Esta Tesis está dedicada a la implementación de modelos de simulación y comparación en el funcionamiento, desempeño, complejidad y costos del equipamiento real de tres topologías de filtros activos para la compensación de potencia reactiva y armónicas en el nivel de media tensión de un sistema de distribución de energía eléctrica. Una de las razones por las cuales fueron desarrolladas las soluciones con filtros activos fue mitigar los problemas de los filtros pasivos. Consiste en instalar filtros que se adapten a las condiciones variables de la red y la carga, con estructuras adecuadas de convertidores estáticos y algoritmos de control eficaces, y con características de compensación “privadas” o sea compensan las distorsiones producidas solo por las cargas conectadas a dicho punto de la red. Existen topologías puras y hibridas. En este trabajo se pone especial énfasis en la implementación de una topología activa y dos topologías hibridas, para comparar no sólo el funcionamiento y desempeño, sino también determinar la topología más conveniente desde el punto de vista de complejidad de implementación y costos. Para ello se implementa un modelo digital de red de distribución de energía eléctrica donde se realizan simulaciones con las tres topologías implementadas y se obtienen los resultados. / This Thesis is dedicated to the implementation of simulation models and comparison in the operation, performance, complexity and costs of the actual equipment of three topologies of active filters for the compensation of reactive power and harmonics in the medium voltage level of a distribution power system. One of the reasons for which were developed the solutions with active filters was to mitigate the problems of the passive filters. It consists of installing filters that adapt to the variable conditions of the network and the load, with suitable structures of static converters and effective algorithms of control, and with “private” characteristics of compensation that compensate the distortions produced by the loads connected to this point of the network. Pure and hybrid topologies exist. In this work, special emphasis is put in the implementation of one active and two hybrid topologies, to compare not only the operation and performance, but also to determine the advisable topology from the point of view of implementation complexity and costs. For it, a digital model of network of a distribution power system is carried out where simulations with the three implemented topologies are realized and the results are obtained.

Ingeniero Civil Electricista / Se entenderá por calidad de servicio el conjunto de propiedades y estándares normales que, conforme la Ley y el Reglamento Eléctrico son inherentes a la actividad de distribución concesionada, y constituyen las condiciones bajo las cuales dicha actividad debe desarrollarse. Esta incluye la calidad de servicio comercial, la calidad de suministro y dentro de ésta la calidad de producto y la disponibilidad del servicio eléctrico. Se entenderá por calidad de suministro la disponibilidad del servicio, la cual se medirá a través de las interrupciones de suministro: cantidad y duración de ellas. Estas definiciones encuentran su sustento legal en la Ley General de Servicios Eléctricos (DFL 4/2006), el Reglamento Eléctrico (DS 327/1997) y las normas técnicas. Actualmente las exigencias de calidad de suministro establecen índices ligados a las empresas y zonas de concesión de distribución, estableciéndose exigencias en base a índices poblacionales, kilómetros de redes de distribución y criterios que no dan cuenta de la densidad de consumo, criterio que determina necesariamente la calidad que se necesita. El presente trabajo propone una metodología de asignación de grupos de consumidores dentro del territorio nacional a índices de calidad representativos mediante técnicas de minería de datos (clustering), con independencia de la empresa suministradora, la topología de las redes existentes o las distinciones demográficas. La agrupación se basa en parámetros geográficos y de consumo anual de energía. La metodología se deriva de una serie de tentativas de agrupación de datos reales correspondientes a los consumos de la octava y novena región, realizada con tres programas computacionales que implementan una serie de algoritmos de clustering. La metodología se basa en tres etapas: una etapa de pre-procesamiento donde se llevan los datos a un formato manejable y se filtran para eliminar datos no pertinentes para el análisis, una etapa de clustering en donde los datos son agrupados a través del algoritmo K-means. Luego se realiza el cálculo de los vecinos más cercanos para cada cluster, el cual orienta en la elección del parámetro épsilon para el algoritmo DBSCAN utilizado para realizar una nueva agrupación basada en densidad para cada uno de los cluster, produciéndose subclusters cuya característica es tener distintas densidades. Para todas las etapas de clustering se utiliza una métrica basada en datos geográficos (coordenadas x e y de los datos) y el consumo anual de energía. La tercera etapa de post-procesamiento permite asociar a cada uno de los subclusters un índice de densidad de consumo por área. Finalmente, se escogió un esquema de regresiones lineales con los índices de densidad de consumo para determinar las zonas de exigencias. Se aplica la metodología y se contrasta con el esquema actual, a través del análisis de algunos casos de interés. Se comprueba que esta metodología corrige limitantes que el esquema actual no considera.

