Área de Energía - Tesis

Permanent URI for this collection

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 20 of 114
  • Item
    Diseño de un sistema de calentamiento de agua mediante colectores solares para utilización en una clínica de Chiclayo
    (Universidad de Piura, 2024-02) Guarniz Reyna, Leonardo David; Ruidías Vásquez, Jefferson Gabriel; Lizana Bobadilla, Víctor
    La tesis presenta el diseño e implementación de una instalación de energía solar para generar agua caliente sanitaria en una clínica mediante la utilización de colectores solares. Se busca disminuir la dependencia de fuentes convencionales de energía de considerable impacto ambiental y reducir costos de operación y funcionamiento. La metodología se basa en calcular la energía necesaria para el calentamiento de agua, a una determinada temperatura de referencia, así como la disponibilidad de energía solar para satisfacer dicho requerimiento. En este contexto, es necesario señalar que la energía solar disponible se determinó según los datos climatológicos y que la materialización de la instalación solar depende de la incorporación de componentes específicos, que se seleccionan adecuadamente para garantizar la llegada del agua caliente sanitaria a la red hidráulica con las condiciones estipuladas. Según los datos de radiación y temperatura de la ciudad de Chiclayo, se requieren 24 colectores Wolf TopSon F3-1, debido a su alta eficiencia. Dado el espacio limitado disponible, se optó por dividirlo en tres conjuntos situados en ubicaciones distintas. Dos de estos conjuntos se encuentran en una de las áreas, mientras que el tercero se ubica en otro espacio. Cada grupo está compuesto por dos baterías conectadas en serie. En cada batería, se han dispuesto cuatro colectores que operan en paralelo. En los meses de abril y setiembre se taparán 2 colectores para evitar excesos de energía. Después de los colectores y en base a estos se dimensionó el resto de los elementos del circuito hidráulico, tales como el acumulador, el intercambiador, las tuberías, las bombas, los vasos de expansión y el sistema auxiliar. El sistema auxiliar es una caldera instantánea de GLP que tiene como finalidad activarse cuando la energía suministrada por la instalación solar sea deficiente. El proyecto presenta un impacto ambiental significativamente positivo. Se reduce la emisión de 𝐶𝑂2 anual en aproximadamente 8,164.67 kg. Esto demuestra un compromiso con la sostenibilidad y la reducción de la huella de carbono. En cuanto al presupuesto, considerando una tasa de interés de 4% el VAN es S/.17,561.75 y el TIR, 4.89%. El tiempo de retorno de 12 años y medio, y aunque es un período largo, se encuentra dentro de un rango razonable y confirma la viabilidad financiera del proyecto.
  • Item
    Aprovechamiento de la aerotermia para climatización de una edificación universitaria en Piura
    (Universidad de Piura, 2024-04) Sanchez Atoche, Armando Isaac; Lizana Bobadilla, Víctor
    En la región de Piura, el uso de sistemas de climatización como el aire acondicionado se han incrementado debido a las altas temperaturas. El inconveniente con la utilización de esta tecnología es el consumo eléctrico excesivo que supone una mayor huella de carbono. No obstante, ninguna edificación muestra indiferencia en cuanto al empleo de sistemas de climatización para brindar confort térmico, ya sea el sector residencial o el área comercial. El trabajo plantea aprovechar los sistemas de climatización basados en aerotermia para obtener un mayor ahorro energético y confort en instalaciones universitarias como caso de estudio. Para cumplir la demanda se requerirá el cálculo de cargas térmicas de refrigeración utilizando el método simplificado de cálculo de cargas de refrigeración CLTD/SCL/CLF planteado por ASHRAE. Se analizarán los beneficios y las limitaciones que posee dicho método. Se plantea realizar el diseño de instalaciones basadas en aerotermia que sean capaces de abastecer la carga térmica necesaria para climatizar un espacio cerrado en la ciudad de Piura, analizando alternativas y seleccionando aquella que ofrezca un beneficio económico y ambiental.
  • Item
    Prototipo de scooter eléctrico híbrido solar para uso en el campus de la Universidad de Piura sede Piura
    (Universidad de Piura, 2024-04) Arias Fabián, Orlando Branko; Villegas Kcam, María Alejandra; Ojeda Díaz, Carlos
    La tesis tiene como objetivo el planteamiento del diseño de dos prototipos de scooters (eléctrico y comercial híbrido), su adaptación y evaluación mediante ensayos experimentales realizados dentro de las vías de circulación, ciclovías, veredas y pistas, del campus de la Universidad de Piura. El primer prototipo eléctrico con baterías procedió de un trabajo realizado por alumnos del curso de Mecánica Dinámica en años anteriores. Luego de analizar su comportamiento mecánico eléctrico, se propone adaptar a un scooter comercial un sistema de recarga con energía no convencional solar mediante un panel fotovoltaico. Los paneles están integrados dentro del prototipo como opción de recarga en el mismo. Este prototipo se presenta como una alternativa para el transporte interno en el campus de la Universidad de Piura, por lo que el presente estudio se centra en la recopilación de data experimental en dicha zona. El estudio pretende estimular e incentivar el desarrollo de proyectos futuros que desarrollen el uso de vehículos eco amigable como alternativa de transporte para el personal, alumnos y visitantes dentro del campus de la Universidad de Piura.
