Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Cosecha de energía a partir de sistemas piezoeléctricos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-15) Fierro Parra, Ronald Kevin; Silva Cárdenas, Carlos BernardinoEn el presente trabajo de tesis se propone un circuito optimizado de cosecha de energía piezoeléctrica. Este circuito presenta un modelo que depende de la arquitectura y estrategia de conmutación que se basa en la arquitectura de cosecha de energía sincronizada de interruptores en inductores (SSHI). La eficiencia de la cosecha de energía se lleva a cabo gracias al circuito paralelo de SSHI (P-SSHI) y el circuito serie de SSHI (S-SSHI) que por sí solas logran mejorar la eficiencia en la cosecha de energía. La integración de estos dos circuitos permite reducir, en mayor porcentaje, la disipación de energía en el proceso de cosechar energía piezoeléctrica. Esto debido a que el circuito P-SSHI acelera la carga (descarga) del capacitor intrínseco del transductor piezoeléctrico debido a la conexión en paralelo de un inductor y el circuito S-SSHI aprovecha la energía transferida al inductor. Se utilizó el software Proteus 8 Profesional para realizar la implementación del circuito propuesto y las simulaciones a distintas frecuencias para comprobar la eficiencia en la cosecha de energía. Los resultados de potencia recolectada que se obtuvieron en comparación con un circuito de referencia que se encuentra en el estado del arte son de 3.8 veces mayor dentro de un rango de operación con frecuencia de 5 Hz a 30 HzÍtem Texto completo enlazado Diseño y simulación de un circuito de arranque basado en la carga de empuje de Dickson para aplicaciones de cosecha de energía(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-10) Pizarro Salvador, Diego Paul; Silva Cárdenas, Carlos BernardinoSegún Ericsson, líder mundial en despliegue 5G, la cantidad de dispositivos de Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en inglés) han aumentado año tras año en promedio 15% desde el 2014. Este constante crecimiento hizo que en 2020 estos superen a la cantidad de celulares, laptops, tablets, computadoras de escritorio y teléfonos fijos combinados. Como todo dispositivo electrónico, necesitará de una fuente de alimentación local; sin embargo, al considerar tal cantidad de dispositivos a nivel mundial, esto supone un gran reto; especialmente en zonas remotas donde, en algunos casos, no se podría conectar a la red eléctrica convencional. Por ello, una alternativa en las zonas remotas debe tener como características principales una fuente "eterna" y de muy bajo o nulo mantenimiento por los costos de acercamiento a estas zonas. En consecuencia, el recolectar/cosechar (harvest) la energía de los alrededores es una opción ideal para estas aplicaciones. La cosecha de energía es el método por el cual se puede aprovechar la energía natural omnipresente en ciertas áreas; por ejemplo, la energía térmica, ya que no importe el lugar donde nos encontremos, siempre estará presente la temperatura. Es por esto por lo que la presente tesis consiste en diseñar un circuito que eleve el bajo voltaje obtenido de la cosecha de energía de una diferencia de temperatura para alimentar circuitos de bajo consumo en zonas remotas. Para ello, se tomará como base el Circuito Elevador de Voltaje de Empuje de Dickson (Dickson Charge Pump en inglés, DCP). El primer objetivo es diseñar y simular el circuito de arranque en base a su modelo matemático teniendo en cuenta la eficiencia del número de etapas. Además, el segundo objetivo es analizar cómo varían los parámetros eléctricos de la salida del circuito al cambiar los parámetros del modelo matemático, así también como identificar las limitaciones de este modelo.