Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor J. A. Peças Lopes

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / Los problemas ambientales producto de la contaminación se han visto incrementados de sobremanera por la generación en base a combustibles fósiles, es en ese punto donde las energías renovables variables (ERV) se han visto como una alternativa para hacerse cargo de la reducción de las emisiones en el parque generador. Pese a que cumplan este objetivo, su variabilidad ha hecho que la operación del sistema eléctrico sea cada vez más compleja, siendo los generadores convencionales los que tengan que hacerse cargo de la variabilidad de las ERV. Es evidente que la inclusión de ERV es un aporte medioambiental, sin embargo, no se sabe con certeza la capacidad del sistema eléctrico para soportar la totalidad de estas tecnologías. El concepto que engloba la capacidad de un sistema eléctrico a responder a la variabilidad se conoce como flexibilidad. Por tal razón surge la pregunta ¿Qué tan flexible es el sistema eléctrico chileno para hacerse cargo de la variabilidad? Esta memoria busca en una primera fase caracterizar la flexibilidad en el sistema eléctrico chile mediante índices que reconozcan los parámetros técnicos de las unidades y evaluar quienes son los que se hacen cargo de ella frente a una alta penetración de energías renovables variables en el año 2027. En base a ello se evalúan alternativas para mejorar la flexibilidad sistema y los efectos de una inclusión masiva de los vehículos eléctricos. En primer lugar, se evidencia que basado en los indicadores, el sistema eléctrico de Chile es considerado flexible en donde los embalses juegan un rol protagonista en la flexibilidad, seguidos por las centrales a carbón puesto que por la metodología de despacho actual el GNL opera en menor medida. Adicionalmente, se demuestra que los vertimientos ERV actuales corresponden a limitaciones en transmisión y errores de pronóstico, pero no a una falta de flexibilidad. De la misma manera, las baterías se ven como una alternativa para la flexibilidad puesto que en términos operaciones, se deciden utilizar en las horas de mayor requerimiento de ella. Finalmente, se demuestra, tanto de manera gestionable como no gestionable, los vehículos eléctricos son un aporte a la flexibilidad del sistema. Sin embargo, cuando no son gestionados generan un elevado impacto en las unidades generadoras del sistema, aumentando su número de ciclados y encendidos y apagados. Desde otro punto de vista, se cuantifica su impacto ambiental basado en las emisiones del parque generador en comparación que si continuarán siendo vehículos en base a combustibles fósiles. Dicho análisis da cuenta de que en total los vehículos eléctricos producen más emisiones que los vehículos actuales, situación que se ve incrementada cuando son gestionados puesto que un mayor grado de libertad al despacho, le brinda la posibilidad de acomodar la energía de manera más económica, la que corresponde al carbón, que a su vez coincide con ser la más contaminante.

En el presente trabajo de tesis se desarrolla la programación necesaria para manipular los cinco grados de libertad de un robot manipulador serial angular, creado por la Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Dicha programación se encuentra parametrizada por el hardware heredado, el cual estará detallado en el trabajo de tesis titulado: "Diseño e implementación del hardware del sistema electrónico de un robot manipulador de cinco grados de libertad". Se requiere, principalmente, que el usuario consiga manipular de forma directa la posición angular a la que se solicite que cada articulación llegue. Esto debe realizarse a partir de la implementación de un sistema de control retroalimentado. Para tal fin se programaron la interfaz de usuario y el software de los microcontroladores utilizados bajo el modelo Maestro-Esclavos. La interfaz recibe los ángulos solicitados por el usuario y los envía al microcontrolador maestro que a su vez envía los datos a cada una de las articulaciones para las cuales se les solicitó movimiento; de esta forma, los microcontroladores esclavos realizan la ejecución del algoritmo de control necesario para llegar a la posición solicitada. Se implementaron cinco controladores PD monoarticulares de posición angular para cada grado de libertad mediante la emulación discreta de controladores continuos; esto se consiguió a partir de la obtención del modelo matemático de cada articulación a controlar según ensayos realizados. En el capítulo uno, se describe qué es y el por qué es importante un robot manipulador; asimismo, se describen algunos tipos de robots manipuladores. En el capítulo dos, se detalla los bloques funcionales que posee la electrónica de un robot manipulador y como estos son encarados. En el capítulo tres, se aborda el diseño y la implementación de la programación del sistema. Finalmente, en el capítulo cuatro, se describen las pruebas realizadas y se muestran los resultados del sistema implementado.

