La influencia humana en el sistema climático es evidente: las emisiones que hemos emitido no tienen precedentes en la historia. Es la primera vez desde 1850, que cada año -de los últimos 30- ha sido más caliente que el anterior. Los edificios consumen el 40% de la energía mundial. Según USGBC [1], en Estados Unidos de América, los edificios residenciales y comerciales consumen el 70% de la electricidad del país; por ello, son los segundos responsables de la mayor parte de las emisiones anuales de dióxido de carbono, después de China. La mayoría de esta energía proviene de la combustión de combustibles fósiles para la climatización de los ambientes del edificio y, se calcula que, en los próximos 25 años, las emisiones provenientes de los edificios -y en especial de los comerciales- crecerían a una tasa mayor que en los otros sectores. Este trabajo de fin de máster ha sido realizado en el departamento de arquitectura de la empresa española IDOM Consulting, Engineering and Architecture, con la intención de mostrar la importancia de edificios eficientes energéticamente. Este proyecto se basa en el análisis energético de la envolvente térmica de acuerdo a la normativa de ASHRAE 90.1 2010 de un edificio no residencial de 15 plantas acondicionadas ubicado en Bangkok, por lo que el sistema de climatización se centrará en el sistema de refrigeración. Se empleará el software DesignBuilder v5.3.0.014 –que cuenta con EnergyPlus para predicciones fiables- tanto para el modelo del edificio y el análisis.

El contenido del presente trabajo se puede sintetizar en dos partes: i) Generación de espectros elásticos normalizados de energía de entrada basados en la ecuación del balance de energía, a partir de un conjunto de registros de aceleración medidos durante la ocurrencia de eventos sísmicos en diversos lugares del Perú y debidamente filtrados (en cantidad 39 de 107). Mediante el empleo de fórmulas empíricas [11] y [12] se obtuvieron espectros de energía histerética para determinados valores de ductilidad, periodo de vibración, y amortiguamiento viscoso, entre otros parámetros. Para estimar la energía histerética demandada, se calculó primero la energía de entrada, y se multiplicó por el factor resultante de aplicar la relación empírica (Ec 2.14) [12] (que depende de la variable de la ductilidad global), con el fin de hallar la parte de la energía de entrada que se disipa como energía histerética. ii) Aplicación de los espectros de energía en el diseño estructural, consistente en la verificación, de que la energía disipada por una estructura es mayor que la energía de demanda ante un evento sísmico. Para esto, se diseñó un edificio de concreto armado de tres niveles y se calculó la curva de capacidad y la ductilidad disponible (aplicando el análisis pushover). Finalmente, al determinarse que la energía disipada mediante deformación plástica fue mayor que la energía histerética demandada, se verificó el diseño, acorde con la norma vigente E030, las condiciones geotectónicas, y un nivel de daños aceptable. En general se concluye, que los valores de los espectros de energía normalizados y bilinealizados, presentan valores de energía de entrada que a pesar de ser conservadores, han servido para verificar el diseño de acuerdo a la normativa sismoresistente vigente, y por tanto, la metodología de diseño en base al balance de energía, para este caso específico, sirvió como una herramienta de verificación y control para el diseño estructural. / Tesis

