Área de Energía - Tesis

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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    Estudio de un turbofán comercial y evaluación de sus parámetros de diseño
    (Universidad de Piura, 2023-09-29) Rodríguez Nieves, Elías David; Quispe Chanampa, Carlos Nicolás
    El presente estudio se centra en la evaluación energética de un turbofán comercial y la determinación de sus eficiencias. La industria aeroespacial enfrenta desafíos ambientales debido a las emisiones de sistemas de propulsión en aeronaves y vehículos espaciales. La optimización de la eficiencia y la reducción del consumo de combustible no solo disminuye emisiones, sino también, amplía la autonomía de vuelo y alcance, mejorando la eficiencia operativa. El turbofán, ampliamente utilizado en aviación, emerge como objetivo esencial para afrontar estos retos. Este estudio busca establecer una metodología sólida para la evaluación energética de un turbofán comercial y determinar sus eficiencias. Contribuyendo a la comprensión de los sistemas de propulsión en aviación comercial y abriendo oportunidades en la aeronáutica regional. También, se abordan los componentes esenciales del turbofán y su función en la generación de empuje y rendimiento. Además, se analizan los parámetros operativos y ecuaciones relevantes. La evaluación se realiza en un turbofán comercial fabricado por General Electric, utilizando datos técnicos y la metodología desarrollada, lo que permitirá una visión completa de su rendimiento. Posteriormente, un análisis paramétrico se lleva a cabo para evaluar el impacto del bypass ratio y número de machen los rendimientos del motor. Esta investigación persigue proporcionar un enfoque secuencial para el análisis de turbofanes comerciales, entendiendo sus condiciones operativas y potencial en diversas aplicaciones aeronáuticas. Los resultados del estudio destacan beneficios en el consumo de combustible y la eficiencia global al aumentar el bypass ratio, mientras que, también se observan efectos desfavorables en la eficiencia global al reducir la velocidad de vuelo.
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    Diseño de un sistema fotovoltaico autónomo en zona de estacionamiento de empresa cementera
    (Universidad de Piura, 2023-09-25) Effio Velasco, Edson Ayrton; Lizana Bobadilla, Víctor
    El objetivo de este trabajo de investigación es diseñar un sistema de energía solar fotovoltaico autónomo haciendo uso del área techada de la zona de estacionamiento de Empresa Cementera, teniendo en cuenta que, tanto en estructuras planas o inclinadas existentes se puede generar energía eléctrica de calidad. Para este trabajo, se ha considerado un estudio del cálculo total de la demanda eléctrica de las luminarias ubicadas en la zona de estacionamiento y en el interior del edificio de “Proyectos”. Se dimensionará la cantidad de módulos solares según el área existente que protege de los rayos solares a los vehículos motorizados que se estacionan a diario, esto con la finalidad de promover la utilización de las energías renovables, en específico de los sistemas solares fotovoltaicos, y dar a conocer los grandes beneficios que estas traen a nuestro planeta, como reducir la emisión de dióxido de carbono (CO2) consecuencia de la combustión de gases de efecto invernadero. El área disponible para el estacionamiento se aprovechará para la instalación de paneles solares fotovoltaicos; estos además del suministro eléctrico, se utilizarán para generar sombra que sirva de protección a los vehículos del parqueo.
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    Evaluación del potencial solar térmico para obtención de agua caliente sanitaria (ACS) en el distrito de Piura
    (Universidad de Piura, 2023-09-20) Campos Farfán, Stalin Germán; Lizana Bobadilla, Víctor
    El objetivo de esta tesis es estimar el potencial de aprovechamiento de la energía solar térmica para agua caliente sanitaria en el distrito de Piura, específicamente en el sector comercial y residencial, que incluye viviendas, unidades prestadoras de servicios de salud, hoteles, colegios, universidades, gimnasios, lavanderías, restaurantes y piscinas. El análisis abarcará un horizonte temporal hasta el año 2030. Utilizando la metodología del Centro de Estudios de la Energía Solar (CENSOLAR), se han realizado cálculos para determinar la demanda energética, el aporte solar considerando las condiciones climáticas, y el número de captadores solares requeridos para el distrito de Piura. Según los cálculos realizados, se determinó que para satisfacer las necesidades energéticas de Piura se requieren 68,621 (2023) y 79,896 (2030) captadores solares TopSon F3-1, es decir, que respecto a 2023, en 2030 se tendrá un incremento del 16.5%. Además, se estableció que el aporte solar es de un 92%, por lo que el sistema auxiliar solo debe cubrir el 8% de las necesidades energéticas durante todo el año. Finalmente, se determinó que el ahorro anualmente usando esta tecnología asciende a 85.5millones de soles al año.