Ingeniero Civil Eléctrico / El presente trabajo analiza el efecto en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) de considerar la vida útil del reservorio geotermal de las centrales geotérmicas en un horizonte de tiempo de largo plazo. Para cumplir este objetivo se adapta un problema de optimización, que consiste en obtener la operación del SEN en un periodo de estudio que va desde el año 2017 hasta el año 2050 a mínimo costo, el cual se modifica al añadirle un nuevo modelo de central geotérmica. Esta modificación solo atañe a la tecnología geotérmica, la cual consiste en que la generación geotérmica esté presente solo en los meses del periodo de estudio que permitan disminuir el costo de operación, a diferencia de la operación actual de este tipo de centrales que generan de forma continua hasta el agotamiento del recurso. Este problema se resuelve de la misma forma que para un embalse, por lo que se utiliza el software "Modelo PLP", el cual encuentra una solución utilizando el método de Programación Dinámica Dual Estocástica (SDDP por sus siglas en inglés). Para evaluar el efecto de este cambio en el modelo, se realizan distintas simulaciones en el software PLP. Estas simulaciones usan como datos de entrada la información del sistema eléctrico e hidrológica para el año 2017, mientras que para los años futuros se utilizan proyecciones realizadas por la Mesa de Geotermia del Ministerio de Energía. Se realiza una simulación con esta información y con una central geotérmica en el sistema que es Cerro Pabellón. Además de esa simulación, que se la llama de referencia, se realizan 15 simulaciones extra donde se varían aspectos del plan de expansión y de la central geotérmica de modo de evaluar el impacto de estos cambios. Los resultados de las distintas simulaciones se analizan en base a 3 aspectos: la generación de energía anual en el horizonte de estudio, la potencia generada promedio para cada mes del año y la generación de potencia para cada bloque, haciendo especial distinción entre los bloques de día y de noche. Junto con lo anterior, se analiza la generación y los ingresos obtenidos por la generación geotérmica convencional (continua) y la alternativa propuesta en este trabajo. Finalmente se realiza una evaluación de los objetivos, se constata la importancia de ciertas tecnologías por sobre otras para definir la operación de largo plazo de las centrales geotérmicas, se evalúa la importancia de los parámetros utilizados para el modelo de central geotérmica y se comentan las ventajas y desventajas del modelo propuesto en este trabajo.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a supervisão do Professor Doutor F. Maciel Barbosa

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de especialização de Sistemas de Energia), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor Fernando Pires Maciel Barbosa

