Ingeniero Civil Eléctrico / La utilización de vehículos eléctricos es una forma efectiva de contrarrestar el impacto negativo producido por la humanidad en el medio ambiente del planeta, a través de la reducción de gases nocivos emitidos a la atmósfera. Sin embargo, este tipo de automóviles aún no alcanza el suficiente desarrollo, lo que hace necesario efectuar mejoras para acelerar su industrialización. Un avance tecnológico relevante es la posibilidad de alimentar el vehículo mientras está en movimiento, lo que permitiría eliminar los largos tiempos de carga de las baterías. El presente informe tiene como objetivo estudiar un sistema que permita transferir potencia a un automóvil en movimiento, utilizando la tecnología de direccionamiento de haces. Para esto, es necesario investigar previamente los conceptos de transferencia inalámbrica de energía, beamforming, diseño de antenas e interferencia de ondas. Para estudiar el sistema se crean simulaciones y pruebas de concepto. Se inicia observando la interferencia de las ondas producidas por un arreglo lineal de parlantes a través de una simulación animada. Con el objetivo de definir características del modelo, se analizan los patrones de radiación producidos por un arreglo al variar los parámetros fundamentales, además de analizar el comportamiento del mismo en distintas bandas de frecuencia. Finalmente, se realizan ensayos con sonido para visualizar el comportamiento de beamforming en un escenario con cuatro parlantes. La implementación de la simulación de interferencia consigue visualizar el comportamiento de las ondas en el tiempo y el espacio, conformando una primera aproximación al sistema. Por otro lado, la variación de los parámetros del arreglo permite definir el número de antenas, la distancia entre las mismas y la frecuencia de trabajo que permiten una mayor directividad del modelo. Finalmente, las pruebas de concepto con sonido conforman una aplicación válida de beamforming, logrando direccionar las ondas en un ángulo en particular. El principal alcance del trabajo realizado es su función como puente en la creación de trabajos futuros. Por un lado, el sistema de transferencia de energía a un vehículo puede ser utilizado como base para una aplicación real, a través del diseño de las antenas y creación de prototipos. Por otro, las pruebas de concepto posibilitan la implementación estudios que busquen probar la validez de conceptos utilizados en telecomunicaciones, aplicadas a un grupo de parlantes como sustituto de un arreglo de antenas.

Ingeniero Civil / Cuando un alto-explosivo detona, se genera una reacción ultrasónica que libera calor y hace que los reactivos se transformen súbitamente en gases altamente presurizados. La rápida expansión de los gases resulta en la generación de una onda de choque, la cual se expande a través de un medio como el aire, para posteriormente impactar en las estructuras. El proceso de detonación involucra exclusivamente a los reactantes contenidos en el alto-explosivo, implicando que la energía de combustión liberada por la detonación se ve influenciada solamente por el contenido de oxígeno que está presente en el explosivo. En la medida que el contenido de oxígeno al interior del explosivo es bajo (explosivo deficiente en oxígeno), la combustión no se completa, generándose una postcombustión asociada a la interacción entre los productos aún inflamables de la detonación y el aire circundante. Este segundo proceso de combustión (postcombustión) es mucho más lento que el proceso de detonación y no genera una onda de choque; sin embargo, la postcombustión puede liberar una energía que es comparable a la liberada durante el proceso de detonación. Por lo tanto, la postcombustión presenta el potencial de aumentar significantemente la componente de presión de gas (cuasi-estática), en la medida que la explosión ocurra dentro de un espacio confinado. El objetivo de este trabajo consiste en determinar valores apropiados de la energía específica aportada por la postcombustión, que se debe incorporar en el software comercial AUTODYN, con el fin de obtener predicciones más confiables de la presión cuasi-estática para distintos tipos de altos-explosivos. Para ello, en una primera etapa se lleva a cabo un modelo de equilibrio termodinámico simplificado asociado a reacciones de altos-explosivos en espacios totalmente confinados sujetos a condiciones atmosféricas. 57 explosivos son estudiados, en donde los resultados obtenidos permiten determinar las presiones cuasi-estáticas, concentraciones y temperaturas residuales. Para el caso del TNT, se obtiene un ajuste adecuado en comparación con datos experimentales, donde el modelo termodinámico simplificado genera resultados levemente mayores (25%) a lo observado experimentalmente, lo cual es conservador para el diseño y suficiente, teniendo en cuenta las simplificaciones consideradas en el modelo de equilibrio termodinámico. Como segunda parte del estudio, se determina la energía de postcombustión que se debe emplear en el software AUTODYN para que la presión cuasi-estática se ajuste a los valores determinados por el modelo termodinámico simplificado. Esto se lleva cabo empleando la metodología descrita por Hernández (2016) (aplicado a TNT). Se observa que las presiones cuasi-estáticas obtenidas de las simulaciones incorporando la energía de postcombustión se ajustan al modelo termodinámico simplificado, mostrando diferencias menores a un 0.2%. En adición, se concluye que la práctica actual de considerar una carga de TNT equivalente puede ser bastante inexacta y que el método sugerido en este estudio es más adecuado para la obtención de la componente de presión de gas.

