En esta investigación se emplea un enfoque microeconométrico para el análisis y la estimación de la demanda residencial desagregada de electricidad en el departamento de Puno, bajo conjuntos presupuestarios no lineales creada por la fijación de precios crecientes por bloque. / Tesis

Actualmente existe un aumento constante del consumo de energía, la modernización de los procesos industriales y el crecimiento económico son las principales causas de este fenómeno. Ante esta realidad, el uso eficiente de este recurso se convierte hoy en día en una prioridad con el fin de preservar los recursos energéticos y establecer cambios oportunos orientados al desarrollo sostenible en armonía con el medio ambiente. El sector industrial se constituye hoy en día en un potencial consumidor de energía eléctrica, sin embargo muchas de sus instalaciones no cuentan con un control y uso adecuado de energía. Muestra de ello son los sistemas de iluminación, pues se han identificado numerosas deficiencias en torno a su uso siendo la más crítica mantener encendidas las lámparas durante periodos no productivos, lo cual conlleva a incrementar el impacto económico para la empresa y ambiental para el mundo. En la presente tesis se diseña un sistema de automatización para el sistema de iluminación de una planta industrial que permita optimizar el uso de energía eléctrica evitando que las lámparas permanezcan encendidas durante períodos no productivos. Es decir, se diseñará la automatización de alumbrado que asegure una iluminación de calidad durante el tiempo que sea necesario. El diseño consta de la selección de sensores y actuadores, diseño de un programa en lenguaje “Ladder” que permita controlar la secuencia de encendido de los contactores de fuerza de los circuitos de iluminación en función a los períodos de producción y la señal de sensores en las zonas elegidas. Así mismo se ha diseñado la interfaz de usuario la cual permite: ingresar los horarios de producción, realizar el control manual de los circuitos de iluminación desde la interfaz y monitoreo de horas de consumo. El usuario podrá controlar el sistema de iluminación a través de la interfaz de usuario la cual estará comunicada con el controlador a través de una red industrial que también será diseñada. Como parte del desarrollo de la tesis, se hicieron pruebas aisladas y se comprobó el correcto funcionamiento del programa implementado mediante la comunicación de una computadora personal con el controlador, así mismo, las pruebas realizadas verifican la respuesta en tiempo real del controlador empleado en el diseño. / Tesis

El presente trabajo de tesis aborda el estudio de distintas soluciones de TI que tienen un impacto en la optimización del consumo eléctrico de edificios empresariales en el Perú. Se plantea el uso de una arquitectura de red ambientalmente sostenible, basada en el protocolo de comunicación IP, denominada Green-IP. Esta arquitectura estará compuesta por un conjunto de soluciones especialmente seleccionadas, que permitirán optimizar el consumo energético en un Edificio Inteligente. En el primer capítulo se expone el Planteamiento del Problema, en el cual se hace hincapié que el consumo masivo de energía en las ciudades genera un impacto perjudicial al medio ambiente, lo que ocasiona efectos negativos al planeta y a sus habitantes como variaciones drásticas del clima, destrucción de ecosistemas, desaparición de glaciares, enfermedades, inestabilidad económica, entre otros. Se identifica que una de las industrias que realiza mayor consumo energético es Bienes Raíces, especialmente los edificios y que el equipamiento de TI representa un consumo muy representativo en cada uno de estos edificios. En el segundo capítulo se describe el Estado del Arte y la definición de los Edificios Inteligentes. Además se especifica cómo generan valor y aumentan los beneficios de una organización. Los principales beneficios se categorizan dentro de los social, económico y tecnológico. Cada uno de estos beneficios se desarrolla en detalle. Adicionalmente, se describen las características del edificio que servirá de estudio en el presente trabajo, en base a estudio de edificios localizados en Perú, Canadá, Ecuador, Venezuela, Argentina, Panamá y Uruguay. En el tercer capítulo se realiza el Diseño la Arquitectura Green-IP en base a soluciones específicamente seleccionadas y que utilizan el protocolo de comunicación IP. Aquí se detalla cómo se pueden integrar múltiples sistemas empresariales y propios del edificio (sistemas de control, automatización y climatización) para optimizar el consumo energético. Esta arquitectura se basa en una única red IP convergente que sea capaz de interconectar y energizar todos los componentes del edificio, optimizando el consumo energético y reduciendo costos de equipamiento e implementación. En el cuarto capítulo se detalla la aplicación de la Arquitectura Green-IP y Optimización Energética, donde se muestra en un diagrama esquemático el alcance de conectividad, y consecuente ahorro energético, de la red LAN/MAN/WAN. Además, se detalla el ahorro energético logrado por cada una de las soluciones del edificio caracterizado para el estudio y la estimación del ahorro total en todo el edificio desde la perspectiva Inteligente en comparación de la tradicional. En el quinto capítulo se describe el Análisis de Rentabilidad de la implementación de un Edificio Inteligente y Convergente. Aquí se detallan los resultados sobre la conveniencia, o no, de realizar una implementación de este tipo en el Perú. Finalmente, se brindan las conclusiones y recomendaciones que han sido resultado del presente trabajo de tesis. Adicionalmente, se incluyen el Anexo 1, donde se detalla la información que se recabó en el estudio de campo realizado a dos edificios corporativos en San Isidro y San Borja en Lima, Perú. / Tesis

