Ingeniería Mecánica (Lic.)
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Ítem Texto completo enlazado Análisis energético de un tornillo de Arquímedes para canales de regadío con una caída de 2m y caudal de 2m3/s(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-01-23) Santa Cruz Herrera, José Eduardo; Hadzich Marín, Miguel ÁngelEl Tornillo de Arquímedes o Tornillo sin fin, tiene un gran número de aplicaciones como transportador y dosificador, elementos de transmisión usándolo junto a una corona, bomba de Tornillo y para generación de energía eléctrica. El uso para la generación de energía eléctrica es reciente; Se tiene como proyectos más representativos los implementados en la reforma al Dique del Río Tess y el proyecto Morden Hall Park, ambos implementados en Inglaterra en el año 2012. La aplicación del Tornillo de Arquímedes para la generación de energía eléctrica se presenta como una alternativa importante para aprovechar los recursos hídricos a pequeña escala, en centrales pico y mini hidroeléctricas, y en recursos hídricos como pequeños ríos o canales de regadío con saltos de agua menores. La presente tesis consistió en el análisis energético de un Tornillo de Arquímedes para la generación de energía eléctrica capaz de implementarse en un canal de regadío con un caudal de agua de 2 m3/s y un salto de 2 m, a modo de caso de estudio. Para realizar el análisis energético se recopilo información acerca del rango de operaciones de las tecnologías existentes para centrales hidroeléctricas, se establecieron consideraciones previas, se realizaron cálculos de diseño de los elementos del sistema y se seleccionó los equipos necesarios para la fabricación e implementación de un Tornillo de Arquímedes en las condiciones mencionadas. Al finalizar el desarrollo de esta tesis, se obtuvo información que demuestra técnicamente la viabilidad del uso de un Tornillo de Arquímedes para aprovechar fuentes hídricas de baja escala. Bajo las condiciones del caso de estudio se ha obtenido una potencia de 26 kW y eficiencia total del sistema de 76%. Adicionalmente, se deben tener consideraciones técnicas para el correcto funcionamiento tales como: la necesidad de usar una caja multiplicadora de velocidad por la baja velocidad de funcionamiento del Tornillo de Arquímedes y el uso de un árbol de transmisión hueco por las dificultades que representaría utilizar un árbol macizo, para esta aplicación.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de calefacción solar para la posta de salud del poblado de Langui(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-02) Silva Jasaui, Diego Jesús; Hadzich Marín, Miguel ÁngelDesde hace muchos años, en la región alto andina se vienen produciendo las denominadas heladas, afectando a la población de la zona alto andina de nuestro país. Al tratarse de una condición climatológica recurrente es que debemos generar tecnologías adecuadas y acordes a las poblaciones con el fin de mejorar la calidad de vida de las personas. Asimismo estas condiciones de fríos extremos o similares se ven reflejadas en el ausentismo de las madres gestantes a la postamédica de la localidad, hecho quemotiva preocupación, puesto que, es el lugar más apropiado para los controles médicos y el alumbramiento respectivo. Considerando el factor del frío como una de las fuentes de ausentismo, es que se propone desarrollar la presente tesis, con la finalidad de brindar a la posta de salud la alternativa de instalar un sistema de calefacción solar y que el mismo sea replicable por los pobladores en general. La presente abarca los principales antecedentes de la comunidad de Langui, relacionados al sistema de calefacción, dentro de los mismos destacan el recurso solar disponible y las bajas temperaturas que se presentan. Los capítulos segundo y tercero, son una recopilación de los principales conceptos teóricos necesarios para el diseño del sistema y las condiciones tecnológicas actuales. En relación a los conceptos teóricos al tratarse de un sistema solar se presentan los diferentes ángulos en el aprovechamiento solar, conceptos generales para el correcto manejo de información estadística y los conceptos relacionados con la transferencia de calor. Con relación al estado actual de la tecnología, se presentan los principales componentes de un sistema y los arreglos más comunes actualmente. En el cuarto capítulo, se presentan los requerimientos del proyecto, indicando las exigencias que debe cumplir el mismo con la finalidad de satisfacer la necesidad real de la población. En esta parte se selecciona la solución óptima y se procede a realizar los cálculos requeridos para consolidar el diseño. Posteriormente, se presenta una metodología desarrollada para poder replicar el presente sistema en diferentes ubicaciones y condiciones, dentro de las cuales destacan el recurso solar disponible, la velocidad del viento en la zona y las dimensiones del recinto a calentar. Esta metodología pretende alcanzar a todos aquellos interesados una guía muy simple para el dimensionamiento de un sistema en una aplicación diferente a la posta de salud. Se construyó el sistema con la finalidad de garantizar que este pueda ser construido con herramientas básicas y recursos limitados, verificándose que el ensamble del mismo es muy sencillo y que los trabajos de carpintería no son complejos. Con este prototipo se realizaron pruebas referenciales que se presentan en los anexos, las cuales mostraron muy buenos resultados alcanzando los objetivos planteados y validando la teoría aplicada.