[ES] En todos los sistemas energéticos influyen gran cantidad de variables dinámicas, así definidas por su relación de dependencia respecto del tiempo. Debido a la gran cantidad de variables que definen los sistemas energéticos, se complica cualquier actuación que busque, dentro del campo de la optimización y gestión de la Eficiencia Energética (EE), su mejora. Por esta razón, tanto las organizaciones públicas como privadas, promueven la obtención y desarrollo de nuevos procedimientos matemáticos que permitan tratar la complejidad de las variables implicadas en las instalaciones energéticas y extraer adecuadamente la información que proporcionan de los sistemas energéticos, de cara a lograr alcanzar real- mente los objetivos de EE internacionalmente acordados. La mayoría de los estudios que se han realizado desde finales del siglo XX se han centrado en su mayoría en el campo de la ingeniería civil, donde existen innumerables estudios matemáticos orientados a la mejora de la EE que, por ejemplo, han permitido reducir los costes de producción y distribución, el consumo de combustibles fósiles, la emisión de gases de efecto invernadero o el coste de ciclo de vida. Esta proliferación de estudios, con el consiguiente aumento del conocimiento, no se ha producido al mismo nivel dentro del sector naval y mucho menos en el caso de los buques de guerra, campo en el que la literatura científica existente es escasa, tanto en cantidad como en casos estudiados. Partiendo de esta constatación, la presente tesis doctoral tiene como objetivo principal el análisis exhaustivo del estado actual de los sistemas energéticos de los buques de guerra y la aplicación de procedimientos matemáticos en este ámbito, enmarcados dentro del con- trol estadístico de la calidad (CEC) industrial. Se identificarán en primer lugar las variables críticas para la calidad (CTQ) de los sistemas energéticos del buque, en sus diferentes modos de funcionamiento como pueden ser los de fondeado, navegando o en puerto; se medirán, se analizarán y se estimarán para facilitar la inferencia o predicciones de sus valores respecto del tiempo; se controlarán y mejorarán mediante la aplicación de herramientas de Minería de Datos (MD) (análisis exploratorio), CEC y ajuste de modelos de series de tiempo. Con todo esto, se podrán estimar y calcular las correlaciones existentes entre las CTQ, predecir sus valores (con intervalos de confianza), definir y detectar alarmas, tendencias y patrones en los datos proporcionados por los sistemas energéticos que permitan des- cubrir posibilidades de mejora de su EE a través de la búsqueda fundamental de causas asignables. Esto permitirá establecer líneas de acción para la modificación y diseño de los sistemas embarcados en buques de guerra existentes y futuros, así como ofrecer bases para implantar sistemas de gestión energética automática e inteligentes a través de la automatización de procesos. / [CA] En tots els sistemes energètics, des de la seva producció fins al consum, influeixen gran quantitat de variables dinàmiques, així definides per la seva relació de dependència res- pecte al temps. A causa de la gran quantitat i tipologia de variables que defineixen els sistemes energètics, es complica qualsevol actuació que tinga per objectiu, dins el camp de l'optimització i gestió de l'eficiència energètica, la seva millora. Per aquesta raó, tant les organitzacions públiques com privades, promouen la obtenció i desenvolupament de nous procediments matemàtics que permetin tractar la complexitat de les variables implicades en les installacions energètiques i extreure adequadament la informació que proporcionen dels sistemes energètics, de cara a aconseguir arribar realment els objectius d'eficiència energètica internacionalment acordats. La majoria dels estudis que s'han realitzat des de finals del segle XX s'han centrat majoritàriament en el camp de l'enginyeria civil, on existeixen innombrables estudis matemàtics orientats a la millora de l'eficiència energètica que, per exemple, han permès reduir els costos de producció i distribució, el consum de combustibles fòssils, l'emissió de gasos defecte hivernacle o el cost de cicle de vida. Aquesta proliferació d'estudis, amb el consegüent augment del coneixement, no s'ha produït al mateix nivell dins del sector naval i molt menys en el cas dels vaixells de guerra, camp en el qual la literatura científica existent és escassa, tant en quantitat com en casos estudiats. Partint d'aquesta constatació, la present tesi doctoral té com a objectiu principal l'anàlisi exhaustiva de l'estat actual dels sistemes energètics dels vaixells de guerra i l'aplicació de procediments matemàtics en aquest àmbit, emmarcats dins el control estadístic de la qualitat CEC industrial. S'identificaran en primer lloc i les variables crítiques per la qualitat (CTQ) en els sistemes energètics del vaixell, en les seves diferents maneres de funcionament com són elsde fondejat, navegant o en port; es mesuraran, s'analitzaran, s'estimaran, i es faran prediccions del seu valor en cada instant de temps, es controlaran i milloraran mitjançant l'aplicació d'eines de mineria de dades (anàlisi exploratòria), CEC i ajust de models de sèries de temps. Amb tot això, es podran estimar i calcular les correlacions existents entre