Rogger José Andrade-Cedeno

Photovoltaic solar water pumping systems (PVSWPS) offer a sustainable solution for water access in remote rural areas, but their performance depends on tracking the maximum power point (MPP) of the photovoltaic (PV) array, which partial shading complicates by creating multiple local maxima in the power–voltage curve. This study presents the design and simulation in MATLAB/Simulink of a complete PVSWPS (PV array, Ćuk DC–DC converter, permanent magnet DC motor–centrifugal pump and hydraulic network) under partial shading scenarios representative of the Ecuadorian coast. Three MPPT strategies were compared: incremental conductance (IC-MPPT), particle swarm optimization exploiting empirically identified voltage clusters (PSO-MPPT), and an artificial neural network trained on the irradiance-to-MPP voltage relationship (ANN-MPPT). IC-MPPT converged to a local maximum in three of five scenarios, with a mean tracking error of 20.45%, whereas PSO-MPPT and ANN-MPPT reached 0.65% and 1.14%, increasing the pumped volume by approximately 6.5% and 7.0% in five stepped scenarios and by 3.9% and 4.6% in a 60 s continuous irradiance profile. This came with a lower converter efficiency (84.25% for IC-MPPT vs. 80.11% and 79.52%), a trade-off between tracking accuracy and efficiency. The net gain in delivered water supports intelligent MPPT for PV water pumping under frequent partial shading.

Photovoltaic solar water pumping systems (PVSWPS) offer a sustainable solution for water access in remote rural areas, but their performance strongly depends on accurately tracking the maximum power point (MPP) of the photovoltaic (PV) array, a task complicated by partial shading, which introduces multiple local maxima in the power–voltage characteristic. This study presents the design and simulation of a complete PVSWPS — comprising a PV array, a Ćuk DC–DC converter, a permanent magnet DC motor–centrifugal pump assembly, and a hydraulic network — modeled in MATLAB/Simulink and evaluated under partial shading scenarios representative of the Ecuadorian coast. Three MPPT strategies were implemented and compared: a conventional Incremental Conductance (IC-MPPT) algorithm, a Particle Swarm Optimization-based algorithm (PSO-MPPT) exploiting empirically identified voltage clusters, and an Artificial Neural Network-based algorithm (ANN-MPPT) trained on the irradiance-to-MPP voltage relationship. Results show that IC-MPPT converges to a local maximum in three of five evaluated scenarios, with a mean tracking error of 20.45%, whereas PSO-MPPT and ANN-MPPT maintain mean errors of 0.90% and 1.71%, respectively, increasing cumulative pumped water volume by approximately 5.7% and 5.1%. This gain came with a modest reduction in converter conversion efficiency, revealing a trade-off between tracking accuracy and efficiency that has received limited attention in the literature. These findings support the adoption of intelligent MPPT strategies for photovoltaic water pumping under frequent partial shading conditions.

Para los sistemas de aireación acuícola la continuidad del suministro eléctrico es importante, ya que cualquier interrupción del servicio agota el oxígeno del agua y destruye la biomasa cultivada. Este estudio analizó si era técnica y económicamente viable implementar un inversor híbrido para respaldar los aireadores de las piscinas en el campus La María de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo. El análisis cuantitativo partió de medir el consumo real de energía, diseñar la estructura fotovoltaica híbrida y proyectar su comportamiento mediante simulaciones en HOMER 3.15.3 Pro y MATLAB/Simulink R2022a. Los datos mostraron una demanda promedio de 24,07 kWh/día y confirmaron que el sistema puede sostener la operación con un 53,8% de energía renovable, lo que reduce la carga sobre la red comercial. Aunque los números financieros indican que la inversión no genera rentabilidad bajo las variables evaluadas, la propuesta blinda la operación de los equipos y ofrece una solución real para zonas de cultivo donde no se pueden permitir fallas de luz

El acceso confiable y continuo a la energía eléctrica en zonas rurales sigue siendo un desafío en América Latina, debido al aislamiento geográfico, la infraestructura limitada y los elevados costos de implementación. Ante esta realidad, la adopción de tecnologías basadas en el Internet de las Cosas (IoT) representa una alternativa viable para optimizar la supervisión, gestión y eficiencia de sistemas energéticos descentralizados. Este artículo presenta un análisis comparativo de protocolos de comunicación IoT de bajo consumo y plataformas en la nube enfocadas en el monitoreo y control de energía en entornos rurales. Se empleó una metodología documental y descriptiva-comparativa, considerando criterios como rendimiento técnico, escalabilidad, consumo energético, viabilidad de implementación y adaptabilidad al contexto. Los resultados destacan la eficacia de tecnologías como LoRaWAN y MQTT, y de plataformas como ThingsBoard y Ubidots, por su robustez y bajo requerimiento de recursos. Además, se desarrolló una emulación con microcontroladores ESP32 y sensores PZEM-004T, validando la factibilidad técnica de soluciones accesibles para monitoreo y control energético rural.

