Ingeniero Civil Eléctrico / En los últimos años hubo una fuerte tendencia hacia la utilización de equipos cuya fuente de energía corresponde a baterías o dispositivos acumuladores de energía. Sin embargo, el uso de algunos de estos equipos, correspondientes por lo general a gran maquinaria, se ha visto limitada por la falta de métodos capaces de garantizar un cierto nivel en su autonomía. Un caso particular de este tipo de equipos corresponde a los automóviles eléctricos; cuya industria ha puesto principales esfuerzos en desarrollar sistemas de administración de baterías. Uno de los principales objetivos de estos sistemas es poder asegurar al usuario la duración de la energía disponible en el automóvil. Para ellos se hace necesario poder obtener información sobre la cantidad de energía remanente en su batería, parámetro conocido en la literatura como el Estado-de-Carga. El conocimiento del parámetro anteriormente mencionado por sí solo no es suficiente, ya que para poder garantizar que el sistema posee una cierta autonomía es necesario obtener información sobre el comportamiento futuro del sistema. Este último problema se refiere al pronóstico de dicho estado. Diversos enfoques se encuentran disponibles en la literatura para su resolución; sin embargo, un desafío importante corresponde a la definición del perfil de consumo con que es utilizado el dispositivo durante el horizonte futuro. Es en esta última problemática en que se enfoca el trabajo realizado. En particular se plantea una metodología que modela el perfil de uso de la batería mediante una cadena de Markov homogénea, definiendo los parámetros que la representan. Este modelo corresponde a una caracterización estadística de dicho perfil de uso, la cual es obtenida con los datos de corriente anteriores al instante de predicción. El objetivo de la realización de esta caracterización estadística es poder obtener la mayor información acerca de cómo ha sido descargada la batería, y utilizar dicha información para el perfil de uso durante la etapa de predicción. Para validar la metodología se utilizaron dos conjuntos de datos correspondientes al proceso de descarga de baterías de Ion-Litio; además de un módulo de pronóstico del Estado-de-Carga basado en Filtro de Partículas. Los resultados obtenidos en la etapa de pronóstico fueron evaluados mediante medidas de desempeño adecuadas, mostrando que la caracterización estadística obtenida mediante la metodología presentada es de utilidad para la resolución de la problemática asociada a la predicción del Estado-de-Carga y estimación de la autonomía de equipos energizados con baterías. Como principal conclusión de este trabajo se obtiene una novedosa metodología, sustentada en herramientas matemáticas, que es capaz caracterizar un perfil de descarga de una batería mediante una cadena de Markov homogénea. El desarrollo de esta metodología no es específico para estos perfiles, por lo que puede ser utilizada para la caracterización de una serie de tiempo en general.

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Iberdrola II S.A.; Sociedad Española del Acumulador Tudor S.A.; Comunidad Económica Europea (Programa JOULE)

En muchas zonas del Perú, debido a su difícil acceso y ubicación, es complicado que la energía eléctrica se extienda hacia ciertas comunidades lejanas, lo que significa una merma en el avance tecnológico y conlleva a un retraso si se compara con otras comunidades con mayor población y mucho más con las ciudades, que sí cuentan con energía eléctrica. Entonces, existe la necesidad en ciertos pueblos y zonas rurales de nuestro país, de contar con energía eléctrica que se pueda obtener a partir de una fuente segura y confiable; dado que esto llevaría consigo un desarrollo tecnológico; además, un fuerte desarrollo económico por las múltiples opciones de mejoras en los procesos de elaboración de productos que ellos comercializan, entre los que se pueden citar: una mejor producción de ganado vacuno y sus productos derivados, así como alimento para el ganado. Por ello, se tiene como objetivo, diseñar un sistema con paneles solares para poder cargar baterías y así, energizar motores para picadoras que se proyecta utilizar en la comunidad Micaela Bastidas en el distrito de Barranca, Lima. Se harán visitas a la comunidad Micaela Bastidas en la quebrada Venado Muerto con el fin de observar sus principales actividades y cómo, mediante el uso de la energía solar, se pueden mejorar las mismas. Se verá, con los pobladores y campesinos, sus necesidades reales para que el sistema diseñado vaya acorde con estas. Se evaluará, en el marco económico, el ahorro que les generaría un sistema así, los beneficios que presenta comparado con el sistema de carga de baterías que tienen actualmente. Finalmente, nuestro sistema se dimensionará de acuerdo a todo estos datos, para así satisfacer las necesidades energéticas de la población. / Tesis

