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El servicio de Alumbrado Público de vías, parques y plazas es brindado en el Perú, simultáneamente con el servicio domiciliario de electricidad, por empresas concesionarias de distribución. Debido a las “fallas de mercado” que caracteriza a la prestación de este servicio, el estado peruano a través del OSINERGMIN, regula esta actividad estableciendo las tarifas y llevando a cabo las acciones de supervisión necesarias para que dicho servicio se brinde de acuerdo a determinados estándares de calidad pre-establecidos. / Tesis

La problemática ambiental mundial de las ciudades y centros poblados en nuestros días está centrada en resolver la contaminación atmosférica, el manejo de los residuos sólidos generados y la escasez de los recursos hídricos, para lo que se vienen haciendo muchas investigaciones con programas y proyectos pilotos impulsados por entidades públicas y privadas con el objeto de contrarrestar el deterioro del ecosistema y el hábitat humano. Respecto a los recursos hídricos, es creciente la preocupación y existen iniciativas para el mejor aprovechamiento de las cada vez más escasas fuentes de agua existentes, junto con una equitativa distribución y racional uso de los mismos, así como la búsqueda de fuentes alternativas de agua. Esto se manifiesta en los cambios normativos que se viene dando en torno a la Ley General de Aguas, así como en propuestas de proyectos de desalinización de agua marina para consumo humano y de tratamiento de aguas residuales para su aprovechamiento en riego de áreas verdes y de cultivo. En este contexto, con el presente trabajo se busca modelar los lineamientos metodológicos para determinar las condiciones bajo las cuales las propuestas de proyectos de inversión para el tratamiento de aguas residuales con fines de reuso, como alternativa al uso del agua no destinada a consumo humano directo, sean viables. En el Primer Capítulo se plantea un esquema sobre la problemática del agua así como la importancia de su uso racional para la supervivencia en el medio ambiente, como meta del milenio, y los desafíos que existen para superar la crisis del agua, y lo necesario que resulta la toma de decisiones oportunas en el manejo del agua, y de otra parte los proyectos que se vienen desarrollando para solucionar la problemática que generan las aguas residuales, culminando el capítulo con el planteamiento de los objetivos del presente estudio. El Segundo Capitulo trata sobre el Marco Teórico, donde se enfatiza sobre las definiciones sobre las aguas residuales y las diversas características físico químicas que se encuentran en la realidad, habiendo incorporado diversos planteamientos de investigación sobre plantas de tratamiento de aguas residuales en tanto que son beneficiosas para la comunidad, llegándose a la conclusión de que a medida que las concentraciones de contaminantes aumentan junto con el desarrollo de los centros poblados, mayor es la exigencia de tratar estas aguas antes de ser descargadas a los cuerpos receptores para evitar el deterioro de ecosistemas, lo que a menudo la sociedad desestima por restricciones de recursos y una pobre cultura ambiental y ecológica Ante tal situación se incorporaron en el Tercer Capítulo diversas variables endógenas y exógenas, sustentando como Hipótesis, que en determinadas condiciones de producción de aguas residuales tratadas y de abastecimiento de agua no destinada para consumo humano directo, las primeras se pueden reutilizar con eficiencia y rentabilidad económica y social en sustitución de la segunda. En el Cuarto Capítulo se hace plantea la Metodología empleada así como una delimitación de la presente investigación incorporando el Concepto de “Disposición a Pagar” con fines ambientales y se presentan algunas evidencias empíricas que demuestran la aplicación práctica del modelo planteado, analizándose las tendencias de costos promedios del uso de agua de fuente superficial y subterránea para abastecimiento a la ciudad de Lima Metropolitana, así como los procesos y costos de actuales plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas en distintos sectores de la ciudad que, según se observa, están dando buenos resultados desde el punto de vista ambiental y socioeconómico, con lo que se busca sustentar la hipótesis que se formula. En el Quinto Capítulo se presenta una explicación general del planteamiento teórico y conceptual que sustenta el modelo socio económico propuesto, basado en los principios de análisis de la teoría de la utilidad marginal. Se realiza un análisis teórico de la determinación de tarifas de agua potable en sistemas públicos, la acción de agentes contaminadores que inciden en el deterioro de las características y la calidad de aguas residuales urbanas, así como de la aplicación de impuestos y/o subsidios que propicien controlar y prevenir estos efectos, de modo que los costos de tratamiento sean los menores posibles y brinde mayores beneficios para la sociedad. A su vez, se plantea un método de valuación del producto que se obtiene, de tal modo que se exprese como costo unitario, precio