Ítem Texto completo enlazado Optimización de la etapa de rectificación de un circuito de cosecha de energía de doble banda: 2.4 GHz y 5.4 GHz(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-03-02) Romero Leiva, Darien Breiner; Silva Cárdenas, Carlos BernardinoLa cosecha de energía es una técnica que permite obtener pequeñas cantidades de energía. Esta energía puede almacenarse para su uso posterior. En el caso de la cosecha de energía de radiofrecuencia o a partir de ahora RF, la energía proviene de ondas electromagnéticas. Mediante esta técnica, se puede alimentar circuitos de muy bajo consumo de energía, del orden de los μJ. Para implementar la cosecha de energía es importante conocer conceptos relacionados que permitan tener una visión global de las ventajas y limitaciones de esta técnica. Por ello, en el capítulo 2, se presenta conceptos como la ecuación de transmisión de Friis, adaptación de impedancias, elevación de voltaje pasivo, parámetros de eficiencia, topologías de rectificación y gráficas de análisis de rendimiento los cuales serán útiles en el capítulo siguiente. En el capítulo 3, se presenta el procedimiento de diseño de la etapa de rectificación del circuito de cosecha de energía de doble banda: 2.45 GHz y 5.49 GHz, así como las pruebas realizadas por simulación, gráficas de resultados y análisis de estos resultados. Estos valores de frecuencia elegidos corresponden a las frecuencias centrales aproximadas usadas por el estándar IEEE 802.11 a/b/g/n o mayormente conocido como Wifi. Finalmente, se muestra que se logró hacer la cosecha de energía para señales de baja potencia entre -10 dBm y -20 dBm. Además, se obtuvo eficiencias máximas de 45.9% y 32.19 para las frecuencias de 2.45 GHz y 5.49 GHz respectivamente dentro del rango de potencias estudiado.Ítem Texto completo enlazado Implementación de una herramienta de monitoreo y gestión de carga de trabajo para hipervisores de tipo I(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-15) Linares Bracamonte, Andrés Alberto; Daly Scaletti, Corrado Pablo GuillermoEn los últimos años se ha incrementado la presencia de los centros de datos, principalmente debido a las tendencias de computación en la nube de hoy en día. Se cuenta cada vez más con centros de datos más grandes debido a la alta demanda que existe. En conjunto, los equipos que forman parte de los centros de datos deben de ser administrados de la mejor manera a fin de aprovechar de forma óptima factores críticos como memoria RAM, tráfico de red y uso de CPU, para mejorar la calidad del servicio otorgado a los usuarios. Paralelamente, el escenario ha cambiado drásticamente en cuanto a la contaminación ambiental. Los daños por el calentamiento global debido al efecto invernadero están afectando gravemente el ecosistema mundial, incidiendo de forma negativa en el derretimiento de los polos y con ello poniendo en peligro a múltiples especies. Dicha contaminación es causada en parte por la combustión que ocasiona la generación de energía eléctrica con fuentes no renovables. Con esto, los centros de datos requieren de un enfoque de manejo de energía que permita utilizarla de forma eficiente y amigable para el planeta. El presente proyecto de fin de carrera busca de proveer de un conjunto de herramientas que de solución a los problemas que puedan involucrar error humano en la administración de carga de trabajo en los hipervisores de tipo 1 –utilizados precisamente en los centros de datos–, obteniendo un mejor manejo de los recursos de hardware y haciendo énfasis en el ahorro de energía.Ítem Texto completo enlazado Elaboración de un sistema de cosecha de energía utilizando un transductor electromagnético(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-03) Queccara Castilla, Eduardo José; Alcántara Zapata, José DanielEn el presente trabajo se elaboró un sistema de cosecha de energía, utilizando un generador eléctrico como el elemento que convierte el esfuerzo biomecánico en energía eléctrica y una batería litio – ión como dispositivo de acopio energético. El prototipo diseñado, se basa en modelos aplicados en sistemas de cosecha que utilizan fuentes variadas de energía, descritas en la literatura. [10] El sistema se divide en cuatro bloques funcionales: Generador, Rectificador, Conversor elevador y batería. Solo los bloques rectificador y conversor son descritos y diseñados de manera independiente, para reunirse con los otros bloques y dar como resultado el prototipo propuesto. El trabajo se llevó a cabo mediante dos versiones físicas del sistema (A y B). Ambas implementadas usando elementos discretos. La versión A del sistema permite la verificación de la teoría revisada y observar los parámetros adecuados para la versión B, sistema diseñado considerando la portabilidad y efectividad del equipo final a presentar, eso incluye considerar elementos de bajo consumo. El circuito impreso requerido, se diseña utilizando el software Cadsoft Eagle en su versión 6.3. Se usa un mecanismo comercial de una linterna de manivela para llevar esfuerzo humano hacia el generador. Entre los resultados obtenidos que cabe resaltar, se tiene un circuito físico que reúne los convertidores cuyas dimensiones son de 2.6 por 2.1 cm de área y el generador acoplado al mecanismo comercial puede inyectar valores de corriente alrededor de 200mA en la batería. Se muestra experiencias de recarga de la misma usando el sistema propuesto.