En la presente tesis se desarrolla el Estudio y Diseño preliminar para la Minicentral Hidroeléctrica de Carampoma Ubicada en la Cuenca Alta del Río Rímac, la cual se localiza en el distrito del mismo nombre, provincia de Huarochirí, departamento de Lima. Asimismo, la minicentral se ubica en la subcuenca del río Shuncha, dentro de la subcuenca del río Santa Eulalia, parte alta de la cuenca del río Rímac. Inicialmente, se realizó un estudio del mercado energético con fuentes obtenidas del Organismo Supervisor de la Inversión de la Energía y Minería (OSINERGMIN), para analizar la tendencia de la demanda energética futura en el Perú. Luego, se realizó el estudio de disponibilidad hídrica en la subcuenca del río Shuncha. Sin embargo, dado que no se encontró ninguna estación hidrométrica o pluviométrica dentro de la subcuenca del río Shuncha, se empleó el método de la transmisión hidrológica con el fin de obtener un registro de caudales medios mensuales del río Shuncha, a partir de los caudales medidos por la estación hidrométrica Sheque. Adicionalmente, se consideró el aporte de las lagunas Huamparcocha, Huachuguacocha, Rondan y Mancacoto (información proporcionada por Edegel), pues los caudales obtenidos de la estación Sheque eran naturalizados. También se consideró el criterio del caudal ecológico propuesto por la Autoridad Nacional del Agua (ANA). A partir de los criterios anteriormente indicados, fue posible elaborar la curva de duración de caudales para la determinación de posibles caudales de diseño, de acuerdo a la tendencia gráfica y de valores teóricos de persistencia. Por otro lado, se determinó el emplazamiento de las obras típicas para la minicentral, de acuerdo con las características geológicas y topográficas de la zona del proyecto. Asimismo, se realizó una evaluación económica con la finalidad de determinar la rentabilidad y evaluar la viabilidad del proyecto. Para tal efecto, se calculó el costo total de la minicentral a partir de distintos caudales tentativos de diseño. Para determinar el costo de las obras civiles, suministros y obras electromecánicas, se emplearon curvas paramétricas. Además, con la finalidad de adjudicar energía al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), la minicentral se analizó según los lineamientos del OSINERGMIN para la subasta de suministro de electricidad con Recursos Energéticos Renovables (RER). Como resultado de la evaluación económica, se obtuvo la mayor rentabilidad para el caudal de diseño de 1.38m³/s, con lo cual se genera una potencia de 5.74 MW. Las características principales de la minicentral contemplan la toma de agua en el río Shuncha, además del sistema de conducción de agua desde la captación Carhuac hasta las turbinas en la casa de máquinas (canal de conducción y tubería forzada de acero en superficie). Asimismo, la casa de máquinas en superficie, la subestación elevadora a 22.9 kV, la línea de transmisión de 22.9 kV hasta el punto de conexión al SEIN en la subestación San Mateo de Luz del Sur y las rutas de acceso permanentes al proyecto. Por último, se realizó el predimensionamiento de las obras típicas para la minicentral y el esquema del diseño preliminar del proyecto desarrollado.