En la presente tesis se describe el funcionamiento de un sistema de submedición eléctrica el cual sirve para la toma de lectura de los consumos de energía eléctrica de manera remota y en cualquier instante de tiempo en las diferentes áreas y equipos de una pequeña o mediana empresa. Para demostrar la viabilidad del proyecto se confeccionó un detallado análisis económico de los costos para el suministro, instalación y operación de este sistema en una pyme. La finalidad de este documento fue demostrar la factibilidad del uso de un sistema de submedición eléctrica que usando las TIC de un primer paso para la gestión del consumo eficiente de la energía eléctrica de tal manera que el desperdicio eléctrico se reduzca y en consecuencia la producción de gases efecto invernadero, el calentamiento global y el cambio climático disminuyan. Los métodos usados para la evaluación económica fueron: - La investigación en fuentes documentales. - La asesoría de un profesional en finanzas. - La experiencia profesional en presupuestos. - La experiencia profesional en campo. Los métodos usados para el desarrollo teórico fueron: - La recopilación de fuentes documentales. - La asesoría de un profesional en sistemas eléctricos. Los principales resultados obtenidos fueron: - El análisis económico demostró que el sistema de submedición eléctrica es viable solo para la pequeña y mediana empresa pues los costos de este sistema son muy elevados para clientes residenciales. - El análisis económico también demostró que el proyecto es rentable para la empresa que implementará y operará el sistema siempre y cuando tenga una cantidad promedio de 10 instalaciones mensuales. Las falencias conceptuales superadas están asociadas a los criterios usados para confeccionar la evaluación económica pues parámetros como: el costo de oportunidad, el costo de deuda, el capital aportado por los accionistas, la deuda financiera contraída, el promedio ponderado del costo de capital, etc. y los ratios financieros como el VAN y el TIR requirieron un tiempo para su investigación y comprensión. El significado de esta contribución fue mostrar un sistema que: 1. Permita dar el primer paso en la gestión de la medición del consumo eléctrico para evitar su desperdicio y en consecuencia se reduzca el cambio climático. 2. Permita generar ahorros en las empresas que lo implementen porque se detectarán las áreas y equipos que desperdicien energía eléctrica. 3. Permita crear utilidad en las empresas que lo implementen y operen y de este modo crear un negocio sostenible en el que ganen todos los participantes. Los desarrollos futuros de este trabajo son: - Lograr que la medición en forma remota de los consumos eléctricos de todos los clientes de una empresa distribuidora (clientes residenciales, comerciales e industriales) - Lograr que la lectura mensual de los consumos eléctricos de los clientes de una empresa distribuidora sea más dinámica y exacta al reemplazar las mediciones tradicionales por sistemas de submedición. - Lograr que el sistema de submedición pueda adaptarse a la medición y tarifación de otros servicios públicos como el agua y el gas. / Tesis

El presente trabajo est a basado en diseñar, medir y probar el desempeño de una antena y un circuito recti cador (RECTENA) optimizados para recibir señales de baja densidad de potencia. La rectena es usada para recolectar y re-usar energí a proveniente de señales RF radiadas por sistemas de comunicaci ón y broadcasting en la banda ISM centrada en 2.45GHz., Este trabajo usa m etodos de simulacióon de Balance Harm ónico y Momento Electromagn ético de onda completa de Agilent ADS Advanced Design Software. En cuanto a las herramientas usadas: m aquina pulidora LPKF para la fabricaci ón de la antena, analizador vectorial de redes, analizador de espectro, generador de señal digital, mult ímetro y la c ámara anecoica para las medición de desempeño de la rectena. El trabajo fue motivado por dos tipos de aplicaciones: (1) Alimentación de sensores de baja potencia y (2) Reciclaje de energí a RF, siendo consciente del consumo de energ ía y su efecto en el medio ambiente. El principal objetivo de este trabajo es valorar la rectifi cación a baja potencia.

El uso de nodos de sensores wireless,en inglés: wireless sensors node (WSN), se ha vuelto popular en los últimos años. Estos dispositivos tienen aplicaciones tanto en salud, estilo de vida de las personas, en recolección de información en las industrias y en el mantenimiento predictivo de las estructuras. Lamentablemente, el uso de estos dispositivos no ha sido masificado debido a que el tiempo de vida y la densidad de potencia de las baterías limitan drásticamente el uso estos. Estas limitaciones pueden ser superadas a través del uso de la cosecha de energía para poder recargar las baterías. La cosecha de energía es una técnica que se basa en la recolección y uso de algún tipo de energía presente en el ambiente. Los cosechadores de energía necesitan de un conversor DC-DC para acondicionar el voltaje de salida del cosechador a un voltaje con el cual el dispositivo wireless funcione correctamente. El tipo de conversores DC-DC usados para esta aplicación son los conversores DC-DC a base de capacitores conmutados (SC DC-DC) ya que poseen una alta densidad de potencia, tienen un alto porcentaje de eficiencia de potencia y son compatibles con la tecnología CMOS.