Ítem Texto completo enlazado Diseño de rectena eficiente para reciclar energía ambiental microondas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-11-30) Andía Vera, GianfrancoEl presente trabajo est a basado en diseñar, medir y probar el desempeño de una antena y un circuito recti cador (RECTENA) optimizados para recibir señales de baja densidad de potencia. La rectena es usada para recolectar y re-usar energí a proveniente de señales RF radiadas por sistemas de comunicaci ón y broadcasting en la banda ISM centrada en 2.45GHz., Este trabajo usa m etodos de simulacióon de Balance Harm ónico y Momento Electromagn ético de onda completa de Agilent ADS Advanced Design Software. En cuanto a las herramientas usadas: m aquina pulidora LPKF para la fabricaci ón de la antena, analizador vectorial de redes, analizador de espectro, generador de señal digital, mult ímetro y la c ámara anecoica para las medición de desempeño de la rectena. El trabajo fue motivado por dos tipos de aplicaciones: (1) Alimentación de sensores de baja potencia y (2) Reciclaje de energí a RF, siendo consciente del consumo de energ ía y su efecto en el medio ambiente. El principal objetivo de este trabajo es valorar la rectifi cación a baja potencia.Ítem Texto completo enlazado Diseño de sistema de cogeneración para centro comercial utilizando gas natural(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-06-13) Santana Canchanya, Dennys JesúsEl tema de tesis desarrollado tiene como objetivo diseñar un sistema de cogeneración para satisfacer los requerimientos de electricidad y aire acondicionado en un Centro Comercial de la ciudad de Lima, que en la actualidad cubre sus requerimientos exclusivamente con energía eléctrica proveniente de una empresa generadora. Para diseñar la Instalación de Cogeneración, primero se evaluó la situación actual energética del Centro Comercial basado en información técnica y estadística de los últimos años. Se logró establecer que la demanda de potencia máxima de electricidad requerida para cubrir cargas de iluminación y fuerza motriz durante todo el año es de 7,7 MW, mientras la carga térmica máxima para climatización a cubrir en los meses de altas temperaturas (estación de verano) es de 6,6 MW. Definido los requerimientos energéticos se realizó un estudio comparativo entre motores de combustión interna y turbinas a gas natural con el objetivo de seleccionar la mejor tecnología que se adapte a los requerimientos técnicos y económicos del Centro Comercial. La selección de la tecnología adecuada se realizó mediante una simulación de la instalación operando con ambas tecnologías, realizando una evaluación basado en criterios técnicos, económicos y ambientales, se optó por seleccionar a los motores de combustión interna que presentan mejor comportamiento frente a las turbinas a gas natural. Para cubrir la demanda térmica por climatización elegimos maquinas de absorción, de ciclo de doble efecto a vapor, que permiten aprovechar las energías residuales de forma más eficiente que el ciclo de simple efecto. La recuperación de energías residuales de los motores se logra con intercambiadores de calor y calderas de recuperación, esta ultima cada una con su respectivo economizador que van conectadas a un motor de combustión. La Instalación de Cogeneración diseñada, cubre de forma total los requerimientos de electricidad y aire acondicionado demandados por el Centro Comercial, por ende es viable técnicamente. A efectos de realizar el estudio económico se realizó la evaluación que involucra la inversión inicial y costo de operación de la planta durante todo el año, que engloba los costos por combustible, mantenimientos de equipos e instalaciones, costo de personal encargado de la operación de la instalación. La inversión inicial requerida para la instalación de cogeneración asciende a la suma de US$ 10,384,871. Diseñada la instalación