La presente tesis “Estudio de Prefactibilidad para Implementar una Planta Térmica de Generación Eléctrica a gas natural, de Trabajo en Hora Punta, en la Pontificia Universidad Católica del Perú” busca evaluar la viabilidad de implementar tres plantas térmicas de autogeneración en las instalaciones de la Pontifica Universidad del Perú, a través de un análisis de prefactibilidad. El mercado eléctrico actual del país se estable con leyes que ayudan a regular el sistema. La universidad es considerada un cliente libre el cual puede negociar su contrato de suministro eléctrico directamente con un generador o un distribuidor. En este caso la universidad ha firmado un contrato hasta el año 2027 con la empresa ENEL GENERACIÓN S.A.A, en adelante Enel, por todas sus instalaciones incluyendo: El campus universitario y el centro de idiomas de Pueblo Libre. Para el primer caso, el campus universitario cuenta con tres suministros instalados que distribuyen la electricidad al interior de los edificios e instalaciones. El mercado del gas natural es otro de los factores importantes para el desarrollo de las plantas térmicas en general, el hecho de que Perú cuente con una tarifa preferencial para los generadores eléctricos (Denominada Tarifa GE) hace que la generación térmica sea competitiva y promueve a la instalación de plantas pequeñas para consumo propio, las denominadas plantas térmicas de autoconsumo. La tecnología seleccionada para estás plantas térmicas de generación son los motores de combustión interna por su disponibilidad en el mercado para bajas potencias, su capacidad de encender y apagar por lo menos una vez al día, y el no requerir recursos adicionales a los existentes en la universidad. Los motores de combustión interna solo requieren gas natural y aire del medio ambiente para trabajar. Las capacidades nominales de cada una de las plantas son: 336 kW, 874 kW y 874 kW. Estás plantas serán ubicadas aledañas a cada una de las subestaciones de suministro existentes. Los análisis de impacto ambiental y los estudios legales viabilizan la instalación de las tres plantas térmicas de autogeneración con acciones como la actualización del Plan de Manejo Ambiental vigente, monitoreo anual de calidad de aire y ruido, obtención de licencias de construcción y solicitudes de instalación de tuberías para abastecimiento de gas de la red al interior de la universidad. Cabe resaltar que la propuesta del presente estudio es que las plantas de autogeneración estén dentro de la actual Gerencia de Mantenimiento e Infraestructura por lo que no se requiere contratar personal nuevo a excepción de un supervisor el cual tendrá la posición de: Supervisor de Plantas Térmicas y subcontratar a un contratista que realizara el mantenimiento y operación de las plantas. Finalmente, el estudio financiero muestra que el proyecto es rentable para ser implementado en el campus universitario. La tasa interna de retorno económico (TIR) obtenida del análisis es de 10.8% versus los 5% del costo de oportunidad de capital. El valor actual neto económico es positivo y el índice de rentabilidad es 1.26.