  • Item
    Ampliación y modernización de una planta de generación de energía eléctrica para la operación del lote 95 de la empresa Petrotal
    (Universidad de Piura, 2024-01) Carrión Espinoza, Miguel Enrique; La Madrid Olivares, Raúl
    El objetivo de la tesis es analizar y comparar la mejora que tuvo una planta de generación eléctrica dentro de un lote petrolero. El estudio parte a raíz de un incremento de la carga y del consumo excesivo de combustible que se usaba en la planta antigua la cual funcionaba con grupos electrógenos cuyo funcionamiento era con combustible diésel. La propuesta de mejora fue cambiar totalmente la planta de generación por una planta mucho más moderna con nuevos grupos electrógenos duales que trabajan con combustible diésel y combustible pesado también llamado crudo pesado (en inglés Heavy Fuel Oil – HFO) y todo un sistema de equipos y protecciones para el buen funcionamiento, confiabilidad y ahorro en el gasto de combustible. Cabe resaltar que la demanda requerida en el lote aumentó de 1300 kW inicialmente a 6800 kW. En resumen, esta tesis muestra cómo mejorar una planta de generación que alimenta a un lote petrolero dándole mejor confiabilidad y ahorro en gastos de combustible, el proyecto tiene un periodo de contrato de mínimo 7 años (empezando a contar desde diciembre del 2020).
  • Item
    Estudio, modelado y análisis del comportamiento de cada etapa de un sistema fotovoltaico para su conexión a la red
    (Universidad de Piura, 2024-03) Flores Guerrero, Abdebel; Vásquez Díaz, Edilberto
    Esta investigación se enfoca en hallar el modelo de un sistema fotovoltaico y la forma en que inyecta potencia a su red eléctrica, asimismo se analiza el comportamiento que tiene cada componente del sistema (panel solar, convertidores de corriente directa, inversor y el filtro). La investigación empieza con un resumen general de los sistemas de generación fotovoltaicos. Luego se describe la teoría necesaria para comprender el funcionamiento del sistema, detallando la utilidad de las transformadas de Clarke y Park en el cálculo y diseño del algoritmo de control que requiere el inversor para su funcionamiento. En el segundo capítulo se desarrolla el modelado del sistema aislado en Matlab-Simulink, el cual comprende el estudio de ecuaciones de cada uno de los componentes y como estos se acoplan a toda la planta. El estudio parte de las ecuaciones de un sistema fotovoltaico, tanto de tensión como densidad de corriente eléctrica. A continuación, se estudia los dispositivos electrónicos de potencia como son los tiristores, transistores de potencia que hacen posible la construcción de los convertidores DC-DC y DC-AC. Luego se estudia las transformadas de Clarke y Park enfocadas en la parte eléctrica. Finalmente, se realiza el modelo en Simuink, mediante bloques y ecuaciones que describen todo el sistema. En el tercer capítulo se analiza cada parte del sistema solar fotovoltaico. Se parte con el análisis de las ecuaciones que describen al panel fotovoltaico. Para simular el sistema, se hace uso de los datos de irradiación en la ciudad de Piura, los cuales son tomados de los registros de la estación meteorológica de la Universidad de Piura. Luego se analiza el primer convertidor de corriente directa enfocado en el control de la máxima eficiencia. A continuación, se analiza el segundo convertidor de corriente directa enfocado en el control de la tensión que recibe el inversor. Seguidamente, se realiza el análisis del inversor y finalmente el filtro a la salida de este. Con todo esto, el sistema de generación eléctrica fotovoltaica queda modelado y analizado su comportamiento en cada una de sus etapas.