Resumen Este trabajo describe el diseño de un sistema SCADA para mejorar el servicio de agua potable en el municipio del Cantón El Empalme, Ecuador. Se detallan las fases del diseño, los criterios para el análisis del estado de automatización de la planta, el diseño de la automatización y la selección de dispositivos. El sistema SCADA, que utiliza PLCs, sensores y bombas conectados a través del protocolo ModBus TCP, mejoró la eficiencia operativa, redujo los tiempos de respuesta y contribuyó a la calidad del producto final. Se identificaron problemas como desequilibrio en las protecciones de los tableros y tiempos de respuesta prolongados, los cuales fueron abordados mediante la simulación del modelo de automatización.

Los parques eco industriales son una variante a los parques industriales, los cuales son parte de una planificación estratégica centrada en el cuidado del medio ambiente, mediante la incorporación de variables para el fomento del desarrollo local sustentable. El objetivo de esta investigación es analizar las metodologías que pueden emplearse para diseñar parques industriales bajo criterios de sostenibilidad y simbiosis industrial, a los fines de definir y planificar el diseño de un Eco-Parque industrial para la Provincia de Esmeraldas-Ecuador. Como resultado se alcanzó a desarrollar una metodología que integra a través de 10 pasos, una guía de acción para lograr el diseño de parques industriales que promuevan el desarrollo de la economía circular, la generación de información compartida y la colaboración entre empresas, la participación de centros de investigación y organismos gubernamentales, como parte de un ecosistema. Se concluye que a través de la integración de metodologías como la de análisis de Clúster, redes de simbiosis industriales sostenibles, la Cuna a Cuna, entre otras técnicas, se puede alcanzar a generar un diseño y planificación de parques industriales orientados al desarrollo socio-económico y sostenible de los diferentes sectores, entre ellos el sector pesquero de la Provincia de Esmeraldas de Ecuador.

Flow rate and pressure are variables of great interest in the process control industry, especially in pumping systems. With the help of modeling and simulation, it is possible to understand the operation of these systems prior to their construction, in addition to allowing their behavior to be analyzed in various operational scenarios and testing different control strategies. In this work, the hydraulic, mechanical, electrical and electronic models of the different components of the system are studied. Two study cases for automatic flow control are assembled, using Simscape library from MATLAB/Simulink R2019b. This study cases are: i) with a control valve and ii) with a variable speed drive. The simulations determined that both cases keep the flow constant in the face of pressure disturbances, with a good dynamic response. Case 2 consumes less power than case 1, between 24 and 64% less, especially at low flow rates. It also reduce unwanted mechanical and electrical problems due to sudden starts and stops. Case 2 produced harmonic pollution on both the grid and motor sides, which implies a potential risk for the motor and the electrical grid. Case 2 was experimentally validated, obtaining errors of less than 10%.

This work focuses on the modeling and simulation of constant pressure systems based on variable speed pumps, with the aim of studying and evaluating their performance from a multidisciplinary approach. Using the physical models of the Simscape library, from MATLAB/Simulink R2019b, two study cases are assembled consisting of: piping system, a hydropneumatic tank, centrifugal pumps with an induction motor, variable speed drives, and a control system. Case one is comprised of one pump at a fixed speed and another at variable speed, and case two with both pumps at variable speed. For the parameterization of the models, data from manufacturers and process requirements are used. The different stages of the control system are integrated and configured; these are constant V/f control, slip compensation, space vector modulation (SVM,) and pressure controller. The dynamic response of the system, power saving, transient current at startup, and harmonic distortion are evaluated. The results showed that both cases kept the pressure constant in the face of variable flow demand and smoothed out the current during startup. Case two saved more energy (between 28 and 49%) but generated more harmonic distortion. In addition, both cases have better performance compared with traditional fixed-speed technologies.