En el presente trabajo de tesis se propone un circuito optimizado de cosecha de energía piezoeléctrica. Este circuito presenta un modelo que depende de la arquitectura y estrategia de conmutación que se basa en la arquitectura de cosecha de energía sincronizada de interruptores en inductores (SSHI). La eficiencia de la cosecha de energía se lleva a cabo gracias al circuito paralelo de SSHI (P-SSHI) y el circuito serie de SSHI (S-SSHI) que por sí solas logran mejorar la eficiencia en la cosecha de energía. La integración de estos dos circuitos permite reducir, en mayor porcentaje, la disipación de energía en el proceso de cosechar energía piezoeléctrica. Esto debido a que el circuito P-SSHI acelera la carga (descarga) del capacitor intrínseco del transductor piezoeléctrico debido a la conexión en paralelo de un inductor y el circuito S-SSHI aprovecha la energía transferida al inductor. Se utilizó el software Proteus 8 Profesional para realizar la implementación del circuito propuesto y las simulaciones a distintas frecuencias para comprobar la eficiencia en la cosecha de energía. Los resultados de potencia recolectada que se obtuvieron en comparación con un circuito de referencia que se encuentra en el estado del arte son de 3.8 veces mayor dentro de un rango de operación con frecuencia de 5 Hz a 30 Hz

Las ruedas hidráulicas representan una alternativa sencilla, confiable y ambientalmente amigable para la generación de potencia, mecánica o eléctrica. Utilizan como fuente energética un flujo de corriente de agua, no producen desperdicios significativos en la transferencia energética, ni requieren mayores trabajos de obras civiles que alteren el área donde se instalan. Además, dada su facilidad constructiva, no requieren conocimientos técnicos avanzados en su diseño, fabricación y manejo. El objetivo de este trabajo es establecer relaciones cuantitativas sencillas que permitan ponderar el comportamiento de una rueda hidráulica basándose en características básicas del mecanismo y la fuente del recurso energético. Se desea también obtener información cualitativa del funcionamiento de la rueda para una estructura en particular.

Existe al presente una rueda hidráulica en la PUCP que no está siendo aprovechada eficientemente. En uno de los extremos del eje tiene una bomba que se acciona con el giro y al otro lado del eje simplemente está apoyado en una chumacera. Este proyecto inicia cuando se descubrió el potencial de elaborar un mecanismo que permitiría utilizar el giro del extremo libre para almacenar energía. Actualmente, la energía producida por ese lado del eje estaba en completo desuso y a través de esta iniciativa esta energía se podrá aprovechar y utilizar de manera eficiente. El proyecto se empleará a través de un sistema de embrague que fue diseñado con este propósito ya que se quiere acoplar un generador mientras el eje esté girando. Se efectuó un análisis físico, estático, técnico y económico, finalmente se diseñó un procedimiento que cumplió con las obligaciones propuestas. Esto se logró siguiendo los siguientes pasos: un estudio extenso del estado del arte, estudio de las funciones principales del sistema, las alternativas viables, las evaluaciones técnicas, evaluaciones económicas, cálculos, proceso de selección, esquemas representativos, finalizando con un estudio del mercado peruano. De acuerdo al reto asumido inicialmente, y después de la investigación, el diseño, la elaboración de planos y las respectivas revisiones se puede decir que se logró obtener los resultados previstos con este sistema de embrague. El embrague soportará el torque entregado por la rueda hidráulica de 1kW de potencia y 2m de diámetro sin esforzar al operario, prometiendo que el trabajo será seguro, liviano, confiable y económico. De esta manera se puede concluir que se cumplieron las metas establecidas logrando superar este desafío.