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo de esta Memoria es realizar un análisis jurídico del régimen de responsabilidad de los integrantes del Centro de Despacho Económico de Carga en los casos de fallas generalizadas en el suministro de energía eléctrica, desde el análisis de las normas de responsabilidad de la legislación eléctrica vigente y desde el punto de vista de la jurisprudencia dictada en la materia. Para lograr el objetivo antes mencionado, se ha efectuado un estudio respecto de los principios generales del Derecho Administrativo Sancionador, específicamente aquellos principios que informan al Derecho Administrativo Sancionador Eléctrico, y las normas eléctricas vigentes que lo configuran. Además, se efectúa una descripción general del sistema eléctrico chileno, su regulación y coordinación, se analiza el principio de seguridad como objetivo de dicho sistema, las facultades de la autoridad administrativa, en este caso la Superintendencia de Electricidad y Combustibles, para fiscalizar y sancionar el incumplimiento de la normativa eléctrica vigente por parte de las empresas eléctricas, y se finaliza con un análisis jurisprudencial de los fallos dictados en la materia

Una realidad que tiene Perú es que a pesar de ser fuertes exportadores y poseer grandes actividades de mercado internacional, aún presenta declinaciones en muchos aspectos de su economía y calidad de vida poblacional. Esto se puede observar en los diversos pueblos o comunidades aisladas que hasta la fecha no cuentan con un suministro eléctrico, debido a que se encuentran en zonas muy alejadas de las líneas de transporte o distribución eléctrica; o por otro lado porque geográficamente resultaría muy costoso para las concesionarias llevar a cabo dichos proyectos, Sin embargo ya se han tomado diversas medidas para contrarrestar estos inconvenientes como es el caso del aprovechamiento sostenible de los recursos naturales presentes en dichas comunidades. Un ejemplo claro de estos centros poblados relativamente alejados, es Cucufana; que al poseer una población de 26 viviendas y por lo tanto considerándose una población dispersa debido a su baja densidad población [1]; Este pequeño poblado ubicado en el distrito de Morrope, Lambayeque presenta una radiación solar promedio 5,59 KWh/m2 esto señala que presenta condiciones óptimas para el aprovechamiento de la luz solar. Utilizando el informe [2] que indica el sector típico 5 para una zona rural de densidad poblacional media y la normativo R.D. N° 015-2004-EM/DGE [3] se determinará que la calificación eléctrica adecuada para dicha zona y por ende la máxima demanda que se suministrará que permita a estas personas aumentar su calidad de vida. Para lograr los objetivos de este proyecto se empezó generando un diagnostico energético de un centro poblado, para luego a través de estudios estadísticos externos se logró determinar cuáles son las necesidades energéticas más comunes de los pobladores y de la mano con la información de la Data solara de la NASA se pudo dimensionar adecuadamente los equipos del Sistema de Generación, posteriormente se realizó un bosquejó en SolidWorks de la estructura metálica del Seguidor solar, para la programación se utilizó el leguaje C++ y el software gratuito para su redacción “C++ online”. Finalmente se realizó un análisis de viabilidad con los materiales y mano de obra necesarios para su construcción e instalación, expuestos en un presupuesto referencial. Se logró diseñar un sistema de seguimiento lumínico capaz de aumentar su producción energética en un 21%, a pesar de que se produjo un aumento en los costos del proyecto en un 32%, las mejoras que se obtienen con este costo adicional son beneficiosos para los usuarios.