La problemática ambiental mundial de las ciudades y centros poblados en nuestros días está centrada en resolver la contaminación atmosférica, el manejo de los residuos sólidos generados y la escasez de los recursos hídricos, para lo que se vienen haciendo muchas investigaciones con programas y proyectos pilotos impulsados por entidades públicas y privadas con el objeto de contrarrestar el deterioro del ecosistema y el hábitat humano. Respecto a los recursos hídricos, es creciente la preocupación y existen iniciativas para el mejor aprovechamiento de las cada vez más escasas fuentes de agua existentes, junto con una equitativa distribución y racional uso de los mismos, así como la búsqueda de fuentes alternativas de agua. Esto se manifiesta en los cambios normativos que se viene dando en torno a la Ley General de Aguas, así como en propuestas de proyectos de desalinización de agua marina para consumo humano y de tratamiento de aguas residuales para su aprovechamiento en riego de áreas verdes y de cultivo. En este contexto, con el presente trabajo se busca modelar los lineamientos metodológicos para determinar las condiciones bajo las cuales las propuestas de proyectos de inversión para el tratamiento de aguas residuales con fines de reuso, como alternativa al uso del agua no destinada a consumo humano directo, sean viables. En el Primer Capítulo se plantea un esquema sobre la problemática del agua así como la importancia de su uso racional para la supervivencia en el medio ambiente, como meta del milenio, y los desafíos que existen para superar la crisis del agua, y lo necesario que resulta la toma de decisiones oportunas en el manejo del agua, y de otra parte los proyectos que se vienen desarrollando para solucionar la problemática que generan las aguas residuales, culminando el capítulo con el planteamiento de los objetivos del presente estudio. El Segundo Capitulo trata sobre el Marco Teórico, donde se enfatiza sobre las definiciones sobre las aguas residuales y las diversas características físico químicas que se encuentran en la realidad, habiendo incorporado diversos planteamientos de investigación sobre plantas de tratamiento de aguas residuales en tanto que son beneficiosas para la comunidad, llegándose a la conclusión de que a medida que las concentraciones de contaminantes aumentan junto con el desarrollo de los centros poblados, mayor es la exigencia de tratar estas aguas antes de ser descargadas a los cuerpos receptores para evitar el deterioro de ecosistemas, lo que a menudo la sociedad desestima por restricciones de recursos y una pobre cultura ambiental y ecológica Ante tal situación se incorporaron en el Tercer Capítulo diversas variables endógenas y exógenas, sustentando como Hipótesis, que en determinadas condiciones de producción de aguas residuales tratadas y de abastecimiento de agua no destinada para consumo humano directo, las primeras se pueden reutilizar con eficiencia y rentabilidad económica y social en sustitución de la segunda. En el Cuarto Capítulo se hace plantea la Metodología empleada así como una delimitación de la presente investigación incorporando el Concepto de “Disposición a Pagar” con fines ambientales y se presentan algunas evidencias empíricas que demuestran la aplicación práctica del modelo planteado, analizándose las tendencias de costos promedios del uso de agua de fuente superficial y subterránea para abastecimiento a la ciudad de Lima Metropolitana, así como los procesos y costos de actuales plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas en distintos sectores de la ciudad que, según se observa, están dando buenos resultados desde el punto de vista ambiental y socioeconómico, con lo que se busca sustentar la hipótesis que se formula. En el Quinto Capítulo se presenta una explicación general del planteamiento teórico y conceptual que sustenta el modelo socio económico propuesto, basado en los principios de análisis de la teoría de la utilidad marginal. Se realiza un análisis teórico de la determinación de tarifas de agua potable en sistemas públicos, la acción de agentes contaminadores que inciden en el deterioro de las características y la calidad de aguas residuales urbanas, así como de la aplicación de impuestos y/o subsidios que propicien controlar y prevenir estos efectos, de modo que los costos de tratamiento sean los menores posibles y brinde mayores beneficios para la sociedad. A su vez, se plantea un método de valuación del producto que se obtiene, de tal modo que se exprese como costo unitario, precio o tarifa (en S/.) por unidad de volumen de aguas residuales tratadas para fines de producción o de servicios, lo que debe incluir los costos unitarios de distribución hasta los puntos de reuso, en sus distintas modalidades. Se puede afirmar que en determinadas condiciones, el costo unitario de producción del tratamiento de aguas residuales debe ser igual o menor que el pago o tarifa de agua, sea de tomas de canales o acequias, de extracción del acuífero o de la red pública (potable), para que los usuarios opten por la alternativa del reuso de aguas residuales tratadas, las cuales deben tener además cualidades físico químicas y volumen o continuidad de abastecimiento adecuados. Asimismo, se formaliza el comportamiento analizado de la decisión de uso entre aguas residuales tratadas y agua no destinada para consumo humano directo en un sistema de ecuaciones matemáticas, las cuales deben facilitar la determinación de condiciones en las que la sustitución mencionada sea aprovechable en términos económicos y sociales. El volumen de agua limpia abastecida a partir del cual el costo promedio de la misma por unidad de medida, determinada por la autoridad reguladora pero considerando las condiciones de oferta y de demanda, supera el costo promedio de producción de aguas residuales tratadas y determina la propensión a sustituir la primera por la segunda, lo cual contribuye al ahorro de recursos económicos y a incrementar el bienestar social. En el Capitulo Sexto, se presenta y analiza los resultados del modelo utilizando los conceptos de costos promedios de producción, - de agua limpia y residual tratada – los cuales guardan concordancia con la propensión a utilizar alternativas más económicas para su utilización en riego y otros usos. A continuación, en el Sétimo Capítulo se presentan las Conclusiones que se desprenden de los aspectos principales planteados en el presente documento, para proponer algunas Recomendaciones orientadas a captar la atención e interés de funcionarios de gobiernos e instituciones públicas, inversionistas privados y de la comunidad en general en la formulación de políticas y estrategias que propicie una tendencia creciente al reuso de aguas residuales tratados, en el marco de una “cultura ahorradora de agua y de cuidado del medio ambiente”. Finalmente se ha incorporado en los Anexos un Glosario de los términos más utilizados, así como algunos comentarios especializados acerca de la conveniencia de utilizar cada vez más el agua residual tratada, incluyéndose la bibliografía consultada, acompañado de cuadros y gráficos, sin los cuales no hubiera sido posible llegar a un mejor entendimiento de lo planteado en el presente trabajo.

