuado se basa en la interacción de los entes de la triada academia, empresa-
riales y sociales para la innovación de la productividad regional en el área de manufactura y mejora de
la vida de las personas.
1.
En el contexto internacional, los mecanismos para la me-
dición de resultados de las relaciones universidad-em-
presa están orientados a indicadores cuantitativos que
nos permiten establecer los motivos para que exista la
articulación permanente en actividades de transferencia
de conocimiento y tecnología a las sociedades. Esta arti-
culación es conocida como relaciones universidad-em-
presa, consideradas como «relaciones interactivas entre
las universidades y empresas, que permiten la difusión
de la creatividad, ideas, habilidades entre las personas
con el objetivo de crear valor mutuo en el tiempo» [1]. El
interés por profundizar en esta articulación está en co-
Recepción: 15/06/2021
Aceptación: 07/09/2021
Actualización, alianza academia-em-
presa-Estado, formación tecnológica,
manufactura.
Update, academy-company-State
alliance, technological training,
manufacturing.
61
Inuencias en el ambiente educativo de la carrera de Manufactura en Ecuador
nocer el comportamiento de los agentes y factores que
garantizan la transferencia de conocimiento y aprendi-
zaje [2] [3].
De acuerdo con Villaveces [4], las primeras vincula-
ciones entre la academia y su entorno se dieron bajo un
esquema llamado modelo lineal o modo 1, caracteriza
-
do por desarrollarse desde el ámbito académico hacia el
ámbito industrial, bajo un carácter disciplinar, homogé-
neo y jerárquico, realizado solo en universidades y cen-
tros de investigación para satisfacer intereses académicos
y disciplinarios. Moreno y Ruiz [5] han analizado la con-
tribución de las universidades públicas en el desarrollo
económico de América Latina, y dentro de sus conclusio-
nes identicaron que las instituciones de educación su-
perior e investigación deben tener el apoyo coordinado
del Estado y el sector privado, pues sin él fracasarán en su
intento de modernizarse y fortalecer sus capacidades de
enseñanza e investigación. Este respaldo debe basarse en
el compromiso de aprovechar y absorber las capacidades
de las universidades mediante un intercambio de conoci-
miento por recursos que le permita a la academia seguir
operando. Nuestro país no debe ser la excepción en la ca-
rrera de encontrar la forma de articular este trabajo con-
junto hacia un futuro prometedor.
Según Etzkowitz y Leydesdor, [6] el modelo uni-
versidad, gobierno y empresa, busca aprovechar las di-
námicas universitarias como gestor de conocimiento, que
contribuye a las relaciones entre el Estado y la empresa y
los resultados de la interacción entre las tres partes para la
creación de innovación empresarial como apalancamien-
to para el desarrollo social y económico de la sociedad. Es
decir, la academia, el sector productivo, el gobierno nacio-
nal y los gobiernos regionales son los actores principales
en la dinámica de la relación universidad-empresa-Esta-
do, la cual se ha venido fortaleciendo cada vez más en las
diferentes regiones del país [7]. En particular la univer-
sidad fortalece los espacios y desarrolla la capacidad de
comunicar los resultados educativos ante una audiencia
heterogénea donde los estudiantes sean los protagonis-
tas y promuevan las oportunidades para el nexo Estado
y empresa [8] [9].
La investigación inicia considerando los anteceden-
tes manifestados, y la deciencia respecto al apoyo de la
empresa y el Estado en la realidad ecuatoriana a las ca-
rreras tecnológicas y profesionales [10]. En la actualidad,
la formación universitaria posee desafíos relevantes en la
búsqueda de una educación profesional que contribuya
a la realización de una sociedad más pertinente, respon-
diendo a las necesidades del sistema laboral y empresarial.
[11]. El objetivo principal de este trabajo es evidenciar las
inuencias del entorno educativo de la carrera de Manu-
factura, mediante los datos reales y actuales que afectan
al currículo, para mejorar la propuesta educativa e inno-
varse conforme a la realidad del mercado ecuatoriano y
regional.
.
A. TIPO DE ESTUDIO
En Ecuador, la formación tecnológica se ha incremen-
tado bajo los principios de inclusión y calidad, para for-
talecer y revalorizar la formación técnica y tecnológica,
con el n de responder a los desafíos de productividad y
sustentabilidad. El artículo 4 de la , menciona el de-
recho a la educación superior. El derecho a la educación
superior consiste en el ejercicio efectivo de la igualdad de
oportunidades, en función de los méritos respectivos, a
n de acceder a una formación académica y profesional
con producción de conocimiento pertinente y de exce-
lencia. los ciudadanos en forma individual y colectiva, las
comunidades, pueblos y nacionalidades tienen el dere-
cho y la responsabilidad de participar en el proceso edu-
cativo superior, a través de los mecanismos establecidos
en la Constitución y esta ley [12] [13]. El Modelo triple
hélice que se propone, como medio de éxito, presen-
ta varias alternativas en la búsqueda de la conexión en
la educación superior [14]; en nuestro medio se debería
considerar estas variables de éxito para una inmediatez
en la inserción laboral de los estudiantes y consecuentes
benecios del Estado y empresa, como se aprecia en la
gura 1 (ver Figura 1).
La investigación desarrollada es predominantemen-
te cualitativa, ya que se basa en el análisis de las causas
que provocan la necesidad de actualizar el currículo de
los graduados universitarios de las carreras de Manufac-
tura Textil y la relación de la academia con el sector em-
presarial del país, con vistas a presentar las bases para la
incorporación de una formación de calidad y el desarro-
llo de competencias actuales marcadas por la realidad del
mercado textil. El estudio se realiza en este contexto, la
universidad requiere una permanente revisión de las ne-
cesidades de su entorno, la creación de redes académicas
y sociales sólidas, y la creación de asociaciones interme-
dias; así como la adopción de un papel emprendedor que
es el último paso en la evolución de una institución me-
dieval, donde su propósito original ha sido la conserva-
ción de conocimiento [15] [16]. En el caso de la gura
2, tanto las inuencias externas como internas son fac-
tores fuertemente valederos para que el currículo cam-
bie, más el plan académico que se actualizará a partir de
estos criterios son fundamentales en el proceso educati-
vo y su retroalimentación, sin dejar de lado el contexto
62
Sópalo V., et al.
sociocultural del graduado en confección textil, y las mo-
tivaciones para analizar estos factores en el presente estu-
dio (ver Figura 2).
.
A. INFLUENCIAS EXTERNASGOBIERNO
El estudio de las inuencias externas se dará por el
análisis de necesidades y políticas gubernamentales; se
ha detectado claramente un requerimiento de forma-
ción de tecnólogos como se detalla a continuación. El
gobierno nacional en el Plan Nacional de Desarrollo
2017-2021 menciona que la infraestructura producti-
va, la tecnología y el conocimiento son elementos fun-
damentales para fortalecer los circuitos comerciales
solidarios, los encadenamientos productivos y las eco-
nomías de escala capaces de dinamizar la competitivi-
dad sistémica del territorio nacional. Actualmente, los
recursos naturales constituyen la base de la economía
nacional, esto implica que la explotación de recursos
no renovables debe realizarse con criterios de respon-
sabilidad social y ambiental [17], lo que posiciona al ser
humano como sujeto de derechos a lo largo de todo el
ciclo de vida, y promueve la implementación del régi-
men del buen vivir establecido en la Constitución de
Montecristi (2008). Esto conlleva el reconocimiento
de la condición inalterable de cada persona como ti-
tular de derechos, sin discriminación alguna. Además,
las personas son valoradas en sus condiciones propias,
celebrando la diversidad. Así, nos guiamos por el im-
perativo de eliminar el machismo, el racismo, la xeno-
fobia y toda forma de discriminación y violencia, para
lo cual se necesita de políticas públicas y servicios que
aseguren disponibilidad, accesibilidad, calidad y adap-
tabilidad. El garantizar una vida digna en igualdad de
oportunidades para las personas es una forma particu-
lar de asumir el papel del Estado para lograr el desa-
rrollo; éste es el principal responsable de proporcionar
a todas las personas —individuales y colectivas—, las
mismas condiciones y oportunidades para alcanzar sus
objetivos a lo largo del ciclo de vida, prestando servi-
cios de tal modo que las personas y organizaciones de-
jen de ser simples beneciarias para ser sujetos que se
apropian, exigen y ejercen sus derechos. La generación
de trabajo y empleo es una preocupación permanente
en los diálogos. En ellos se propone la dinamización del
mercado laboral a través de tipologías de contratos para
sectores que tienen una demanda y dinámica especíca.
Asimismo, se ha destacado la importancia de fortalecer
la asociatividad y los circuitos alternativos de coopera-
tividad, el comercio ético y justo, y la priorización de la
economía popular y solidaria.
El gobierno nacional, en el Plan Nacional de Desarrollo
2017-2021, señala que uno de sus principales objetivos
está enfocado en «impulsar la productividad y compet-
itividad para el crecimiento económico sostenible de
manera redistributiva y solidaria» (objetivo 5), del eje 2
«Economía al Servicio Social», en especial los sectores
de la industria y manufactura ecuatoriana, es así que la
carrera de Manufactura, en su compromiso ineludible
con el país de formar profesionales capaces y altamente
preparados para dar soluciones a los problemas y necesi-
dades de la industria ecuatoriana, se alinea a las siguien-
tes políticas del objetivo 5: la demanda ciudadana insiste
en que hay que mantener un Estado garante de derechos,
con capacidad de regulación, seguimiento y control en
aspectos fundamentales como la comunicación, los pre-
cios, la transparencia, las compras públicas, el contraban-
do, las construcciones, las contrataciones, etc. [17] [18].
De allí que es necesario mejorar la calidad de las regu-
laciones y la simplicación de sus trámites; impulsar el
desarrollo del talento humano de los servidores públicos;
y fomentar una mirada estratégica, técnica y pertinente
sobre la nueva infraestructura. Un servicio público mer-
itocrático, profesional, ético y transparente constituye
Fuente: [14].
Figura 1.
Modelo triple hélice III [14]
Figura 2.
Entorno educativo profesional
63
Inuencias en el ambiente educativo de la carrera de Manufactura en Ecuador
uno de los componentes claves para la administración
pública democrática orientada hacia la ciudadanía, no
como simples usuarios o clientes del Estado, sino como
sujetos de derechos y deberes, y agentes corresponsables
de su realización. De igual forma, la sociedad no es un
todo homogéneo. En la proyección se espera cumplir las
siguientes metas hasta el año 2021: incrementar de 1,29
a 1,40 la relación del valor agregado bruto manufactur-
ero sobre valor agregado bruto primario; incrementar el
porcentaje de la inversión en I+D como porcentaje del
producto interno bruto del 0,44% al 0,48%; incremen-
tar la tasa de empleo adecuado del 41,2% al 47,9%; dis-
minuir el índice de concentración de exportaciones no
petroleras por producto de 0,1252 a 0,0799; aumentar el
número de publicaciones cientícas; mejorar el índice de
productividad nacional.
Acorde a la política de impulso a la productividad y
competitividad para el crecimiento económico sosteni-
ble de manera redistributiva y solidaria, el Plan Nacional
de Desarrollo (2017-2021), menciona que la ciudadanía
está consciente que, para lograr los objetivos de incre-
mentar la productividad, agregar valor, innovar y ser más
competitivo, se requiere investigación e innovación para
la producción, transferencia tecnológica; vinculación del
sector educativo y académico con los procesos de desa-
rrollo; pertinencia productiva y laboral de la oferta aca-
démica, junto con la profesionalización de la población;
mecanismos de protección de propiedad intelectual y de
la inversión en mecanización, industrialización e infraes-
tructura productiva [17].