Los sistemas de puesta a tierra representan un elemento esencial para la protección de personas, aparatos eléctricos, instalaciones y viviendas contra averías o fugas eléctricas. Por tal razón, es necesario desarrollar y mejorar la calidad de los elementos de descarga como el electrodo copperweld. El mercado objetivo del proyecto es constituido por las empresas de distribución eléctrica y los distribuidores de materiales para el sector eléctrico. Los electrodos copperweld tienen un diámetro desde 14.60 mm hasta 19.05mm y un largo desde 1.80 M hasta 2.40 M. La presentación comercial tiene las medidas de 14.60 mm x 2.40 M y será comercializada a un precio de S/. 30.00 soles más IGV. Al ofertar este electrodo como novedoso y con un estricto cumplimiento de las norma ANSI C33.8 se espera cubrir el 30% del mercado interno. La planta tendrá un área de 520 metros cuadrados y estará ubicada en la Zona Industrial Infantas en el distrito de Los Olivos en Lima. El proceso productivo consiste en la recepción de la materia prima e insumos, acondicionamiento del cuerpo del electrodo y desengrase, el cual irá luego a las tinas de inmersión para obtener el recubrimiento de cobre, y finalmente el electrodo será secado en un horno eléctrico y embalado en mangas de plástico. La inversión inicial del proyecto en activos fijos es de S/. 221,512.00 soles incluyendo el IGV, con respecto al capital de trabajo es necesaria la suma de S/. 136,066.83 soles incluido IGV. El financiamiento ha sido estructurado en 47.94% de capital propio y 52.06% de deuda. El costo ponderado de capital es 13.97%. La evaluación económica y financiera de los flujos de caja del proyecto presentan su factibilidad en diversos escenarios, con un Valor Actual Económico de S/. 80,072 soles, un Valor Actual Neto Financiero de S/. 177,342 soles y un período de recuperación de 5 años. La Tasa Interna de Retorno Financiera es 39.79%, por lo que el proyecto es rentable.

Ingeniero Civil Eléctrico / Una de las principales variables a controlar en un sistema eléctrico es la frecuencia. Para asegurar su estabilidad en las 2 etapas de control (control primario (CPF) y secundario de frecuencia (CSF)) se hace imprescindible un correcto ajuste de las ganancias de los reguladores involucrados. A través de esta memoria se busca proponer una metodología para el ajuste óptimo de reguladores PI encargados del CPF, los cuales pueden ser de frecuencia o potencia-frecuencia. Existe una infinidad de técnicas para definir los parámetros de los reguladores PI, no obstante no todas se ajustan al contexto de regulación de frecuencia utilizando centrales hidráulicas. En esta memoria se estudiaron 2 metodologías: ajuste según Bode y según Ziegler-Nichols. A través de un modelo lineal se aplicaron dichas metodologías al caso particular de la central Colbún. Luego, llevando los mismos ajustes a un modelo no lineal del sistema, se evaluó el desempeño de los reguladores para distintos escenarios y configuraciones: operación en isla y red; distintos niveles de potencia; diferentes niveles de cota de embalse. Para los casos en que la central opera con una cota alta y ésta se encuentra en la sección ancha de la chimenea de equilibrio que posee el sistema, los resultados muestran una respuesta que cumple con las exigencias presentadas en la Norma Técnica. Sin embargo, para cotas inferiores, cuando la cota pasa a la sección angosta de la chimenea, se observan respuestas no acorde a lo exigido. Para ello fue necesario proponer ajustes adicionales. De los resultados se observó que con el reajuste propuesto se cumplen con las exigencias de la Norma Técnica. Luego de establecer una comparación entre las respuestas del modelo no lineal y lineal, se obtuvo que para las condiciones de cota alta es posible utilizar el modelo lineal como una buena aproximación del no lineal. Luego, el análisis realizado para el CSF se realizó utilizando el modelo lineal. Se empleó un modelo de 2 centrales, con 2 generadores en cada una, donde una central se encarga exclusivamente del CPF mientras que la otra se encarga del CSF. Se ajustaron los principales parámetros del regulador encargado del CSF: la constante de tiempo del bloque integral y la tasa de toma de carga de las unidades. A través de las simulaciones se observó que el ajuste cumple con las exigencias fijadas por la Norma Técnica. El Artículo 3-17 de la Norma Técnica propone 2 alternativas para el control secundario de frecuencia: un control centralizado en el CDEC y uno localizado en una central (en este caso Colbún). Utilizando el sistema mencionado en el párrafo anterior, se estudiaron y compararon ambas alternativas. Se observó que la opción de un control localizado en una central es una solución simple, eficiente y viable, mientras que la alternativa de un control centralizado conlleva dificultades como lo son la presencia de oscilaciones sostenidas en el tiempo (ciclos límite), las cuales se deben a la presencia de retardos en el envío y recepción de las señales y a la difcultad de coordinación entre las tomas de carga de las unidades y la fijada por el CDEC.