El tema de tesis desarrollado tiene como objetivo diseñar un sistema de cogeneración para satisfacer los requerimientos de electricidad y aire acondicionado en un Centro Comercial de la ciudad de Lima, que en la actualidad cubre sus requerimientos exclusivamente con energía eléctrica proveniente de una empresa generadora. Para diseñar la Instalación de Cogeneración, primero se evaluó la situación actual energética del Centro Comercial basado en información técnica y estadística de los últimos años. Se logró establecer que la demanda de potencia máxima de electricidad requerida para cubrir cargas de iluminación y fuerza motriz durante todo el año es de 7,7 MW, mientras la carga térmica máxima para climatización a cubrir en los meses de altas temperaturas (estación de verano) es de 6,6 MW. Definido los requerimientos energéticos se realizó un estudio comparativo entre motores de combustión interna y turbinas a gas natural con el objetivo de seleccionar la mejor tecnología que se adapte a los requerimientos técnicos y económicos del Centro Comercial. La selección de la tecnología adecuada se realizó mediante una simulación de la instalación operando con ambas tecnologías, realizando una evaluación basado en criterios técnicos, económicos y ambientales, se optó por seleccionar a los motores de combustión interna que presentan mejor comportamiento frente a las turbinas a gas natural. Para cubrir la demanda térmica por climatización elegimos maquinas de absorción, de ciclo de doble efecto a vapor, que permiten aprovechar las energías residuales de forma más eficiente que el ciclo de simple efecto. La recuperación de energías residuales de los motores se logra con intercambiadores de calor y calderas de recuperación, esta ultima cada una con su respectivo economizador que van conectadas a un motor de combustión. La Instalación de Cogeneración diseñada, cubre de forma total los requerimientos de electricidad y aire acondicionado demandados por el Centro Comercial, por ende es viable técnicamente. A efectos de realizar el estudio económico se realizó la evaluación que involucra la inversión inicial y costo de operación de la planta durante todo el año, que engloba los costos por combustible, mantenimientos de equipos e instalaciones, costo de personal encargado de la operación de la instalación. La inversión inicial requerida para la instalación de cogeneración asciende a la suma de US$ 10,384,871. Diseñada la instalación de Cogeneración se realizó la identificación y evaluación de los potenciales impactos positivos y negativos del proyecto sobre el medio ambiente, utilizando la técnica de encadenamiento secuencial o diagrama de redes. Se desarrollo programas para prevenir, mitigar y/o eliminar los impactos negativos, y maximizar los positivos, en las etapas de construcción operación y cierre. Por último se realizó la evaluación económica del proyecto, mediante el análisis de viabilidad económica de la Instalación de Cogeneración en las condiciones actuales que operaría para cubrir los requerimientos del Centro Comercial. Los resultados de los indicadores de rentabilidad económica muestran un VAN negativo, y un TIR muy inferior al valor de la tasa de descuento considerada. Estos resultados muestran que en condiciones actuales no es viable económicamente el proyecto de instalación de cogeneración. Realizando un análisis de sensibilidad el proyecto es viable económicamente si los requerimientos térmicos del Centro Comercial aumentan de tal manera que se pueda aprovechar al máximo las energías residuales mediante la venta de energía en forma de vapor y agua caliente, se accedan a precios más competitivos de gas natural como el caso de generadores eléctricos y el precio del gas natural no sufra incrementos por encima del 4% anual.