Entonces se debe ejecutar acciones que vayan de la
mano con la reactivación de la industria nacional y de
un potencial marco de alianzas público-privadas, como:
enfatizar el aporte tecnológico en las industrias estratégi-
cas clave y en sus encadenamientos productivos; formar
profesionales capaces de diseñar, ejecutar, evaluar, modi-
car o adaptar funciones y procesos relacionados con la
producción de bienes y servicios, incluyendo proyectos
de aplicación, adaptación e innovación tecnológica; ge-
nerar alto nivel de análisis lógico-secuencial, de manera
que los graduados de la carrera consigan entender las re-
laciones con la producción de bienes y servicios con en-
foque artesanal e industrial; incentivar la innovación y
emprendimiento, apuntando no solo a la obtención de
empleo, sino a ser un ente que genere plazas de trabajo a
nivel local y regional.
Tabla 1.
Tipos de empresas
2013
No existente Microempresa Pequeña empresa Mediana empresa “A” Mediana empresa “B” Grande empresa
2009
No existente 1030 2080 159 79 55
Microempresa 509 322 296 9 6 2
Pequeña empresa 615 157 1713 269 62 13
Mediana empresa “A” 60 7 53 164 154 17
Mediana empresa “B” 35 2 13 30 187 109
Grande empresa 31 2 4 2 12 452
Figura 3.
Importaciones de hilados por origen de la Asociación de Indus-
trias Textiles del Ecuador.
Fuente: [21]
Figura 4.
Importaciones de hilados por origen
Fuente: [19]
64
Sópalo V., et al.
B. MERCADO LABORAL Y EMPRESARIAL
El informe del Panorama laboral y empresarial del Ecua-
dor, realizado por el en el 2017, muestra la compo-
sición de empresas en el país donde 86.823 empresas re-
gistradas están distribuidas de la siguiente manera: 28,3%
microempresas, 55,1% pequeñas, 7,5% medianas (),
5,3% medianas () y 3,8% grandes empresas. Es importan-
te resaltar en dicho estudio la creación de empresas en el
sector industrial, donde hubo un crecimiento en el núme-
ro de empresas de todos los tamaños como se aprecia en la
tabla 1; y un crecimiento neto en el número de empleos de
25.112, para el año 2015, a 32.859 empleos nuevos para el
2018, y un menor número, aunque se destaca que siempre
fue positivo, en el 2013 [19] (ver Tabla1).
De este análisis se desprende una necesidad creciente
de trabajadores, especialmente para pequeñas y grandes
industrias. Entre 2013 y 2018 la facturación por ventas
de la industria textil ecuatoriana cayó 18,8 %, al pasar de
1060 millones a 860 millones, según el presidente
ejecutivo de la Asociación de Industrias Textiles de Ecua-
dor (), Javier Díaz. Y para 2019, los industriales texti-
leros esperan ventas similares a las del año anterior [20].
«Estamos preocupados. Uno de los principales problemas
que tenemos es el comercio ilegal contra el que compe-
timos en el mercado interno». El contrabando técnico y
abierto, la falsicación de productos, la venta de textiles
y ropa sin factura y la producción informal son factores
que atentan contra la industria, de acuerdo con el gremio
textilero. El contrabando técnico es la subdeclaración de
mercaderías, que solo en telas representa entre un 60 % y
70% y en prendas confeccionadas entre 40% y 45% de lo
que entra al país. De acuerdo con la , el año pasado
ingresaron a Ecuador 60.000 toneladas de tela y 14.000
toneladas de ropa (ver Figura 3).
El sector textil ecuatoriano es un gran generador de
mano de obra, con 191.000 fuentes de trabajo directo. A
Fuente: [21] Fuente: [19]
Tabla 2.
Importaciones de bienes textiles por tipo de producto
IMPORTACIONES 2018 POR TIPO DE PRODUCTO
TIPO DE PRODUCTO TON FOB M$ CUF M$
Materia prima 31314604 60452231 62930571
Hilado 26640035 63695977 66276244
Tejido plano 41085900 169852365 175101086
Tejido de punto 18653907 77721237 80274950
Prenda de punto 3161712 90317021 93462507
Prenda, exc. de punto 5338272 126754850 131922224
Ropa hogar 1104310 10040275 10409176
Alfombras, tapices 1266313 4727004 5069327
Prod. Especial 22623991 90676136 94741672
Prendería, trapos 9044 20641 22813
Otros usos 6541848 34020157 35228223
TOTAL GENERAL 157739935 728277894 755438792
Fuente: [23]
Figura 5.
Importaciones de tejidos por origen
Figura 6.
Números de establecimientos
65
Inuencias en el ambiente educativo de la carrera de Manufactura en Ecuador
la industria textil se encadenan al menos 33 sectores, en-
tre proveedores de materia prima, insumos y maquinaria,
se asegura que toda la cadena puede generar unos 2,3 em-
pleos indirectos por cada empleo directo. La importación
de hilos y tejidos según las imágenes anteriores se han man-
tenido en tendencia en número de toneladas, esto quiere
decir que la producción y confección de prendas de vestir
no se ha detenido en este último tiempo y acompaña con
los datos de empleo de la Asociación de Industrias Textiles
de Ecuador (). Es así como para el año 2018 se aprecia
26.640 toneladas de hilo importado, donde el 60% viene del
resto de Asia. Mientras que la importación de tejido llegó
a 59.740 toneladas en este mismo año y el 67% de esto lle-
ga de China, principalmente por su variedad de productos,
como se aprecia en las guras 4 y 5 [21]. (ver Figuras 4 y 5).
Esto reeja que Ecuador vuelca la mirada hacia el sec-
tor productivo y manufacturero con la nalidad de dar-
le un impulso con políticas gubernamentales que ayuden
a su crecimiento, bajo la concepción de que el 75% de los
bienes que se comercializan a nivel mundial son produc-
tos manufacturados con precios estables y no dependen
de la uctuación del mercado como ocurre con el petróleo
e industria alimenticia. Como se aprecia en la gura 6 en
total se movieron alrededor de 755.438.792 dólares en la in-
dustria en el año 2018, mostrando prometedor el mercado
textil ecuatoriano en los próximos años [22] (ver Tabla 2).
Según datos del Instituto Nacional de Estadísticas y Cen-
sos (), alrededor de 158 mil personas laboran directa-
mente en empresas textiles y de confección. A esto se suma
los miles de empleos indirectos que genera, ya que la in-
dustria textil y de confección ecuatoriana se encadena con
un total de 33 ramas productivas del país. Según el Institu-
to Ecuatoriano de Seguridad Social (), en el 2016 hubo
un crecimiento neto de plazas de trabajo de un 15,36%, solo
en el área de manufactura, industria y construcción entre el
sector público y privado; concentración de empleos en alta
tecnología en la zona 9: 25%; [24] concentración poblacio-
nal en el área urbana, zona 9: 49,1%; [17] concentración de
establecimientos productivos, zona 9: 20% [25].
Por esta razón, la tecnología en Manufactura forma-
rá profesionales en tecnología que puedan desempeñarse
en cualquier área textil, dando mayor énfasis a la prepa-
ración para proporcionar al mercado laboral profesiona-
les con profundos conocimientos en cuatro procesos de
manufactura existentes: confección, patronaje, innova-
ción y creatividad en el área textil, más la nueva técnica
de manufactura 4.0 que está revolucionando el mundo
industrial internacionalmente, debido a su gran versati-
lidad para producir componentes y dispositivos indistin-
tamente de su complejidad, disminuyendo los tiempos
de manufactura y costos en la mayoría de casos. Esto se
vuelve más factible con la aparición de las máquinas de
control numérico que permiten aumentar el volumen de
producción a menor costo y tiempo, además de generar
cualquier tipo de elemento sin importar su complejidad.
Así, el sector manufacturero textil podrá proveer más
componentes nacionales que puedan abastecer al resto
de industrias, y éstas, a su vez, podrán producir bienes y
servicios que demanda el país y la región, disminuyendo
el número de importaciones y aumentando las exporta-
ciones con nuevos y mejores productos manufacturados
con valor agregado, lleno de creatividad local [26].
1. Mercado laboral-análisis local (zona 9)
El país presenta grandes inconvenientes en el campo
de las importaciones de productos terminados textiles,
con productos manufacturados. La diversicación en el
sector ha permitido que se fabrique un sinnúmero de
productos textiles en el Ecuador, siendo los hilados y los
tejidos los principales en volumen de producción. No
obstante, cada vez es mayor la producción de confeccio-
nes textiles, tanto de prendas de vestir como de textiles
de hogar. Acorde al 2017-2021 la zona 9 concentra
el 16% de la población nacional y aproximadamente el
49,1% de la población de la zona está en el área urbana.
La población es predominantemente joven, alrededor
del 51,37% de la población de la zona son mujeres y el
48,63% son hombres. En el año 2022, con base en una
tasa interanual del 2,2%, se espera que en esta zona se
asienten 2.787.040 habitantes [27].
Adicionalmente, según datos del la zona 9 con-
centra el 20% de los establecimientos productivos y una
cuarta parte del total de trabajadores nacionales. Según el
Municipio del Distrito Metropolitano de Quito las ramas
de actividad que más empleo generan son el comercio y
las manufacturas; y se destaca que el 25% del empleo na-
cional en alta tecnología se concentra en esta zona. En la
ciudad de Quito en el sector manufacturero se localizan
empresas dedicadas a actividades de producción de mer-
cancías obtenidas por procesos de confección, venta de
textiles e insumos, entre las cuales están: Francelana, San
Pedro, Enkador, Textiles Texsa, Vicunha Ecuador, Con-
fecciones Fibran, Pinto, Ennotex, Carlos Álvarez Saá. Y
muchas más [20].
Según el las actividades de manufactura cuen-
tan con 12.682 establecimientos, de los cuales el 74,2% co-
rresponde a la fabricación de prendas de vestir, excepto
prendas de piel; el 8,2% a fabricación de artículos confec-
cionados de materiales textiles, excepto prendas de ves-
tir; el 8,2% a fabricación de calzado, y el 9,5% restante
a otras actividades de manufactura. Mientras que en las
actividades de servicios se registran 4054 establecimien-
tos, de los que el 56% se dedican a la reparación de cal-
zado y artículos de cuero, y el 44% restante se dedica al
lavado y limpieza de productos textiles y de piel, cifras
que contemplan a las micro, pequeñas, medianas y gran-
des empresas. La industria manufacturera textil tiene una
participación promedio de alrededor del 15% con respec-
to al [28] (ver Figura 6).
66
Sópalo V., et al.
El vertiginoso desarrollo de la ciudad impulsa la econo-
mía de la zona 9, la que se concentra en el sector terciario
o prestador de servicios, ya que en 2016 tuvo un de
15.756,9 millones, equivalente a un 66,8% del
de la zona; le sigue el sector secundario o manufacturero,
con un 31,3%; y, nalmente, el primario con un 2%, en
el cual el 1,5% le pertenece al sector agropecuario y el
0,5% a la explotación de minas y canteras. En el docu-
mento «Resumen agenda zonal-zona 9» se destaca como
principal línea de acción para el dentro del área de
formación técnica y tecnológica las siguientes: consoli-
dar al territorio del como un asentamiento logísti-
co, fomentando la productividad sistémica que privilegie
las articulaciones y complementariedades para el mejo-
ramiento de la calidad de vida; promocionar la inversión
en investigación + desarrollo + innovación orientada a
mejorar la capacidad productiva; fortalecer las econo-
mías populares, sociales y solidarias, así como las pymes,
potencializando las capacidades de sus actores.