  • Item
    Análisis comparativo entre el uso del gasóleo y del diésel como combustible para el funcionamiento del quemador de una planta de asfalto móvil
    (Universidad de Piura, 2024-01) Carmona Valdivia, Lucy Petronila; La Madrid Olivares, Raúl
    El estudio de esta tesis se enfoca en analizar y comparar la opción más adecuada entre dos posibles combustible para optimizar el funcionamiento del quemador dentro de una planta de asfalto móvil sin afectar el rendimiento y los costos de la producción de la mezcla asfáltica caliente en la construcción y mantenimiento de carreteras. Para ello se recopila información detallada sobre las plantas de asfalto, como sus características y funcionamiento, así como las opciones a analizar en el combustible, es decir el Gasóleo y el Diesel, destacando el beneficio respecto al cuidado del medio ambiente en base a su composición de ambos combustibles. Alcanzando así una base de conocimientos teóricos que nos servirán para llevar a cabo el análisis comparativo. Se realiza el comparativo teniendo en cuenta tres puntos esenciales, como sus características fisicoquímicas, las cuales están basadas bajo la normativa de ASTM International. Otro punto que se tiene en cuenta es la disponibilidad de ambos productos, donde se puede observar el ahorro económico. El tercer punto es el poder calorífico, el cual nos permite saber que combustible es capaz de entregar mayor cantidad de energía utilizando la menor cantidad de masa. Finalmente, se evalúa la mejor alternativa considerando los aspectos antes mencionados para lograr una reducción beneficiosa de costos sin afectar la disponibilidad en planta y teniendo en cuenta la responsabilidad medio ambiental que genera tomar una decisión. En resumen, esta tesis presenta un enfoque práctico basado en datos para analizar y mejorar los costos de manera óptima. Así como resaltar la importancia del cuidado del medio ambiente al momento de examinar las opciones en comparación.
  • Item
    Diseño y construcción de secadores solares tipo invernadero para secado de granos de café en el distrito de Lalaquiz, Huancabamba, Piura
    (Universidad de Piura, 2024-02) Jimenez Abad, Hernando Ivan; Marcelo Aldana, Mario Daniel
    El trabajo tiene como objetivo diseñar, construir y validar experimentalmente un secador solar tipo invernadero para el secado de granos de café, con el fin de mitigar los efectos de las condiciones climáticas adversas de la zona donde se han implementado, mantener la inocuidad de los granos durante todo el proceso y reducir el tiempo de secado, lo que permitirá obtener un producto con mejores propiedades organolépticas y mayor valor de mercado. Se han construido 50 secadores de este tipo en los caseríos San Lorenzo, San Juan de San Lorenzo, Tambo Chico, Ullma y Maray Grande en el distrito de Lalaquiz, Huancabamba, Piura y se ha verificado su correcto funcionamiento mediante la medición y evaluación de la temperatura y humedad relativa del aire de secado en 3 puntos estratégicos del secador, así como de la velocidad de evacuación de aire de secado a través de su chimenea cuyos resultados se muestran en el presente trabajo.
  • Item
    Algoritmo de Competencia Imperialista para la optimización de la conexión y desconexión de Unidades de Generación Distribuida
    (Universidad de Piura, 2023-08) Alvarado Reyes, Sergio Jair; Fiestas Chévez, José
    La investigación presenta una adaptación del Algoritmo de Competencia Imperialista, ICA en sus siglas en inglés, para usarlo como herramienta metaheurística que decide, dentro de una microrred con 25 unidades de generación distribuida fotovoltaicas, cuál de esas 25 unidades debe mantenerse conectada, inyectando energía a la microrred, o debe desconectarse de la misma con la finalidad de reducir las pérdidas eléctricas en las redes de distribución y reducirla máxima desviación de tensión de la red, a lo largo de un día. El algoritmo adaptado del ICA se desarrolló en MATLAB. A la vez, este software interactivo se mantuvo en comunicación con OpenDSS donde se modeló una microrred, basada en IEEE 37-bus test feeder, con unidades de generación distribuida fotovoltaicas instaladas en 25 de sus barras. En OpenDSS donde se realizaron simulaciones de flujo de potencia para conocer las pérdidas de potencia activa en las líneas eléctricas y las máximas desviaciones de tensión en la microrred modelada. Finalmente, se demuestra el buen desempeño del algoritmo propuesto, presentando excelentes resultados de reducción de pérdidas en las líneas eléctricas y de desviación de tensión, siendo además muy eficiente a causa de requerir pocas iteraciones y de que cada iteración requiere poco esfuerzo computacional.