les variables critiques per la qualitat CTQ, predir els seus valors (amb intervals de confiança), definir i detectar alarmes, tendències i patrons en les dades proporcionades pels sistemes energètics que permetin descobrir possibilitats de millora de la seva eficiència energètica a través de la recerca fonamental de causes assignables. Això permetrà establir línies d'acció per a la modificació o redisseny dels sistemes em- barcats en vaixells de guerra existents i futurs, així com donar les bases per implantar sistemes de gestió energètica automàtica i intelligents a través de l'automatització de processos. / [EN] The energy production and consumption systems are affected by a large number of dynamic variables. Thus, these variables are defined by their relationship and its depen- dence in time. Due to, the number and typology of variables which are present in energy systems is very large. So, the actions developed to seek for Energy Efficiency improvement and optimization is too complicated. For this reason, public and private organizations promote the acquisition and development of new mathematical procedures that allow dealing with the complexity of the variables involved in energy installations and to extract the information which the data provide from the energy systems. In order to achieve the objectives marked on international agreements, and treaties about energy efficiency. Most of the studies which have been conducted since the late 20th Century have focused on the field of civil engineering mostly. There are countless mathematical studies aimed on improving energy efficiency, which have made it possible to reduce: production and distribution costs; consumption of fossil fuels; emission of greenhouse gases or cost of life cycle in example. The proliferation of studies, and the consequent increase in knowledge, has not occurred at the same level within the naval sector. In fact, the case of warships is a field in which the existing scientific literature is scarce in quantity and in studied cases. This thesis has as main objective an exhaustive analysis of the current state of the energy systems of warships and the application of mathematical procedures in this field. The work is framed within the industrial Statistical Quality Control (SQC). Firstly, critical quality variables (CQV) will be identified in the vessel's energy systems, in its different modes of operation, such as anchor, cruising or port. The variables will be measured, analyzed, estimated, and predicted in value, rangeand and time. Also, these varialbes will be controlled and improved by the application of data mining tools (explo- ratory analysis), SQC and, they will be adjusted by time series models. It will be possible to estimate and calculate the existing correlations between the critical variables for the CQV's quality of these systems; to predict their values (with confidence intervals) and to define and detect alarms, trends and patterns in the data provided by the energy systems. So, it is possible to discover elements which improve the Energy Efficiency over the bases of assignable causes. This will allow establishing lines of action for the modification or redesign of the systems emabrked in the existing and future warships, as well as providing the bases to implement automatic and intelligent energy management systems through the automation of processes. / Carrasco Pena, PJ. (2019). Análisis y control estadístico de la calidad aplicado a la eficiencia energética de sistemas embarcados en buques de guerra [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/135275

Ingeniero Civil Industrial / El objetivo principal de este trabajo es caracterizar el consumo de energía en el sector residencial de la Región Metropolitana de Chile y, a partir de ello, identificar dónde enfocar las medidas que deben implementarse para generar un mayor ahorro de energía dentro de las viviendas. En este estudio se utilizaron los datos de la encuesta Estudio de usos finales y curva de oferta de conservación de la energía en el sector residencial de Chile (Ministerio de Energía, 2010). De donde se seleccionó una muestra de 450 encuestas, correspondientes a viviendas ubicadas en 30 comunas de las provincias de Santiago, Chacabuco, Cordillera, Maipo y Talagante. Se compararon los consumos de energía por cada sistema y artefacto presente en el hogar, de acuerdo al promedio regional, al nivel socioeconómico y al nivel de urbanización. Se destaca el gas natural como el principal energético que se utiliza en la vivienda, el cual alcanza un 44,7% del consumo energético promedio de la región. A continuación le sigue la electricidad con un 26,4% del consumo energético del hogar. Por otro lado, es importante observar que más de un 62% del consumo energético de una vivienda promedio es destinado a climatización o agua caliente sanitaria. Si se considera solo la energía eléctrica la refrigeración representa un 31,6% y el consumo en iluminación alcanza un 19%. Por lo que ambos sistemas son buenos candidatos para la implementación de mejoras en la vivienda. Al analizar los consumos según el nivel socioeconómico el primer grupo tiene un consumo energético de 10.866 kWh por hogar, el segundo grupo posee un consumo de 7.152 kWh, el tercero un consumo de 6.620 kWh y finalmente el cuarto grupo posee un consumo de solo 5.822 kWh. La enorme diferencia entre el primer grupo y el resto resalta el grado de desigualdad que enfrenta Chile. Luego de desarrollar los distintos escenarios mediante cambios en la iluminación, refrigeración y en las lavadoras, se hizo posible corroborar que una serie de políticas energéticas bien elaboradas e implementadas podrían llevar a una reducción considerable del consumo energético residencial.