Hidroeléctrica Santa Rosa 1 es una central de pasada que emplea una turbina Francis doble de 1,33 MW. Desde su puesta en operación, la máxima medición de potencia eléctrica registrada en los bornes del generador está 14% por debajo de la potencia eléctrica de placa. Por otra parte, la medición de caudal muestra que el caudal disponible está 12% por encima del caudal de placa; por lo que el valor de la potencia eléctrica debería ser incluso mayor que la de placa. La empresa efectuó el cambio del rodete de la turbina con el propósito de aumentar la potencia de la central y/o eficiencia de la turbina, sin éxito. La propuesta solución que se planteó fue hacer una evaluación energética del sistema hidroeléctrico evaluando los parámetros relevantes que contribuyen con el problema como son: la longitud de la tubería de presión, el salto neto, el caudal y la geometría del rodete. Asimismo, se consideró que la eficiencia del grupo turbogenerador se mantenía constante. En primer lugar, se cuantificó teóricamente la energía hidráulica específica de la central, para lo cual se determinó que la longitud de la tubería de presión no era lo suficientemente larga para garantizar que el flujo dentro de la tubería de presión sea desarrollado. Posteriormente, se determinó que la diferencia entre la energía hidráulica específica de placa y la energía hidráulica específica teórica era de aproximadamente 33 J/kg. Con el valor de la energía hidráulica específica teórica, se determinó que la potencia eléctrica de la central cuando emplea el caudal de placa es de 1,13 MW, y para aumentar esta potencia se planteó aumentar el diámetro del tramo recto de 1,2 m a 1,5 m; observándose una ganancia de aproximadamente 70 kW. Asimismo, se determinó que la energía anual de la central y los ingresos aumentarían en 351 MWh y S/. 56 699 respectivamente. Luego, se recomendó efectuar el cambio de la tubería ya que el tiempo de recuperación de la inversión sería de 3 años. Finalmente, se efectuó el cambio de manómetro en la tubería de presión encontrándose que en el 77% de las mediciones de presión, la correspondiente potencia medida en los bornes del generador estaba por debajo de su respectiva potencia teórica esperada. En el 23% restante de las mediciones, sucedía lo contrario por lo que se recomendó que la toma de datos sea digital. En segundo lugar, se evaluó la medición del caudal disponible, para lo cual se graficó el perfil vertical de velocidades en el canal, encontrándose que la velocidad teórica (al 60% de profundidad de la superficie libre) es 4% mayor que la velocidad medida. Seguidamente, se determinó que el caudal teórico es un 30% mayor que el caudal disponible. Sin embargo, se estimó que la incertidumbre de la medición es de 13,3 %, esto debido a que se encontró los dos siguientes errores en la medición: en primer lugar, se consideró el mínimo número de líneas verticales (7 puntos en vez de 12) y en segundo lugar, que la medición de la velocidad se efectuó una vez en cada línea vertical cuando se debió hacer al 20% y 80% de profundidad de la superficie libre respectivamente. Efectuados dichos cambios, la incertidumbre se reduciría en aproximadamente 50%. Asimismo, se observó que la sección del canal considerado en la evaluación del caudal disponible, luego de efectuado las mediciones de la velocidad, era rectangular cuando debió ser trapezoidal; con lo cual el caudal disponible podría disminuir en casi 4%. Por todo lo mostrado anteriormente, el caudal disponible no debe ser tomado como un valor confiable sino que se la empresa deberá realizar futuras mediciones. En tercer lugar, se compararon las geometrías de: el rodete actual, el segundo rodete y el rodete teórico; encontrándose que el segundo rodete corresponde a una turbina más radial. De la misma manera, se comparó los triángulos de velocidades en los rodetes, encontrándose que la pérdida por choque en el segundo rodete era mayor. De la misma forma, la superficie mojada por álabe para el segundo rodete es mayor en aproximadamente 30% respecto al álabe del rodete actual, y por ende las pérdidas por rozamiento del flujo. Se concluyó que el rodete actual es el que más semejanza guarda con el rodete teórico para las condiciones nominales de la central. Se concluye que es posible aumentar la energía generada en la central hidroeléctrica Santa Rosa 1 aumentando el diámetro del tramo recto de la tubería forzada a 1,5 m, con lo cual se aumentaría en 351 MWh la energía generada anual lo que significa un aumento de los ingresos anuales por 56 699 nuevos soles. Asimismo, es importante verificar el tipo de flujo que se obtiene con el trazado de la tubería de presión, ya que de acuerdo al tipo de flujo la energía hidráulica específica disponible en la central hidroeléctrica es diferente. / Tesis