  • Item
    Estudio de prefactibilidad energética - económica de un sistema fotovoltaico para una estación de bombeo
    (Universidad de Piura, 2024-01) Pérez Gonzales, Kevin Antonio; Lizana Bobadilla, Víctor
    La tesis tiene como objetivo presentar una alternativa de generación eléctrica, viable técnica y económica, frente al alquiler y uso de un grupo electrógeno empleado para alimentar una subestación de bombeo para el caso de un lugar “aislado” distante de la red eléctrica. Se tiene en consideración el estudio de la carga eléctrica y los parámetros climatológicos que afectarían al sistema fotovoltaico de la ubicación geográfica en donde se lleva a cabo la evaluación. Se determina la cantidad de paneles solares para satisfacer la demanda eléctrica y se seleccionan los componentes del sistema; también, se presenta el presupuesto de implementación. Además, se evalúa económicamente el proyecto y se realiza una estimación de impacto ambiental para evaluar los beneficios que conlleva la implementación de estas tecnologías. Se concluye que la viabilidad técnica del proyecto es positiva debido a las condiciones climatológicas favorables de la región Piura, específicamente del centro poblado de Chapaira, al tener valores elevados de irradiación e irradiancia no se necesita sobredimensionar excesivamente el sistema fotovoltaico, pudiendo satisfacer el 100% de la necesidad energética del proyecto.
  • Item
    Ensayos de potencia efectiva y rendimiento de las unidades de generación de una central de cogeneración con combustible bagazo
    (Universidad de Piura, 2024-01) Chumacero Timaná, Pablo Luis; Vásquez Díaz, Edilberto
    En la presente tesis se abarca el proceso de ejecución de los ensayos de potencia efectiva y rendimiento de las unidades de generación de la central térmica de cogeneración Caña Brava del año 2022, cuyo combustible principal es el bagazo. Además, se lleva a cabo un análisis de los problemas y observaciones que surgieron durante la ejecución de estos ensayos. Dichos ensayos se llevaron a cabo siguiendo los plazos, criterios y metodología del procedimiento técnico del comité de operación económica del sistema (COES) PR17, titulado "Determinación de la potencia efectiva y rendimiento de las unidades de generación termoeléctrica". Se inicia con un marco teórico que contextualiza la central térmica Caña Brava y detalla sus equipos principales, como la caldera y las turbinas de vapor. Luego, se centra en la aplicación del procedimiento técnico PR17 y en la recopilación de la información técnica necesaria, presentando un plan de ensayo para orientar la ejecución. Posteriormente, se aborda la ejecución de los ensayos de potencia efectiva y rendimiento de las unidades de generación de la central. Se describen los preparativos, las actividades realizadas, los problemas encontrados durante la ejecución, el procesamiento de datos y la metodología de cálculo empleada. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos y el levantamiento de observaciones realizadas por COES para la aprobación del informe técnico. Este enfoque permite una comprensión clara y detallada de todo el proceso de ensayo y sus resultados, proporcionando una base sólida para la evaluación y mejora continua en los futuros ensayos de la central térmica.
  • Item
    Acondicionamiento del sistema de gasificación de lecho fluidizado tipo burbujeante instalado en la Universidad de Piura
    (Universidad de Piura, 2023-12) Chira Rodriguez, Alonso Nicolas; La Madrid Olivares, Raúl; Marcelo Aldana, Mario Daniel
    La tesis tiene como objetivo dar a conocer el acondicionamiento de los sistemas auxiliares del gasificador de lecho fluidizado tipo burbujeante instalado en la Universidad de Piura. Se diseñó el sistema de alimentación de biomasa aplicando un método de diseño basado en la norma VDI 2221. En el sistema de admisión de aire se implementaron modificaciones propuestas según resultados de simulación CFD de fluidización en inerte (Labán & López 2022). La propuesta de mejoras tiene como finalidad superar las dificultades o problemas presentados en ocasiones pasadas durante la realización de pruebas experimentales de gasificación. Para el sistema de encendido se modificó la ubicación y disposición del quemador en el reactor. En el reactor se decidió cerrar los agujeros iniciales para la llama del quemador y la entrada de biomasa, para ubicarlos respectivamente a 600 y 800 𝑚𝑚 desde la base. Esta modificación busca evitar que las partículas sólidas del lecho fluidizado pasen a través de los agujeros. Además, se cambió la inclinación del quemador a un ángulo de 45° para que el calentamiento del lecho afecte en menor proporción a las paredes internas del reactor. El sistema de alimentación de biomasa consiste en una tolva, un tornillo sin fin y una válvula rotativa que dosifica la biomasa en función de su velocidad de rotación. La biomasa es empujada por el tornillo sin fin para caer a través de un tubo inclinado 60° e ingresar al reactor. Se realizaron pruebas de funcionamiento del sistema y los resultados permitieron determinar que, para una razón de equivalencia óptima del gasificador UDEP de 0.2 (Merino, 2022), el sistema de alimentación cumple en entregar cascarilla de café a una razón aproximada de 34 𝑘𝑔ℎ⁄ con una velocidad de rotación de la válvula estelar entre 15 y 20 𝑟𝑝𝑚 mientras que, para el bagazo, el sistema cumple en entregar 30 𝑘𝑔ℎ⁄ a una velocidad de rotación de 25 𝑟𝑝𝑚. En el sistema de admisión de aire se modificó la geometría de la cámara de aire y se implementó una matriz de canales direccionados a la salida. El ducto pasó a tener forma cilíndrica con diámetro igual al del reactor. El ensanchamiento del ducto pretende que las líneas de corriente de aire abarquen toda la sección transversal del lecho, mientras que la matriz de canales redirecciona el flujo para obtener en la salida vectores de velocidad perpendiculares a la sección transversal.