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    Metodología para el dimensionamiento de un sistema de distribución de gas natural comprimido (GNC)
    (Universidad de Piura, 2023-09-19) Arellano Lazo, Alexander David; Quispe Chanampa, Carlos Nicolás
    El presente trabajo está enfocado en el desarrollo de un sistema de distribución de gas natural por red de ductos en ciudades o clientes industriales que se encuentra ubicados lejos de redes de distribución de gas de alta presión o de difícil acceso, a través de un gasoducto virtual de gas natural comprimido (GNC). Con ello se busca atender la necesidad de fortalecer la masificación del gas natural en el país; como antecedente el gobierno ha impulsado la ley FISE y Con Punche Perú, las cuales buscan atender a poblaciones vulnerables a través del desarrollo de sistemas de distribución de gas y electricidad. El presente trabajo ha permitido obtener una metodología teórica y práctica, la cual permite estimar la infraestructura necesaria para atender una ciudad mediante gas natural comprimido (GNC) en base a plantas de regulación de presión (PRS), cisternas acondicionadas para el transporte de gas natural comprimido y redes de polietileno para la distribución del gas en la ciudad tomando como referencia una base de datos georreferenciada. Como complemento de la metodología planteada, se especifican los requerimientos técnicos que debe poseer la infraestructura acorde a la normativa nacional e internacional vigente. Se aplicó la metodología propuesta para el diseño de un sistema de distribución de gas natural para la ciudad de El Alto aprovechando la cercanía de la ciudad a los lotes productores de la región Piura. Durante el presente trabajo se valida que la metodología es extrapolable para ciudades o centro poblados en general indistinto de su ubicación o del punto de suministro de gas natural comprimido.
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    Análisis y propuesta de sistema de gestión de la energía basado en la norma ISO 50001 para mejora de la eficiencia energética en la empresa Agromar Industrial S.A
    (Universidad de Piura, 2023-09-12) Rivera Valdiviezo, Jorge Teo Manuel; Marcelo Aldana, Mario Daniel
    En la actualidad, existen varias teorías sobre la gestión energética, materia de la investigación del presente trabajo. Como solución se propone la norma voluntaria desarrollada por la Organización Internacional de Normalización ISO, denominada ISO 50001:2011 que proporciona estrategias de gestión para la mejora continua de la eficiencia energética y reducción de costos en una organización. A partir del año 2011 se tiene la norma ISO 50001 a manera de herramienta que tiene como objetivos la mejora del desempeño energético y el aumento de la eficiencia energética de las organizaciones mediante sistemas y procedimientos que reducen la demanda de energía por unidad de producto, disminuyendo los costos totales de producción, sin afectar la calidad del producto. Esto hace que las organizaciones que lo aplican mejoren su competitividad en los mercados en los que se desarrollan. Por lo tanto, con la finalidad de mejorar la gestión energética de la empresa Agromar Industrial S.A se hace necesario el desarrollo de un Sistema de Gestión de la Energía de forma que esta propuesta al ser implementada en un futuro cercano permita a la organización gestionar de una forma ordenada, controlada y sistematizada el sector energético a fin de lograr una mejora sostenida y continua del desempeño energético bajo el enfoque del ciclo de mejora continua: planificar, hacer, verificar y actuar. Para la propuesta del Sistema Integrado de Gestión, en el desarrollo del presente trabajo de tesis, se empieza por brindar los conceptos necesarios para la compresión del estándar ISO 50001 tales como la definición de la misma norma, la política energética, eficiencia energética, sistema de gestión de la energía y plan de acción. Posteriormente se realiza un análisis inicial de diagnóstico según los requisitos generales de la NTP-ISO 50001 en el que se observa que el grado de cumplimiento actual de la organización enfocado a la energía es del 1% en la etapa de planificación energética, lo cual es un grado de indicación de los esfuerzos requeridos para una implementación exitosa del SGEn. Finalmente, se establecen las herramientas necesarias para el diseño e implementación del sistema de gestión de la energía, definiéndose así: responsabilidades de la alta dirección, alcances y límites del sistema de gestión, carta modelo de la designación del representante de la alta dirección, sus funciones y habilidades, organigrama del equipo de gestión de la energía y sus funciones, carta modelo de la política energética, aplicable a Agromar Industrial S.A – Huacho. Además, se logran identificar las oportunidades de ahorro enfocado en los usos significativos de la energía a través de una revisión energética, así como la definición de los objetivos principales que debe adoptar la organización y los planes de acción que se deben desarrollar para el cumplimiento de metas que lleven al cumplimiento satisfactorios de dichos objetivos.