En el Perú, la electrificación de zonas rurales se ha intensificado debido a programas de electrificación rural elaborados por el Estado y otras entidades no gubernamentales. Sin embargo, hoy en día existen comunidades rurales cuya demanda de potencia en los hogares es cubierta ineficientemente con el uso de baterías de 12 voltios, lo cual genera racionalización del uso de sus artefactos eléctricos, así como los priva de un crecimiento sostenible a nivel socio-económico. Dichas baterías, mayormente de plomo-ácido, son cargadas mediante proveedores externos, lo que causa una dependencia a este servicio e incurre en gastos mensuales mayores a los que ellos demandarían si utilizaran un sistema de recarga fotovoltaica propia. El presente trabajo tomó como muestra a la comunidad de Micaela Bastidas, ubicada al norte del departamento de Lima en la provincia de Barranca, debido a su alto coeficiente de irradiación solar. Se realizó el diseño de un cargador de baterías de 12 voltios para ser utilizado con un panel fotovoltaico y así facilitar la recarga de la misma. Se seleccionaron los componentes adecuados para su diseño, además del panel fotovoltaico y la batería a utilizar, para satisfacer, de manera personalizada, la demanda de potencia promedio a consumir por cada familia de dicha localidad. Se realizaron satisfactoriamente las simulaciones de dicho cargador, con lo que se obtendría una carga óptima de la batería y se prolongaría su vida útil. Por último, en el análisis de costos, se realizó la simulación de venta de un sistema fotovoltaico, por familia, en la comunidad de Micaela Bastidas. Se concluyó que los dos valores agregados principales que sostendrían la competitividad del producto, a nivel nacional, serían: la personalización del diseño del cargador y dimensionamiento del panel fotovoltaico y la batería, según la máxima demanda de potencia promedio actual o futura del usuario, y el suministro de un servicio de asesoría técnica de capacitación y mantenimiento del sistema. / Tesis

El presente estudio tiene por finalidad desarrollar un modelo de Programación Lineal Entera Mixta que permita dimensionar sistemas híbridos de generación de electricidad a base de fuentes de energías renovables tomando en cuenta consideraciones como: el área máxima permitida por tipo de tecnología a usar, costos fijos y variables de los módulos a usar, parámetros meteorológicos, etc. Todo ello, con el fin de minimizar sus costos. El modelo es aplicado para dimensionar un sistema domiciliario para los hogares de Lomo de Corvina. Los pobladores de esta zona tienen diferentes problemas como la carencia de energía eléctrica, carencia de agua, viviendas inadecuadas y falta de seguridad. Estos problemas se cuantificaron y priorizaron con base a la información recolectada y usando un conjunto de herramientas como: diagrama de Ishikawa, diagrama de Pareto, matriz FACTIS y el análisis why why, lo que permitió reconocer que su principal problema era la carencia de electricidad y la mejor alternativa de solución era el uso de fuentes de energía renovables justificando que el modelo resulta útil para ser aplicado en esta población. Habiendo obtenido el costo de implementar un sistema híbrido para cada hogar se calcula el indicador económico LCE que es el precio al cual se generaría la electricidad resultando de 0.22 $/kW-h. Asimismo, se calcula el VAN de un proyecto con intereses humanitarios para instalar sistemas híbridos a 120 hogares en Lomo de Corvina obteniendo un VAN de S/ 12 cobrándoles a los ciudadanos una cuota por hogar de S/ 6 y requiriendo un subsidio de parte del estado de S/ 5103 por cada hogar. La propuesta también tiene beneficios sociales y ambientales. Así, para cada hogar se espera un incremento en las horas de estudio, acceso a radio y televisión y un aprovechamiento de la iluminación cuyo beneficio económico mensual se estima en S/ 69.12, S/ 9.52 y S/ 45.68 respectivamente. Asimismo, electrificar los 120 hogares usando la propuesta señalada no implica la emisión de CO2 mientras que si se usara un grupo electrógeno, que es la energía convencional más usada en estos casos, las emisiones a lo largo de 20 años corresponden a 419.2 toneladas lo que indica el impacto ambiental negativo en el que se está dejando de incurrir. / Tesis