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / Minera Centinela Óxidos en el ámbito de la innovación tecnológica acuerda realiza pruebas en dependencias de la planta de cátodos para optimizar la eficiencia energética y calidad catódica en su proceso, a través de la aplicación y evaluación de una nueva tecnología del mercado. El sistema consiste principalmente en un dispositivo de características propias, diseñado a la medida de la planta, que se instala en la celda de electro-obtención y que confina cátodo y ánodo, y como promesa de valor es obtener cátodos de cobre de alta calidad física y química, una mayor eficiencia de corriente, un menor consumo de energía específica y con índices económicos rentables. El desarrollo de estas pruebas es ejecutadas en un período de 23 ciclos de cosechas que permitirá obtener elementos técnicos y económicos comparables en la celda con la innovación tecnológica y las celdas convencionales de nuestra Planta. Al analizar los valores obtenidos, se observa que realizando la comparación entre la celda con la innovación tecnológica respecto a la celda convencional, se determina que la celda con la innovación proporciona elementos técnicos positivos para los parámetros de eficiencia de corriente mayor en 4,33 %, en consumo especifico de energía en ahorro de 135 (kWh/t) y una calidad catódica mayor en 9,13 %. Sin embargo los indicadores de evaluación económica para el sistema de innovación se encuentran con una VAN negativa o baja, y una TIR negativa o baja, esto para los casos de negocio considerando la inversión inicial y solo la alternativa que compromete un leasing otorga valores de VAN y TIR aceptables y que no es el propósito a considerar en nuestra empresa. Por lo anterior se recomienda mantener y reforzar permanentemente los controles operacionales actuales para asegurar y levantar los parámetros del proceso de EW, mientras se obtengan o exploren nuevos escenarios económicos para la nueva innovación tecnología aplicada o desarrollar nuevas estrategias comerciales que permitan obtener alternativas factibles de rentabilizar.

Ingeniero Civil / Uno de los mayores desafíos del país durante los próximos 20 años será la necesidad de contar con recursos energéticos suficientes, competitivos y amigables con el medio ambiente. Es por ello que en el último tiempo se han centrado muchos esfuerzos en lograr flexibilizar el sistema, y una de las alternativas que aparece con fuerza es el almacenamiento de energía. La estrategia nacional de energía (Minenergía, 2013) establece seis pilares fundamentales, entre los que se encuentran el crecimiento con eficiencia energética y el fomento a las energías renovables, de manera de lograr mayor seguridad en el abastecimiento, un menor costo de energía y finalmente la generación de energía limpia. En este trabajo se analiza, a nivel de prefactibilidad, la conversión de la Central Hidroeléctrica Chapiquiña en una central de acumulación por bombeo. Para ello se estudiará el sistema energético de Arica, de manera de establecer la operación óptima del sistema para abastecer la demanda energética al menor costo posible. La metodología propuesta consiste en generar diversas configuraciones físicas factibles para la conversión de la Central Chapiquiña en una central de acumulación por bombeo. Para ello se identificaron las principales restricciones para su ampliación, siendo estas la capacidad de aprovechamiento de las instalaciones existentes y las restricciones en el uso de los afluentes a la central, que pertenecen a derechos de agua de los regantes del Valle de Azapa. Luego mediante un modelo de optimización, se busca obtener la operación óptima de cada una de estas configuraciones. Finalmente, se analiza cuál de estas configuraciones genera mayor beneficio para el sistema eléctrico, en términos de minimización de costos de generación. Esta metodología se aplica para diferentes escenarios de penetración de energía solar en el sistema eléctrico. Además, se compara la operación óptima desde el punto de vista del sistema (minimización de costos de generación), con la operación óptima desde el punto de vista del propietario (maximización de ingresos por venta de energía), de manera de establecer si existen diferencias que perjudiquen al sistema o al propietario. Los resultados indican que, para niveles de energía solar instalada menores a 50 (MW), la configuración que logra minimizar los costos de generación del sistema es la configuración P8, logrando reducir los costos en un 6,8% para una potencia solar instalada de 2 (MW) y un 8,7% para una potencia solar instalada de 50 (MW). En caso de que la energía solar instalada sea mayor a 50 (MW), la configuración que logra minimizar los costos de generación del sistema es la configuración Francis, la cual logra reducir los costos de generación en un 18,8%.