o tarifa (en S/.) por unidad de volumen de aguas residuales tratadas para fines de producción o de servicios, lo que debe incluir los costos unitarios de distribución hasta los puntos de reuso, en sus distintas modalidades. Se puede afirmar que en determinadas condiciones, el costo unitario de producción del tratamiento de aguas residuales debe ser igual o menor que el pago o tarifa de agua, sea de tomas de canales o acequias, de extracción del acuífero o de la red pública (potable), para que los usuarios opten por la alternativa del reuso de aguas residuales tratadas, las cuales deben tener además cualidades físico químicas y volumen o continuidad de abastecimiento adecuados. Asimismo, se formaliza el comportamiento analizado de la decisión de uso entre aguas residuales tratadas y agua no destinada para consumo humano directo en un sistema de ecuaciones matemáticas, las cuales deben facilitar la determinación de condiciones en las que la sustitución mencionada sea aprovechable en términos económicos y sociales. El volumen de agua limpia abastecida a partir del cual el costo promedio de la misma por unidad de medida, determinada por la autoridad reguladora pero considerando las condiciones de oferta y de demanda, supera el costo promedio de producción de aguas residuales tratadas y determina la propensión a sustituir la primera por la segunda, lo cual contribuye al ahorro de recursos económicos y a incrementar el bienestar social. En el Capitulo Sexto, se presenta y analiza los resultados del modelo utilizando los conceptos de costos promedios de producción, - de agua limpia y residual tratada – los cuales guardan concordancia con la propensión a utilizar alternativas más económicas para su utilización en riego y otros usos. A continuación, en el Sétimo Capítulo se presentan las Conclusiones que se desprenden de los aspectos principales planteados en el presente documento, para proponer algunas Recomendaciones orientadas a captar la atención e interés de funcionarios de gobiernos e instituciones públicas, inversionistas privados y de la comunidad en general en la formulación de políticas y estrategias que propicie una tendencia creciente al reuso de aguas residuales tratados, en el marco de una “cultura ahorradora de agua y de cuidado del medio ambiente”. Finalmente se ha incorporado en los Anexos un Glosario de los términos más utilizados, así como algunos comentarios especializados acerca de la conveniencia de utilizar cada vez más el agua residual tratada, incluyéndose la bibliografía consultada, acompañado de cuadros y gráficos, sin los cuales no hubiera sido posible llegar a un mejor entendimiento de lo planteado en el presente trabajo.

La presente tesis se ha elaborado considerando 05 capítulos, los cuales están distribuidos de la siguiente manera: 1. Fundamentos de la investigación, 2. Marco Teórico del problema, 3. Metodología, 4. Análisis de las alternativas de solución, 5. Fundamentos de las alternativas. De manera general se plantea el problema como ¿Qué relación existe entre los servicios de Alumbrado Público como una necesidad básica insatisfecha y el bienestar de las comunidades rurales del Perú? Para luego aplicar el Método de Valoración Contingente, el cual determina la Disposición a Pagar de los pobladores por contar con alumbrado público. Por esta razón el estudio se realizó en las localidades que no cuentan con este servicio del distrito de Antioquía. Es por ello que el Objetivo General es obtener información valiosa a través de métodos que permitan determinar la valoración económica del servicio de alumbrado público, relacionándolo con los niveles de bienestar de las familias rurales. Para llegar al análisis de posibles alternativas de solución al problema de la brecha entre el costo y la disposición a pagar que muestran los pobladores por este servicio. Luego, de mostrar las posibles alternativas para que estas localidades accedan al servicio de alumbrado público; se propone una alternativa solución. De tal forma poder generalizar esta alternativa a cualquier zona rural que tenga esta necesidad. Para obtener lo mencionado anteriormente nos apoyamos en el Método de Valoración Contingente, con preguntas abiertas para una encuesta piloto y cerrada para la encuesta definitiva, para lo cuál se aplicó a una muestra de 94 encuestas para estas 6 localidades. De los resultados obtenidos muestran por ejemplo que la disposición a pagar es de S/. 2.80 soles anuales por el servicio de alumbrado público. Aplicando otras metodologías como el de Costo Beneficio se obtiene como respuesta S/. 3.93 soles anuales y mediante la Capacidad de Pago se obtiene S/. 11.66 soles anuales por este servicio. Con estos resultados se hace una comparación de estas metodologías. Finalmente, se realiza un análisis de esta disposición a pagar y la brecha existente por el costo de este servicio que es de S/. 7.10 soles anuales, como se puede apreciar, el costo es mayor que la disposición a pagar. Para esta situación; se propone alternativas de solución como son los subsidios o racionamiento a este servicio, las cuales son discutidas en esta tesis.