Acorde con la información de la Dirección de Inte-
ligencia Comercial e Inversiones (2013), el Ministerio
Coordinador de Producción, Empleo y Competitividad
[29] y el (2013), los futuros tecnólogos en Manufac-
tura podrán laborar en: tareas de producción, con base en
segmentación del mercado; ejecutar acabados de pren-
das de vestir innovadores; aplicar materiales y equipos
para el corte en la confección textil; desarrollar patrones
de prendas de vestir para diversos tejidos y modelados;
vericar la calidad y conformidad en todos los procesos
de confección; proceso creativo y cultural para la confec-
ción de la prenda; seleccionar los textiles, insumos y pro-
cesos de terminado para sus acabados excepcionales. Por
tanto, los graduados de tecnología podrán desarrollar su
actividad profesional en el campo privado o público, en
roles como: confección en tejido plano; confección de te-
jido de punto; servicio de corte; servicios de acabados y
control de calidad de prendas de vestir; o también en su
propia empresa o taller, legalmente ubicado; planicador
de sistemas productivos.
2. Mercado global y regional
La carrera de Manufactura Textil pertenece, en el campo
amplio, a ingeniería, industria y construcción (Regla-
mento de Armonización de Nomenclatura del ); en el
campo especíco a industria y producción; en el campo
detallado a productos textiles; en la carrera a Tecnología
Superior en Confección Textil (Clasicación Internacio-
nal Normalizada de la Educación). En el mundo sustenta
los procesos de cambio, pues esta rama de la ciencia per-
mite consolidar el desarrollo industrial, como la manu-
factura de prendas de vestir, acabados de vestir, procesos
de producción, bienes de consumo y servicios del área de
la confección, estos representan la producción el 75% de
la economía mundial.
En tal virtud, la profesión que basa su gestión en los
procesos de manufactura, bienes y servicios, se relacio-
na directamente con el contexto social, con las políticas
gubernamentales de reactivación de la matriz productiva
nacional. [2] En perspectiva del futuro económico y pro-
ductivo del país, el gobierno en los últimos años imple-
mentó medidas para fortalecer la industria y producción
en el Ecuador, arrojando sus resultados en el cambio de
la matriz productiva. Así, en el 2004, el sector de petró
-
leo y minas generaba los más altos ingresos económicos
al país con el 13,2% del producto interno bruto; en el 2014
el sector manufacturero pasa a ser la principal fuente de
empleo y económico, representando el 11,8% del (ver
Tabla 3). En la gura 8, se puede ver el crecimiento del
sector manufacturero ecuatoriano en comparación con
otros países de la región. Con estas medidas implantadas
se espera un crecimiento futuro del sector manufacture-
ro del 8% [20] (ver Figura 7).
C. CONTEXTO SOCIOCULTURAL
La y sus socios están llevando a cabo acciones para
construir un mundo mejor. El Ecuador también se pro-
pone aportar en este sentido. En el 2015, la aprobó
la Agenda 2030 sobre el desarrollo sostenible; una opor-
Figura 7.
Tasa de crecimiento, sector manufacturero
Fuente: [23]
67
Inuencias en el ambiente educativo de la carrera de Manufactura en Ecuador
tunidad para que los países y sus sociedades emprendan
un nuevo camino con el cual mejorar la vida de todos, sin
dejar atrás a nadie. La Agenda cuenta con 17 objetivos de
desarrollo sostenible, que incluyen desde la eliminación
de la pobreza hasta el combate al cambio climático, la
educación, la igualdad de la mujer, la defensa del medio
ambiente o el diseño de nuestras ciudades. El objetivo 4
menciona que se debe garantizar una educación inclusi-
va, equitativa y de calidad y promover oportunidades de
aprendizaje durante toda la vida para todos. La educa-
ción es la base para mejorar nuestra vida y el desarrollo
sostenible. Además de mejorar la calidad de vida de las
personas, el acceso a la educación inclusiva y equitativa
puede ayudar a abastecer a la población local con las he-
rramientas necesarias para desarrollar soluciones inno-
vadoras a los problemas más grandes del mundo. En este
sentido, su aporte pretende mejorar la calidad de vida de
los ciudadanos y proponer soluciones a problemas de la
industria textil, ya que las herramientas que se proponen
en el programa de estudio están direccionadas a las inno-
vaciones de la industria en benecio del desarrollo soste-
nible del país y la región [30].
También el objetivo 8 establece promover el crecimien-
to económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo
pleno y productivo y el trabajo decente para todos. Para
conseguir el desarrollo económico sostenible, las sociedades
deberán crear las condiciones necesarias para que las perso-
nas accedan a empleos de calidad, estimulando la economía
sin dañar el medio ambiente. También tendrá que haber
oportunidades laborales para toda la población en edad de
trabajar, con condiciones de trabajo decentes. Asimismo, el
aumento de la productividad laboral, la reducción de la tasa
de desempleo, especialmente entre los jóvenes, y la mejora
del acceso a los servicios nancieros para gestionar los in-
gresos, acumular activos y realizar inversiones productivas,
son componentes esenciales de un crecimiento económi-
co sostenido e inclusivo. El aumento de los compromisos
con el comercio, la banca y la infraestructura agrícola tam-
bién ayudará a aumentar la productividad y a reducir los
niveles de desempleo en las regiones más empobrecidas del
mundo [30].
La articulación con los saberes ancestrales e intercul-
turales, como se ha mencionado, permitirá la uidez de
las ideas, liberar el conocimiento y solidicar la conan-
za en las personas a todo nivel cultural y de nacionalidad,
además contribuirá al conocimiento, protección, preser-
vación y benecio de los saberes ancestrales, de la cultura
interna, de la diversidad biológica y de los recursos natu-
rales. También es necesario contribuir en la formación
de profesionales con responsabilidad social, valores éti-
cos y solidaridad hacia el prójimo, con competencias vá-
lidas que puedan aportar al desarrollo de la producción y
mejora de los entes e instituciones que trabajan día a día
por un mejor vivir en el Ecuador. La carrera busca apro-
vechar los conocimientos ancestrales en materiales pro-
pios de cada región para desarrollar nuevas tecnologías
de manufactura, además mejorar la vida de las comunida-
des a través de la inclusión social y generación de fuentes
de trabajo. Crespo, [31] menciona que «el acto de habi-
tar del ser se relaciona con el conocimiento y el buen vi-
vir necesariamente requiere de un buen saber». Desde esa
perspectiva, la trasmisión del conocimiento, su reproduc-
ción y puesta en práctica ha venido compartiéndose desde
hace muchos años. Así, la sabiduría ancestral, ha sabido
mantener preservado el entorno y conservar buenas rela-
ciones sociales de los pueblos y su hábitat. De ahí que la
importancia de innovar y seguir manteniendo los saberes
ancestrales debe volverse parte de las políticas propias de
las instituciones educativas.
La diversicación en el sector ha permitido que se fa-
brique un sinnúmero de productos textiles en el Ecuador,
siendo los hilados y los tejidos los principales en volumen
de producción. No obstante, cada vez es mayor la produc-
ción de textil, tanto de prendas de vestir como de textiles
de hogar. En la actualidad, la industria textil y confección
es la tercera más grande en el sector de la manufactura,
aportando más del 7% del manufacturero nacional. El
sector textil genera muchas plazas de empleo directo en el
Tabla 3.
Realidad del sector textil
Manufactura Comercio Servicios Total
Número de establecimientos 11006 31983 4054 47043
Personal ocupado 46562 62352 7023 115937
Hombres 22750 21004 3968 47422
Mujeres 23812 41348 3055 68215
Ingreso total (miles USD) 1279597 2027023 49589 335621
Ingreso promedio (miles USD) 116 63 12 192
Inversión en activos jos (miles USD) 407722 316708 25405 749835
Gasto en inversión y desarrollo (USD) 613732 398775 1625 1014132
Fuente: [27]
68
Sópalo V., et al.
país, llegando a ser el segundo sector manufacturero que
más mano de obra emplea, después del sector de alimen-
tos, bebidas y tabacos.
D. INFLUENCIAS INTERNAS
En 1738, Samuel Crompton patentó la primera Mule-Jen-
ny, una máquina de hilar sin los dedos, según denía su
propio autor [32]. La intensicación de la mecanización
adquirió un ritmo cada vez más rápido en la industria
textil inglesa. El desarrollo técnico textil ejerció también
su inuencia en ramas anexas como las del blanqueo, el
tinte la impresión. La sustitución de la energía humana
por la maquinaria favoreció la extensión del sistema fa-
bril en las hilaturas. Desde que se inventaron las prime-
ras máquinas de hilar hubo industriales que las instala-
ron agrupados en grandes edicios próximos a fuentes
de energía hidráulica. Con la invención de la máquina de
agua este sistema se extendió todavía más.
El propósito global será formar profesionales que se
puedan desempeñar en cualquier área, dando un mayor
énfasis en proporcionar al mercado laboral profesionales
con profundos conocimientos en cuatro procesos de ma-
nufactura existentes: confección, patronaje, innovación
y creatividad en el textil, más la nueva técnica de manu
-
factura 4.0 que está revolucionando el mundo industrial
internacionalmente, debido a su gran versatilidad para
producir componentes y dispositivos indistintamente de
su complejidad, disminuyendo los tiempos de manufac-
tura y costos en la mayoría de casos, [33] también se debe
considerar a la investigación como una estrategia funda-
mental para la generación del conocimiento durante su
etapa formativa y como herramienta en el campo laboral
que le permitirá superar los obstáculos que se presenten
en el camino [11]. Bajo esta concepción la metodología
de investigación que se va a emplear durante el proceso
de formación del futuro tecnólogo involucra componentes
cognitivos de: análisis y síntesis, mediante los cuales el es-
tudiante irá disgregando todos los eventos que se presen-
tan en una problemática que le permitan comprenderla
y generar un diagnóstico acertado de la situación, infor-
mación que será empleada para generar soluciones creati-
vas e innovadoras basadas en una fundamentación teórica
luego de un proceso de razonamiento [34] [35]. De esta
forma, se espera impactar en el desarrollo productivo y
social a través de la articulación de los proyectos de in-
vestigación aplicada y la vinculación con la sociedad [36].
Además, se empleará el método de inducción y de-
ducción, que inicia con la observación de fenómenos fí
-
sicos, químicos y propios del proceso de transformación
de materias primas, que pueden ser predichos teórica-
mente y reproducidos en laboratorios y talleres para un
proceso de validación o generación de un nuevo conoci-
miento, como también el comercio y servicio de los pro-
ductos producidos derivados de sus innovaciones para
el mercado local [34]. Mediante esta metodología de in-
vestigación se pretende alcanzar los siguientes logros en
el aprendizaje:
Básicas: Dene los procesos de resolución de proble-
mas del arte y confección a través del patronaje y la
simulación de la confección y los servicios; establece
las estrategias para aplicarse en las diferentes áreas de
la tecnología en confección textil, sobre todo enfoca-
do en los procesos de manufactura y servicios, como
el comercio de los productos anes.
Profesionales: Analiza las propiedades de la materia
prima y de los costos existentes en el mercado para
aplicarse en los procesos de transformación; evalúa
las propiedades físicas de las prendas nales luego de
un proceso de confección; simula la proyección de las
prendas de vestir a través de sus herramientas infor-
máticas para desarrollarse de forma efectiva y ecaz.
Debido a su razón de ser de la carrera, se generarán pro-
yectos de investigación alineados a los contenidos curri-
culares propuestos en el presente proyecto, estas líneas
serán: aplicación de nuevas técnicas de manufactura. La
línea estará enfocada en buscar aplicaciones prácticas de
las nuevas técnicas de manufactura, que le permita a la in-
dustria ecuatoriana incrementar la producción nacional,
generando productos en corto tiempo y de alta calidad
que puedan ser competitivos con los importados, y a su
vez puedan ser exportados; transformación de la materia
prima. Esta línea de investigación tendrá la nalidad de
desarrollarse en los mecanismos, procedimientos y mé-
todos más ecientes para la transformación de materia
prima, acabados e insumos para el producto con valor
agregado, contribuyendo de esta forma a la reactivación y
fortalecimiento del sector productivo del Ecuador.