En el panorama actual, las aplicaciones relacionadas al bombeo de agua tienen una alta demanda de energía en el rubro industrial y doméstico ya que representan el 22% del consumo total en el mundo. Los sistemas de presión constante, son los más utilizados en las estaciones de bombeo, ya que permiten un control automático y regulado de la presión en tiempo real. Sin embargo, es normal encontrar bombas sobredimensionadas funcionando mediante métodos externos de control de flujo. Los más convencionales son: estrangulamiento, By-pass y control On-Off. Adicionalmente, estas bombas son arrancadas en directo ocasionando inconvenientes en el sistema y tuberías: deterioro de las tuberías por el golpe de presión en el arranque, factor de potencia bajo (necesidad de incluir banco de condensadores), deterioro del motor, baja eficiencia de consumo de energía. Para evitar estos inconvenientes, se plantea utilizar la tecnología de control por variadores de velocidad y demostrar su desempeño en aplicaciones de presión constante con bombas múltiples, como lo son: el ingreso de bombas de manera secuencial y alternancia de bomba principal para equiparar el tiempo de funcionamiento entre todas. Se implementará un módulo demostrativo con dos modos de control del sistema multibombas: control de motor por bomba principal controlada y auxiliares en directo; y control del motor principal y auxiliares por variadores de velocidad enlazados por comunicación serial. Para cumplir el objetivo se requirió el diseño de un circuito de fuerza y de control, partiendo de los diagramas recomendados el fabricante, para luego pasar a la selección de los equipos a utilizar, luego al seguimiento de la fabricación y cableado; por último se configuró el variador, creando una nueva macro de aplicación que combina los 2 modos de control multibombas. En la fase de pruebas se obtuvo un funcionamiento óptimo del controlador PID, permitiendo una regulación en tiempo real manteniéndonos en el nivel de referencia de presión todo el tiempo; respondió de forma esperada antes los fallos simulados y obedeció los comandos de comunicación serial del variador maestro. Adicionalmente el módulo está disponible para entrenamientos técnicos y en la configuración de variadores de velocidad ABB. / Tesis

Como se conoce, en los últimos años el consumo de energía ha ido en aumento debido al incremento poblacional y la dependencia creciente a la energía eléctrica. Esta situación ha ocasionado un aumento en la utilización de fuentes de energía no convencionales y renovables, como la energía solar y la energía eólica. Estos tipos de energía renovable no contaminan el medio ambiente en su generación. El tema de investigación busca obtener la máxima prestación de una turbina eólica utilizando una estructura de control basado en redes neuro-difusas. A fin de lograr este objetivo, primero se obtiene el modelo matemático de una turbina eólica de eje horizontal de tres palas de velocidad variable con generador de inducción doblemente alimentado, así como los modelos que representan la dinámica del proceso. Luego, se realiza el diseño de los controladores basados en redes neurodifusas, y otro controlador basado en linealización por realimentación de estados., el cual se utilizará con fines comparativos. Las variables controladas son la potencia activa y reactiva, mientras que las variables manipuladas son el ángulo de paso de las palas de la turbina eólica y los voltajes aplicados en los terminales del rotor del generador de inducción. Para comparar el desempeño de ambos controladores se desarrollaron simulaciones en Matlab, como resultado se obtuvo que el controlador neuro-difuso presenta mejor desempeño bajo distintas condiciones de operación. / Tesis

