Ingeniero Civil Eléctrico / Hoy en día los países más industrializados producen casi toda su electricidad en centrales de gran envergadura basadas en combustibles fósiles. Estas generadoras aprovechan las economías de escala, tanto en la inversión como en la operación, pero tienen la desventaja de ubicarse lejos del consumo. De igual forma, los altos costos de los combustibles fósiles usados como insumo de las centrales tradicionales provocan un aumento en los precios de la electricidad. Es en este contexto que surgen las microrredes, las cuales se basan en la utilización de energías renovables junto a tecnologías tradicionales, conectadas al sistema de distribución y coordinadas de manera correcta, operando en forma aislada o en paralelo a la red. Actualmente estas microrredes se originan y constituyen en torno a un grupo electrógeno diésel existente en localidades de todo el mundo para aminorar el consumo de combustible. Un ejemplo de aquello es la microrred de Huatacondo diseñada e implementada por el Centro de Energía. A partir de lo anterior, en este trabajo se evalua el comportamiento de un generador diésel ante la presencia de variabilidad de los recursos renovables, como la energía eólica y la fotovoltaica. Específicamente se estima el uso de combustible de un grupo electrógeno para variados niveles de penetración de energías renovables, modificando su magnitud, cantidad y tiempo de retardo que existe entre una fluctuación y otra. Esto se ejecuta a través de un modelo en Simulink, elaborando distintos escenarios de variabilidad por medio de escalones de carga controlados manteniendo constante la producción de energía del generador. El principal resultado de esta investigación constata la diferencia en el consumo de combustible del grupo electrógeno ante las variaciones de carga simuladas, donde el mayor incremento está al aumentar el valor de la magnitud de los escalones. Pese a lo anterior, siempre existe un ahorro de combustible entre los casos con y sin inyección de energías renovables no convencionales. Parte de este trabajo es estudiar y poner en marcha un grupo electrógeno de 20 kW ubicado en el Laboratorio de Microrredes del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Chile. Además, se prueba y conecta un regulador de tensión en esta máquina para que opere a tensión nominal. Igualmente, como resultado de este proceso experimental es el diseño y construcción de un controlador de velocidad para el conjunto motorgenerador, el cual es probado satisfactoriamente para cumplir su propósito.

Ingeniero Civil Industrial / En este trabajo se evalúa la factibilidad técnica y económica de un proyecto de generación eléctrica, mediante el uso de grupos electrógenos de respaldo constituidos como Pequeños Medios de Generación Distribuida y operados en las instalaciones de terceros. El proyecto consiste en adaptar varios grupos electrógenos utilizados para el respaldo de distintas empresas e industrias como mini centrales generadoras conectadas al sistema de distribución a través del mismo punto de conexión a la compañía de distribución. Estas centrales funcionarán como PMGD y serán coordinadas por una única empresa operadora, la cual integrará el Centro de Despacho Económico de Carga. También se estudian en distintos capítulos la legislación, el sector, la factibilidad de la conexión, y se evalúa económicamente el proyecto obteniendo indicadores económicos relevantes como la TIR, el VAN y el payback del proyecto con una sensibilización de los posibles escenarios futuros. El modelo de negocios diseñado con la metodología CANVAS se basa en mantener la capacidad de respaldo de los propietarios y operar como PMGD, sin generar costos para los propietarios. En otras palabras, rentabilizar lo que era considerado un costo hundido (inversión en GE). Se define también un plan de comercialización para captar, desarrollar y fidelizar a los clientes, el cual prioriza el respaldo de sus instalaciones antes de la operación como PMGD, de modo de no adicionar riesgos a la operación habitual de los clientes y sin realizar cobros directos a los clientes. Asimismo se evalúa la adaptación de los puntos de conexión a la red para operar como PMGD y la rentabilidad del proyecto, de modo de obtener un escenario límite en cuanto al número de PMGDs adaptados para el desarrollo de este bajo una tasa de descuento calculada como un WACC. Las fuentes de ingresos de la empresa generadora equivalen a un porcentaje de los ingresos por potencia de suficiencia e inyección de energía de cada PMGD, fijado por un tarifario dinámico, según la potencia máxima instalada y la indisponibilidad forzada de generación. Según las proyecciones de precios estimados del diésel, potencia, CV y CMg se necesitan 115.000.000 de pesos para el desarrollo del proyecto, así como para disponer de suficientes fondos propios durante los primeros 4 años. La cifra se financiará en un 45% con un crédito al 6,55% a 15 años, y estará abierto también a inversores externos. Por último, el umbral de rentabilidad se alcanza con un total de 6 PMGD tipo adaptados para el mes 20 (o un equivalente a 9 [MW] en potencia instalada ) y una facturación de 7 millones de pesos mensuales. Finalmente, considerando los resultados obtenidos, el amplio y poco explorado mercado, además del mínimo alcance de mercado necesario para levantar el proyecto, se recomienda proceder con la ejecución de este. Es atractivo, innovador, rentable y a su vez muy escalable. / 14-10-2021

