La presente tesis trata sobre el estudio de la Pequeña Central Hidroeléctrica de Monzón, ubicada en la provincia de Huamalíes, departamento de Huanuco. Empezamos este trabajo viendo los objetivos del proyecto, los cuales eran de dotar de energía eléctrica a la localidad de Monzón. Para ello hacemos un análisis del mercado eléctrico y vemos las alternativas para cubrir esta demanda de las cuales seleccionamos la Central Hidroeléctrica. Analizamos las cuencas cercanas a la población y decidimos por la que ofrecía las mejores condiciones para desarrollar el proyecto. Como en todo proyecto hidroenergético estudiamos primero la disponibilidad de la fuente principal de todo este mecanismo, que es el agua y por ello hacemos los estudios hidrológicos. A continuación hacemos los estudios geológicos y topográficos del área seleccionada, También hacemos los análisis de los materiales de construcción que hay en las canteras. Proseguimos con el diseño de las obras y su respectiva justificación. En una central hidroeléctrica se busca que la obra sea bien diseñada, garantizando su buen funcionamiento y estabilidad de sus componentes. Con la demanda encontrada y ubicándonos en la zona del proyecto se ha calculado que se puede construir una PCH de 360 KW de potencia. Hacia ello va nuestro trabajo. Adicionalmente presentamos los sistemas de transmisión eléctrica a nivel de estructuras típicas y la subestación de salida. Por último calculamos el presupuesto total del proyecto y realizamos una evaluación económica del mismo para ver su rentabilidad. Las tablas se encuentran en un archivo excel denominado tablas – tesis y ayudan a esquematizar datos y cálculos en cada capítulo. / Tesis

Ingeniero Civil Mecánico / En Chile se está legislando a favor de las energías renovables no convencionales (ERNC) y tanto empresas privadas como organismos de cooperación extranjeros, están volcando recursos hacia desarrollos en sistemas que actúan como pequeños generadores de energía eléctrica, con posibilidad de conectarse a un sistema interconectado o trabajar en generación distribuida. En este contexto, el presente trabajo de título pretende aportar en el desarrollo y en el mantenimiento de una central microhidráulica, con el objetivo de generar un sistema inteligente que permita funcionar con la menor intervención posible, y por consiguiente, reducir costos de operación. Para tales efectos, se contempla el desarrollo de un sistema de monitoreo de la condición basado en vibraciones para el turbo-generador, para advertir cuando un componente esté pronto a fallar. El mantenimiento basado en la condición o mantenimiento predictivo, requiere el conocimiento de las frecuencias características de fallas dada una condición indeseada, tales como fallas en rodamientos, solturas en pernos, desbalance, roce, eje doblado, entre otras. Estas anomalías son detectadas por análisis de vibraciones en elementos rotativos o no rotativos; para el caso de este trabajo de título, los análisis se realizan en elementos no rotativos bajo la norma ISO 10816. Los sensores utilizados son acelerómetros piezoeléctricos. La señal capturada por los sensores se guarda en un computador, donde es procesada mediante un algoritmo. La visualización de las frecuencias características se consigue mediante la utilización de filtros y técnicas matemáticas de discretización de la señal real. En este estudio fue considerada la transformada de Fourier, una de las herramientas más usadas en el tratamiento de señales periódicas. Sin embargo, para el caso de rodamientos, la técnica de la envolvente es aplicada antes de la transformada de Fourier, de esta forma, por medio de la aplicación de filtros se eliminan frecuencias indeseadas y se obtienen los espectros que se utilizan para analizar vibraciones. Los espectros obtenidos se analizan mediante un sistema experto que constituye la última etapa del algoritmo, donde se realiza el diagnóstico en base al reconocimiento de patrones de frecuencias y probabilidad de falla, luego se predice el tiempo para fallar mediante ajuste de tendencia y se reprograma la fecha de mantención. El algoritmo se valida en un banco de pruebas, con un rotor donde se pueden producir distintas fallas. Por último, en este trabajo de título, se utiliza el algoritmo desarrollado y se analiza la condición del turbo-generador, diagnosticando un desbalance acentuado por una frecuencia natural equivalente a su frecuencia de rotación nominal, que dada la amplitud de las vibraciones, se recomienda el cese del funcionamiento de la central microhidráulica, según la norma ISO 10816 parte 1.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Investigación sobre diseño optimo bajo el principio de superposición de las obras de cabecera, desarenador, canal de conducción, cámara de carga, tubería forzada y casa de máquinas en las especialidades de la hidráulica y mecánica tratando interrogantes como el grado de correlación entre ambas especialidades, características geométricas para la elección de la alternativas más viable, escenario más crítico para el diseño de las estructuras anteriormente mencionadas, nivel de implicancia de un análisis estático y dinámico en las estructuras hidromecánicas y porcentaje de sobrepresión en el estudio de golpe de ariete en la tubería forzada. / Tesis