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    Estudio numérico experimental para medición de la temperatura y la emisión de gases alcalinos en la combustión de diferentes mezclas de biomasa utilizando espectrometría de emisión de llama
    (Universidad de Piura, 2023-08-08) Calle Aliaga, José Antonio; Medina Ambulay, Rubén Horlando; Marcelo Aldana, Mario Daniel; Salinas Cedano, Carlos Teófilo; Ramos, Lucas
    La tesis tiene como principal objetivo seguir explorando, mediante la aplicación de la espectrometría de llama, el uso de distintos tipos de biomasa residual agrícola como combustible con el propósito de que esta información sirva para mejorar la eficiencia del proceso y así se convierta en una opción más competitiva para la producción de calor y de energía. La ejecución de este estudio abarca, no solo la estimación de la temperatura de llama, sino también la estimación, de manera cuantitativa, de las emisiones de gases alcalinos liberados al ambiente. Para encontrar la información mencionada se realizaron varias pruebas experimentales en las que se trabajaron diferentes tipos de biomasa agrícola como a) solo bagazo de caña de azúcar y b) la combinación de bagazo de caña de azúcar con paja de caña de azúcar, cáscara de arroz o carbón vegetal. Cabe señalar que, en el caso de las mezclas se trabajaron con diferentes cantidades en las que el bagazo tuvo una mayor predominancia. Dichas pruebas se llevaron a cabo en una cámara tubular de combustión en donde se evaluó, a distintas alturas, el comportamiento de la llama. Para la estimación de temperaturas se empleó el método de dos colores; mientras que, para la estimación de la concentración de metales alcalinos se emplearon dos modelos de función de radiación. El estudio permitió concluir que al trabajar con una mezcla de bagazo de caña de azúcar con cáscara de arroz se tiene uno de los mayores valores de temperaturas y las menores concentraciones de emisiones liberadas, siempre y cuando el contenido de bagazo sea mayor al de cáscara de arroz. Además, se desarrolló una guía de trabajo detallada para facilitar el uso del sistema de espectrometría para investigaciones futuras.
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    Implementación del sistema AdBlue para una estación de servicios
    (Universidad de Piura, 2023-06-22) Tineo Nieves, Christian Octavio; Risco Ramos, Redy; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
    El trabajo tiene por objetivo diseñar e implementar un sistema de abastecimiento AdBlue para una estación de servicios, con redes de tubería soterradas y el montaje de equipos como una bomba sumergible, una máquina dispensadora y un tanque vertical de almacenamiento de 5,000 gln. Se realizaron los planos de construcción mecánica, eléctrica y civil tomando en cuenta los requerimientos del cliente, uno de los criterios es minimizar la paralización del tránsito vehicular, debido que afecta al área comercial de la estación de servicios. Otro de los criterios importantes es evitar la interferencia de redes existentes: como tuberías eléctricas, de combustibles líquidos o de desagüe. Se establecieron los procedimientos de trabajo, el cronograma Gantt, la matriz IPERC y los permisos municipales para el inicio de la etapa constructiva del proyecto, durante este proceso se consideraron los trabajos preliminares de traslado de personal y movilización de materiales para la ciudad de La Joya, Arequipa. Finalmente, en la etapa del comisionamiento, se ejecuta la puesta en marcha del sistema y se evalúan los parámetros finales de despacho, es decir la presión de salida de la bomba y la presión de llegada a la máquina dispensadora, también se mide el caudal del producto AdBlue en la salida de la manguera de despacho.
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    Análisis energético comparativo de un secador solar para café de tipo invernadero en convección natural vs convección forzada
    (Universidad de Piura, 2023-06-14) López Velasco, Oscar José; Marcelo Aldana, Mario Daniel; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
    La tesis propone diseñar y dimensionar un secador solar tipo invernadero que se empleará para el proceso de secado del café en convección natural y convección forzada, además de su correspondiente comparación energética entre estos dos. Asimismo, se presenta un modelo matemático respaldado por un conjunto de ecuaciones diferenciales que se relacionan mediante los principios básicos de transferencia de energía, siendo estos calor y masa; permitiendo así la predicción en el secado del café en el secador ya mencionado a través de la interrelación entre los componentes que lo conforman. Cabe mencionar que el propósito principal en la operación de secado es la disminución de los niveles de humedad en el producto al punto de disponer de determinada cifra que pueda garantizar su preservación para pasos futuros como almacenaje y traslado. El modelo matemático planteado del secador de invernadero para convección natural y forzada posibilita la predicción de forma acertada en el desempeño de la operación de secado para café, siendo esta una opción de gran viabilidad para la predicción del secado de múltiples cultivos. Los resultados muestran un tiempo de secado de tres días y medio para el régimen bajo convección natural y de dos días y medio para el de convección forzada consiguiendo una significativa reducción del periodo de secado en relación al secado de mantas bajo el sol, además de una notable mejora en la calidad y propiedades del café para ambos secadores.