El tema del estudio se enfoca en el monitoreo de las señales eléctricas como lo son la potencia, el voltaje y la corriente así como los parámetros físicos de temperatura, presión de aceite entre otros, por medio de microcontroladores y circuitos integrados de bajo costo. Se ha planteado una solución con dos módulos del tipo Maestro-Esclavo. El módulo esclavo va conectado directamente al grupo electrógeno, mientras que el módulo maestro se encuentra en un tablero remoto conectado al módulo esclavo por medio de un bus RS-485. / Tesis

La presente tesis aborda el análisis energético de una válvula de aguja para el control de flujo en condiciones sónicas, con la finalidad de inyectar gas natural en un grupo electrógeno de 375 kVA. Para ello, se implementó un banco de ensayos en las instalaciones del Laboratorio de Energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú, con la finalidad de registrar las propiedades del flujo a diferentes condiciones de operación de la válvula. Se realizó la calibración de la válvula utilizando un sistema de aire comprimido, para un rango de 0,25 a 5,0 factores de vuelta de la aguja (apertura) y para presiones manométricas de suministro de 1 a 8 bar. En estos ensayos se analizó el comportamiento del flujo en el estado de estancamiento y en el estado crítico a través de la válvula. Asimismo, se determinó el coeficiente de descarga de la válvula, el cual relaciona el flujo másico real (medido) con el flujo másico ideal (teórico). Los resultados obtenidos muestran que el rango óptimo de operación de la válvula corresponde a valores de la fracción de vuelta entre 1 y 1,75; y para presiones manométricas entre 3 a 8 bar. Debido a que, en esas condiciones de operación, el valor del coeficiente de descarga varía en el rango de 0,78 y 0,97. Por otro lado, con los resultados obtenidos se realizó la calibración de la válvula para su futura instalación en un sistema de inyección de suministro de gas natural para un grupo electrógeno de 375 kVA. Los cálculos indican que el número de válvulas que debe conformar el sistema depende directamente de la presión de suministro, ya que cuando la presión es cada vez menor, el porcentaje de sustitución alcanzable es mayor y se requiere de una mayor cantidad de válvulas para atender el requerimiento de flujo de gas.

El tema del estudio se enfoca en el monitoreo de las señales eléctricas como lo son la potencia, el voltaje y la corriente así como los parámetros físicos de temperatura, presión de aceite entre otros, por medio de microcontroladores y circuitos integrados de bajo costo. Se ha planteado una solución con dos módulos del tipo Maestro-Esclavo. El módulo esclavo va conectado directamente al grupo electrógeno, mientras que el módulo maestro se encuentra en un tablero remoto conectado al módulo esclavo por medio de un bus RS-485.

El Plan Nacional de Electrificación Rural del Perú del MEM reconoce la necesidad de incrementar el abastecimiento energético en zonas rurales del país para mejorar la calidad de vida mediante el aprovechamiento de recursos hídricos locales aplicando soluciones sencillas, de bajo costo y con participación local. Esta situación motivó el desarrollado del presente trabajo el cual consiste en el diseño de cuatro grupos hidroenergéticos con turbinas Michell-Banki que cubran entre 5 a 500 kW de potencia, rango típico operación de minicentrales hidroeléctricas. En el diseño de los grupos hidroenergéticos, unidades conformadas por turbina, sistema de transmisión y generador, la elección de las turbinas ha considerado su bajo costo, fácil construcción y operación y rendimiento estable a cargas parciales. Con la finalidad de lograr que 4 grupos cubran el rango de potencia objetivo se ha aplicado el concepto de estandarización, que se basa en diseñar una turbina para un valor de salto y caudal determinado la cual pueda cubrir un conjunto de saltos y caudales diferentes al del diseño, con una eficiencia de al menos 79%. Las consideraciones para determinar los diámetros estandarizados de los rotores fueron la relación entre salto y rpm, el rango de la velocidad específica para turbinas y el fenómeno de cavitación. Se terminaron 24 diámetros iniciales, y luego de aplicar el análisis de multicriterio se definieron los 4 diámetros característicos. Procediéndose luego a completar el diseño hidráulico del rotor, inyector, álabes y eje. Seguidamente se realizó para cada una de las turbinas el diseño mecánico. Finalmente se definieron las combinaciones de salto y caudal de cada modelo, presentándose el resultado en forma gráfica, lo que facilitará la elección del modelo de grupo hidroenergético en base al salto neto y caudal del recurso.