En las comunidades campesinas, la energía eléctrica resulta ser un recurso limitado, debido a que en estos lugares las empresas eléctricas privadas no cuentan con la infraestructura adecuada con lo cual podrían proporcionar este servicio de manera óptima. La razón principal de este hecho es que la inversión que realizarían dichas empresas la recuperarían después de mucho tiempo, debido a que el consumo en las comunidades es muy bajo como para que la inversión se recupere en un tiempo prudente. Por esta razón, en estos lugares se cuenta con generadores eléctricos como fuente de energía, los cuales alimentan a todas las viviendas de la comunidad campesina. Sin embargo, no se cuenta con algún tipo de control acerca del consumo que se pueda realizar de esta energía limitada, por lo que frecuentemente se tienen consumos excesivos de parte de alguna vivienda, quedando muy poca energía restante para que otra vivienda pueda realizar un consumo similar. En consecuencia, surge la necesidad de contar con algún sistema que permita controlar el consumo que realice cada vivienda, de modo que se pueda repartir equitativamente la misma. En este documento se desarrolla una solución al problema mencionado, donde se presenta el diseño de un sistema de control que puede ser empleado en estos lugares, de modo que cada vivienda puede realizar un consumo dentro de un rango permitido. / Tesis

En el primer piso del pabellón V de la PUCP, el cual alberga a la sección de Ing. Electrónica y algunos ambientes que pertenecen a la sección de Ing. de Telecomunicaciones, se continúa utilizando equipos convencionales de iluminación. Se utilizan interruptores manuales sin tener un control sobre el consumo ni las horas que se encuentran encendidas, ocasionando muchas veces consumo innecesario de energía eléctrica. Algunas tecnologías utilizadas para optimizar los sistemas de iluminación son los detectores de presencia, los cuales encienden las lámparas cuando se detectan personas en el ambiente; reguladores de luz artificial, los cuales verifican la cantidad de luz con la que cuenta el ambiente y finalmente sistemas centralizados en donde se puede programar el encendido ó apagado de las lámparas de acuerdo a los requerimientos del usuario. Un sistema de iluminación inteligente basado en el uso de los elementos antes mencionados permitirán la obtención de un sistema más eficiente que brinde iluminación de acuerdo a las condiciones del ambiente; además de reducir el gasto por consumo de energía eléctrica. Actualmente el primer piso del pabellón V está compuesto por 30 ambientes. Será necesario dividir el total en 5 redes a controlar, teniendo como circuito encargado de recibir las señales (provenientes del sensores de movimiento, sensores de luz, interruptores para elegir el modo de funcionamiento del sistema), y procesarlas al circuito denominado esclavo y desde éste, enviarlas las respuestas correspondientes hacia los circuitos de encendido/apagado de lámparas y los circuitos de regulación de intensidad luminosa para indicar las acciones a realizar para cada ambiente. Para poder verificar el estado del sistema completo, así como manipularlo, se requiere de un circuito denominado maestro, el cual estará conectado a todos los circuitos esclavo, mediante el estándar de comunicaciones RS-485, y mostrará los datos que tienen éstos respecto al tiempo de uso de las lámparas y el estado de los equipos conectados. En la parte de simulaciones, se presentará el funcionamiento del sistema utilizando un circuito maestro y un circuito esclavo con los sensores y actuadores para probar el correcto funcionamiento del sistema. Para conocer si el sistema es viable económicamente, se mostrará un presupuesto aproximado para la implementación de este sistema. / Tesis