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    Estudio de la factibilidad técnica y económica acerca del uso de tecnologías solares para la climatización de edificios
    (Universidad de Piura, 2023-06-13) Cobos Guerrero, Luis Alonso; Marcelo Aldana, Mario Daniel; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
    En la presente tesis se realiza un estudio de factibilidad técnica-económica de la implementación de sistemas de climatización accionados por energía solar, para el edificio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Piura como ambiente a climatizar. En primer lugar, se realiza el cálculo de la carga de enfriamiento del edificio empleando la metodología CLTD/CLF validada por ASHRAE y se comparó los resultados obtenidos con el cálculo del perfil de carga térmica en estado transitorio realizado en el software TRNSYS. Con la carga de enfriamiento del edificio se evaluó tres alternativas de climatización del edificio. Las dos primeras contemplan un sistema centralizado con chillers por compresión enfriados por aire. La diferencia radica en que en la primera opción el sistema fotovoltaico se proyecta encima del edificio, teniendo como limitación el área de captación, y en la segunda se proyecta al nivel del suelo con un máximo de 1000m2 de área de captación. La tercera alternativa contempla la implementación de un sistema climatización por absorción utilizando una enfriadora de simple efecto. Los tres sistemas propuestos se han simulado en forma dinámica utilizando el software TRNSYS, para un año de operación. Los datos de los equipos se han tomado de acuerdo a información técnica de productos disponibles en el mercado y con ayuda del software se ha optimizado las instalaciones, empleando parámetros de desempeño como la fracción solar y cambiando variables de diseño como volumen de almacenamiento, ángulo de inclinación y cantidad de paneles. Los resultados indicaron que, para un edificio con una carga de enfriamiento menor a 450 kW, como el caso en estudio, se recomienda la implementación de un sistema de acondicionamiento de aire alimentado por una instalación fotovoltaica, puesto que el costo de la inversión inicial de un sistema de climatización por absorción no se recupera durante el periodo de vida de la instalación, haciendo que este tipo de sistemas no sea rentable durante su periodo de funcionamiento.
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    Evaluación de la integración de energías renovables en la infraestructura de carga de vehículos eléctricos
    (Universidad de Piura, 2023-06-01) Cárdenas Correa, César Augusto; Luna Seminario, Víctor Alejandro; Alamo Viera, Marcoantonio Víctor; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
    El objetivo de la tesis es realizar un estudio y establecer una metodología sobre la implementación de energías renovables a la infraestructura de una estación de carga de vehículos eléctricos que sea óptima y viable para su futura aplicación en el mercado local. Para el desarrollo del sistema de carga, uno de los objetivos principales es que el sistema sea en su totalidad independiente de la red eléctrica, para ello se evalúa la integración de energías renovables; donde la energía solar fotovoltaica en conjunto con almacenamiento de energía mediante un banco de baterías se presenta como una gran alternativa debido a su aumento de popularidad en los últimos años. Se plantea que la estación de carga contenga un cargador rápido de tipo 3 de 20 kW, para que los autos se carguen en un tiempo relativamente rápido y solamente una unidad debido al temprano desarrollo en que se encuentra la industria de vehículos eléctricos en el país. Se desarrolla un algoritmo en el software Matlab, en el cual el usuario ingresa datos generales de su estación de carga, establece la región donde se encuentra, además de escoger la cantidad promedio de vehículos eléctricos esperados a lo largo del día, de cantidades predeterminadas. En una primera instancia se muestran los resultados de un sistema completamente desconectado de la red sin grupo electrógeno; el algoritmo también da la posibilidad de iterar con nuevos parámetros, pero esta vez con un grupo electrógeno, hasta conseguir el dimensionamiento que se ajuste más a los requerimientos del usuario. El algoritmo arroja parámetros como el CO2 mitigado, el área necesaria para la instalación y una visualización del comportamiento de la estación de carga a lo largo de una semana para ayudar a la decisión del usuario. Se concluye que el agregar un grupo electrógeno ayuda a disminuir el dimensionamiento del sistema fotovoltaico, así como el de la capacidad del banco de baterías; esto disminuye el impacto ambiental del sistema con energías renovables, pero gracias a que se puede iterar el dimensionamiento del sistema, se puede llegar a porcentajes mayores al 50% entre la relación del CO2 mitigado con el sistema con grupo electrógeno y el CO2 mitigado con el sistema netamente con energías renovables. Se concluye además que mediante el uso del algoritmo en un futuro cercano en que los vehículos eléctricos sean más populares, se espera atraer la atención de empresas privadas y/o el estado en contribuir a mejorar la infraestructura de carga de los vehículos eléctricos con el uso de energías renovables y disminuir significativamente la huella de carbono.