Ingeniero Civil Eléctrico / En cualquier sistema eléctrico de potencia, sea éste complejo o no, existen perturbaciones o contingencias que pueden causar inestabilidad angular, de frecuencia y/o de tensión. El no poder recuperar el estado de equilibrio inicial se puede traducir en una segregación del sistema en dos o más partes, masivas pérdidas de suministro eléctrico o, lo que es peor aún, un apagón total. En los últimos años los sistemas de medición dinámica han experimentado un importante avance gracias a mediciones sincronizadas, éstas permiten adquirir varias muestras por segundo y proveer información coherente entre los ángulos de las medidas, haciéndolas comparables entre sí. Estas medidas otorgan información suficiente para evitar inestabilidades luego de ocurrida una perturbación, realizando acciones correctivas de protección sistémica tales como desprendimientos de carga, desprendimientos de generación y segregación en islas eléctricas de forma controlada. Considerando que esta tecnología puede ser aplicada en Chile, y particularmente en el sector sur del Sistema Interconectado Central (SIC), este trabajo propone un esquema de detección de inestabilidad para operación en isla eléctrica utilizando mediciones sincrofasoriales, con el objetivo de mantener el suministro eléctrico en la Isla Grande de Chiloé cuando el colapso del sistema es inminente luego de ocurrida una contingencia. El esquema verifica que tanto la diferencia angular, la primera y segunda derivada entre dos puntos del sistema permanezcan en una región estable o controlable. En caso de que alguna variable presente valores fuera de los límites establecidos se determina que el colapso del sistema es posible y que la segregación del sector seleccionado del resto de la red permitiría mantener el suministro eléctrico. Para la construcción de este esquema se simulan, en el software DIgSILENT y con la base del Centro de Despacho Económico de Carga (CDEC) del SIC actualizada a la fecha, tres contingencias reales y seis contingencias extremas para cuatro escenarios de operación. El esquema logra tener una exactitud de 88,9% y una sensibilidad de un 66,7% por otro lado, la operación en isla eléctrica sería posible en solo un escenario de operación, siendo necesaria la implementación de Esquemas de Desconexión de Carga y de Generación para que sea posible en otros dos.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Presenta un análisis para determinar la sensibilidad de tensión de las principales barras del área norte del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), el cual tiene una topología radial y presenta una carencia de reserva de generación hidrotérmica, la metodología que se presenta a continuación puede ser útil para realizar de una manera eficiente el control de tensión especialmente en zonas criticas como lo es el área norte del SEIN. Este trabajo esta principalmente dirigido a las personas que se encargan de la operación de sistemas eléctricos de potencia. El tema surge en la necesidad de plantear propuestas de solución a los problemas de tensión en el área norte del SEIN, los cuales se producen actualmente y de manera frecuente debido al crecimiento de la demanda y la falta de planificación de generación adicionándole a esto que el área norte del SEIN es un sistema radial, en el cual un leve déficit de generación en esta área termina produciendo un problema de tensión que si no se controla adecuadamente terminaría en un severo colapso de tensión. En este trabajo, la determinación de las sensibilidades, se realizó mediante el análisis de la matriz Jacobiana, utilizando el método de resolución de flujos de potencia Newton Rhapson. Este análisis nos ayuda a hacer de manera más eficiente el control de potencia activa y reactiva, así como los rechazos de carga manual debido a bajos perfiles de tensión producidos por un déficit de generación. En consecuencia, el planteamiento efectuado en esta tesis constituiría una solución de corto plazo para mejorar y hacer más eficiente el control de tensión en el área norte del SEIN, hasta que se implementen soluciones más robustas de largo plazo. / Tesis

La detección y localización de las fallas a tierra de alta impedancia en los sistemas de distribución de Media Tensión (MT) es uno de los problemas más difíciles. En las subestaciones de distribución se contaba con Relés Primarios, los cuales solo detectan fallas por cortocircuito, por lo tanto era imposible detectar fallas a tierra de alta impedancia, las cuales tienen una corriente muy por debajo de la corriente de carga, esto como resultado de la resistencia de contacto del conductor caído con el terreno son muy altas y los problemas relacionados a selectividad y problemas relacionados a la apertura de alimentadores no involucrados en la falla. / Tesis