  • Item
    Validación experimental del prototipo de gasificador de biomasa de lecho fluidizado tipo burbujeante instalado en la Universidad de Piura
    (Universidad de Piura, 2023-11) Valdiviezo Córdova, Hugo Gabriel; Marcelo Aldana, Mario Daniel; La Madrid Olivares, Raúl
    La tesis tiene el propósito de validar de manera experimental la repotenciación del gasificador Udep. El desarrollo inicial de la tesis tomó como referencia el diseño del Up Grade, realizando después el montaje de los sistemas auxiliares: el sistema de alimentación, el sistema de fluidización, el sistema de gasificación propiamente dicho, así como también el sistema de adquisición de datos e instrumentación. Determinándose que el material inerte, arena de río tamizada con un rango de medida de granulometría, permite la fluidización de tipo burbujeante. Se verificó que gasificar biomasa local: la cascarilla de café, cascarilla de cacao y cáscara de arroz son las apropiadas para el correcto funcionamiento del sistema de alimentación. Durante la realización del proyecto se llevaron a cabo pruebas de fluidización en las cuales se reconoció un fenómeno denominado histéresis, así mismo, se obtuvo la mínima frecuencia que debe girar el blower para producir fluidización tipo burbujeante. En la gasificación en inerte se verificó el aumento de temperatura en el lecho y la capacidad de calentamiento durante la fluidización turbulenta. Se analizaron los peligros y evaluación de riesgos del sistema a fin de que tanto operadores del gasificador como visitantes puedan poner en práctica medidas de seguridad. En esta investigación comparando los resultados de proyectos anteriores del gasificador, con el actual, se valida la ingeniería de diseño y el análisis para su repotenciación; concluyendo que el gasificador Udep cumple con el propósito de generar gas de síntesis para el estudio de su composición.
  • Item
    Estudio numérico de la deshidratación intermitente de rodajas de plátano en un secador de bandeja
    (Universidad de Piura, 2023-11) Bravo Jimenez, Walter Kleider; Cherres Mechato, Bryam Patrick; Marcelo Aldana, Mario Daniel; La Madrid Olivares, Raúl
    El presente tesis se aplica la metodología de secado intermitente de banano haciendo uso de un secador de bandeja. Como resultado se puede mencionar que el secado intermitente es un proceso relativamente más lento que el continuo pero que asegura una mejor calidad del producto final. Un secado intermitente puede evitar el problema del quemado o carbonización de la superficie de la fruta a secar, evitar pérdidas de sabor y textura y lograr una mejor apariencia en coloración respecto a un secado continuo. Los datos recolectados para el estudio se obtuvieron gracias a la medición y control de parámetros psicrométricos del aire de entrada y salida, tiempo de permanencia en el secador, consumos de energía y monitoreo de la pérdida de peso cada intervalo de una hora. A partir de estos datos se construyen las gráficas de las curvas de secado que se basan en la ley de difusión de Fick. Para hallar la solución de la ecuación de Fick existen una gran variedad de modelos empíricos que facilitan y simplifican su solución a partir de una serie de consideraciones. La curva del ratio de humedad (MR) vs tiempo (t) es la más importante para modelar la cinética de secado del plátano y validar qué modelo empírico es el que mejor se ajusta a los datos experimentales obtenidos. Los valores de difusividad efectiva que se obtuvieron para el plátano son 9.83207∗10−11 y 2.121333∗10−10 m/s2 para el caso de un secado continuo a 50°C y 60°C respectivamente, mientras que para un secado intermitente se obtuvieron valores de 1.017497∗10−10 y 2.01∗10−10 m/s2 para 50°C y 60°C respectivamente. Al comparar un secado continuo y un secado intermitente en las mismas condiciones de operación, el resultado es un menor consumo de energía en el secado intermitente. Para una temperatura de 60°C tanto el secado intermitente como secado continuo tienen el mismo tiempo de secado de 5 horas, sin embargo, el secado intermitente presenta una coloración más clara y menos presencia de grietas, sumado a un ahorro energético.