Con la ejecución de las líneas de investigación se
plantea fortalecer la transformación de la matriz produc-
tiva, dando respuesta a las necesidades de la industria ma-
nufacturera, de comercio y servicios de este sector. Así, la
industria ecuatoriana tendría acceso a insumos y produc-
tos más económicos, de calidad, con un diseño y producto
robusto garantizado; eliminando así la necesidad de im-
portar partes a un alto costo arancelario. Llegando a ser
productor y exportador en América Latina y en el mun-
do [37]. Es necesario mencionar que se propone incenti-
var la apertura a empresas y otros sectores que requieran
del aporte de esta línea de investigación.
.
El Estado, para lograr alcanzar los objetivos de incre-
mentar la productividad, agregar valor, innovar y ser
más competitivo, debe fortalecer la investigación e in-
novación para la producción, transferencia tecnológica;
69
Inuencias en el ambiente educativo de la carrera de Manufactura en Ecuador
vinculación del sector educativo y académico con los
procesos de desarrollo. Así mismo, se deben ejecutar ac-
ciones que vayan de la mano con la reactivación de la
industria nacional y de un potencial marco de alianzas
público-privadas, así como enfatizar el aporte tecnológi-
co en las industrias estratégicas clave y en sus encadena-
mientos productivos, para esto se deben generar meca-
nismos a n de incentivar a los tres actores que permita
repotenciar estas actividades para el mejoramiento de
cada uno de forma sistemática.
La academia, que forma parte de la alianza, deberá
preocuparse de tener su plan académico actualizado para
formar profesionales capaces de diseñar, ejecutar, evaluar,
modicar o adaptar funciones y procesos relacionados
con la producción de bienes y servicios, incluyendo pro-
yectos de aplicación, adaptación e innovación tecnológica.
Así también, la innovación en el aprendizaje estará enfo-
cada en la confección, patronaje, innovación y creatividad
en el campo textil, más la nueva técnica de manufactura
4.0 que está revolucionando el mundo industrial. De esta
forma, se espera impactar en el desarrollo productivo y
social a través de la articulación de los proyectos de inves-
tigación aplicada y la vinculación con la sociedad ecua-
toriana permanentemente actualizada de acuerdo con las
necesidades actuales.
El modelo de desarrollo sostenible menciona que se
establecerán las oportunidades laborales para toda la po-
blación en edad de trabajar, con condiciones de traba-
jo adecuadas. Asimismo, el aumento de la productividad
laboral, la reducción de la tasa de desempleo, especial-
mente entre los jóvenes, y la mejora del acceso a los ser-
vicios nancieros para gestionar los ingresos, acumular
activos y realizar inversiones productivas son componen-
tes esenciales de un crecimiento económico sostenido e
inclusivo. Entonces, el camino más adecuado se basa en
la interacción de los entes de la triada academia, empre-
sariales y sociales para la innovación de la productividad
regional en el área de manufactura y mejora de la vida de
las personas.
Los empresarios deben tener apertura hacia la ac-
ademia, a partir de incentivos estatales para facilitar la
gestión. Por tanto, los académicos deben divulgar sus
conocimientos para que los empresarios propongan sus
problemas de productividad a la academia y ésta haga
propuestas sobre la demanda objetiva de los empresarios a
n de articular las soluciones de manera efectiva y ecaz.
[1] K. Tyler, M. Patton, M. Mongiello, D. Meyer, C. Plewa, and
P. Quester, «Key drivers of universityindustry relation-
ships: the role of organisational compatibility and per-
sonal experience». Journal of Services Marketing, 2007.
[2] D. M. D. Quintero y E. J. D. Oliva, «Calidad de las relaciones
universidad-empresa: un análisis desde el enfoque de
marketing relacional en Boyacá». Pensamiento & gestión,
.o 38, 147-175, 2015.
[3] E. A. Llanes-Cedeño, L. Caiza, J. Andrade, A. Cárdenas,
E. Chamba y J. Rocha-Hoyos, «La formación basada
en competencias en una dimensión gnoseológica de la
carrera de automotriz», Revista Espacios, vol. 40, .
o
9,
2019.
[4] J. Villaveces, «Nuevas políticas de ciencia y tecnología», en
H. Vessuri, Universidad e investigación cientíca, Bue-
nos Aires: Clacso, 2006, pp. 193-205.
[5] J. Moreno y P. Ruiz, La educación superior y el desarrollo
económico en América Latina, Cepal, Naciones Unidas,
Serie Estudios y perspectivas, México, 2009.
[6] H. Etzkowitz y L. Leydesdor, «e triple helix a model for
innovation studies», Science & Public Policy, vol. 25, .°
3, pp. 195-203, 1998.
[7] M. D. P. R. Salazar y M. G. Valderrama (2010). «La alianza
universidad-empresa-Estado: una estrategia para pro-
mover innovación». Revista Escuela de Administración
de Negocios, .o 68, pp. 112-133.
[8] E. A. Llanes, J. C. Rocha, D. B. Peralta, J. Martínez and S.
Celi, «Project-based learning case of study education in
automotive mechanical engineering». Revista Espacios,
vol. 39, .o 25, 2018.
[9] E. Blanco-Bravo, C. Carrillo-Cuello, A. Racini-Morales,
R. L. Ramírez-Restrepo Vargas-Henríquez y J. Roldán-
McKinley. «Ejercicio de actualización de plan de
estudios de un programa de Ingeniería Mecánica». Re-
vista Espacios, vol. 41, .o 30, p.1, 2020. Recuperado de:
https://www.revistaespacios.com/a20v41n30/20413001.
html
[10] J. C. Rocha-Hoyos, E. A. Llanes-Cedeño, S. F. Celi-Ortega
y D. C. Peralta-Zurita, «Efecto de la adición de biodié
-
sel en el rendimiento y la opacidad de un motor diésel».
Información tecnológica, vol. 30, .o 3, 137-146, 2019.
[11] M. Merino, «Perl profesional de la carrera de Adminis-
tración en una universidad peruana», Revista Espacios,
vol. 41, .
o
30, p. 18, 2020. Recuperado de: https://www.
revistaespacios.com/a20v41n30/20413018.html
[12] Loes, Ley Orgánica de Educación Superior, 2018. Recuper-
ado de: http://www. ces. gob. ec/descargas/ley-organi-
ca-de-educacion-superior.
[13] , Resultados de la acreditación y categorización vi-
gentes, 2016. Recuperado de: http://www.ceaaces.gob.
ec/sitio/resultados-de-la-acreditacion-de-institutos-su-
periores/
[14] M. Ramírez y M. García, Presencia de universidad-empre-
sa-Estado en Colombia. EAN, 2010, pp. 114-121.
[15] M. Odza, What does the licensing survey mean? Tech-
nology access report 20, 1999, 13-14.
[16] E. R. Guamán, E. A. Llanes-Cedeño, S. F. Celi-Ortega y
J. C. Rocha-Hoyos. «Parámetros del múltiple de es-
cape para su diseño computacional: una revisión». In
-
formación tecnológica, vol. 30, .o 6, pp. 255-268, 2019.
70
Sópalo V., et al.
[17] Senplades, Plan Nacional de Desarrollo 2017-2021, Toda
una Vida, 2017.
[18] Secap, Levantamiento Nacional de Necesidades de Capac-
itación y Formación Profesional. Quito. Secretaría de
Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación
(2015), Construyendo igualdad en la educación supe-
rior: fundamento y lineamientos para transversalizar
los ejes de igualdad y ambiente del Ecuador, C. (2008).
Constitución del Ecuador. Registro Ocial, 20 del Ec-
uador, Ó. D. G. Ley Orgánica de Educación Superior.
Loes . 298.
[19] Inec Panorama laboral y empresarial del Ecuador, 2017.
Recuperado de: https://www.ecuadorencifras.gob.ec/
documentos/web- inec/Bibliotecas/Libros/Panora-
ma%20Laboral%202017.pdf
[20] ,Historia y actualidad, 2020, Recuperado: https://
www.aite.com.ec/industria.html
[21] , Industria textil y confección ecuatoriana 2017, 2018,
Recuperado de: https://www.aite.com.ec/boletines/2017/
Revista%20AITE%20S.pdf
[22] Primicias, «La facturación de la industria textil cae 18,8%
en cinco años», dice la , 2019. Recuperado de:
https://www.primicias.ec/noticias/economia/factura-
cion-industria-textil-cae/
[23] Banco Central del Ecuador, Cifras económicas del Ecuador.
2020. Recuperado de: https://contenido.bce.n.ec/doc-
umentos/Estadisticas/SectorReal/Previsiones/IndCoyu-
ntura/CifrasEcono micas/Indicecie.htm
[24] Alcaldía Metropolitana de Quito, Plan Metropolitano de
Desarrollo y Ordenamiento Territorial, Agenda zonal-zo-
na 9, Quito, 2015.
[25] , Infoeconomía 6, 2012. Recuperado de: https://www.
ecuadorencifras.gob.ec/wp- content/descargas/Info-
conomia/info6.pdf
[26] C. Plewa, V. Galán-Muros and T. Davey, «Engaging busi-
ness in curriculum design and delivery: a higher educa-
tion institution perspective». Higher Education, vol. 70,
.o 1, pp. 35-53, 2015.
[27] Instituto Nacional de Estadística y Censos (Inec). Censo de
Población y Vivienda, Quito, 2010.
[28] M. C. G. Jarrín, «Sectores de la economía ecuatoriana des-
de una perspectiva empresarial: aplicación de la matriz
Boston Consulting Group ()», Revista Publicando,
vol. 3, .o 8, 266-294, 2016.
[29] Ministerio Coordinador de Producción, Empleo y Com-
petitividad, Informe de Rendición de Cuentas 2013,
2014. Recuperado de: https://www.comercioexterior.
gob.ec/wp- content/uploads/downloads/2014/04/IN-
FORME-RENDICI%C3%93N-DE-CUENTAS-2013.pdf
[30] , Objetivos de desarrollo sostenible, 2020. Recuperado
de: https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/ob-
jetivos-de-desarrollo-sostenible/
[31] J. Crespo, D. Vila, J. F. Navarrete y R. Rodríguez, «Saberes
y conocimientos ancestrales, tradicionales y populares.
Buen Conocer-FLOK Society», Documento de política
pública, .o 5. 2014.
[32] D. Vidart, Revolución cientíco-técnica y sociedad post-in-
dustrial, 1982.
[33] H. R. Gordón and D. Schultz, «e history and growth of
career and technical education in America», Waveland
press, 2020.
[34] Kachary, Modelo Educativo, 2019.
[35] M. A. Rodríguez, J. M. Torres, C. D. Peraza y J. E. Maldona-
do, «Formación y desarrollo de la competencia del do-
cente como un proceso continuo de profesionalización:
modelo FoDeCD». Ceiba, 78-91, 2019.
[36] M. S. Lima Do Nascimento, A. Ortiz y A. Hernández
Fernández, «La formación tecnológica del docente y las
prácticas inclusivas en contexto brasileño», Revista Es-
pacios, vol. 41, .o 35. 2020. Recuperado de: https://www.
revistaespacios.com/a20v41n35/a20v41n35p02.pdf
[37] M. Martínez, Jóvenes y mercado de trabajo en el Ecuador,
Flacso-Ecuador, 2016.