La motivación para la elección del presente trabajo se debe a que permite abordar diversos aspectos como: teoría de máquinas eléctricas, transformaciones, modelos y control. Por otro lado la máquina de inducción, objeto de nuestro estudio, siempre ha funcionado como motor: Sólo en las últimas tres décadas, los investigadores de diversos países han estado experimentando sobre el funcionamiento de la máquina como generador de energía eléctrica. Se aborda el tema analizando las ecuaciones de funcionamiento de la máquina de inducción en base a las leyes eléctricas, electromagnéticas y mecánicas, y mediante sucesivas transformaciones se modifica la máquina de inducción simétrica trifásica a un modelo de máquina bifásica de ejes ortogonales d-q, véase [5]. Las ecuaciones de funcionamiento obtenidas del modelo d-q son no lineales, sin embargo si se mantiene constante la velocidad del rotor, las ecuaciones se transforman en ecuaciones diferenciales lineales, lo cual simplifica significativamente el análisis que se llevará a cabo mediante las técnicas del control lineal

El presente trabajo experimental tiene como objetivo principal caracterizar y optimizar térmica y energéticamente una Sauna Solar Seco (SSS) usando tres tipos de acumuladores térmicos; agua, piedras sin pintar, y piedras pintadas de negro mate, considerando el alto potencial solar de la región Tacna y de nuestro país, y ante la necesidad social de contar con sistemas que usen como fuente energética la energía solar; alternativos a los convencionales, y sobre todo para aplicaciones terapéuticas, que utilice energía limpia, renovable, y de menor impacto ambiental. La caracterización térmica y energética experimental, nos indican que la temperatura máxima alcanzada en el interior de caja metálica es de 77,46ºC y humedad relativa mínima de 1,25 % bajo una radiación solar de 838,1 W/m2 ; con una longitud de onda de la radiación térmica de la caja metálica que oscila entre 9,8 µm a 7,97 µm, concordante con lo establecido por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), y una potencia emisiva que oscila entre 423,91 W/m2 a 991,24 W/m2 durante las 8:00 a las 20:00 horas, este resultado muestra la viabilidad de integración entre la sauna solar seco y la cabina de radiación infra-roja. La eficiencia media diaria de la SSS con acumuladores térmicos de piedra pintada de negro mate, piedra sin pintar, agua contenida en botellas descartables y sin acumulador térmico, corresponde a 40,7 %, 38,1 %, 41,4 % y 38,7 %, respectivamente.

El presente trabajo de tesis desarrolla el diseño, construcción y evaluación de un sistema de concentración solar del tipo Cilíndrico Parabólico, el cual fue realizado en los ambientes del Centro de Energías Renovables de Tacna – CERT de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Para el diseño se utilizaron dos software tales como el Microsoft Excel y el AutoCAD. Para la construcción se emplearon materiales que son fácilmente accesibles en el mercado nacional y local, parte de estos incluso son material reciclado, por ejemplo el cobertor de vidrio del tubo absorbente se tomó de tubos rotos de termas solares de tubos al vacío. El factor de concentración del sistema es de 26,44 soles, con esto podemos alcanzar temperaturas superiores a los 100°C en el tubo absorbente en condiciones normales de temperatura y radiación (radiación directa). Al evaluarse el concentrador se encontraron los valores de la eficiencia óptica para el caso de un CCP sin cobertor de vidrio es de 0,35, y la del CCP con cobertor de vidrio es de 0,71, y el coeficiente global de pérdidas para el CCP sin cobertor de vidrio es de 50,97 Wm-2°C-1, y para el CCP con cobertor de vidrio es de 5,10 Wm-2°C-1. Se generó vapor de agua a 128 °C, casi inmediatamente, con un caudal de 0.0083 ls-1, También se encontró que la velocidad de calentamiento del agua en un tanque con 500 litros de agua potable empleando el CCP es de 0,14 °C por minuto.