En los últimos años, los sistemas que utilizan como fuente recursos renovables se han posicionado como una interesante alternativa para la producción de energía. Entre las fuentes disponibles, la energía eólica viene configurándose como una de las fuentes de energía renovable con mayor crecimiento en los últimos años. En este trabajo se propone el aprovechamiento de las corrientes eólicas circulantes sobre la superficie terrestre para la producción de electricidad con el fin de abastecer buena parte de la demanda en viviendas aisladas, pequeñas instalaciones agropecuarias, equipamiento de servicio ubicado en lugares remotos, etc. Por lo general estas brisas tienen una baja densidad energética, por ello proponemos una interfaz mecánica que concentre las masas de aire, acelerando su circulación y alcanzando importantes incrementos en la velocidad de impulsión. La primera parte se centra en la elaboración de un procedimiento de caracterización a partir de la metodología científica con el cual modelar una estructura concentradora de flujo eólico válida para un aerogenerador de eje vertical. Este método trata el diseño de un elemento acelerador capaz de optimizar el aprovechamiento de estas brisas con independencia de la dirección de éstas. Su diseño viene dado por la resolución de un conjunto de objetivos fundamentales, dotando al sistema de unas prestaciones particulares en relación a su arquitectura y operatividad. Estos objetivos son los siguientes: - Operatividad ante cualquier dirección eólica adoptada - Incremento del rendimiento potencial de la turbina de eje vertical - Minimizar el desarrollo de efectos turbulentos alrededor del sistema integrado - Capacidad resolutiva ante la presencia de fuertes vientos - Estabilidad estructural - Compatibilidad ante instalaciones propias del volumen arquitectónico - Control global del rendimiento del sistema. La segunda parte aborda el modelado del prototipo y el análisis de su comportamiento mediante simulaciones en el ámbito de la fluidodinámica computacional. El resultado es un prototipo caracterizado por una arquitectura capaz de sectorizar la entrada de viento en diferentes tramos inyectando el flujo eólico estratégicamente. La incorporación de la interfaz sobre el rotor aumenta la superficie de captación eólica, facilitando su entrada a través de las diferentes aberturas y llevando a cabo su concentración según avanza por los tramo de circulación. Una vez finalizado dicho avance, el flujo es inyectado en un rango angular de nido por la elevada fuerza de sustentación capaz de generarse gracias a la incidencia del flujo eólico, aprovechando las particularidades que ofrece la rotación de este tipo de rotores. El resultado de la inyección sectorizada es el desarrollo de una circulación interior vorticial que incide permanentemente en el rango de sustentación característico del perfil aerodinámico que define la geometría de la pala de rotación. Ello provoca que se alcance un funcionamiento nominal a velocidades reducidas. En este proceso se incluyen las acciones necesarias para dar una respuesta eficiente a cualquier tipo e solicitación eólica. En presencia de velocidades de relativa importancia, la interfaz concentradora adapta su arquitectura con el fin de regular la entrada de flujo, retrasando la activación de los dispositivos reguladores propios de la turbina eólica. En presencia de vientos importantes, la interfaz dispone de los mecanismos necesarios para proceder al cierre de las aberturas procediendo a la parada del rotor. La validación de los prototipos elaborados se ha llevado a cabo mediante simulación computacional CFD. Los resultados confirman la consecución de un funcionamiento nominal a velocidades más reducidas, una mayor superficie de captación y periodo de tiempo de funcionamiento efectivo en comparación a las turbinas convencionales. Para el caso práctico modelado los resultados mejoran en más de 2.5 veces la potencia generada y multiplican por cuatro la fuerza ejercida sobre las palas de la turbina. La elaboración de un método preciso para el diseño de este tipo de estructuras concentradoras posibilita que se pueda alcanzar un diseño en función a las necesidades del usuario, o las condiciones eólicas de un emplazamiento dado. A ello hay que unir su compatibilidad de uso y montaje con sistemas de captación solar, conformando un sistema híbrido capaz de aprovechar tanto la energía solar como eólica para el abastecimiento autónomo. Esta característica incrementa el ratio de zonas geográficas donde se puede llevar a cabo su implantación. Las últimas páginas están reservadas a esbozar las líneas futuras de desarrollo y evolución, tanto en términos de e ciencia productiva como en su incorporación a nuevos volúmenes arquitectónicos y estructuras civiles en general.