[38] C. Aranzadi, «UE 2030: objetivo clima y energía». Política
Exterior, vol. 29, .o 163, pp. 46-53, 2015. Recuperado
de: https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2030_
es
[39] C. B. Ekos, La industria en Ecuador, 2015. Obtenido de
Core Business Ekos: http://passthrough. fwnotify.notify.
[40] D. B. Knight, L. R. Lattuca, E. W. Kimball and R. D. Rea-
son, «Understanding interdisciplinarity: curricular and
organizational features of undergraduate interdisciplin-
ary programs». Innovative Higher Education, vol. 38, .o
2, 143-158, 2013.
[41] L. R. Lattuca, and J. S. Stark, Learners. Shaping the College
Curriculum, 145-181, 2009.
REVISTA INGENIO
Análisis de la integración del diseño en el seno de las Mipymes de la zona 9 del
D. M. de Quito-Ecuador que generan productos con valor agregado para su
exportación
Analysis of the integration of design within the MSMEs of zone 9 of the D. M. of Quito-Ecuador
that generate products with added value for export
Dely Bravo | Universidad Politécnica de Valencia, España
https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3853 pISSN 2588-0829
2022 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
2022, (), -, . -
Well-managed design favors the growth of the company since it brings the product closer to the nal
consumer and provides economic and social benets for the company; however, in spite of being an ac-
tivity recognized by many SMEs worldwide, in Ecuador there is a lack of knowledge about what design
really is, means and contributes. is article analyzes the perspective of manufacturing MSMEs in zone
9 of the Metropolitan District of Quito on design and their level of integration, in order to determine the
contribution of the application of design in the development of value-added products for export.
El diseño bien gestionado favorece el crecimiento de la empresa ya que acerca el producto al consumidor
nal y aporta benecios económicos y sociales para la empresa; sin embargo, a pesar de ser una activi-
dad reconocida por muchas Pyme a nivel mundial, en el Ecuador existe desconocimiento de lo que es,
signica y aporta realmente el diseño. Este artículo analiza la perspectiva de las Mipymes manufactu-
reras de la zona 9 del Distrito Metropolitano de Quito frente al diseño y su nivel de integración, para
determinar el aporte de la aplicación del diseño en el desarrollo de productos con valor agregado para
su exportación.
1.
Con el paso del tiempo el diseño ha ganado protagonis-
mo en la sociedad, a pesar de que tradicionalmente su
aplicación se limitaba al embellecimiento o al tratamien-
to de lo estético-formal de los objetos (muchas veces des-
vinculado o contrapuesto a su utilidad práctica), en la
actualidad la concepción de la disciplina es mucho más
amplia, ya que es considerada como una herramienta
que mueve masas y vital para toda empresa que busca
diferenciarse y competir en el mercado. El diseño se ca-
racteriza por la búsqueda constante de cambiar o mejo-
rar situaciones existentes por otras más deseables. Para
ello, concibe objetos que posibiliten tales cambios; dicho
Recepción: 25/04/2022
Aceptación: 19/05/2022
Diseño, gestión del diseño, Mipymes,
valor agregado.
Design, design management, MSMEs,
added value.
72
Análisis de la integración del diseño en el seno de las Mipymes de la zona 9 del D. M. de Quito-Ecuador que generan productos con valor agregado para su exportación
de otro modo, el diseño se encuentra en un permanente
análisis y reexión de la realidad contextual, que viabi-
liza la generación de valor por medio del desarrollo de
productos que irrumpen los parámetros establecidos [1].
A pesar de que el diseño constituye un recurso funda-
mental dentro de la empresa, que favorece la competitivi
-
dad, no todas son conscientes de los benecios que trae
la implementación de esta potente herramienta estratégi-
ca en su núcleo organizacional [2]. Si bien en las últimas
décadas las empresas han reconocido el aporte del diseño
para la mejora de la competitividad, diferenciación, gene-
ración de valor y aceleración del ciclo de la innovación en
el desarrollo de sus productos, procesos y servicios, lo que
favorece a su mejor funcionamiento, las micro y pequeñas
empresas carecen de conciencia respecto al impacto que
la inversión de diseño puede tener en su desempeño; [3]
esto se debe principalmente a la falta de conocimiento en
torno al diseño y sus contribuciones, el desconocimien-
to sobre las funciones y tareas a realizarse por parte de la
empresa y el diseñador, y el poco análisis con respecto a
la aplicación del diseño industrial y sus benecios, lo que
se debe a la dicultad que tienen a la hora de cuanticar
dichos benecios [2].
A lo largo del tiempo se han desarrollado modelos de
medición que permiten evidenciar el nivel de adopción
que tiene el diseño dentro de la empresa; dichos modelos
constituyen herramientas que buscan valorar la interac-
ción que tiene el diseño y el estado en el que se encuen-
tran éstas. La design ladder escalera desarrollada por el
Danish Design Centre el año 2001, goza de cierto recono-
cimiento en la comunidad del diseño y ha sido empleada
en múltiples estudios a partir de los cuales se han desarro-
llado nuevas clasicaciones y escalas de medición [4]. La
design ladder, constituye un modelo que permite gracar
los niveles de inmersión que tiene el diseño en la empre-
sa y las agrupa en cuatro niveles en función de su «madu-
rez» y «actitud» frente al diseño. Este modelo sitúa en el
nivel más bajo de la escalera a las empresas que no lo uti-
lizan, y en el más alto a aquellas que lo utilizan como he-
rramienta de innovación; en los peldaños intermedios se
encuentran aquellas que lo emplean como styling (estilis
-
mo) y las que lo entienden como un proceso. A medida
que las empresas van subiendo por la escalera perfeccio-
nan su conocimiento del diseño y mejoran su uso para sus
nalidades corporativas. Los modelos de medición exis
-
tentes buscan incorporar el diseño a la estructura organi-
zacional y otorgarle un rol preponderante como estrategia
de acción, que permite tener un desarrollo sostenido de
las empresas.
Lastimosamente, un gran número de empresas no
emplean el diseño dentro de sus estructuras, lo que se
debe principalmente a que lo ven como un coste y no
como una inversión que conlleve benecios a futuro, [2]
y otras lo aplican simplemente como styling, es decir, que
la aplicación del diseño se da al nal del proceso y se li-
mita a la forma del producto, con el objetivo de intervenir
en la estética y volver al producto deseable para el con-
sumidor, lo que no favorece a la interacción del diseño.
En el Ecuador, la situación no es diferente, ya que a
pesar de existir un leve pensamiento de diseño en el país,
no es considerado como parte fundamental en el tejido
industrial y su aplicación es endémica, especialmente en
el sector de las Pymes, por ejemplo, el 72,72% de em-
presas industriales guayaquileñas no contemplan la im-
portancia del diseño dentro de su estructura y lo asocian
directamente al marketing, por lo que la disciplina pasa
desapercibida o, en el mejor de los casos, es considerada
como mero styling [5].
Si bien las Mipymes son unidades económicas que
constituyen el motor del desarrollo de la economía ecua-
toriana, y su aporte en el tejido empresarial es notable,
este tipo de empresas atraviesan algunos desafíos que li-
mitan su éxito y provocan una alta mortalidad, [6] lo que
se debe, entre otros factores, a la falta de preparación de
sus propietarios, la poca incorporación de tecnologías, el
incipiente desarrollo de innovación, así como una de-
ciente estructura y planicación que vuelve vulnerables a
las empresas. Lo que da como resultado que tres de cada
cuatro Mipymes cierren antes de los dos años de creación,
y muy pocas logren escalar al siguiente nivel [7].
Asimismo, el escepticismo de las empresas frente a
los benecios que aporta el diseño ha generado que no
contemplen el contratar un profesional de diseño y que
acaparen dichas actividades y las resuelvan de manera
empírica por medio de la réplica de soluciones tomadas
de la competencia, algo que limita la innovación y desfa-
vorece el desarrollo de la disciplina lo que da como resul-
tado que sea subvalorada y mal remunerada en el país [8].
El artículo muestra la percepción que se tiene del di-
seño en el seno empresarial y su nivel de integración en el
tejido industrial ecuatoriano, para ello, se realiza una en-
cuesta dirigida a los directivos de las Mipymes del rubro
manufacturero de la zona 9 del . . de Quito-Ecuador,
que generan productos con valor agregado para su ex-
portación, cuyos resultados permiten conocer la opinión
y percepción que tienen sobre los benecios provenientes
de la integración del diseño en la estrategia empresarial.
.
A n de cumplir el propósito central del presente trabajo,
que busca entender la integración del diseño en las Mi-
pymes, la investigación se ha desarrollado bajo el carác-
ter exploratorio, descriptivo e interpretativo de los datos
73
Bravo Dely.
recolectados. Surgió a partir de una revisión bibliográ-
ca en bases multidisciplinarias y repositorios de accesos
libres como: Dianelt, Science Direct, Redalyc, Scielo, en-
tre otros; así como páginas web de entidades y organis-
mos nacionales (, ). Los criterios de búsqueda
permitieron esclarecer conceptos útiles para la investiga-
ción, tales como diseño, gestión de diseño e innovación,
que guiaron el presente estudio y fueron contrastadas
con la realidad que viven las Mipymes ecuatorianas (to-
madas como caso de estudio), lo que permitió llegar a las
conclusiones del documento.
Se utilizaron diversas técnicas a n de recolectar datos
útiles para la presente investigación, tales como la ob-
servación, que permitió tener un panorama más claro
de lo que ocurre en el Ecuador; encuestas a profundidad
(fuentes primarias), que permitieron tener una visión
clara de lo que ocurre en el interior de la empresa y la re-
lación existente con el diseño; y, revisión de documentos
(fuentes secundarias), que permitió entender los concep-
tos básicos-útiles para el desarrollo del presente trabajo.
La información obtenida se centra en los estudios
arrojados por el Instituto Nacional de Estadística y Cen-
sos (), correspondientes al Censo Económico Na-
cional 2010, y a la evolución del sector manufacturero
ecuatoriano, durante el período 2010-2013. De igual ma-
nera, se trabajó con la base de datos de , que com-
prende el Directorio de Exportadores recopilado por
(base de datos de actualización continua),
en donde se clasican las Mipymes según el rubro al que
se dedican y su ubicación zonal.
A. DISEÑO
El diseño comprende una potente herramienta de diferen-
ciación que emplean las empresas a n de competir en el
mercado. En este sentido, el diseño ha tomado protagonis-
mo en los últimos años, los estudios realizados por Philip
Kotler en los años ochenta, mostraron la incidencia posi-
tiva que tiene la aplicación del diseño en las exportaciones,
rentabilidad y valor agregado de una empresa.
El diseño es un proceso creativo que cumple con la re-
solución de problemas a partir del análisis de las necesi-
dades, por medio del desarrollo de productos; [9] y tra-
dicionalmente se considera que su aplicación se limita a
la conguración de la función estético-formal, que tiene
por objetivo embellecer o mejorar la apariencia de los
objetos [10].
Visto desde la perspectiva del diseño industrial se dene
como «una actividad creadora que consiste en determi-
nar las propiedades formales de los objetos que se desea
producir industrialmente» [11, p. 138]. Atrás ha quedado
el enfoque meramente estético o estilístico con el que se
asociaba al diseño, pues con el paso de los años, el diseño
ha conquistado otros territorios y se ha visto su aplica-
bilidad en el ámbito de la estrategia, gracias a la versati-
lidad que tiene para adaptarse a las particularidades de
cada proyecto, ya que al tener como eje central al usua-
rio, puede manejar escenarios complejos, anticipar ten-
dencias, visualizar conceptos y comunicarlos de manera
eciente, lo que favorece a la innovación y deviene en el
desarrollo de la empresa[12]. El diseño es una disciplina
que regula la relación entre el negocio y el proyecto, y
entre el diseño y el marketing a n de entender e integrar
las dos culturas para poder homogenizarlas y emplear-
las a lo largo del proceso creativo[11]. Es así como en
la actualidad la denición del diseño se aborda desde su
perspectiva estratégica y busca la resolución de proble-
mas, impulsa la innovación y se vincula con el ámbito
empresarial a n de mejorar la calidad de vida por medio
de los productos, sistemas y servicios como lo menciona
el Comité de práctica profesional , en el año 2017.