  • Item
    Diseño y dimensionamiento de un sistema de secado tipo invernadero por convección forzada y la implementación de un sistema fotovoltaico para su funcionamiento ecoeficiente
    (Universidad de Piura, 2023-12) Zurita Sánchez, Maité Alessandra; La Madrid Olivares, Raúl; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
    La tesis propone el diseño de un secador solar de tipo invernadero al cual se le implementará un sistema fotovoltaico con la finalidad de convertirlo en un diseño autosustentable. El secador solar elegido para el proyecto es de tipo invernadero y de convención forzada, con la finalidad de que el aire se distribuya de manera uniforme en todo el secador. Antes de empezar con el diseño del secador, es necesario detallar las características con las que debe cumplir este prototipo, como cantidad de café a secar, porcentaje de humedad final esperada, entre otras características que se mencionan a lo largo del proyecto. Teniendo clara esta información, se realiza el cálculo matemático de las dimensiones necesarias para el buen funcionamiento, determinando así la longitud mínima que requiere el secador. Este resultado, permite empezar con el diseño del prototipo en SolidWorks. Teniendo definido el diseño, mediante el software ANSYS Discovery se modela un prototipo que cuente con una geometría apropiada para poder simular el efecto que los ventiladores de aire sean capaces de generar, simulación que permitirá visualizar al usuario la forma en que estos realizan su función. Finalmente se diseña y simula el conjunto fotovoltaico con ayuda del software PVsyst, se llevarán a cabo simulaciones con dos y con cuatro ventiladores, con la finalidad de poder comparar los resultados y así determinar cuál de las dos opciones es la más rentable para ser implementada.
  • Item
    Dimensionamiento de un sistema fotovoltaico para mejorar las prestaciones técnico-económicas del suministro eléctrico para un usuario residencial en el distrito de Piura
    (Universidad de Piura, 2023-11) Antón Bayona, Renso Jesús; Lizana Bobadilla, Víctor
    La tesis tiene como objetivo ofrecer una alternativa para mejorar la calidad del suministro eléctrico en un usuario residencial ubicado al norte del distrito de Piura en una zona no consolidada, caracterizada por carecer de un plan de crecimiento urbano y con redes eléctricas saturadas. El suministro del usuario está ubicado a 300 metros del predio, ocasionando fluctuaciones en el nivel de tensión (con valores menores a los recomendados) y, también, encarecimiento en los costos de la energía debido a la mayor caída de tensión producida y a las pérdidas eléctricas. Como alternativa de solución se propone el aprovechamiento y uso de la energía solar fotovoltaica. Luego de identificar el caso de estudio, se analizó la disponibilidad energética del recurso solar en el distrito de Piura, así como la demanda energética del proyecto, considerando un uso eficiente de la energía eléctrica y se plantearon tres alternativas para realizar una comparativa de diferentes tecnologías y consumos. Se obtuvo un diseño óptimo de un sistema fotovoltaico que supone un abastecimiento del 100% de la demanda energética, evitando así los inconvenientes del suministro y se tendrá una disminución del costo energético, y mediante un análisis técnico-económico se indica que el proyecto resulta viable.
  • Item
    Análisis de un módulo de intercambiador de calor de tubo y coraza para laboratorio utilizando métodos numéricos
    (Universidad de Piura, 2023-12) Ramírez Zapata, María Milena; Quispe Chanampa, Carlos Nicolás
    El enfriamiento de aceite a través de intercambiadores de calor es muy común en las industrias, en especial, en los sistemas de lubricación de diferentes equipos como compresores de gas, turbinas, etc.; con el fin de mantener una temperatura adecuada del aceite durante su vida útil. Su estudio de forma práctica permite afianzar los conocimientos teóricos y tener mayor capacidad crítica durante el desarrollo profesional. Además, manejar software de análisis computacional de fluidos como ANSYS es una herramienta importante para poder tener una información antecedente del probable funcionamiento de este dispositivo. El estudio comprueba que las diferentes geometrías de los intercambiadores de calor, las propiedades y las condiciones iniciales de cada fluido influyen directamente en la tasa de transferencia de calor y las temperaturas de salida de los fluidos. El procedimiento comprende el análisis numérico y parametrización a través de EES, la representación gráfica del intercambiador de calor, su exportación en ANSYS y la simulación con los datos de operación obtenidos y evaluados en EES. El intercambiador de calor que se utiliza consta de 167 tubos y de un paso por la carcasa; por la gran cantidad de tubos fue necesario refinar el mallado para la simulación en ANSYS con mira a resultados más reales.