de Cogeneración se realizó la identificación y evaluación de los potenciales impactos positivos y negativos del proyecto sobre el medio ambiente, utilizando la técnica de encadenamiento secuencial o diagrama de redes. Se desarrollo programas para prevenir, mitigar y/o eliminar los impactos negativos, y maximizar los positivos, en las etapas de construcción operación y cierre. Por último se realizó la evaluación económica del proyecto, mediante el análisis de viabilidad económica de la Instalación de Cogeneración en las condiciones actuales que operaría para cubrir los requerimientos del Centro Comercial. Los resultados de los indicadores de rentabilidad económica muestran un VAN negativo, y un TIR muy inferior al valor de la tasa de descuento considerada. Estos resultados muestran que en condiciones actuales no es viable económicamente el proyecto de instalación de cogeneración. Realizando un análisis de sensibilidad el proyecto es viable económicamente si los requerimientos térmicos del Centro Comercial aumentan de tal manera que se pueda aprovechar al máximo las energías residuales mediante la venta de energía en forma de vapor y agua caliente, se accedan a precios más competitivos de gas natural como el caso de generadores eléctricos y el precio del gas natural no sufra incrementos por encima del 4% anual.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un embrague mecánico para el acoplamiento del eje de una rueda hidráulica de 2m de diámetro y que trasmite 1kw de potencia(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-06-13) Cuadros Basis, Víctor AlbertoExiste al presente una rueda hidráulica en la PUCP que no está siendo aprovechada eficientemente. En uno de los extremos del eje tiene una bomba que se acciona con el giro y al otro lado del eje simplemente está apoyado en una chumacera. Este proyecto inicia cuando se descubrió el potencial de elaborar un mecanismo que permitiría utilizar el giro del extremo libre para almacenar energía. Actualmente, la energía producida por ese lado del eje estaba en completo desuso y a través de esta iniciativa esta energía se podrá aprovechar y utilizar de manera eficiente. El proyecto se empleará a través de un sistema de embrague que fue diseñado con este propósito ya que se quiere acoplar un generador mientras el eje esté girando. Se efectuó un análisis físico, estático, técnico y económico, finalmente se diseñó un procedimiento que cumplió con las obligaciones propuestas. Esto se logró siguiendo los siguientes pasos: un estudio extenso del estado del arte, estudio de las funciones principales del sistema, las alternativas viables, las evaluaciones técnicas, evaluaciones económicas, cálculos, proceso de selección, esquemas representativos, finalizando con un estudio del mercado peruano. De acuerdo al reto asumido inicialmente, y después de la investigación, el diseño, la elaboración de planos y las respectivas revisiones se puede decir que se logró obtener los resultados previstos con este sistema de embrague. El embrague soportará el torque entregado por la rueda hidráulica de 1kW de potencia y 2m de diámetro sin esforzar al operario, prometiendo que el trabajo será seguro, liviano, confiable y económico. De esta manera se puede concluir que se cumplieron las metas establecidas logrando superar este desafío.Ítem Texto completo enlazado Construcción y ensayo de una rueda hidráulica de corriente libre de 2 m de diámetro(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Heredia Sánchez, Luis FelipeLas ruedas hidráulicas representan una alternativa sencilla, confiable y ambientalmente amigable para la generación de potencia, mecánica o eléctrica. Utilizan como fuente energética un flujo de corriente de agua, no producen desperdicios significativos en la transferencia energética, ni requieren mayores trabajos de obras civiles que alteren el área donde se instalan. Además, dada su facilidad constructiva, no requieren conocimientos técnicos avanzados en su diseño, fabricación y manejo. El objetivo de este trabajo es establecer relaciones cuantitativas sencillas que permitan ponderar el comportamiento de una rueda hidráulica basándose en características básicas del mecanismo y la fuente del recurso energético. Se desea también obtener información cualitativa del funcionamiento de la rueda para una estructura en particular.