El deficiente sistema de alumbrado público es uno de los problemas viales más importantes desde la implementación de la prolongación Av. Francisco Bolognesi a la ciudad de Chiclayo por causas como averías en el control del alumbrado público tal como luminarias encendidas en horarios dónde la luz natural alcanza la cantidad de lux necesarios según la normativa eléctrica peruana, operación a máxima potencia de las fuentes de luz ante la ausencia de automóviles y/o transeúntes y el escaso mantenimiento del sistema de alumbrado público .Todo esto conlleva al desperdicio y mala utilización de energía eléctrica y en consecuencia la afectación a la economía del ciudadano chiclayano debido a los pagos de tarifas de alumbrado público sin brindar la eficiencia eléctrica y confort visual requerido. A la fecha la única solución que ha planteado Electronorte S.A ha sido instalar más luminarias al sistema de alumbrado público, sin embargo, estas reinciden en la problemática expuesta anteriormente. Debido a eso el presente proyecto propone un sistema de control lumínico inteligente para un tramo de red de alumbrado público dónde se proporcione niveles de iluminación de acuerdo con el flujo de autos y/o transeúntes garantizando el cumplimiento de la normativa eléctrica peruana. Se usará tecnología LED que junto métodos de control gobernarán el comportamiento de la iluminación. Además, se desarrollarán simulaciones mediante un software especializado para conocer a detalle el comportamiento del sistema de iluminación. En esta propuesta se espera la reducción del consumo de energía eléctrica y mejorar la eficiencia en el alumbrado público, así como también brindarle mayor seguridad a los conductores y peatones que transitan por la zona de una manera limpia y no contaminante.

En el Año 2009, la vía que une los distritos de Laredo y El Porvenir no contaba con alumbrado público; es así que la Municipalidad Distrital de Laredo y en coordinación con la Empresa Hidrandina poner en marcha el Proyecto denominado: “Alumbrado Público Vía enlace Distritos de Laredo y El Porvenir”; en la etapa de ejecución, se realiza cálculos de los parámetros de iluminación con los componentes físicos de diseño planteados en el diseño del estudio definitivo, los mismos que no eran óptimos y si bien cumplían con la Norma Técnica DGE “Alumbrado de Vías Públicas en Zonas de Concesión de Distribución”, sus valores se encontraban cerca al rango mínimo, no garantizando su cumplimento en la toda etapa de funcionamiento. Esta investigación tiene como propósito mejorar los parámetros de iluminación y garantizar la calidad de alumbrado público a la vía, acorde con lo establecido en la Norma, con la puesta en operación del Proyecto en mención. La metodología para el estudio necesito emplear la estrategia experimental, a través de la manipulación variables independientes tales la longitud de los vanos, los equipos y accesorios de iluminación considerados en el diseño del Proyecto; con la finalidad de poder contrastar los efectos sobre las variables dependientes como son los parámetros de iluminación. Para ello se usó como herramienta de cálculo el software Calculux. El análisis se hizo mediante ensayos, modificando las dimensiones del diseño constructivo del pastoral, tales como el alcance horizontal y el ángulo de inclinación y calculando los parámetros de iluminación para cada caso. Con los ensayos realizados se pudo verificar la variación de los parámetros de iluminación respecto a las modificaciones del dimensionamiento del pastoral. Así mismo mediante una evaluación adecuada se pudo optimizar las dimensiones del diseño constructivo del pastoral planteado inicialmente en el Proyecto, permitiendo establecer un nuevo diseño con la dimensión más óptima, la misma que fue considerada para ejecución de la obra. Concluida la ejecución de la obra se realizaron pruebas de campo, tales como luminancia media, iluminancia media y uniformidad media de Iluminancia, cuyos valores eran próximos a los calculados teóricamente con el nuevo diseño, los mismos que se encontraban dentro de los rangos permitidos establecidos en la Norma

El servicio de Alumbrado Público de vías, parques y plazas es brindado en el Perú, simultáneamente con el servicio domiciliario de electricidad, por empresas concesionarias de distribución. Debido a las “fallas de mercado” que caracteriza a la prestación de este servicio, el estado peruano a través del OSINERGMIN, regula esta actividad estableciendo las tarifas y llevando a cabo las acciones de supervisión necesarias para que dicho servicio se brinde de acuerdo a determinados estándares de calidad pre-establecidos.