El propósito de esta Tesis Doctoral es evaluar la sensibilidad de los consumos energéticos de los edificios y de las condiciones de confort establecidas en su interior, frente a variaciones en los parámetros que intervienen en las dinámicas energéticas de intercambio que tienen lugar entre edificio y ambiente. La origen de la investigación es una interrogación sobre la importancia (sospechada) de las acciones de los usuarios sobre los consumos y sobre el mismo confort. La Tesis es constituida por cinco capítulos más una introducción, unas conclusiones, la bibliografía y los anexos. Los capítulos tratan en el orden: análisis del estado del arte, presentación de objetivos y metodología, descripción de los edificios evaluados, presentación de los resultados, discusión crítica de los resultados. La metodología elegida para el estudio es coherente con el análisis del estado del arte previo; a saber, actualmente se investigan las dinámicas energéticas de los edificios de tres maneras: evaluaciones teóricas, simulaciones por ordenador y monitorizaciones de edificios existentes. En esta Tesis se seleccionan cuatro edificios, representativos del entorno construido de la Comunidad de Cataluña dentro del Reino de España, y se les aplica en el orden: una evaluación básica teórica, cuatro procesos de simulación a través de cuatro diferentes simuladores, un análisis de sensibilidad de los resultados de las evaluaciones teóricas, y finalmente un análisis de sensibilidad comparativo de los procesos de simulación. De uno de los cuatro edificios también se presentan datos reales recogidos durante los años 2006 y 2007. Los proyectos y edificios estudiados son: el bloque de 14 viviendas para jóvenes de Les Franqueses del Valles (proyecto ejecutivo); el Centro de Naturaleza de Les Planes de Son (construido); la rehabilitación de la antigua Masía de Vallforners (proyecto de rehabilitación de edificio existente); el prototipo de escuela secundaria Protoceip (proyecto). La metodología de evaluación básica es la propuesta por R. Serra y A. Isalgué y utiliza ecuaciones de balance y variaciones discretas de las mismas. Los programas utilizados para las simulaciones dinámicas son Lider-Calener, Ecotect, Trnsys y Archisun. Todos los pasos descritos se centran en la evaluación del comportamiento térmico de los edificios, que resulta ser preponderante en magnitud de consumo sobre las demás formas de energía que intercambian edificio y ambiente. Los estudios de sensibilidad de las evaluaciones teóricas se conducen sobre los parámetros de las ecuaciones de balance utilizadas: el coeficiente de pérdidas por ventilación, el coeficiente de ganancias por radiación solar directa y el coeficiente de aportaciones en el interior del edificio. Los estudios de sensibilidad de las simulaciones se conducen sobre una selección racional de los numerosos parámetros que permite editar cada simulador, expuesta e justificada en la metodología. Los resultados muestran que un simulador (Archisun) y una tipología arquitectónica (Masía de Vallforners) resultan menos sensibles a las variaciones evaluadas. Por lo tanto, en la discusión y en las conclusiones se discuten la utilidad real de los simuladores y la filosofía que parece mejor utilizar en su desarrollo; también se discuten las diferencias evidentes entre tipologías arquitectónicas frente a la sensibilidad energética y se proponen los conceptos de robustez energética y de efusividad térmica global, como nuevas herramientas de calificación y certificación del correcto funcionamiento energético de los edificios. Finalmente, se discute sobre el concepto de confort en condiciones dinámicas, proponiendo futuras líneas de desarrollo e investigación. / The general proposal of this PhD Thesis is the evaluation of the sensitivity of buildings in the energy consumption and comfort sensation, depending on variations in the parameters that appear in the energy interchange dynamics between building and environment. The origin is a question over the relevance (supposed) of the user's actions on the energy consumption and comfort sensation. The Thesis has five chapters, an introduction, some conclusions, the bibliography and the annexes. The chapters treat, on order, the following arguments: state of art, objectives and methodology definition, case studies description, results presentation, critical discussion of the results. Selected methodology for the study is coherent with the previous state of art analysis; nowadays, in fact, there are tree ways to investigate the energy dynamics of buildings: heuristic evaluation, dynamic simulation by software and constructed building monitoring. In this work we select four buildings, representative of the built environment of Catalan Community in the Spain Kingdom, and apply to its in order: a basic evaluation, four simulation processes with four different simulators, a sensitivity analysis of the evaluation results, and finally a comparative sensitivity analysis of the simulation results. In one case, results present real assessment during years 2006 and 2007 too. Projects and buildings studied are: the block of 14 flat for young people located in Les Franqueses del Valles (executive project); the Nature Centre of the Planes de Son (constructed); the retrofit of the old Masía of Vallforners (retrofit of existing building); the prototype of the secondary school Protoceip (project). The heuristic evaluation methodology is proposed by R. Serra and A. Isalgué and use steadystate equations and its discrete variations. The software used for the simulations are Lider-Calener, Ecotect, Trnsys and Archisun. All the described evaluations, simulations and sensitivity analysis focalise the thermal behaviour of buildings that appears to be more relevant respect to the others forms of energy interchanges between building and environment. The sensitivity studies of the evaluations are conducted over the parameters that appear in the equations: the loss ventilation coefficient, the direct solar radiation gain coefficient and the internal gain coefficient. The sensitivity studies of the simulations are conducted over a selection of parameters that the software permit to edit, presented and justified in the methodology. Results show that one software (Archisun) and one architectural typology (old Masía of Vallforners) have a lower sensitivity to the considered variations. For this, in the discussion and conclusions we discuss the real usability of the software and the philosophy that seems to be better to use in its development; at the other hand, we discuss the difference between architectural typologies under the energy sensitivity point of view and propose the concepts of robust design and global thermal effusive, as new strategies of qualification and certification of the correct building performance. Finally, we discuss the concept of comfort in dynamical conditions, opening future lines of investigation and development.

Una proporción muy importante del presupuesto energético total de los países europeos es destinado al consumo energético del sector de la edificación, tanto en el ámbito doméstico como terciario. Debido a que esta tendencia continúa en aumento, es de vital importancia optimizar los edificios tanto desde el punto de vista de las envolventes térmicas, como de las instalaciones térmicas y las condiciones de operación y funcionamiento.Esta tesis incide fundamentalmente en el diseño eficiente de la fachada, ya que éste es uno de los principales elementos que determinan el comportamiento térmico de los edificios. No sólo actúa como barrera entre las condiciones externas e internas, sino que el diseño eficiente de la misma, contribuye en forma relevante a la reducción del consumo de calefacción, aire acondicionado, ventilación e iluminación. Asimismo, es un elemento que incide notablemente en las condiciones de salubridad y confort. Actualmente, existe un gran auge del uso de fachadas completamente hechas de vidrio, este tipo de construcción presenta una serie de ventajas arquitectónicas y estéticas, pero desde el punto de vista térmico pueden representar problemas de sobrecalentamientos y pérdidas de energía importantes, tanto en las áreas mediterráneas como en otras zonas climáticas. En este sentido, las fachadas de doble piel, compuestas por dos capas separadas por un canal de aire, usado para evacuar o aprovechar la energía solar absorbida por la fachada, pueden representar una opción de diseño válida para solventar esta problemática. Asimismo, este tipo de diseño puede producir unas condiciones de confortabilidad adecuadas debido a la reducción de las temperaturas de las superficies interiores de las fachadas.El objetivo de esta tesis es el de contribuir al estudio de sistemas pasivos en general, y fachadas avanzadas en particular. Para ello, se ha desarrollado una herramienta numérica para la simulación de fachadas de edificios de simple y doble piel. La principal característica de este código es la de asumir un comportamiento unidimensional y transitorio. Las ecuaciones gobernantes (continuidad, momentum y conservación de la energía) son resueltas mediante la aplicación del método de volúmenes finitos. Las fachadas incluyen elementos arquitectónicos novedosos, como materiales de cambio de fase, aislamiento transparente, superficies selectivas y colectores solares con acumuladores integrados en la superficie de las fachadas. En la tesis, se describen las características de los modelos físicos y matemáticos implementados y se definen parámetros instantáneos e integrados que describen el comportamiento térmico de las fachadas. Los modelos numéricos implementados han sido sujetos a procesos de verificación y validación en diferentes formas: i) por comparación de los resultados numéricos con los obtenidos para situaciones simplificadas que cuentan con solución analítica, ii) por comparación con parámetros globales tabulados en la literatura de ciertas configuraciones de fachadas, y iii) por comparación de los resultados numéricos con los obtenidos experimentalmente en celdas de ensayo sometidas a diferentes condiciones climáticas.Se presentan resultados de estudios paramétricos de diferentes configuraciones de fachadas y