El uso de un sistema fotovoltaico en la actualidad es una alternativa para obtener energía eléctrica en el ambiente, además, de ser una solución para evitar la contaminación por su uso ecológico. Por ello, para este caso de investigación se optó por realizar un análisis del sistema fotovoltaico para un salón del Centro Educativo ubicado en Puente Piedra - Lima y realizar un comparación técnica y económica con objetivo de ver el rendimiento y efectividad. El caso de estudio se encuentra en Puente Piedra en Lima por lo que la investigación abarcar para la región costera ya que la temperatura, precipitación, humedad va a variar en los distintos lugares. Por otro lado, para la instalación convencional donde la energía proviene de una central hidroeléctrica solo se obtiene datos de instalación y costo con el objetivo de realizar la comparación a diferencia de la instalación de los paneles solares que abarca el diseño, instalación y costo. Asimismo, los datos y equipos elegidos para el sistema fotovoltaico son obtenidos de una distribuidora licenciada en el Perú para generar datos específicos en la investigación. El proceso de diseño proyectado en la investigación muestra que el mejor sistema a elegir es el On-grib y eso se debe a que Lima consta con estaciones donde la irradiancia no llega a horas picos y esto evita el mayor rendimiento de los paneles solares. El sistema On-grib consta de la instalación en conjunto con la instalación convencional para que estos se puedan complementar y su uso sea variado dependiendo de los tiempos. El análisis técnico de los paneles solares se enfoca a la durabilidad y mantenimiento de los equipos por lo que la comparación con el sistema convencional muestra que hay unas mejoras en la obtención de energía eléctrica. Asimismo, en el análisis de costo muestra un enfoque general del ahorro de dinero con el uso de paneles solares en el centro educativo, pero en un rango de tiempo de 6 años lo cual es eficiente ya que la duración del diseño de construcción es de 25 años lo cual muestra ganancia en el costo de energía. Además, la evaluación ambiental muestra que los paneles solares generan impactos positivos al centro educativo. Por último, la investigación del sistema fotovoltaico muestra un óptimo desarrollo de rendimiento y eficiencia en su instalación, costo a largo plazo lo cual es una alternativa recomendable para generar energía eléctrica, pero se debe considerar las estaciones de la zona para analizar su máximo desempeño.

En Perú las empresas de distribución de electricidad de FONAFE están dando servicio de suministro eléctrico a casi cuatro millones de clientes en la costa, sierra y selva, en este sentido, el objetivo de este estudio es evaluar la eficacia de estas empresas en el periodo 2008-2014, teniendo en cuenta la calidad del suministro eléctrico a los clientes, utilizando el análisis envolvente de datos (DEA) y determinar el cambio en la productividad de los servicios públicos en este periodo usando el índice de Malmquist, teniendo en cuenta la calidad de suministro. Para lograr estos objetivos, la evaluación consideró cinco modelos DEA para el cálculo de la eficiencia. Cada modelo con diferentes combinaciones de variables de entrada con las mismas variables de salida. Como variables de entrada se consideran los costes de explotación, costes de inversión, la calidad del suministro y combinaciones de costo y calidad del suministro; y el costo de la compensación por la falta de calidad del suministro pagado por las empresas distribuidoras a sus clientes. Como variables de salida se considera el número de clientes, las ventas de energía y longitud de la red. Otro objetivo alcanzado fue encontrar en la metodología DEA, una herramienta para evaluar eficiencia que puede servir a FONAFE para evaluar la gestión de sus empresas de forma estructurada y continua, empleando software libre e información pública, considerando que se pueden evaluar diferentes modelos con diferentes variables y además que permite identificar el grupo de referencia de empresas eficientes que pueden servir de referencia a las ineficientes para definir las estrategias que les permitan mejorar su eficiencia. Los resultados muestran que las distribuidoras que han alcanzado la frontera eficiente, por lo general presentan mejor eficiencia sólo en los modelos de costos o solamente en los modelos de calidad. Se encontró que las distribuidoras eficientes en costos (es decir rentables) no presentan necesariamente un buen desempeño en cuanto a la calidad de suministro. Asimismo los resultados de los modelos que incorporan la calidad de suministro no mostraron una fuerte correlación con los modelos basados sólo en los costos, lo que indica una posible compensación o competencias diferentes entre costos y la calidad de suministro, es decir, no estuvieron estrechamente ligados a los objetivos de mejorar de la calidad de suministro, o en otros casos fueron insuficientes para mejorar la calidad de suministro. Estos resultados demuestran que es recomendable para las empresas de distribución de energía del FONAFE integrar la