La presente tesis expone el diseño energético y las pruebas respectivas sobre un prototipo de tostador solar de granos de cacao de manera que pueda ser replicado en el sector rural del Perú. Esto tiene como finalidad brindarle al agricultor una tecnología nueva de tostado que esté de acuerdo con la calidad del mercado. El tostador usa la potencia térmica otorgada por un concentrados Scheffler de 8m2 de superficie llegado a aprovechar 3.8 kW de potencia, haciendo posible tostar 3 kg de granos de cacao en media hora, es decir, 6 kg en una hora en dos etapas. En los capítulos iniciales se muestra una descripción del funcionamiento y aplicaciones de uso del concentrador Scheffler. También la metodología del diseño para definir un proyecto definitivo óptimo. Luego se realiza un análisis térmico del tostador, evaluando las temperaturas, potencia entregada por el sol y la potencia recibida, con la finalidad de obtener expresiones que permitan simular el comportamiento del tostador antes de construir un primer prototipo. De la misma manera, se realiza un análisis de las partes más importantes de la máquina como son la estructura, el motor y el sistema de transmisión. Finalmente, el prototipo construido se somete a diversas pruebas para así validar todo el análisis teórico realizado y comprobar que, efectivamente, el tostador cumple con la meta principal que es tostar granos de cacao. / Tesis

En la presente tesis se realiza la simulación numérica del comportamiento de un intercambiador de calor de flujo cruzado o transversal aleteado. En primer lugar se procedió a describir este tipo de intercambiador de calor, así como algunos ámbitos de su aplicación. Luego, se presentan las correlaciones analíticas a utilizarse para el cálculo de la capacidad de transferencia de calor de este tipo de intercambiadores de calor. Después, se procedió a establecer el modelo computacional del intercambiador previamente mencionado, tomando en cuenta sus características físicas así como sus condiciones de funcionamiento. Posteriormente, se procedió a hacer la simulación del modelo computacional planteado, obteniéndose tanto la variación de las propiedades del flujo de aire a lo largo del intercambiador de calor como la distribución de temperaturas en las aletas y tubos que lo componen. Los resultados de la capacidad del intercambiador de calor obtenidos a través de la simulación arrojaron una variación alrededor del 11% respecto a los datos brindados por el fabricante y de 4.5% respecto a la capacidad calculada analíticamente. Además, se obtuvieron las tasas de transferencia de calor que presenta el intercambiador en diferentes zonas, lo cual nos sirve como un punto de partida para una futura optimización del equipo. / Tesis

En el presente trabajo se muestran los resultados de la calificación en la calidad de briquetas de hojas de caña de azúcar (HCA) por medio de ensayos físicos y térmicos, para distintas formulaciones elaboradas, siendo la variable el porcentaje de arcilla en un rango de [0-15%]. En primer lugar se procedió a clasificar las HCA dentro de la biomasa, para de esta manera estimar sus características físico-químicas, con el fin de predecir su comportamiento como combustible en un proceso de conversión energética. Luego se identificaron las técnicas y procesos para la elaboración de densificados a baja presión, realizando una breve descripción de los densificados y los factores que intervienen en su proceso. Seguidamente se relaciona la densificación con el proceso de aglomeración, ya que en este se evalúan y se relacionan los enlaces formados por los aglutinantes (arcilla y fécula), con los resultados obtenidos en la caracterización de las distintas formulaciones. Además, se mencionan los ensayos de evaluación de briquetas, los cuales permiten evaluar la calidad de las briquetas elaboradas. En el desarrollo de la parte experimental, se realizó tanto una caracterización física y química de la HCA, lo que permitió establecer una serie de pre-tratamientos, los cuales consistían en la reducción granulométrica de la HCA y un proceso intermedio de lavado el cual permitió reducir los índices de álcalis de las HCA y evitar problemas operacionales como la corrosión, incrustaciones (fouling) y las escorias (slagging). Una vez finalizado los pre-tratamientos, se procedió a realizar las 4 formulaciones de briquetas, siendo la estructura la siguiente: 75% HCA y 25% aglutinante (arcilla y fécula), del cual se varió el porcentaje de arcilla en [0 – 5 – 10 – 15%]. Para ello se realizó el proceso de densificado a baja presión utilizando una briqueteadora manual con una presión de trabajo de 150 bares. Una vez obtenida la briqueta se realizó el secado de la misma durante 4 horas utilizando un horno eléctrico a 90ºC. Por último, se realizaron los ensayos de resistencia a la compresión, impacto, esponjamiento y de combustión. De los cuales se obtuvo como resultado final, un promedio de las características que presentaba cada formulación en los ensayos descritos. A medida que se incrementa el porcentaje de arcilla como aglutinante en la mezcla, la calidad de la briqueta disminuye, obteniéndose como resultado briquetas con menor calidad y resistencia. / Tesis

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. / Tesis