La cosecha de energía es una técnica que permite obtener pequeñas cantidades de energía. Esta energía puede almacenarse para su uso posterior. En el caso de la cosecha de energía de radiofrecuencia o a partir de ahora RF, la energía proviene de ondas electromagnéticas. Mediante esta técnica, se puede alimentar circuitos de muy bajo consumo de energía, del orden de los μJ. Para implementar la cosecha de energía es importante conocer conceptos relacionados que permitan tener una visión global de las ventajas y limitaciones de esta técnica. Por ello, en el capítulo 2, se presenta conceptos como la ecuación de transmisión de Friis, adaptación de impedancias, elevación de voltaje pasivo, parámetros de eficiencia, topologías de rectificación y gráficas de análisis de rendimiento los cuales serán útiles en el capítulo siguiente. En el capítulo 3, se presenta el procedimiento de diseño de la etapa de rectificación del circuito de cosecha de energía de doble banda: 2.45 GHz y 5.49 GHz, así como las pruebas realizadas por simulación, gráficas de resultados y análisis de estos resultados. Estos valores de frecuencia elegidos corresponden a las frecuencias centrales aproximadas usadas por el estándar IEEE 802.11 a/b/g/n o mayormente conocido como Wifi. Finalmente, se muestra que se logró hacer la cosecha de energía para señales de baja potencia entre -10 dBm y -20 dBm. Además, se obtuvo eficiencias máximas de 45.9% y 32.19 para las frecuencias de 2.45 GHz y 5.49 GHz respectivamente dentro del rango de potencias estudiado.

El Tornillo de Arquímedes o Tornillo sin fin, tiene un gran número de aplicaciones como transportador y dosificador, elementos de transmisión usándolo junto a una corona, bomba de Tornillo y para generación de energía eléctrica. El uso para la generación de energía eléctrica es reciente; Se tiene como proyectos más representativos los implementados en la reforma al Dique del Río Tess y el proyecto Morden Hall Park, ambos implementados en Inglaterra en el año 2012. La aplicación del Tornillo de Arquímedes para la generación de energía eléctrica se presenta como una alternativa importante para aprovechar los recursos hídricos a pequeña escala, en centrales pico y mini hidroeléctricas, y en recursos hídricos como pequeños ríos o canales de regadío con saltos de agua menores. La presente tesis consistió en el análisis energético de un Tornillo de Arquímedes para la generación de energía eléctrica capaz de implementarse en un canal de regadío con un caudal de agua de 2 m3/s y un salto de 2 m, a modo de caso de estudio. Para realizar el análisis energético se recopilo información acerca del rango de operaciones de las tecnologías existentes para centrales hidroeléctricas, se establecieron consideraciones previas, se realizaron cálculos de diseño de los elementos del sistema y se seleccionó los equipos necesarios para la fabricación e implementación de un Tornillo de Arquímedes en las condiciones mencionadas. Al finalizar el desarrollo de esta tesis, se obtuvo información que demuestra técnicamente la viabilidad del uso de un Tornillo de Arquímedes para aprovechar fuentes hídricas de baja escala. Bajo las condiciones del caso de estudio se ha obtenido una potencia de 26 kW y eficiencia total del sistema de 76%. Adicionalmente, se deben tener consideraciones técnicas para el correcto funcionamiento tales como: la necesidad de usar una caja multiplicadora de velocidad por la baja velocidad de funcionamiento del Tornillo de Arquímedes y el uso de un árbol de transmisión hueco por las dificultades que representaría utilizar un árbol macizo, para esta aplicación.

La electroforesis en gel de agarosa es un método de separación molecular muy usado hoy en día, diversas investigaciones son realizadas basadas en este proceso de separación. Para poder realizar estos ensayos se necesita del equipamiento necesario. Dentro de estos equipos se encuentra la fuente de poder para electroforesis, la cual se encarga de proveer el campo eléctrico necesario para poder desplazar las moléculas. Sin embargo, la adquisición de estos equipos en el Perú cuenta con inconvenientes como el tiempo de entrega y el costo de envío de los mismos, debido a que estos equipos son importados. Por este motivo, se propone el diseño e implementación de un prototipo de fuente de poder para electroforesis en gel de agarosa. Para lograr este objetivo, se plantea el uso de una fuente conmutada como el corazón del sistema de potencia utilizado dentro de la fuente de poder. Los requerimientos de la misma deben ser similares a las características que poseen los equipos actualmente existentes en el mercado extranjero. Finalmente, en base a la teoría expuesta se llega a la conclusión de la factibilidad en el diseño e implementación del prototipo de una fuente de poder, brindándose además recomendaciones sobre las alternativas que se pueden tomar para cumplir el objetivo principal.

El objetivo de esta tesis es diseñar un inversor multinivel en cascada monofásico que genere a partir de un arreglo de baterías una tensión alterna de quince niveles pico a pico, cuyas magnitudes de las tensiones armónicas correspondientes a la tercera, quinta, séptima, novena, undécima, décimo tercera y décimo quinta armónica se vean reducidas y se mantenga por debajo de las tolerancias establecidas en la Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos Peruana.