El presente trabajo muestra una metodología para evaluar la operatividad de un sistema eléctrico de potencia de manera ordenada, en especial para sistemas débilmente mallados y que presenten problemas asociados a la ruptura de algún enlace crítico. Este trabajo está principalmente dirigido a las personas que se inician en la especialidad de análisis de sistemas eléctricos de potencia. Para dicha evaluación se utiliza un conjunto de procedimientos para el análisis en estado estacionario y transitorio. En ese sentido, el trabajo denominado “Metodología de Análisis y Diagnostico para el Estudio de Operatividad de un Sistema Eléctrico de Potencia ante la Ruptura de algún Enlace Eléctrico que la Compone”, se distribuye en seis capítulos seguido de apéndices. El primer capítulo presenta una breve descripción de la metodología desarrollada, mencionándose los objetivos que se deben buscar en cada uno de los diversos tipos de análisis que la conforman enfocándose principalmente en las características típicas de un sistema débilmente mallado. Adicionalmente se presenta una descripción de la zona del sistema eléctrico peruano donde la metodología es aplicada. El segundo capítulo describe los problemas típicos que generalmente poseen los sistemas débilmente mallados, mostrando evidencias o antecedentes que sucedieron en el sistema eléctrico peruano. En el tercer capítulo se realiza una descripción teórica sobre cada uno de los diversos tipos de análisis que componen la metodología que se plantea desde el punto de vista del análisis de un sistema eléctrico de potencia en estado estacionario como transitorio. El cuarto capítulo detalla la metodología de análisis y diagnóstico que se desarrolla en el presente trabajo, mostrando la estructura de la composición que consta la implementación de esta metodología, donde se menciona los principales criterios técnicos para cada tipo de análisis, que sirven para evaluar y observar la operatividad de un sistema eléctrico de potencia en especial uno débilmente mallado. El quinto capítulo muestra los resultados obtenidos al implementar la metodología al caso de estudio (“Anillo Tingo María”), resaltando los problemas típicos de un sistema débilmente mallado. Finalmente, el sexto capítulo extrae las principales conclusiones como resultado de aplicar la metodología del presente trabajo. / The present work presents an ordered methodology to evaluate the operativity of a power electrical system, in special a weakly meshed network and the problems associated to the open of some critical link. This work mainly is directed to the people who begin to analyse an electrical network. For this evaluation, a set of procedures to the analysis in steady and transitory state are used. In that sense, the name of the work is "Methodology of Analysis and Diagnostic to the Study of Operativity of a Power Electrical System with the Rupture of some Electrical Link". The work is presented in six chapters plus the appendices. First chapter presents a brief introduction about the typical characteristics of a weakly meshed network and a description of a particular zone of the Peruvian electrical system where the developed methodology is applied. After that, the main objective is descript altogether with the specifics types of analyses that conform the methodology. Second chapter describes typical problems that generally occur in weakly meshed networks, showing particular evidences or antecedents that happened in the Peruvian network. In chapter third a theoretical description is done with regard of each particular analysis that composes the methodology. The description is split in steady state and transitory state. The methodology is present in chapter forth, showing the structure or sequence that the engineer should follow in order to evaluate and observe the operational characteristics of an electrical power system, especially weakly meshed network. Chapter fifth shows the methodology applied to a study case ("Tingo Maria ring"), emphasizing the typical problems of a weakly meshed network. Finally, in chapter sixth the main conclusions of the present work are given.