  • Item
    Análisis dinámico de un sistema solar fotovoltaico conectado a red para el Edificio E de la Universidad de Piura
    (Universidad de Piura, 2023-08) Machado Boyer, Carlos Alexander; Marcelo Aldana, Mario Daniel
    Gracias al desarrollo y reducción de costos de la tecnología fotovoltaica, se plantea la generación de energía mediante sistemas solares fotovoltaicos que permiten suplir o cubrir parcialmente a cualquier tipo de generación convencional, teniendo en cuenta su limitación en capacidad de generación y almacenamiento de energía. Esta investigación tiene como propósito desarrollar un análisis dinámico utilizando el software PVsyst, demostrando la factibilidad de suministrar energía eléctrica mediante un sistema fotovoltaico conectado a red en el Edificio E de la Universidad de Piura. El análisis en el tiempo, proporciona los resultados de producción de energía horaria, rendimientos y pérdidas en el sistema en base a la información de entrada. La metodología planteada permite evaluar el dimensionamiento del sistema, que inicia con la selección de componentes y luego mediante una serie de cálculos se verifica que se cumplen los criterios de diseño de un sistema de generación fotovoltaico. Estos datos son ingresados y corroborados mediante el software de simulación PVSyst que proporciona el comportamiento dinámico del sistema y muestra los datos de las variables climáticas que se involucran. Con los resultados obtenidos mediante un informe completo del software, se analiza la viabilidad del proyecto, relacionando el aporte energético del sistema con el aporte económico. Finalmente, tras la validación, se concluye que, como instalación, la eficiencia del sistema supera el 80%, la energía inyectada anualmente a la red de 564 MWh cubre gran parte de la demanda del edificio y el proyecto económicamente es rentable según la proyección de 25 años de vida útil del sistema.
  • Item
    Evaluación del potencial energético de los residuos de aceite doméstico para obtención de biodiesel en Piura
    (Universidad de Piura, 2023-09) Gómez Saavedra, Dannia Sofía; Huamán Aguirre, Luis Alberto; Lizana Bobadilla, Víctor; Carrasco Fonseca, Julio Gustavo
    El trabajo tiene como objetivo evaluar el potencial energético de los residuos de aceite doméstico (RAD) que se producen en Piura, estimando la cantidad que se genera mediante un proceso estadístico. En el capítulo 1, se presenta de manera general la contaminación mundial y el cambio climático, haciendo énfasis en la problemática del vertido de los residuos de aceite y las soluciones frente a ello. El capítulo 2 expresa las definiciones que se consideraron para la elaboración de la presente investigación. En el capítulo 3, se desarrolla un muestreo estratificado a partir de la recolección de aproximadamente 550 a 986 litros diarios de RAD en la ciudad de Piura durante siete días en un número determinado de hogares. Al mismo tiempo, se realizó una encuesta para conocer características de los RAD como procedencia, disposición de la recolección, formas de desecharlos y conocimiento sobre la reutilización de estos. En el capítulo 4 se obtuvo mediante procesos físicos el aceite recuperable de cada una de las muestras y una media porcentual de aceite recuperable de los RAD recolectados. Se realizó una caracterización de este aceite con el fin de conocer su estado de degradación e indicadores que influyen en la calidad del producto final (biodiesel); se desarrollaron procedimientos físicos-químicos para conocer propiedades como densidad, índice de acidez, índice de saponificación, porcentaje de humedad y masa molar del aceite recuperado de cada una de las muestras. La finalidad fue determinar la realización de tratamientos previos como la esterificación, que afectará significativamente la cantidad de producto final. En el capítulo 5 se desarrolla el balance de masa para estimar la cantidad de biodiesel obtenido en la reacción de transesterificación. Teóricamente, se proyecta la obtención entre 1.16 y 2.08Mbls de biodiesel. Finalmente, en el capítulo 6 se efectúo el análisis de resultados para valorar el potencial energético del biodiesel obtenido. Se determinó que con el total teórico de biodiesel anual que se produce en la ciudad de Piura, se genera de 412.4 a 1075.77 MWh.