aplicaciones del código numérico para la optimización del diseño de fachadas de edificios emblemáticos del entorno. Como acciones futuras, se prevé la conexión de este tipo de simulaciones con otras de más alto nivel, bidimensionales, para optimizar zonas concretas de las fachadas. / A significant proportion of the total national energy budget of european countries goes toward energy consumption in buildings, therefore the efforts addressed to optimize building's thermal behaviour are of vital importance. In this sense, facades play a fundamental role. Not only do they act as barriers between external and internal conditions, but they can also help to reduce the consumption of energy for heating, ventilation and air conditioning. Moreover, they can help to produce healthy and comfortable indoor conditions. The use of large, transparent areas in facades is a common current practice. Despite the architectural interest of these glazed areas, in Mediterranean climatic conditions they are responsible for building overheating. In these zones, double-skin envelopes made up of two layers of glass separated by an air channel -to collect or evacuate the solar energy absorbed by the facade- are considered to be a design option that could resolve this issue. In other climatic conditions, large heat losses may constitute the most determinant factor. Anyway, the comfort parameters are influenced by the large transparent areas, also in this design aspect, double skin facades may contribute to obtain more comfortable and pleasant living spaces.The objectives of this thesis are to give a step forward in the study and numerical analysis of passive systems in general, and advanced facades in particular. A one-dimensional and transient numerical code for the simulation of double and single skin facades including advanced technological elements, like phase change materials, transparent insulation and facade integrated collectors-accumulators has been developed. The features of the physic and mathematical models implemented are described and instantaneous or integratedperformance parameters describing thermal behaviour of the facades are defined. The numerical models implemented within the numerical tool have been subjected to a verification and validation process in different forms: by comparing the numerical results with those obtained for simplified situations with analytical solutions, with tabulated global performance coefficients of simple façade configurations and with the results of other building simulation codes. Experimental research has been carried out in test cells situated at different geographical locations, thus they were subjected to different climatic conditions. The main objective of the developed numerical code is to simulate advanced facades in order to assess the long term performance, and to account with a virtual tool to test passive designs, including challenging innovations.The applications of the numerical tool described in this thesis, for the optimisation of facades of real buildings are presented. As future actions, the link of the one-dimensional simulations produced by this numerical tool with a multi-dimensional simulation of specific zones of the facades is foreseen.

El objetivo general del presente trabajo de título es contribuir al uso eficiente de la energía aplicado a edificios de oficinas. Específicamente mostrar la distribución del consumo energético, aportar con los resultados a la generación de conocimientos para incentivar al sector privado a cambiar las prácticas en uso de energía y al fomento de construcciones que reduzcan los consumos, minimizando las emisiones de CO2. Se estudió el desarrollo de políticas y aplicaciones de programas en torno a la eficiencia energética asociados a este tipo de edificios en el extranjero. Se obtuvo una visión del desarrollo en distintos países, se encontraron los indicadores más utilizados, metodologías para auditorías energéticas, recomendaciones de uso eficiente y parámetros de eficiencia. Se visitaron los edificios que participaron en este trabajo con el fin de obtener, a través de una ficha de benchmarking, sus consumos mensuales de energía y agua sanitaria, y realizar un catastro de los equipos consumidores de energía. Con los datos recopilados se calculó la distribución del consumo de energía y se elaboraron indicadores para cada establecimiento. A través del cálculo de percentiles de la muestra se proponen indicadores de eficiencia para consumos de energía, total y desagregada, y consumo de agua sanitaria. Además se creó un modelo empírico de consumo de climatización con el método de mínimos cuadrados. En el consumo anual de energía un 40,21% se gasta en climatización, 33,27% en iluminación, 8,63% en computación y 17,90% en otros (ascensores, bombas de agua, sistemas de seguridad, etc.). Se concluye que: Existen marcadas diferencias en la gestión energética de los edificios. La mayor parte del consumo está asociado a la climatización. El indicador kWh/m2 no muestra la relación entre confort y eficiencia. Se deben fijar propios parámetros de eficiencia energética.