El presente proyecto de tesis se encarga de desarrollar los temas concernientes al diseño mecánico de una válvula de admisión tipo mariposa de 750 mm de diámetro nominal para una central hidroeléctrica con un salto neto de 34 m. La justificación para realizar este proyecto radica en que las válvulas de admisión necesitan satisfacer requerimientos especiales de la instalación, los cuales no se pueden solucionar con la simple selección del equipo a partir de un catálogo. El espacio disponible, el ambiente de trabajo y los tiempos de operación de la válvula, son algunos ejemplos de temas de interés que requieren a veces la realización de un diseño particular. Por tanto, en este trabajo se recopiló la información necesaria que permitió el dimensionamiento de la válvula y la automatización de la misma. El estado del arte del diseño, la selección del concepto de solución, la determinación de las fuerzas actuantes, el diseño de los elementos de la válvula, la automatización del equipo y el presupuesto del proyecto son sólo algunos temas que fueron tratados en este documento. Además, en este trabajo se adjuntaron anexos y planos los cuales permitirán la fabricación, montaje y operación del equipo. / Tesis

Geógrafo / No autorizada para ser publicada en el Portal de Tesis Electrónicas de la U. de Chile.

Propone un primer modelo conceptual hidrogeológico local en la zona del Derrumbe 5. Caracteriza los acuíferos presentes en la superficie y en la profundidad, y aplica una modelación numérica con FEFLOW+FMH3, con la finalidad de plantear las obras de drenaje y subdrenaje, que permitan mejorar la resistencia de los suelos y modifiquen los parámetros de resistencia en cada unidad geológica. Analiza los efectos derivados del ciclo del agua local, mediante la cuantificación y delimitación de áreas de drenaje y su relación con las condiciones hidrogeológicas (tipos de acuíferos). Identifica las zonas de recarga y descarga e interpreta el modelo conceptual de interacción de escorrentía superficial, subsuperficial y subterránea. En función de la información geológica-geotécnica disponible, comprende las unidades hidrogeológicas in situ, con fines de estimar el movimiento del flujo en medios porosos. Predice escenarios hidrogeológicos considerando las obras de estabilización para el deslizamiento, y su relación con los límites del acuífero interpretado. Aplica el modelo FEFLOW+FMH3, para predecir las trayectorias y tasas de flujo de agua, que convergen a las masas del deslizamiento denominado Derrumbe 5, con fines de proyectar las obras civiles de captación subterránea. / Tesis

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 22/7/2020. / Ingeniero Civil / En Chile, la demanda energética en los últimos decenios ha ido en constante aumento debido al sostenido crecimiento del país. Los combustibles fósiles han sido los preferidos para poder suplir esta demanda sacando cada vez más ventaja de la participación hidroeléctrica en la matriz energética Para cambiar esta tendencia hoy en el país se están ejecutando, y en otros casos ya construyendo, diversos proyectos de energía renovables no convencionales, dentro de los cuales, las pequeñas centrales hidroeléctricas están adquiriendo cada día mayor participación, aprovechando el potencial que tiene Chile en esta materia y aportando al SIC energía confiable y limpia. En este trabajo de título se desarrolla un estudio a nivel de factibilidad técnico-económica de una probable mini central hidroeléctrica ubicada en el río Chirre, en la Región de los Ríos. Sus objetivos específicos son: i. Recopilar antecedentes de buenas prácticas en proyectos hidroeléctricos de este tipo que se hayan construido en la actualidad, y una revisión de las guías para considerar los antecedentes y requerimientos del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), para elaborar una correcta base de diseño, ii. Diseñar la minicentral hidroeléctrica, enfocado principalmente en los aspectos hidráulicos de sus obras civiles, iii. Realizar una evaluación económica del proyecto, la que permite concluir la factibilidad técnica y económica de la mini central. La metodología para lograr los objetivos incluye la recopilación de información detallada de los diversos componentes que conforman un minicentral hidroeléctrica. Luego la recopilación de antecedentes topográficos e hidrométricos de la zona de ubicación del proyecto, que permiten elaborar un estudio hidrológico en la zona de captación y así determinar el caudal de diseño. Luego proyectar las obras civiles y realizar el diseño hidráulico de la minicentral. Finalmente mediante cubicaciones, y posterior presupuesto de la central, se realiza la evaluación económica del proyecto, en base a precios unitarios típicos para este tipo de proyecto y proyecciones del precio de la energía actualizadas a la fecha. Los resultados de la evaluación económica, para el diseño de la central adoptado, muestran que la central se encuentra en el límite de la factibilidad, por ello se considera también otro tipo de alternativa más económica de construcción, sin embargo, se recalca que se debe contar estudios más en detalle que validen la implementación de esta alternativa. Los análisis de sensibilidad para casos pesimistas en que el precio de la energía es menor al caso base, afectan notoriamente los resultados de la evaluación económica de la central al punto de no ser factible.