Esta investigación tiene como objetivo determinar la importancia de los Programas de Eficiencia Energética (EE) que se han implementado y se encuentran en plena ejecución para el período 2021-2049, con el propósito de medir su impacto en el consumo energético de electricidad en el sector minero del cobre. El estudio implicó recopilar datos históricos de las empresas mineras sobre la producción de cobre y el consumo de electricidad de 2011 a 2020. También se consideraron proyecciones de futuras inversiones en nuevos proyectos mineros, específicamente de producción de cobre, a partir de 2021, con base en información confirmada por el Ministerio de Energía y Minas (Minem). Se recopiló información relevante sobre la normativa que regula la producción de minerales y el consumo de energía, así como los resultados de los programas de eficiencia energética y su avance en América Latina y Perú hasta la fecha. La investigación examinó la situación del sector minero local y sus implicancias en el mercado internacional, considerando factores como la inversión del sector, la producción de cobre, la demanda de energía en la minería metálica, la cartera de proyectos de mediano y largo plazo, la matriz energética, la integración de industrias no convencionales. las energías renovables y la implementación de tecnologías de eficiencia energética en la minería peruana. Además, el estudio tuvo en cuenta el impulso de la demanda de minerales críticos en el mercado global para la transición energética y fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente. Se realizó un análisis cuantitativo de la proyección en la producción de cobre para el período 2021-2049 y en este se incorporó una variable exógena, como lo son las inversiones futuras en cobre. Se calculó el índice de crecimiento de la producción de cobre, lo que dio como resultado una proyección anual. A partir de esos resultados, se determinó el consumo de energía, el cual está vinculado al factor de emisión de las fuentes primarias de producción eléctrica que está relacionado con la energía consumida por unidad de peso. En cuanto a la intensidad energética, la investigación reporta una ecuación de curva potencial (Y = 17,39 * X0,366 GJ/TM) que representa la intensidad energética del proceso (beneficio) en relación con la ley del mineral. Se espera que la implementación de programas de eficiencia energética altere el comportamiento de la curva potencial hacia cambios de menor intensidad, lo que conducirá a un ahorro de energía. El estudio concluye con gráficos de líneas que ilustran los cambios en los indicadores de intensidad energética y en las emisiones de dióxido de carbono (CO2) para diferentes escenarios, con lo que refleja las variaciones causadas por la implementación de Programas de Eficiencia Energética. La investigación también incluye un capítulo sobre «Alcances y análisis en la producción y consumo de energía para concentrado de cobre», en el que se presentan dos escenarios: uno con un Sistema de Gestión de Eficiencia Energética (EEMS) integral y el otro con la implementación de mejoras tecnológicas por etapas. Los escenarios proponen dos tipos de gestión con resultados distintos, lo que ayuda a comparar los objetivos finales marcados por cada contexto. / This research aims to determine the importance of Energy Efficiency (EE) Programs that have been implemented and are in full execution for the period 2021-2049, with the goal of measuring their impact on the energy consumption of electricity in the copper mining sector. The study involved collecting historical data from mining companies on copper production and electricity consumption from 2011 to 2020. Projections for future investments in new mining projects, specifically copper production, from 2021 onwards were also considered based on information confirmed by the Ministry of Energy and Mines (Minem). Relevant information regarding regulations on mineral production and energy consumption was gathered, along with the results of Energy Efficiency Programs and their progress in Latin America and Peru up to the present date. The research examined the local mining sector's situation and its implications in the international market, considering factors such as sector investment, copper production, energy demand in metallic mining, the portfolio of medium and long-term projects, the energy matrix, the integration of unconventional renewable energies, and the implementation of energy efficiency technologies in Peruvian mining. Additionally, the study took into account the push for demand in critical minerals in the global market for energy transition and environmentally friendly energy sources. A quantitative analysis of the copper production projection for the period 2021-2049 was conducted, incorporating an exogenous variable, namely future copper investments. The growth index of copper production was calculated, resulting in an annual projection. From the copper production results, energy consumption was determined, linked to the emission factor of primary sources of electricity production related to energy consumed per unit weight. Regarding energy intensity, the research reports a potential curve equation (Y = 17.39 * X0,366 GJ/TM) representing the energy intensity of the process (beneficiation) relative to the ore grade. The implementation of Energy Efficiency Programs is expected to alter the potential curve behavior with less intensity changes, leading to energy savings. The study concludes with line graphs illustrating the shifts in energy intensity and carbon dioxide (CO2) emissions indicators for different scenarios, reflecting variations due to the implementation of Energy Efficiency Programs. The research also includes a chapter on "Scope and Analysis in the Production and Consumption of Energy for Copper Concentrate”, presenting two scenarios: one with a comprehensive Energy Efficiency Management System (EEMS) and the other with the implementation of technological improvements in stages. These scenarios propose two types of management with distinct results, aiding in the comparison of final objectives set by each context.