Es por ello que la práctica del diseño y la responsa-
bilidad de los diseñadores se ha vuelto más compleja, ya
que su trabajo involucra determinar factores técnicos, so-
ciales, culturales, económicos, medioambientales, y vin-
cularlos con aspectos formales, materiales, funcionales,
ergonómicos y sicológicos, a n de lograr eciencia e in-
novación en los productos [1].
B. GESTIÓN DE DISEÑO
La gestión del diseño es una disciplina empresarial que
emplea la gestión de proyectos, el diseño, la estrategia y
las técnicas de la cadena de suministro para intervenir
en el proceso creativo, apoyar la cultura de creatividad y
construir una estructura y una organización para el di-
seño [13].
La importancia de la incorporación del diseño en la
empresa se hizo evidente a partir de los años cincuenta,
cuando se vio la necesidad de estimular la venta a través
de la manipulación del mercado por medio de la diferen-
ciación del producto y la publicidad, aspectos que inu-
yen en la decisión de compra, sin importar el tamaño de
la empresa [14]. A partir de ello, catedráticos, profesio-
nales y empresarios en Europa y Estados Unidos, han in-
dagado en el término y han buscado darle una adecuada
integración a los procesos de diseño dentro de las orga-
nizaciones. Sin embargo, esta disciplina toma protagonis-
mo en los años noventa, cuando las empresas incorporan
al diseño como factor estratégico, que permite involucrar
las capacidades proyectuales y creativas, como recurso de
innovación y competitividad [15].
74
Análisis de la integración del diseño en el seno de las Mipymes de la zona 9 del D. M. de Quito-Ecuador que generan productos con valor agregado para su exportación
Tradicionalmente el diseño se ha limitado a la función ex-
presiva, con el objetivo de desarrollar productos y aprove-
char los medios de producción, por lo que se ha relegado
su papel hacia lo operativo, sin involucrarse en la gestión
de la empresa [16]. Es por ello que, la gestión del diseño,
busca que el diseño, caracterizado por la creatividad y con-
siderado como informal y menos estructurado, se piense
como una actividad programada que permita simultánea-
mente la interacción con otras áreas de la empresa [17].
Sin embargo, es necesario hablar de la gestión del di-
seño al igual que la gestión de cualquier otra actividad
dentro de la empresa ya que el producto es el centro de
funcionamiento de la empresa y es su razón de ser. La ges-
tión del diseño dentro de la empresa se debe considerar
desde la concepción del diseño a n de asignar los recur
-
sos sucientes a las actividades que se tienen programa-
das a lo largo del proceso creativo y productivo.
INNOVACIÓN
Es de vital importancia hablar de innovación, pues es un
factor primordial en el desarrollo económico de las na-
ciones y en la competencia y crecimiento de las empre-
sas. El término innovación contempla novedad, ventaja
competitiva, ideas y éxito productivo. La innovación va
ligada a los objetivos de producción y de productividad,
pues dinamiza el mercado y aporta al desarrollo eco-
nómico de las empresas, asimismo, les permite encarar
nuevos desafíos de una manera sostenible en el tiempo y
estar dinámicas frente a los posibles cambios en los mer-
cados, de este modo, se puede innovar en los productos,
en los procesos, en la organización o en la mercadotec-
nia, a n de mejorar los resultados en su productividad
y/o su rendimiento comercial [18].
El papel de la innovación en la empresa puede impli-
car cambios en ciertas actividades, es decir, no incorpora
I+D (investigación + desarrollo), sino que conlleva cam-
bios internos en la empresa que no son perceptibles para
el mercado [18]. En este sentido el diseño es una activi-
dad que forma parte parcialmente de I+D, ya que por una
parte comprende actividades de planeación y desarrollo
de procedimientos, y, por otra, se encarga de la utilidad y
funcionalidad de los productos, así como de su adecuada
comunicación y distribución, sin olvidar el factor estéti-
co. Es decir, el diseño tiene especial protagonismo en el
proceso de innovación, pues, gracias a él, se introducen
novedades en los bienes y/o servicios, en su comunica-
ción, en la prestación de servicios o en la creación de va-
lor, lo que deviene en innovación [19].
.
En el Ecuador, la categorización de las micro, pequeñas
y medianas empresas (Mipymes) se acoge a lo dispuesto
por el programa estadístico de la Comunidad Andina de
Naciones (), en función del artículo 3 de la decisión
702 de la , que establece parámetros de clasicación
según su naturaleza, por su orden jurídico (sociedades)
o no jurídico (personas naturales); su volumen de ven-
Fuente: [22]
Fuente: [23]
Figura 1.
Composición de la Industria Manufacturera
Figura 2.
Composición del subsector alimentos y bebidas
75
Bravo Dely.
tas, capital social, número de trabajadores y su nivel de
activos. Las Mipymes se involucran en todas las activi-
dades productivas, como el comercio al por mayor y al
por menor; agricultura, silvicultura y pesca; industrias
manufactureras; construcción; transporte, almacena-
miento y comunicaciones; bienes inmuebles, entre otros,
y aportan al crecimiento de la producción y generación
de empleo [20]. Partiendo de esta clasicación, se tiene
que las Mipymes ecuatorianas representan el 99,51% del
sector, el mayor porcentaje de participación les corres-
ponde a las microempresas con un 90,89%, seguido por
las pequeñas empresas 7,00% y las medianas empresas
1,62%; y generan el 60,46% de empleo evidenciado en el
personal aliado a nivel nacional [21].
El sector manufacturero ecuatoriano, está conforma-
do por los siguientes rubros: alimentos y bebidas, indus-
tria química, productos minerales no metálicos, textiles y
cueros, metales comunes y productos derivados del me-
tal, productos de madera, papel, otras actividades, [22] de
las cuales y según las cifras del Banco Central del Ecua-
dor (2016), la más relevante es alimentos y bebidas con
el 38% (ver Figura 1), y aporta con el 4,7% del [23],
Bajo este contexto, el rubro de alimentos y bebidas se
compone de la siguiente manera (ver Figura 2).
En función de las cifras mostradas, el marco espacial de
la presente investigación, se concentra especícamente en las
micro, pequeñas y medianas empresas (Mipymes) del sec-
tor Manufacturero de la zona 9 correspondiente al Distri
-
to Metropolitano de Quito, que exportan en la actualidad,
y su actividad económica corresponda al rubro Alimentos
y Bebidas, Cacao y Elaborados, y, café y Elaborados, ya que
constituyen los rubros que mayor aportan a la industria y
comprenden sujetos importantes para el presente estudio.
Con la información recopilada, se realizó un primer aná-
lisis donde se ltró la base de datos obtenida del directo-
rio , rubros Alimentos y Bebidas; Cacao y Elabora-
dos, y, Café y Elaborados de la zona 9 . . de Quito y se
tuvo (ver Tabla 1).
Del análisis se discriminaron empresas que en la ac-
tualidad se encuentren cerradas, que se repiten en los tres
rubros, que no elaboren productos (exportan materia pri-
ma), fundaciones (fungen como centro de acopio de pro-
ductos de diferentes productores) y grandes empresas que
no entran en el presente estudio, y se obtuvo lo siguien-
te (ver Tabla 2).
A partir de los datos obtenidos de los tres rubros, se ob-
serva que existen 64 empresas que exportan al menos una
línea de productos y que comprenden la población con la
que se trabajó para el desarrollo de la presente investigación.
Por otra parte, se construyó el cuestionario, que com-
prende el instrumento más utilizado para recolectar datos
en las investigaciones sociales, y consiste en un conjunto
de preguntas respecto de una o más variables que se van
a medir [24]. La encuesta en profundidad es una técnica
que busca adentrarse en el interior de la empresa por me-
dio de diferentes preguntas que permiten descifrar lo que
ocurre dentro de la organización. El presente estudio tuvo
como objetivo recopilar información respecto a la pers-
pectiva de la empresa frente al diseño, la función del di-
seño en el desarrollo de productos para la exportación, y
la integración del diseño a nivel estratégico en la empre-
sa. Para la construcción del formulario, se tomaron como
referencia diferentes modelos de cuestionarios desarrolla-
dos por el doctor Manuel Lecuona, y se estructuró como
se muestra a continuación (ver Tabla 3).
Tabla 1.
Datos obtenidos de - en el año de las Empresas manufactureras del sector alimentos y bebidas; cacao y ela-
borados, y, café y elaborados de la zona 9 . . Quito, que exportan en la actualidad
.o
58
33
18
109
Tabla2.
Matriz ltrada de empresas validadas por - del año 2020
Sector mypimes
válidas
cerradas repetidas productos no
elaborados
fundaciones grandes
alimentos y bebidas 37 0 0 0 1 20 58
cacao y elaborados 16 3 3 4 1 6 33
café y elaborados 11 2 2 2 1 18
total 64 5 5 6 2 27 109
76
Análisis de la integración del diseño en el seno de las Mipymes de la zona 9 del D. M. de Quito-Ecuador que generan productos con valor agregado para su exportación
Tabla3.
Estructura de la encuesta para recolección de datos
enfoque contenido
i Datos corporativos de la empresa Datos generales
Descripción de la empresa
ii Datos estratégicos de la empresa Datos generales
Información referente a la exportación
iii Incorporación del diseño en la
empresa
Integración del diseño en la empresa
Campo de actuación del diseño
El diseño y la organización de la empresa
Vinculación del diseño en la empresa
iv Función del diseño en el desarrollo
de productos para exportación
Lugar que tiene el diseño en el proceso de
desarrollo de productos para exportación
El diseño en el desarrollo de productos para
exportación
El proceso de diseño en la empresa
Herramientas/Métodos usados por las
actividades de diseño en la empresa
v Integración del diseño a nivel
estratégico
Perspectiva de la empresa frente al diseño
Benecios de la incorporación del diseño en
la empresa
Factores que dicultan que el diseño se
desarrolle más ecazmente dentro de su
empresa
Total: 44 preguntas. Tiempo estimado de
resolución del cuestionario: 30 minutos
Una vez socializado el cuestionario con los directivos de
las empresas previamente seleccionadas, se tuvo, por una
parte, un análisis general de la situación de las empresas,
y por otra, un análisis enfocado en la relación empre-
sa-diseño y su aporte en la actividad exportadora:
·
Debido a la covid-19, pandemia que azota el mundo
desde el año 2020, millones de empresas a nivel mun-
dial han reducido su producción y han limitado su co-
mercialización en algunos mercados; mientras que
otras están en proceso de liquidación. Este panorama
lastimosamente se repite en el tejido industrial ecuato-
riano cuyas cifras evidencian que entre enero y junio
del año 2020, 676 compañías entraron en un estado de
cancelación, disolución o liquidación, lo que representa
el 0,7% del total de empresas registradas en la Superin-
tendencia de Compañías; mientras que solo en la pro-
vincia de Pichincha, 302 empresas han desaparecido,
según datos para el mismo período, [25] esto represen
-
ta la reducción del 2,1% de las exportaciones respec-
to al año 2019 [26].