En la actualidad, la demanda del consumo de energía eléctrica se ha incrementado significativamente. Este fenómeno se ha presentado tanto en el sector doméstico como en el sector industrial. Por lo que es necesario, la construcción de nuevas fuentes energéticas para satisfacer las demandas actuales. Asimismo, se debe considerar el tiempo, el costo y el impacto ambiental que ocasionaría la construcción de las mismas. Ante este hecho, se plantea establecer planes de ahorro de energía eléctrica con ayuda de sistemas inteligentes en instalaciones domésticas para uso racional de la energía eléctrica, como una alternativa eficaz para no recurrir a nuevas fuentes energéticas. En la presente tesis, se tiene como objetivo el diseño de un sistema inteligente por medio de algoritmos de aprendizaje por redes neuronales que permita el uso racional y eficiente de la energía eléctrica en el sector doméstico. El desarrollo de la tesis incluye diseñar dispositivos que nos permitan medir la potencia eléctrica consumida. Estos dispositivos se desarrollarán con la ayuda de un conjunto de sensores de potencia. Como también el diseño y simulación de sensores de presencia que nos permita monitorear la presencia del usuario. En cuanto al control inteligente se desarrollará algoritmos de aprendizaje basadas en redes neuronales, de tal forma que sean capaces de aprender del horario de la rutina del usuario. También, se incluye el diseño de una interfaz adecuada con el usuario que permita el ingreso de datos para su procesamiento y visualización. Además, el diseño de un protocolo de comunicación más adecuada orientada a la domótica. Finalmente, se desarrollarán simulaciones y pruebas del funcionamiento del sistema inteligente, como los dispositivos desarrollados como el conjunto de sensores y el control inteligente. / Tesis

En las últimas décadas se ha podido apreciar una fuerte demanda en la miniaturización de los circuitos integrados. Esta reducción de dimensiones tiene entre sus principales objetivos el desarrollo de circuitos electrónicos de bajo consumo de energía, de manera que estos sean aplicados en dispositivos electrónicos que empleen baterías de larga duración como marcapasos, aparatos auditivos, celulares, laptops, etc. Por lo tanto, estos circuitos deben cumplir con demandas tan importantes como operar con baja tensión de alimentación y bajo consumo de potencia (Low Voltage-Low Power LV-LP). Un tipo de Circuito Integrado que ha tenido que adaptarse a estas demandas son los circuitos de referencia de tensión. Este bloque es esencial en muchos sistemas analógicos y de señal mixta, ya que su tensión de salida se diseña para ser predecible y estable frente a las variaciones de temperatura, de la tensión de alimentación, del proceso de su fabricación y debería tener poca dependencia con respecto a la capacidad de carga. La presente tesis muestra el diseño de un circuito de referencia de tensión en tecnología CMOS AMS 0.35 um. Dicho circuito debería cumplir las demandas LV - LP y por ende, debería operar con una tensión de alimentación menor a 1.5 V y una disipación de potencia en el orden de los microvatios.

Esta tesis presentará el desarrollo de un sistema ciberfísico inteligente para el monitoreo y control del consumo de energía en el hogar que abarcará el diseño de los dispositivos físicos y un sistema basado en el internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) usando herramientas de computación en la nube (también conocido como Cloud Computing) para el procesamiento y transmisión de la información recolectada y comandos enviados a través de internet. Para esto se optará por una investigación preliminar y luego el desarrollo de ingeniería pertinente. También se desarrollará la aplicación web y una aplicación móvil. Además, se realizará la fabricación de los prototipos necesarios para la validación del sistema integrado con las aplicaciones mencionadas y ver su correcto funcionamiento. Luego del trabajo realizado, se puede concluir que es posible el desarrollo de este sistema y que funciona de una manera muy estable. Todo esto se valida gracias a la realización de pruebas por medio de prototipos diseñados e impresos en 3D con filamento de plástico PLA, que da la suficiente resistencia mecánica para el sistema, y su integración con las aplicaciones desarrolladas. Además, el diseño se realizó para que sea un sistema escalable capaz de soportar una gran cantidad de usuarios y que se pueda seguir adicionando diferentes tipos de dispositivos para así aumentar el confort que se tiene. En vista de que en el Perú el boom de la construcción hace que aumente exponencialmente el consumo energético por habitante, se hace necesario el desarrollo de este sistema que permita monitorear y regular el consumo de energía de una forma práctica y rápida.