Tesis para optar al grado de Doctor en Historia

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Embalses a nivel mundial son operados con el objetivo de satisfacer demandas de agua para diferentes usos: consumo humano, agricultura, hidroelectricidad, caudales ambientales e intereses recreacionales. Estos uso debido a periodos prolongados de sequias, generados por el cambio climático, aumento de la población, degradación del medio ambiente y aumento de la demanda energética han exacerbado diferentes conflictos en la utilización del recurso a diferentes escalas especiales y temporales . Por lo anterior, decisiones de asignación de agua desde embalses y el análisis de sistemas de recursos hídricos en general deben tener en cuenta diferentes trade-offs entre los usos que se ven beneficiados con el recurso, con el objetivo de realizar una efectiva coordinación y resolución de conflictos. El riego y la hidroelectricidad son los principales usos en los sistemas hídricos a nivel mundial. Estos usos del agua en algunas zonas geográficas sostienen un conflicto inherente a sus requerimientos de agua debido a que son estacionalmente dispares. La hidroelectricidad tiene las mayores demandas en invierno y el uso agrícola concentra la utilización del recurso en los meses de verano. Por otro lado, la escala espacial de utilización del recurso puede transcender la cuenca, debido a la interconexión del sistema eléctrico, el cual es operado en base a intereses del operador del sistema eléctrico. Por tal, la decisión de asignar agua de un embalse puede involucrar información de disponibilidad del recurso de otras cuencas, además de información propia del sistema eléctrico, relacionada con incertidumbre de precios de combustible, estado de líneas de transmisión, demandas energéticas, entre otras. Éste trabajo plantea una propuesta metodológica para la planificación de la asignación del recurso hídrico, considerando el valor económico de los usos, integrando funciones de demanda mensual para uso agrícola, con dos representaciones del valor marginal de la generación eléctrica, inserta en un sistema eléctrico interconectado el cual transciende la cuenca. El enfoque propuesto realiza una correcta representación del uso hidroeléctrico en un modelo a escala de cuenca, lo cual alivia los conflictos entre el riego y la hidroelectricidad en presencia de escasez hídrica.

En el Perú el 24% de la población nacional carece de acceso al servicio eléctrico; esto significa que alrededor de 6.5 millones de peruanos permanecen al margen del desarrollo y la modernidad. En el sector rural la situación es más grave pues solamente un 32% posee suministro eléctrico. La electrificación rural en el país se viene desarrollando, en base a los Pequeños Sistemas Eléctricos; a la extensión de las Líneas de Transmisión y Subestaciones asociadas a la construcción de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas. Se presenta el diseño de un grupo hidráulico utilizando una turbina Michell Banki de 8 a 20 kW de potencia para ser instalado en diversas localidades de la zona rural del país. El trabajo ha abarcado el diseño de un grupo de generación para el rango de potencias establecido incluyendo el diseño de la turbina, el sistema de transmisión para la transformación de energía mecánica a eléctrica, la selección del generador eléctrico y los instrumentos de control, además de la confección de la carta de trabajo de la turbina y los manuales de uso, instalación y mantenimiento. El grupo se encuentra diseñado para operar a 1800 revoluciones por minuto, con un caudal de diseño de 85.8 l/s y un salto neto necesario de 45.9 metros. El rotor esta compuesto por 24 álabes con un diámetro exterior de 149 milímetros y un ancho de 160 milímetros. Para regulación del caudal de entrada y con ello de la potencia de salida cuenta con un álabe directriz ubicado en el inyector de la turbina y regulable a través de una manivela exterior. La turbina estará conectada a un motor asíncrono trifásico de 4 polos operando como generador. Se podría hacer un paralelo entre este equipo y un grupo electrógeno. Mientras que en la parte técnica no se observará gran diferencia si la habrá en la parte económica, pues si bien el grupo hidroenergético presenta una inversión inicial mucho mayor que la del grupo electrógeno, prácticamente no tiene costo de operación. Por lo que para proyectos a largo plazo se presenta como una excelente opción. El costo del proyecto esta alrededor de los US$ 42 000 sin incluir el impuesto general a las ventas. El equipo en cuestión será capaz de trabajar en una amplia zona de trabajo. Pudiendo operar en múltiples combinaciones de salto y caudal que cumplan con la relación que se muestra en el desarrollo del trabajo. Con esto se logra un equipo con una alta flexibilidad de utilización. Con ello es posible tener una producción en masa de este equipo y destinarlo a ser utilizado en la electrificación de pequeños poblados en zonas alejadas del país que se ajusten a los requerimientos de caudal y salto neto del equipo. Con esto se logra también un equipo estandarizado y con ello bajar costos de reparación y de repuestos, además de tener técnicos especializados en el equipo. / Tesis