calidad del servicio y los costos en los modelos para determinar las eficiencias de cada empresa. En los modelos de calidad y de costos evaluados se verificó que la eficiencia es menor cuando se considera variables de calidad de suministro. Otro punto a destacar son los rendimientos a escala, los resultados muestran que existen empresas distribuidoras operando con rendimientos decrecientes a escala en todo el período de estudio, es decir tiene una capacidad de producción sobre-dimensionada para el tamaño de mercado que atienden, posiblemente por la extensión de las redes rurales y por deficiencias en la planificación del crecimiento de redes, una medida de política recomendable a evaluar es analizar la posibilidad de reestructuración de estas empresas, transfiriendo instalaciones a las empresas que cuenten con mejores condiciones para la atención de las instalaciones por efectos de cercanía geográfica, con el propósito de mejorar la eficiencia del conjunto de empresas del FONAFE. Por último, teniendo en cuenta las variables de calidad de suministro en la evaluación de la eficiencia por intermedio de los índices de Malmquist, se verificó la ganancia de productividad en las empresas de distribución en el período 2008-2014. / Tesis

En Perú las empresas de distribución de electricidad de FONAFE están dando servicio de suministro eléctrico a casi cuatro millones de clientes en la costa, sierra y selva, en este sentido, el objetivo de este estudio es evaluar la eficacia de estas empresas en el periodo 2008-2014, teniendo en cuenta la calidad del suministro eléctrico a los clientes, utilizando el análisis envolvente de datos (DEA) y determinar el cambio en la productividad de los servicios públicos en este periodo usando el índice de Malmquist, teniendo en cuenta la calidad de suministro. Para lograr estos objetivos, la evaluación consideró cinco modelos DEA para el cálculo de la eficiencia. Cada modelo con diferentes combinaciones de variables de entrada con las mismas variables de salida. Como variables de entrada se consideran los costes de explotación, costes de inversión, la calidad del suministro y combinaciones de costo y calidad del suministro; y el costo de la compensación por la falta de calidad del suministro pagado por las empresas distribuidoras a sus clientes. Como variables de salida se considera el número de clientes, las ventas de energía y longitud de la red. Otro objetivo alcanzado fue encontrar en la metodología DEA, una herramienta para evaluar eficiencia que puede servir a FONAFE para evaluar la gestión de sus empresas de forma estructurada y continua, empleando software libre e información pública, considerando que se pueden evaluar diferentes modelos con diferentes variables y además que permite identificar el grupo de referencia de empresas eficientes que pueden servir de referencia a las ineficientes para definir las estrategias que les permitan mejorar su eficiencia. Los resultados muestran que las distribuidoras que han alcanzado la frontera eficiente, por lo general presentan mejor eficiencia sólo en los modelos de costos o solamente en los modelos de calidad. Se encontró que las distribuidoras eficientes en costos (es decir rentables) no presentan necesariamente un buen desempeño en cuanto a la calidad de suministro. Asimismo los resultados de los modelos que incorporan la calidad de suministro no mostraron una fuerte correlación con los modelos basados sólo en los costos, lo que indica una posible compensación o competencias diferentes entre costos y la calidad de suministro, es decir, no estuvieron estrechamente ligados a los objetivos de mejorar de la calidad de suministro, o en otros casos fueron insuficientes para mejorar la calidad de suministro. Estos resultados demuestran que es recomendable para las empresas de distribución de energía del FONAFE integrar la calidad del servicio y los costos en los modelos para determinar las eficiencias de cada empresa. En los modelos de calidad y de costos evaluados se verificó que la eficiencia es menor cuando se considera variables de calidad de suministro. Otro punto a destacar son los rendimientos a escala, los resultados muestran que existen empresas distribuidoras operando con rendimientos decrecientes a escala en todo el período de estudio, es decir tiene una capacidad de producción sobre-dimensionada para el tamaño de mercado que atienden, posiblemente por la extensión de las redes rurales y por deficiencias en la planificación del crecimiento de redes, una medida de política recomendable a evaluar es analizar la posibilidad de reestructuración de estas empresas, transfiriendo instalaciones a las empresas que cuenten con mejores condiciones para la atención de las instalaciones por efectos de cercanía geográfica, con el propósito de mejorar la eficiencia del conjunto de empresas del FONAFE. Por último, teniendo en cuenta las variables de calidad de suministro en la evaluación de la eficiencia por intermedio de los índices de Malmquist, se verificó la ganancia de productividad en las empresas de distribución en el período 2008-2014. / Tesis