La gran cantidad de problemas ambientales existentes hoy en día, ha provocado en la población una toma de conciencia y una nueva actitud de los actores sociales frente al cuidado del medio ambiente. Es por esto que los gobiernos están cada vez más preocupados del cuidado de la energía, impulsando programas de eficiencia energética dirigidos tanto al consumo residencial como al industrial. Por otro lado, la creciente inestabilidad de precios de la energía, ha obligado a la industria a buscar nuevas formas de disminuir la demanda. Es en este punto en el cual aparecen los equipos energéticamente eficientes, y entre ellos, los motores eléctricos. Dichas ideas sirven como motivación a esta memoria, a la cual se le ha planteado como objetivo, estudiar tanto las diferencias de operación, como las posibles ventajas económicas de este tipo de motores con respecto a los motores tradicionales, pretendiendo usar datos fidedignos y actualizar algunos estudios e ideas ya obsoletas con respecto a la materia. Para lograr este objetivo se recabó la información que imparten los fabricantes de motores, para realizar una comparación entre el comportamiento de los motores eficientes versus los motores de más baja eficiencia. Se programó un software que permite estimar los parámetros de motores eléctricos de inducción de baja tensión, con el fin realizar modelos más acabados y poder obtener mas información respecto de su operación. También se hizo un análisis de las ofertas de mercado disponibles, calculando los indicadores económicos más importantes con respecto a la aplicación de este tipo de motores, permitiendo de esta forma, clarificar el proceso de decisión de la compra de un motor de alta eficiencia versus otro de más baja. Dentro de este mismo punto, se aplicaron estos conceptos a un proyecto real de explotación minera, logrando tener una idea más clara de los beneficios de estos motores. Una vez finalizada la investigación, se pudo concluir que en general los motores de mas alta eficiencia se comportan de manera muy similar a los de menor eficiencia. Tanto con los datos de fabricantes como por la modelación se detectaron dos diferencias: La velocidad de giro y corrientes de partida superiores para los motores eficientes. Dichas diferencias podrían tener alguna repercusión en casos particulares mencionados con mayor detalle en el documento. Al término del análisis económico se pudo concluir que la conveniencia económica en la inversión en este tipo de motores depende fuertemente del precio de la energía. En general, para la mayoría de las potencias y marcas, cuando se tiene un porcentaje de uso alto y el precio se mantiene igual al de la actualidad (0.1 USD/kWh) o superior, es rentable invertir en este tipo de motores. Cuando el precio de la energía es bajo, se recomienda realizar un análisis más detallado.

La motivación principal de este trabajo es el gran aporte y eficacia de la cogeneración como medida de Eficiencia Energética en la industria, permitiendo ahorros considerables en términos económicos, y ventajas sociales y ambientales notables al permitir un mejor aprovechamiento del combustible primario. Con este fin se desarrolla una propuesta de operación para una red de distribución que involucre el concepto de Redes Activas, que deriva de las Redes Inteligentes y que plantea una red con una operación flexible y dinámica, capaz de adaptarse a las distintas condiciones de operación, mediante un proceso de optimización permanente de las variables de control dispersas en la red. La propuesta planteada considera una relajación de algunas de las restricciones impuestas por la concepción tradicional (pasiva) de las redes de distribución, permitiendo una operación coordinada y dinámica entre las unidades de GD presentes en la red. Esta operación coordinada se basa en un Flujo de Potencia Óptimo (OPF) que determina los valores óptimos para las variables de control (tap de los transformadores con cambiador bajo carga y consignas de potencia activa y reactiva de los GD) de acuerdo a las condiciones de demanda y la disponibilidad de generación. El algoritmo OPF es desarrollado en código MATLAB a partir del paquete de cálculo MATPOWER, al cual se le adicionó la posibilidad de manejar, como variable de optimización discreta, el tap de uno o más transformadores con cambiador bajo carga, implementándose esto mediante un proceso iterativo previo, basado en optimización por enjambre de partículas, que entrega la posición óptima de los tap de los transformadores y una primera aproximación de las consignas de potencia de los GD. Con los tap óptimos ya fijados, el modelo utiliza un OPF tradicional que determina finalmente las consignas óptimas de potencia activa y reactiva de los GD. Tanto la propuesta conceptual como la herramienta de cálculo desarrolladas fueron implementadas y probadas mediante dos casos de estudio: uno en que se realizó un manejo óptimo de la potencia reactiva en los GD, y otro en que se consideró además la posibilidad de efectuar recortes de generación para mantener las variables de la red bajo norma. Para ambos casos estudiados se realizó una estimación de los beneficios económicos derivados de la operación activa de la red, resultado que puede ser contrastado con los costos de la implementación de este esquema de operación inteligente, o bien con la ejecución de obras de ampliación necesarias para evitar la totalidad —o una parte— de los recortes de generación, en caso de que estos sean requeridos. A partir de estos resultados se realizó, además, una sensibilización respecto al precio de la energía, encontrándose que para costos bajos de la energía el esquema propuesto permite evitar una expansión innecesaria de la red, optando por realizar recortes de generación, mientras que para costos altos convendría realizar la expansión de la red pero realizar un buen manejo de reactivos, de modo de minimizar las pérdidas en la red.