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de un prototipo de tostador de granos de cacao de 6 Kg/hora que funcione con energía solar concentrada(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-26) Escalante Delgado, Félix; Hadzich Marín, Miguel ÁngelLa presente tesis expone el diseño energético y las pruebas respectivas sobre un prototipo de tostador solar de granos de cacao de manera que pueda ser replicado en el sector rural del Perú. Esto tiene como finalidad brindarle al agricultor una tecnología nueva de tostado que esté de acuerdo con la calidad del mercado. El tostador usa la potencia térmica otorgada por un concentrados Scheffler de 8m2 de superficie llegado a aprovechar 3.8 kW de potencia, haciendo posible tostar 3 kg de granos de cacao en media hora, es decir, 6 kg en una hora en dos etapas. En los capítulos iniciales se muestra una descripción del funcionamiento y aplicaciones de uso del concentrador Scheffler. También la metodología del diseño para definir un proyecto definitivo óptimo. Luego se realiza un análisis térmico del tostador, evaluando las temperaturas, potencia entregada por el sol y la potencia recibida, con la finalidad de obtener expresiones que permitan simular el comportamiento del tostador antes de construir un primer prototipo. De la misma manera, se realiza un análisis de las partes más importantes de la máquina como son la estructura, el motor y el sistema de transmisión. Finalmente, el prototipo construido se somete a diversas pruebas para así validar todo el análisis teórico realizado y comprobar que, efectivamente, el tostador cumple con la meta principal que es tostar granos de cacao.Ítem Texto completo enlazado Análisis técnico y económico para la selección del equipo óptimo de bombeo en Muskarumi - Pucyura - Cusco usando fuentes renovables de energía(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-08-18) Auccacusi Montejo, Dany Franco; Hadzich Marín, Miguel ÁngelLa presente tesis es una iniciativa individual que está empeñada en mejorar la calidad de vida de la población rural presentando una solución a la problemática de falta de agua para riego en una zona específica del Perú, analizando su geografía, clima, fuentes hídricas y racionalidad de la población. Por lo tanto se realizó el análisis técnico y económico para la selección del equipo óptimo de bombeo en Muskarumi - Pucyura – Cusco usando fuentes renovables de energía, para lo cual se determinó que el caudal de agua necesario para 3 hectáreas de cultivo, durante el día más seco del año, es de aproximadamente 3 l/s por lo que se necesitaría bombear un volumen de 282 m3 al día; por otro lado se definió que el tipo de riego más adecuado para la zona es el de aspersión. Entonces eligiendo los aspersores a utilizar se determinó que se necesita en promedio de 3.5 bar de presión, lo cual nos da la referencia de la altura en la cual se debe ubicar el tanque de agua. Se realizó el análisis económico con el fin de hallar la rentabilidad del proyecto tomando como tasa de interés mínima 11% anual según Agrobanco, por lo que se hallaron los costos fijos y variables de todas las bombas analizadas, así como el costo de producir vegetales en la zona, para luego realizar un análisis financiero mediante las técnicas de evaluación del valor actual neto y tasa interna de retorno determinando qué productos agrícolas harán factible el proyecto. Por lo expuesto antes, según el análisis económico, los requerimientos de caudal y presión para el sistema de riego se seleccionó la bomba solar como el equipo óptimo de bombeo para la zona de estudio, además se determinó que el producto en generar mayor utilidad es la cebolla. Aplicando el uso de la bomba solar, el costo aproximado del proyecto de bombeo y riego es de aproximadamente $39 000 cuyo valor actual neto es de $54 000 y tasa interna de retorno es de 58%, lo cual nos indica la rentabilidad y factibilidad del mismo.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema fotovoltaico para el suministro de energía eléctrica a 15 computadoras portátiles en la PUCP(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-07-23) Valdiviezo Salas, Paulo Daniel; Hadzich Marín, Miguel ÁngelEl principal objetivo de la tesis es fomentar el interés e investigación en energía renovable por parte de la comunidad con estudios superiores, mediante el diseño de un sistema fotovoltaico aislado para abastecer a 15 computadoras portátiles en la PUCP. En el primer capítulo, se definen los conceptos más relevantes, los principales fundamentos teóricos y las características de los equipos que conforman una instalación fotovoltaica aislada, utilizando bibliografía de autores con presencia en la industria fotovoltaica. En el segundo capítulo, se elabora una lista de exigencias, recopila condiciones del sitio, obtenidos de la Estación climatológica Hipólito Unanue en la PUCP y se estima la demanda del consumo energético, el cual tiene un valor de 158.4 Ah/día. Luego, se dimensiona la cantidad de baterías, paneles fotovoltaicos, inversores y controladores a emplear. Se obtiene el siguiente arreglo, al iterar varias veces: 12 baterías 250 Ah / 12V (3 ramales de 2 paralelo y 2 en serie). 24 paneles de 150 Wp. (3 ramales de 4 paralelo y 2 en serie) 3 controladores de 50A y 24V. 1 inversor 24V/230V – 1200w Asimismo, se estimar la distancia y características de los cables de acuerdo a la ubicación y cargas, y se dimensionan elementos de protección mediante la IEC 60364-5-52 “Instalaciones eléctricas en edificios”. En el tercer capítulo, se diseña la estructura y se realizan cálculos justificativos de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE), se emplea el método AISC-LRFD. Además, se realiza una simulación estática de la estructura final en ANSYS y se verifica el cumplimiento en cuanto a deflexiones y esfuerzos; se realiza un listado de materiales y recomendaciones para el montaje. En el capítulo final, se estima un Capital Expenditure (CAPEX) de S/. 67’815, un Operational Expenditure (OPEX) de S/.200 anuales y Emisiones de Gas de Efecto Invernadero (GEI) no emitidas de 4.35 anuales.