  • Item
    Metodología del diseño eléctrico preliminar de los sistemas de bombeo empleados en procesos mineros. Caso aplicativo: sistema de bombeo de la Poza de Menores Eventos II La Quinua de Minera Yanacocha
    (Universidad de Piura, 2023-08) Rios Coronado, Lady Diana; Fiestas Chévez, José
    Las empresas mineras necesitan un proceso estándar de las actividades, tareas, criterios y modos de trabajo que conformen y delimiten el desarrollo de la ingeniería de factibilidad de un sistema de bombeo; y que a su vez permita evaluar y atender cada uno de los requerimientos del proyecto, brindando un enfoque práctico de los lineamientos técnicos a los que debe adecuarse el consultor que llevará a cabo la Ingeniería de detalle. El trabajo de investigación ofrece una metodología para diseñar eléctricamente y dentro del alcance de la Ingeniería de Factibilidad, un sistema de bombeo empleado para transportar soluciones acuosas-metálicas como parte de los procesos de producción minera. Para desarrollar un procedimiento de diseño sistemático que se ajuste a las normas peruanas expuestas en el Código Eléctrico Nacional, a los estándares americanos (NEC, IEEE, ANSI) y a los criterios de diseño establecidos en los estándares de la corporación minera, se han analizado y comparado rigurosamente los factores y dictámenes que regularizan el dimensionamiento eléctrico, para determinar y seleccionar entre todos ellos, aquellos que proporcionen distinguidamente un diseño más conservador y seguro. El proceso de diseño preliminar propuesto acata los requisitos del cliente con relación al sistema de bombeo, se adapta a las condiciones climáticas de la ubicación y a las características principales de instalación, evalúa y determina la mejor adecuación del sistema eléctrico a partir de las facilidades electromecánicas disponibles, optimizando la distribución y disposición de los elementos asociados al conjunto eléctrico. La metodología planteada está compuesta por dos etapas. La etapa de anteproyecto que toma en cuenta las consideraciones preliminares que circunscriben el sistema de bombeo, y etapa de proyecto que desempeña la planificación y prediseño del sistema en sí, incluyendo la caracterización y selección de cada componente. Además, puntualiza los preceptos que justifican la distribución y disposición de todos los elementos que intervienen en el sistema de bombeo y ejecuta un análisis de arranque de motores y un estudio de cortocircuito para ratificar el diseño eléctrico propuesto de la mano del software Digsilent Powerfactory. Por último, la metodología comprende elaborar un grupo de entregables que representen y describan detalladamente el dimensionamiento efectuado para la totalidad del sistema eléctrico, y que sirvan como guía y sustento de la Ingeniería de detalle. Se incorpora un caso práctico de la metodología propuesta para un sistema de bombeo de Minera Yanacocha. En este se explica y se justifica la selección de las características eléctricas principales y la forma de distribución y disposición de los equipos, circuitos y dispositivos presentes en el sistema eléctrico, además se comprueba mediante los resultados de las simulaciones de flujo de carga, arranque de motores y de cortocircuito -para diferentes escenarios- ejecutadas en el software Digsilent Powerfactory, que se ha logrado un diseño adecuado, eficaz y seguro.
  • Item
    Análisis técnico y económico de alternativas de electrificación de pozos que operan con motores a gas en un yacimiento de un lote petrolero
    (Universidad de Piura, 2023-10-09) Olivos Canales, John Paul; Valdiviezo Espinoza, Juan Junior
    La tesis analiza tanto técnicamente como económicamente diferentes opciones de electrificación para un yacimiento petrolero que actualmente utiliza motores a gas. Se estudia la viabilidad de conectarse a la red eléctrica suministrada por ENOSA, así como la posibilidad de adquirir un nuevo moto-generador o alquilar uno para satisfacer las necesidades energéticas del yacimiento. En el análisis técnico, se examinan diversas opciones de generación eléctrica que podrían ser utilizadas en el yacimiento mencionado. Esto incluye evaluar la posibilidad de conectarse a la red eléctrica local o emplear un moto-generador. Se realiza una investigación exhaustiva para determinar la cantidad de energía requerida para cubrir la demanda del yacimiento, además de analizar la factibilidad técnica y asegurar la estabilidad en el suministro eléctrico. En cuanto al análisis económico, se realiza un estudio exhaustivo que abarca la inversión inicial, los costos operativos y los posibles ahorros obtenidos al reemplazar el sistema actual de motores a gas por uno electrificado. Se utilizan diferentes parámetros financieros, como el Valor Actual Neto (VAN), la Tasa Interna de Retorno (TIR) y el Payback (Periodo de Recuperación de la Inversión), para comparar y clasificar las distintas alternativas en términos de su rentabilidad y eficiencia económica. Esto permite determinar cuál opción es la más viable financieramente y cuál proporcionará mayores beneficios a largo plazo. Los resultados de este estudio ofrecerán una perspectiva completa de las diversas alternativas de electrificación propuestas. Esto permitirá a los responsables de la toma de decisiones en un lote petrolero tomar elecciones bien fundamentadas, teniendo en cuenta tanto aspectos técnicos como económicos, con el objetivo de optimizar la sostenibilidad y eficiencia de sus operaciones energéticas. En última instancia, podrán seleccionar la opción más adecuada para alcanzar un funcionamiento energético óptimo y respetuoso con el medio ambiente.