·
En función de la presentación del producto que se
exporta, se tiene que de las empresas que mantienen
actividad exportadora, el 21,43% desarrollan produc-
tos que se comercializan con su marca, mientras que
el 78,57% de las empresas restantes exportan produc-
tos que conservan su marca, pero también desarrollan
productos sin marca, mejor conocidos como produc-
tos «marca blanca», que se adaptan en función de las
necesidades del mercado de destino en cuyo caso cada
marca se encarga del diseño de la marca, el envase y
su etiqueta.
·
El 4,69% de las empresas analizadas, además de manu-
facturar sus productos, ofrecen el servicio de maquila
para otras marcas, en estos casos particulares no existe
la aplicación de diseño, ya que cada empresa se encarga
de la implementación de la parte gráca y del desarro-
llo de los empaques, acordes a su identidad.
En tanto que al hablar de la relación empresa-diseño, se tiene:
·
• A pesar de que las empresas consideran importan-
te el diseño, el 85% de las analizadas no lo incorporan
en su estructura organizacional, e indican que resuel-
ven necesidades particulares por medio del contrato
de diseñadores externos o eventuales, también cono-
cido como freelance.
77
Bravo Dely.
·
El diseño no es considerado como primordial en el de-
sarrollo de productos para exportación, sin embargo,
el 42,86% de las empresas analizadas maniestan que
han incorporado algún tipo de actividad relacionada
con el diseño para exportar sus productos, enfocado
principalmente en el desarrollo de la marca, el empa-
que y la etiqueta, mientras que, otras, resuelven las ne-
cesidades de identidad gráca y de diseño del empaque,
por medio de plataformas digitales de acceso libre, que
permiten «diseñar» a partir de plantillas precargadas.
·
En tanto que al hablar del diseño de la página web,
gran parte cubre esta necesidad, por medio de la ter-
cerización, y contrata empresas que ofrecen el servicio
de diseño multimedia, mantenimiento y actualización
correspondiente.
·
Por otra parte, el 57,14% de las empresas analizadas
sostienen que los servicios de diseño ofrecidos tienen
costos elevados, lo que diculta mantener el diseño
como una actividad permanente dentro de la empre-
sa, ya el 46,88% de ellas corresponden a microempresas
que tienen una planta de personal conformada por cua-
tro personas (generalmente miembros de la familia).
Se pudo demostrar que no existe una clara integración
del diseño en las empresas analizadas, ya que no es con-
siderado como una función permanente dentro de su es-
tructura, simplemente es percibido como una actividad
que permite satisfacer necesidades puntuales asociadas
principalmente al desarrollo de packaging y etiquetado;
es decir, el diseño gana protagonismo en la etapa nal
del proceso para trabajar la forma o «estilo» del producto
que va a ser comercializado.
A pesar de que el 92,86% de las empresas analizadas
perciben el diseño como un factor estratégico y acelerador
de la innovación, no es incorporado dentro de la organi-
zación para favorecer de manera positiva su crecimien-
to, esto se debe a que muchas empresas son escépticas o
no están seguras del resultado que implica la inversión en
diseño [3]. De igual manera, el diseño no se vincula en el
desarrollo de productos con mejores atributos que buscan
llegar a mercados internacionales, lo que deviene en la de-
valuación de la disciplina, por lo tanto, existe la necesidad
de mejorar la percepción del diseño entre las Mipymes.
.
El crecimiento empresarial que se logra gracias a la ade-
cuada aplicación del diseño genera mayores ingresos al
conseguir márgenes más altos y aumentar el valor de los
productos. Es así como el diseño constituye un impor-
tante activo que permite la adecuada planicación estra-
tégica de la empresa, gracias a la mejora de su capaci-
dad creativa y de innovación [27]. El diseño trae consigo
valor, valor en los productos y servicios que se ofertan,
asimismo aumenta la satisfacción de los consumidores,
de los empleados y permite un mejor rendimiento del
proceso de producción. Sin embargo, las empresas des-
conocen cómo medir el impacto del diseño dentro de sus
estructuras, [28] lo que se debe al poco interés y resisten-
cia que muestran los profesionales del diseño para cuan-
ticar el coste (inversión) y recuperación de éste (renta-
bilidad) en las empresas que lo incorporan con diferentes
intensidades [27].
Es por ello, que resulta importante que empresas y di-
señadores establezcan un espacio de diálogo que permita
esclarecer el concepto del valor del diseño y el alcance que
tiene el diseño como competencia empresarial estratégica,
[29] lo que favorece a entender que los diseñadores son
contratados no solo para embellecer las cosas, sino para
crear valor, según lo señalado por Jon Davies.
Si bien la gestión del diseño es una actividad comple-
ja, [11] que se encarga de ofrecer soluciones efectivas de
diseño, de un modo eciente y a costes adecuados, por
medio del empleo de una amplia gama de capacidades,
[27] que busca favorecer el crecimiento empresarial, en
el Ecuador no es incorporada en el seno de las empre-
sas analizadas, ya que en la mayoría de los casos las em-
presas no incluyen diseño en sus actividades y resuelven
sus necesidades de manera empírica, sin tener un cono-
cimiento previo de lo que implica el acto de diseñar, esto
se debe a que muchas empresas limitan la aplicación del
diseño únicamente en el tratamiento de lo estético-for-
mal, que se emplea en la parte nal del proceso produc-
tivo para mejorar la presentación del producto y hacerlo
más apetecible para el consumidor.
El desconocimiento del verdadero valor del diseño en
el núcleo empresarial hace que los honorarios de los pro-
fesionales de la rama sean percibidos como elevados, y
obliga a las empresas a desarrollar productos que se aco-
gen a lo que se encuentra en tendencia en el mercado,
carentes de innovación y diferenciación frente a la com-
petencia; esto desfavorece el desarrollo de la disciplina
y ocasiona que no sea valorada y sea poco empleada es-
pecialmente por las Mipymes que en su mayoría son de
composición familiar y nacen por necesidad, lo que las
obliga a priorizar otro tipo de actividades, y deviene un
bajo nivel de gestión que muchas veces desencadena en
errores e inclusive la quiebra [30].
Por ello, uno de los retos que se plantean es el de
concienciar a los diferentes actores —entidades guber-
namentales y empresa pública y privada— respecto a los
benecios que implica la aplicación del diseño dentro de
la estrategia de la empresa, por otra parte, desde la acade-
mia se debe formar diseñadores gestores capaces de vin-
cularse en la empresa para liderar proyectos, de modo que
se logre difundir la importancia que tiene la disciplina y
promover la inserción de estos profesionales para lograr
la revalorización de la actividad.
78
Análisis de la integración del diseño en el seno de las Mipymes de la zona 9 del D. M. de Quito-Ecuador que generan productos con valor agregado para su exportación
[1] C. Marengo, I. Moisset, L. Períes, M. Ruiz y S. Dovis, Ges-
tionar el diseño, + Editorial, 2014.
[2] I. Buil, E. Martínez y T. Montaner, «Importancia del diseño
industrial en la gestión estratégica de la empresa», Uni-
versia Business Review, pp. 52-67, 2005.
[3] M. Bruce, R. Cooper y D. Vazquez, «Eective design man-
agement for small businesses», Design Studies, pp. 297-
315, 1999.
[4] R. Córdova, «La utilización del diseño en las empresas (de-
sign ladder)», Paredro, 2 de junio, 2016. [En línea].
Available: https://www.paredro.com/la-utilizacion-del-
diseno-en-las-empresas-design-ladder/
[5] R. Matovelle, Estudio de la relación diseño e innovación: una
propuesta de incorporación en las pymes industriales de
Guayaquil, Ecuador, tesis, Universidad Politécnica de
Valencia, Valencia, 2019.
[6] J. Guadalupe, A. Palacio, X. Morales y D. Morales, Ecuador:
ciclo de vida de las Mipymes en la última década. Secto-
res: vestimenta y alimentos, Universidad Tecnológica In-
doamérica, Quito, 2018.
[7[ El Telégrafo, «Digitalización o mortalidad empresarial, el
camino para las mipymes,» 1 septiembre 2020.
[8] É. Pérez, Aproximación a una propuesta para una política na-
cional de diseño para el Ecuador, Quito: Ponticia Uni-
versidad Católica del Ecuador, 2013.
[9] K. Best, Management del diseño: estrategia, proceso y prác-
tica de la gestión del diseño, Barcelona: Parramon, 2007.
[10] W. Wong, Fundamentos de diseño, Barcelona: Gustavo Gili,
1998.
[11] G. Finizio, Diseño y gestión: gestionar la idea, Italia: Ski-
ra, 2002.
[12] M. Lecuona, Diseño estratégico: guía metodológica, Fun-
dación Prodintec, 2010.
[13] W. Anthony, Study guide for human resources management,
Cram101, 2013.
[14] M. Lecuona, Manual sobre gestión del diseño para empre-
sas que abren nuevos mercados, BCD, 2006.
[15] A. Manrique López, «Gestión y diseño: convergencia dis-
ciplinar», Pensamiento y Gestión, .° 40, 2016, pp. 129-
158.
[16] Y. Gómez, , Cuadernos del Centro de Estudios de
Diseño y Comunicación, Buenos Aires, .° 34, 2010.
[17] J. Montaña y I. Moll, «La gestión del diseño», 2006. [En
línea]. Available: http://disseny.ivace.es/es/diseno-y-em-
presa/gestion-de-diseno/gestion-de-diseno.html. [Últi-
mo acceso: 31 10 2017].
[18] Manual de Oslo, Guía para la recogida e interpretación
de datos sobre innovación, traducción española, Grupo
Tragsa, 2006.
[19] J. Montaña y I. Moll, Diseño e innovación. La gestión del
diseño en la empresa, Madrid: Grácas Arias Montano,
2008.
[20] Servicio Ecuatoriano de Normalización (), «Mipymes
y organizaciones de economía popular y solidar-
ia son una pieza clave para la economía del país».
[En línea]. Available: https://www.normalizacion.
gob.ec/mipymes-y-organizaciones-de-economia-
popular-y-solidaria-son-una-pieza-clave-para-la-
economia-del-pais/#:~:text=Las%20micro%2C%20
peque%C3%B1as%20y%20medianas,es%20de%203%20
a%C3%B1os%20y.
[21] , Directorio de Empresas y Establecimientos 2019, In-
stituto Nacional de Estadística y Censos, Quito, 2020.
[22] F. Maldonado y G. Proaño, «La industria en Ecuador»,
Ekos, pp. 47-64, 2015.
[23] Corporación Financiera Nacional, «Sector manufacturero:
alimentos preparados alimentos y bebidas», , 2017.
[24] R. Hernández, C. Fernández y M. d. P. Baptista, Metod-
ología de la investigación, 6.a ed., México . ., 2014.
[25] Primicias, «676 compañías se cancelaron, disolvieron o liq-
uidaron hasta junio», 6 agosto 2020. [En línea]. Avail-
able: https://www.primicias.ec/noticias/economia/
companias-cierre-disolucion-liquidacion-junio-2020/.
[Último acceso: 4 julio 2021].
[26] , «La pandemia incidió en el crecimiento 2020: la
economía ecuatoriana decreció 7,8%», 31 marzo 2021.
[En línea]. Available: https://www.bce.n.ec/index.php/
boletines-de-prensa-archivo/item/1421-la-pandemia-in-
cidio-en-el-crecimiento-2020-la-economia-ecuatori-
ana-decrecio-7-8. [Último acceso: 4 julio 2021].
[27] M. Lecuona, «La gestión del diseño: valor y retorno de
las inversiones en diseño», Contratardiseño.es, .º 22,
23 junio 2021.
[28] B. Borja de Mozota, «e four powers of design: a value
model in design management», Design Management Re-
view, vol. 17, .º 2, pp. 44-53, 2006.
[29] P. Zec y J. Burkhard, Design value: a strategy for business
success, Seúl, Corea del Sur: Red Dot Editions, 2010.