La minería de activos digitales es un proceso digital, en el cual equipos de cómputo de alto desempeño son vinculados a una red específica para el procesamiento de operaciones matemáticas altamente complejas para la validación de transacciones, que posteriormente son incorporadas a una cadena de bloques principal. En esta línea, los mineros, propietarios de los equipos de cómputo, reciben una recompensa pagada en la misma moneda procesada. Es preciso resaltar que todo este proceso requiere del suministro de altos niveles de energía eléctrica para los equipos de cómputo. Debido al requerimiento intensivo de energía eléctrica, los mineros requieren tener acceso a fuentes de energía que puedan soportar la demanda requerida a precios competitivos para minimizar los costos de producción del minado digital. Este hecho, representa una restricción al crecimiento de las operaciones actuales de Tecnomine, empresa peruana que opera en la industria de las criptomonedas, debido a la limitación de la capacidad de electricidad en su planta. Adicionalmente a ello, al estar vinculados a operaciones con criptomonedas, este tipo de negocios son calificados de alto riesgo por la volatilidad inherente de las criptomonedas, lo cual limita las fuentes de financiamiento para el crecimiento de sus operaciones. Es así como, a partir del análisis y diagnóstico realizado, se plantearon tres opciones para que Tecnomine pueda expandir sus operaciones implementando un proyecto modular de minería de Bitcoin. Estas opciones fueron analizadas financieramente, concluyendo que la mejor opción para la expansión de Tecnomine está centrada en el proyecto modular de minería de BTC de 2MW que considera el suministro directo del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) a través de un PPA, ya que esta alternativa presenta los mejores resultados en términos de VAN y TIR, además de tener el menor requerimiento de inversión que los escenarios 1 y 2. / The mining of digital assets is a digital process where high-performance computing equipment is linked to a specific network to solve high-complex math operations, to be able to validate trading transactions (buy and sell) among users. Once the transactions are validated, the entire block is added to the main blockchain. As a result, the owners of the computing systems get a reward for the work done in the same currency system. It’s important to mention that this complex process is energy-intensive, so computing equipment requires a reliable and high- demand source of power. In this context, the miners are required to have access to energy providers or sources that can supply electricity at competitive prices, so the production costs of digital mining can be minimized. This fact represents a restriction for the current operations of Tecnomine which is a Peruvian company involved in the cryptocurrencies industry, due to limitations on the power supply capacity in its plant. Likewise, this industry is frequently qualified as a high-risk business because of the volatility of these assets, so the finance sources are limited to support the operation's growth. For that reason, three scenarios to develop a modular BTC mining plant were analyzed to allow the expansion of current Tecnomine operations. So, a financial assessment was carried out to evaluate each alternative concluding that the best option for the implementation of a 2MW BTC mining plant was the one which considered to be supplied directly from the SEIN power network through a PPA. As a result, this scenario got the best results in terms of net present value (NPV) and internal rate of return (IRR) and requires less investment than scenarios 1 and 2.

En los últimos años los sistemas de potencia han crecido enormemente y geográficamente se han expandido aún más. Actualmente en nuestro país, la transmisión de energía eléctrica se efectúa mediante el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) y los Sistemas Aislados (SS. AA.) , los cuales según el Anuario Estadístico de Electricidad del MINEM cada año aumentan además, las empresas de distribución de energía eléctrica cada año atienden a mayor cantidad de clientes tanto regulados como libres, por esta razón la planeación apropiada, la operación y el control de estos sistemas a gran escala, requieren técnicas computacionales avanzadas, como la programación de métodos numéricos. Los estudios de flujo de potencia son de gran importancia en la planeación y diseño de la expansión futura de los sistemas eléctricos de potencia, así como también en la determinación de las mejores condiciones de operación de los sistemas existentes. Las empresas usan softwares comerciales muy buenos con resultados claros y precisos, pero tienen un problema, todos ellos trabajan con código cerrado, sin embargo, cuando los estudiantes están formándose en la universidad, no todas tienen laboratorios que cuenten con estos softwares, una buena alternativa es usar PSAT la cual es una herramienta de código abierto basada en MATLAB para análisis y control de sistemas de potencia. Su característica es de ser de código abierto, por esta razón permite modificar sus rutinas, en caso de que se pretendan desarrollar métodos alternativos para analizar sistemas de potencia. Para propósitos académicos y de investigación es más importante la flexibilidad que la eficiencia, allí radica la importancia de contar con herramientas computacionales de código abierto dentro de los cuales se encuentra el software libre PSAT. Los resultados obtenidos en un caso real son muy similares al software comercial Dig-Silent.