Este trabajo tiene por objetivo obtener energía eléctrica con un micro aerogenerador diseñado y construido con materiales reciclables, evaluando la eficiencia del mismo bajo condiciones controladas en laboratorio y bajo las condiciones de viento de Tacna. El micro aerogenerador fue diseñado para ser probado en diferentes configuraciones en cuanto a las características del rotor, en este caso, el diámetro, el número de aspas y el perfil de las aspas. El material predominante es el PVC. En sus diferentes formas, Tés, Reducciones y tubos de 4” y 2”. Así como, placas en desuso de Acrílico, rodajes y tornillos, además de elementos de electrónica básicos. El generador usado es un motor de corriente continua de un Equipo Betamax. Los datos que se obtuvieron demuestran que la configuración óptima, para este micro aerogenerador en especial, es de tres aspas, con un diámetro de 40 cm y obtenidas a partir de tubos PVC de 4”. Se ha logrado generar la electricidad necesaria para la carga de una batería de celular, una lámpara led de emergencia o un equipo mp3, con una eficiencia promedio de 3,45% bajo condiciones de viento de Tacna. Los resultados obtenidos nos indican que sí es posible diseñar y construir un micro aerogenerador utilizando materiales reciclables para la generación de energía eléctrica a pequeña escala y para un día con velocidad promedio de 1,69 m/s, la energía generada en promedio es de 1,21 watts hora; la velocidad de arranque es de 1,48 m/s.

El mètode DDCI (Difference Dedicated Configuration Interaction) s'ha aplicat sistemàticament a l'estudi de diferents problemes químics per a calcular de manera teòrica diferències d'energia entre estats. S'ha començat amb sistemes més simples per acabar aplicant el mètode a problemes de reactivitat. Malgrat l'extensa aplicació d'aquest mètode, mai havia estat emprat per a l'estudi de reaccions que impliquessin estats excitats.En primer lloc, dins dels sistemes estàtics estudiats, s'ha determinat la multiplicitat de l'estat fonamental del biradical tetrametilenetà i s'ha analizat la influència dels substituents en l'estabilitat de l'estat triplet del carbè 2,6-dibromo-4-tert-butil-2',6'-bistrifluorometil-4'-isopropildifenilmetilè. Referent als problemes de reactivitat que impliquen estats excitats, s'ha recalculat la controvertida energia d'activació de l'etapa determinant de la velocitat de la reacció de descomposició quimiluminiscent del 1,2-dioxetà. Amb aquest estudi, el mètode DDCI ha demostrat donar resultats de qualitat similar o superior als d'altres mètodes multireferencials d'alt nivell convencionals (per exemple el mètode CASPT2) amb menor cost computacional. També s'ha estudiat la reacció de desactivació que té lloc en els àcids nucleics com a conseqüència de la irradiació per llum UV en el ADN. En concret, s'han estudiat els derivats de la citosina, 5-metilcitosina i 5-fluorocitosina utilitzant el mètode DDCI i d'altres estratègies computacionals, revelant en tots els casos els resultats la gran complexitat del mecanisme.Amb aquest treball ha estat possible establir el ventall d'aplicabilitat del mètode i els paràmetres òptims per a la seva aplicació en cada cas. / The DDCI method (Difference Dedicated Configuration Interaction) has been systematically applied to study a variety of chemical problems calculating theoretical energy differences between states. We have begun with simpler static systems to end with reactivity problems. Despite the vast application of this method, it had never been applied to the study of reactions involving excited states.Namely, in static systems we have determined the ground state multiplicity of the tetramethylenethane diradical and we have analysed the influence of the substituents on the triplet stability of the 2,6-dibromo-4-tert-buthyl-2',6'-bistrifluoromethyl-4'-isoprophyldiphenylmethylene. Concerning reactivity problems involving excited states, we have recalculated the controversial activation energy of the rate determining step of the chemiluminiscent decomposition of the 1,2-dioxetane. With this study the DDCI method has been shown to give results of the same or better quality than other multireference conventional methods (for instance CASPT2 method) with lower computational cost. Also, we have studied the deactivation reaction that takes place in nucleic acids as a result from the irradiation by UV light to the DNA. In particular, cytosine derivatives 5-methylcytosine and 5-fluorocytosine have been studied using the DDCI method among other computational strategies and the results have revealed the complexity of the mechanism.With this work it has been possible to establish the range of applicability of this method and the optimal parameters for its application in each case.

El Destilador Solar Tubular (DST) fue diseñado y evaluado en el Centro de Energías Renovables de Tacna (CERT) de la UNJBG, Tacna, PERÚ. El trabajo se ejecutó a una escala piloto, con el fin de investigar el comportamiento y características del destilador y del agua destilada, respectivamente, bajo condiciones de irradiancia solar global de la ciudad de Tacna. Se empleó agua de mar para evaluar en el DST, se realizaron mediciones del volumen de agua destilada, temperaturas, irradiancia solar global y calidad de agua destilada, antes y después de la evaluación. El destilador solar tubular (DST) tiene una eficiencia de 47% en términos de procesamiento de agua destilada.

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.