[30] J. Lema, «Características de las Mipymes en el Ecuador»,
9 enero 2019. [En línea]. Available: https://www.dsg.ec/
gestion-empresas/mipymes-en-ecuador
79
REVISTA INGENIO
Normas para publicar en la revista Ingenio
T
1. Título del artículo en tipografía Times New Roman tamaño 14 (cada palabra con mayúscula).
2. Título del artículo en inglés en tipografía Times New Roman tamaño11.
Ejemplos:
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur vitae varius magna. Maecenas euismod rutrum
libero ac scelerisque.
Lorem ipsum fusce viverra massa et sem facilisis, id aliquet ex venenatis. Integer at luctus nunc. Nunc dignissim a
eros sit amet sagittis.
I ,
1. Uso del superíndice para identicación
2. Institución ante la cual se acredita el autor.
3. Dirección electrónica
4. Open Research and Contributor ()
Ejemplo:
Lorem I.;1 Ipsum L.2
1Universidad Lorem Ipsum (Ecuador)
loremipsum@loremipsum.org
1Universidad Lorem Ipsum (Ecuador)
loremipsum@loremipsum.org
I
1. En fuente tamaño 9
2. (Información colocada por el editor)
Información del artículo
Recibido: Lorem ipsum 2021
Aceptado: Lorem ipsum 2021
E
1. 10.000 palabras incluidas las referencias
R
1. 100-150 palabras
REVISTA INGENIO
80
P
1. Justo después del resumen, mínimo cuatro.
Ejemplo:
Palabras clave: lorem, ipsum, consectetur adipiscing.
A
1. 50-100 words
K
1. Just aer the abstract, minimum four.
Example:
Keywords: lorem, ipsum, consectetur adipiscing.
T
1. Texto en Microso Word
2. Columna simple
3. Times New Roman tamaño 11
4. Espaciado de 1,5
F
- Tabla 1, Tablas 1 y 2, Tablas 1 a 3
- Fig. 1, Figs. 1 y 2, las Figs. 1 a 3
- Eq. 1, Eqs. 1 y 2, Eqs. 1 a 3
E
1. Úsese el editor de ecuaciones de Microso.
2. Número de identicación de la ecuación alineación siempre a la derecha.
Ejemplo:
(1)
E
1. Solo hasta 4 niveles y 3 subniveles.
Ejemplo:
1. Lorem ipsum sit amet
2. Lorem ipsum maecenas euismod
2.1 Lorem ipsum rutrum libero
2.2 Lorem ipsum accumsan sagittis
2.2.1 Lorem ipsum egestas tristique
81
REVISTA INGENIO
3. Lorem ipsum vestibulum auctor
3.1 Lorem ipsum vulputate consectetur
3.2 Lorem ipsum scelerisque turpis
4. Lorem ipsum bibendum tincidunt
1. Las guras y tablas se agregarán al nal del archivo del manuscrito; no se agregarán al texto principal. La
ubicación de las guras y tablas se exhibirá insertando sus subtítulos en el texto principal. Una vez aceptado,
los archivos de guras de alta resolución (más de 300 dpi, un archivo por gura) se enviarán al editor.
Figura 1.
Lorem ipsum dolor sit amet.
2. Los datos dentro de la tabla siempre alineación derecha
3. Alineado a la izquierda, usar normas ma. para la elaboración de la tabla.
Ejemplo:
Tabla 1.
Lorem ipsum dolor sit amet
Lorem ipsum Lorem ipsum 123 123
Lorem ipsum 123 123
Lorem ipsum 123 123
Lorem ipsum 123 123
Lorem ipsum Lorem ipsum 123 123
Lorem ipsum 123 123
Lorem ipsum 123 123
Lorem ipsum 123 123
Nota: Lorem ipsum consectetur. Fuente. Lorem ipsum suspendisse quis dictum velit [1].
REVISTA INGENIO
82
4. Si las imágenes o tablas tienen fuente se coloca el número de su referencia entre corchetes.
Ejemplo:
Fuente. Lorem ipsum suspendisse quis dictum velit [1].
1. Las referencias se enumerarán por orden de citación en el texto ().
Ejemplo:
[1] Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur vitae varius magna. Maecenas euismod rutrum
libero ac scelerisque. In eu tortor nibh. Nulla hendrerit augue accumsan sagittis scelerisque.
[2] Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur vitae varius magna. Maecenas euismod rutrum
libero ac scelerisque. In eu tortor nibh. Nulla hendrerit augue accumsan sagittis scelerisque.
[3] Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur vitae varius magna. Maecenas euismod rutrum
libero ac scelerisque. In eu tortor nibh. Nulla hendrerit augue accumsan sagittis scelerisque.
1. En el texto, cite cada referencia por número.
Ejemplo:
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur vitae varius magna. Maecenas euismod rutrum
libero ac scelerisque. Etiam mattis, ante ac pretium molestie, dolor mauris sagittis dolor, et pretium arcu dui at ipsum.
Morbi egestas tristique quam. Vestibulum sit amet nisl sit amet enim vestibulum auctor por Suzana et al. [1].
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur vitae varius magna. Maecenas euismod rutrum
libero ac scelerisque [1].
2. El estilo dependerá del tipo de referencia, pero no es necesario clasicarlo en los tipos, simplemente enu-
mérese por orden de citación en el texto.
Ejemplos:
[1] Couhert C, Salvador S, Commandré J-M. Impacto de la torrefacción en la producción de syngas a partir
de madera. Fuel 2009; 88: 2286-2290.
[1] Suzana Y, Mohamad T A, Uemura Y, Anita R, Lukman I, Shuit S H, Tan K T, Lee K T. Revisión sobre la
utilización de la biomasa agrícola como fuente de energía en Malasia. En: Actas del 16º Simposio regional de
la sobre ingeniería química, 1 y 2 de diciembre de 2009, Manila, Filipinas, págs. 86-89.
[1] (Junta de Aceite de Palma de Malasia), 2008, «6.8 Productores principales mundiales de aceite
de palma: 1999 - 2008». Recuperado el 28 de enero de 2010 de http://econ.mpob.gov.my/economy/annual/
stat2008/ei_world08.htm.
[1] Corley R H V, Tinker P B. La palma aceitera. 4.a ed. Oxford: Blackwell Science; 2003, p. 328.
3. Citar correctamente, pues la información de la fuente se vericará en los buscadores especializados de
contenido.
83
REVISTA INGENIO
. . Todos los manuscritos enviados y recibidos por la Revista Ingenio serán revisados por el
editor interno para determinar si están preparados adecuadamente y si siguen las políticas éticas de la revista. Los
manuscritos que no se ajusten a la política de ética de la revista o que no cumplan con los estándares de la revista serán
rechazados antes de la revisión por pares. Los manuscritos que no estén preparados adecuadamente serán devueltos
a los autores para su revisión y reenvío. Después de estas vericaciones, el editor determinará si el manuscrito se
ajusta al alcance de la revista y si es cientícamente sólido. En esta etapa, no se emitirá ningún juicio sobre el impacto
potencial del trabajo. Las decisiones de rechazo en esta etapa serán vericadas por el editor. El número de autores o
rmantes no deber ser superior a cinco, considerando al primero como autor principal del artículo. Dicho manuscrito
será un documento formal, público, controlado y debe cumplir con los criterios claves de redacción.
. . Una vez que un manuscrito pase las comprobaciones iniciales, se asignará al menos a dos
expertos independientes para su revisión por pares. Se aplica una revisión a doble ciego, donde los revisores no co-
nocen las identidades de los autores y viceversa. Los comentarios de la revisión por pares son condenciales y solo se
divulgarán con el acuerdo expreso del revisor.
En el caso de presentaciones regulares, los editores asistentes internos invitarán a expertos, acorde a las recomendacio-
nes del editor. Estos expertos también pueden incluir miembros del consejo editorial y editores invitados de la revista.
También se pueden considerar los posibles revisores sugeridos por los autores siempre y cuando no hayan trabajado
ni colaborado con los autores o coautores los últimos cinco años.
. . Todos los artículos, revisiones y comunicaciones publicados en la revista ingenio
pasan por el proceso de revisión por pares y reciben al menos dos rúbricas. El editor comunicará la decisión de los
pares, que será una de las siguientes:
[a] Aceptar luego de realizar correcciones menores (en principio, el documento se acepta después de la revi-
sión basada en los comentarios del revisor. Los autores tienen quince días para revisiones menores).
[b] Reconsiderar después de realizar correcciones importantes (la aceptación del manuscrito dependería de
las revisiones. El autor debe proporcionar una respuesta punto por punto o proporcionar una refutación si
algunos de los comentarios del revisor no se pueden revisar. Por lo general, solo se permite una ronda de re-
visiones importantes. Se pedirá a los autores que vuelvan a enviar el artículo revisado dentro de un período
de tiempo adecuado, y la versión revisada se devolverá al revisor para obtener más comentarios).
[c] Rechazar y promover el reenvío (si se necesita reforzar el método o elementos experimentales adicionales
para respaldar las conclusiones, el manuscrito será rechazado y se alentará a los autores a volver a enviar el
artículo una vez que se hayan realizado más experimentos.
[d] Rechazar (el artículo tiene serios defectos o no hace una contribución signicativa original. No se ofrece
ninguna oferta de reenvío a la revista.
Todos los comentarios de los revisores deben ser respondidos punto por punto. Cuando los autores no estén
de acuerdo con un revisor, deben proporcionar una respuesta clara.
. . Los autores pueden apelar un rechazo enviando un correo electrónico a la
Revista Ingenio. La apelación debe proporcionar una justicación detallada, incluidas las respuestas punto
por punto a los comentarios de los revisores o del editor. Se le pedirá al consejo editor consultado que dé
una recomendación de asesoramiento sobre el manuscrito y puede recomendar la aceptación, una revisión
por pares adicional o mantener la decisión de rechazo original. Una decisión de rechazo en esta etapa es
denitiva y no se puede revertir.
. . Una vez aceptado, el manuscrito se someterá a corrección de estilo profe-
sional, edición, revisión por parte de los autores, correcciones nales, paginación y publicación en el sitio
web de la revista acorde a la periodicidad.
A
1. Todos los artículos recibidos por la revista Ingenio serán sometidos a un control antiplagio utilizando di-
versas herramientas como el sistema Urkund, que analiza los textos en busca de coincidencias gramaticales
y orto tipográcas, lo que garantiza que los trabajos sean inéditos.
Esta revista, que usó tipografía Minion Pro tamaño
11, se terminó de diagramar para su versión digital
en Editorial Universitaria en el mes de junio de 2022
siendo rector de la Universidad Central del Ecuador
el Dr. Fernando Sempértegui Ontaneda y director de
Editorial Universitaria el Prof. Gustavo Pazmiño.
REVISTA INGENIO
85
http://uce-ing-informatica.blogspot.com/
Pone a disposición de la comunidad los siguientes servicios:
+593 2 2542026 ext. 224
+593 2 2542026 ext. 246
+593 2 2542026 ext. 218
+593 2 2238744 ext. 211
+593 2 2542026
+593 2 2542026 ext. 218
+593 2 2542026 ext. 223
+593 2 2550910
+593 2 2238970
+593 2 2522655
LABORATORIO DE SANITARIA
ÁREA DE CAPACITACIÓN INFORMÁTICA
CENTRO DE INVESTIGACIÓN DEL DISEÑO
INDUSTRIAL, INNOVACIÓN Y EMPRENDIMIENTO
LABORATORIO DE PROTOTIPOS
LABORATORIO DE PAVIMENTOS
DEPARTAMENTO DE TOPOGRAFÍA
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA POPULAR - DIP
LABORATORIO DE HIDRÁULICA