[ES] En esta tesis se plasma un ejemplo paradigmático de Matemática Industrial: se define un problema real de enorme interés actual, se presenta un modelo matemático del mismo, se resuelve numéricamente mediante métodos de elementos Finitos, se realiza diferentes prototipos y se verifican experimentalmente las predicciones teóricas; además, en este caso particular, los prototipos aquí analizados se llevaron al mercado, cerrando un ciclo que se inicia con el modelado matemático y se termina con la transferencia a la sociedad de una solución competitiva a un problema real. El problema que se aborda en esta tesis se enmarca en el desarrollo de soluciones de iluminación basadas en tecnología de diodos emisores de luz (LED, por su abreviación en inglés) de alta potencia. De hecho, el problema que se afronta es el desarrollo de disipadores pasivos de calor que garanticen la correcta evacuación del calor producido en el dispositivo LED y aseguren su adecuado funcionamiento. Para ello, se modela el problema de transferencia de calor (incluyendo conducción, radiación y convección) en diferentes prototipos, se resuelve con técnicas de Elementos Finitos y se optimizan los diseños propuestos, garantizando siempre que la temperatura de operación del chip LED sea correcta. Una vez realizado este análisis teórico, se construyen los prototipos y se verifican experimentalmente las predicciones realizadas. Por último, en los anexos se recoge una serie de aportaciones complementarias: una sobre el gas de van der Waals y la Geometría de Contacto y otras dos sobre la convergencia de métodos iterativos. / [CA] En aquesta tesi es plasma un exemple paradigmàtic de Matemàtica Industrial: es defineix un problema real d'enorme interès actual, es presenta un model matemàtic del mateix, es resol numèricament mitjançant mètodes d'Elements Finits, es realitza diferents prototips i es verifiquen experimentalment les prediccions teòriques; a més, en aquest cas particular, els prototips aquí analitzats es van dur a mercat, tancant un cicle que s'inicia amb el modelatge matemàtic i s'acaba amb la transferència a la societat d'una solució competitiva a un problema real. El problema que s'aborda en aquesta tesi s'emmarca en el desenvolupament de solucions d'il·luminació basades en tecnologia LED d'alta potència. De fet, el problema que s'afronta és el desenvolupament de dissipadors passius de calor que garanteixin la correcta evacuació de la calor produïda da en el dispositiu LED i assegurin la seva adequat funcionament. Per a això, es modela el problema de transferència de calor (incloent conducció, radiació i convecció) en diferents prototips, es resol amb tècniques d'Elements Finits i s'optimitzen els dissenys proposats, garantint sempre que la temperatura d'operació de l'xip LED sigui correcta. Un cop realitzat aquest anàlisi teòrica, es construeixen els prototips i es verifiquen experimentalment les prediccions realitzades. Finalment, en els annexos es recull una sèrie d'aportacions complementàries: una sobre el gas de van der Waals i la Geometria de Contacte i dues sobre la convergència de mètodes iteratius. / [EN] In this thesis, a paradigmatic example of Industrial Mathematics is captured: a real problem of enormous current interest is defined, a mathematical model of it is presented, it is solved numerically using Finite Element methods, different prototypes are made and the theoretical predictions are experimentally verified; Furthermore, in this particular case, the prototypes analyzed here were brought to the market, closing a cycle that begins with mathematical modeling and ends with the transfer to society of a competitive solution to a real problem. The problem addressed in this thesis is part of the development of lighting solutions based on high-power LED technology. In fact, the problem being faced is the development of passive heat sinks that guarantee the correct evacuation of the heat produced in the LED device and ensure its proper operation. For this, the heat transfer problem (including conduction, radiation and convection) is modeled in different prototypes, it is solved with Finite Element techniques and the proposed designs are optimized, always guaranteeing that the operating temperature of the LED chip is correct. Once this theoretical analysis has been carried out, the prototypes are built and the predictions made are experimentally verified. Finally, the annexes contain a series of complementary contributions: one on van der Waals gas and Contact Geometry and two others on the convergence of iterative methods. / A la Secretarıa de Educación Superior, Ciencia,Tecnología e Innovación (SENESCYT) por el apoyo económico para poder realizar mis estudios en el extranjero con el fin de fortalecer el talento humano en el Ecuador. / Alarcón Correa, DF. (2020). Modelado matemático y simulación numérica de disipadores de calor para luminarias LED. Aplicaciones a alumbrado público [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/155989