La presente tesis se ha elaborado considerando 05 capítulos, los cuales están distribuidos de la siguiente manera: 1. Fundamentos de la investigación, 2. Marco Teórico del problema, 3. Metodología, 4. Análisis de las alternativas de solución, 5. Fundamentos de las alternativas. De manera general se plantea el problema como ¿Qué relación existe entre los servicios de Alumbrado Público como una necesidad básica insatisfecha y el bienestar de las comunidades rurales del Perú? Para luego aplicar el Método de Valoración Contingente, el cual determina la Disposición a Pagar de los pobladores por contar con alumbrado público. Por esta razón el estudio se realizó en las localidades que no cuentan con este servicio del distrito de Antioquía. Es por ello que el Objetivo General es obtener información valiosa a través de métodos que permitan determinar la valoración económica del servicio de alumbrado público, relacionándolo con los niveles de bienestar de las familias rurales. Para llegar al análisis de posibles alternativas de solución al problema de la brecha entre el costo y la disposición a pagar que muestran los pobladores por este servicio. Luego, de mostrar las posibles alternativas para que estas localidades accedan al servicio de alumbrado público; se propone una alternativa solución. De tal forma poder generalizar esta alternativa a cualquier zona rural que tenga esta necesidad. Para obtener lo mencionado anteriormente nos apoyamos en el Método de Valoración Contingente, con preguntas abiertas para una encuesta piloto y cerrada para la encuesta definitiva, para lo cuál se aplicó a una muestra de 94 encuestas para estas 6 localidades. De los resultados obtenidos muestran por ejemplo que la disposición a pagar es de S/. 2.80 soles anuales por el servicio de alumbrado público. Aplicando otras metodologías como el de Costo Beneficio se obtiene como respuesta S/. 3.93 soles anuales y mediante la Capacidad de Pago se obtiene S/. 11.66 soles anuales por este servicio. Con estos resultados se hace una comparación de estas metodologías. Finalmente, se realiza un análisis de esta disposición a pagar y la brecha existente por el costo de este servicio que es de S/. 7.10 soles anuales, como se puede apreciar, el costo es mayor que la disposición a pagar. Para esta situación; se propone alternativas de solución como son los subsidios o racionamiento a este servicio, las cuales son discutidas en esta tesis.

La presente tesis analiza los flujos de potencia y corrientes de corto circuito, con la finalidad de demostrar que el incremento de carga, debido a la ampliación del Horno IV, no afecta a las instalaciones de la Planta de UNACEM S.A.A garantizando la operación del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional – SEIN. Para realizar el estudio de investigación se desarrolló un diagnóstico del equipamiento ubicado en la Planta Condorcocha realizando análisis de flujo de potencia, análisis de corrientes de cortocircuito, determinando los posibles inconvenientes debido al incremento de carga y definiendo las soluciones de implementación en cada situación. Para las respectivas simulaciones se ha tomado en consideración la configuración del Sistema Eléctrico de la Planta Condorcocha (Horno IV) para determinar la situación actual y para la situación proyectada en máximas, media y mínimas demandas, utilizando la base de datos proporcionada por el COES para condiciones de máxima, media y mínima demanda como información de referencia. / Tesis

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / El presente trabajo constituye una investigación donde se analizan —bajo la perspectiva del Derecho Administrativo Económico— los dos principales derechos a compensación que tienen los clientes regulados dentro del sistema y el mercado eléctrico: por indisponibilidad de suministro y por déficit en la generación energética en el caso de que se dicte un decreto de racionamiento eléctrico, contenidos respectivamente en los artículos 16 B de la Ley N° 18.410, que creó la Superintendencia de Electricidad y Combustibles, y en los artículos 72°-20 y 163 de la Ley General de Servicios Eléctricos. La exposición se divide en tres partes. La primera constituye una introducción al contexto general del sistema y mercado eléctrico, mientras que la segunda y la tercera tratan las compensaciones por indisponibilidad de suministro y por déficit de generación energética, respectivamente, para luego concluir con un reporte final, donde se señala cuál es el estado actual de ambos mecanismos compensatorios y sus principales temáticas controvertidas. / 28/11/2019