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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de energía solar eléctrica y térmica en una edificación multifamiliar de la ciudad de Ayacucho(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-11) Barbaran Barbaran, Didier Niko; Jimenez Ugarte, Fernando OctavioLa realización del presente proyecto de tesis tiene como objetivo principal la investigación de una alternativa sostenible y limpia a la generación de energía eléctrica y térmica mediante el diseño de un sistema fotovoltaico y termo solar en una edificación en la ciudad de Ayacucho. Se compilaron principios teóricos importantes como el aprovechamiento de la radiación solar y los componentes de ambos sistemas, así como también la problemática y las justificaciones meteorológica, eléctrica, económica, ambiental, social y legal. Se midió la energía eléctrica en el mes de agosto del 2023 (12,190.00 Wh), cuyas tomas fueron realizadas con el medidor electrónico de cada piso, y la potencia activa (3,622.05 W), midiendo la corriente y la tensión de cada piso con un instrumento (multímetro), asimismo, se estimó el volumen de ACS para la edificación multifamiliar es 420 L y el porcentaje de uso de acuerdo a la estación y el mes de cada año. Se diseñó el sistema fotovoltaico para cubrir completamente la demanda de energía eléctrica de la edificación, obteniendo como resultado un conjunto de 8 paneles monocristalinos de 500 Wp, 5 baterías de litio de 3,5 kWh cada una, 01 controlador de MPPT de 250 V y 01 inversor cargador de 5200 W. Asimismo, se calculó el calibre del cableado eléctrico para cada tramo según la intensidad de corriente. En el cuarto capítulo se diseñó el sistema térmico solar para abastecer la demanda de ACS, obteniéndose una necesidad de 17 tubos solares Heat Pipe por cada terma solar (4 en total) y un tanque térmico de almacenamiento de 1.60 m de largo y 0.25 m de diámetro por terma. Se determinó la reducción anual de la huella de carbono para cada sistema: 980.15 kg CO2 eq. al implementar el sistema fotovoltaico y 1,490.0 kg CO2 eq. al implementar el sistema térmico solar. Finalmente, se determinaron los costos netos de la implementación de ambos sistemas, el costo estandarizado de generación (LCoE) y el análisis de viabilidad y sostenibilidad mediante los indicadores VAN y TIR, se obtuvieron cálculos que justifican la inversión económica para la implementación de ambos sistemas y un costo de generación eléctrica y térmica más económico y competitivo con respecto al costo de acceso al servicio de la red pública.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema híbrido de calentamiento de agua sanitaria que aproveche la energía solar y eléctrica para una capacidad de 4500 litros por día para la ciudad de Puno, Región Puno en Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-09-02) Salcedo Cuenca, Jean Paul Eduardo; Chirinos García, Luis RicardoEn el presente trabajo se ha realizado el diseño de un sistema híbrido de calentamiento de agua sanitaria a 40°C que aprovecha la energía solar y eléctrica para un hotel de 30 habitaciones con un consumo de 4500 litros por día en la ciudad Puno. Para el diseño del sistema de calentamiento se comenzó por cuantificar la radiación solar en la zona de trabajo mediante de valores promedios históricos de radiación solar horizontal diaria, a partir de ello se realizó un modelamiento matemático para superficies inclinadas en la cual se determinó que para una inclinación de 20° en la superficie de captación entre los meses de Abril y Agosto se logra un incremento de captación de radiación solar de hasta 4 MJ/m² por día. Luego, se realizó la selección y diseñó del colector solar parabólico compuesto, el cual es un colector concentrador semiestacionario, debido a que durante el año se realiza solo 2 variaciones en la inclinación de la superficie de captación. Este colector está conformado por un absorvedor de cobre, una envolvente de tubo de vidrio, un reflector de aluminio y una cubierta de vidrio. El colector solar diseñado tiene un ratio de concentración de 2.3 y tiene un coeficiente de pérdida de calor bajo de 0.72 W/m²-K Finalmente, se realizó diseño del sistema de calentamiento de agua que consta de 2 circuitos: el circuito primario y secundario, en donde el circuito primario calienta un portador de energía y mediante un intercambiador calienta el agua del circuito secundario. Para el diseño del sistema se realizó balances térmicos en estado estable al sistema de captación, al intercambiador y al acumulador. Como resultado de los balances térmicos se determinó necesario un área de captación de 34.5 m², en donde se tiene temperaturas de hasta 74°C. Además, se determinó las diferentes temperaturas en la cual trabajaría cada punto del sistema de calentamiento y a partir ello se realizó el diseño un sistema de transporte del fluido portador de energía, la selección de un intercambiador de calor, la selección de tanques de almacenamiento y la selección de un sistema auxiliar de calentamiento de agua.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 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.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un seguidor solar para el control electrónico de un reflector Scheffler(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-03-21) Loayza Ochoa, Frank RogerLos diversos acontecimientos a nivel mundial, tales como el calentamiento global, la contaminación, escasez de recursos no renovables, la gran demanda energética, o simplemente aquellos lugares que no poseen suministro eléctrico, ya sea por razones geográficas o por elevados costos de instalación, motivan a miles de personas y entidades empresariales por la búsqueda de alternativas energéticas limpias y eficientes tales como la energía solar. El Perú, gracias a su situación geográfica, es uno de los países con mayor capacidad de aprovechamiento de este tipo de energía. Para captar la radiación solar se utilizan concentradores solares, pero la potencia y orientación de esta varía según el día del año, la hora, las condiciones atmosféricas y la latitud del lugar de posición del concentrador solar. Por estos cambios en la orientación, la energía solar obtenida por concentradores con seguidores solares es superior a la obtenida por concentradores fijos. Esta tesis tiene como objetivo principal diseñar e implementar un seguidor solar para el control electrónico de un reflector parabólico tipo Scheffler. Este reflector solar, construido por el GRUPO PUCP, tiene como fin cocinar con la energía del Sol en zonas rurales de la manera más cómoda, barata y eficiente posible. El estudio se estructuró en cuatro capítulos. En el capítulo I se hace una introducción a los conceptos básicos sobre energía solar, además de la descripción y necesidad del tema en estudio. En el capítulo II se estudia el estado del arte, los antecedentes, y todo lo existente en materia de seguidores solares, también se plantean los Objetivos generales y específicos. En el capítulo III se realiza la selección del método de seguimiento y la implementación del seguidor solar, gobernado por un microcontrolador PIC sobre un actuador hecho con un motor CC que posiciona el concentrador solar realizando un seguimiento de la trayectoria del sol, con respecto al plano terrestre. Por último en el capítulo IV se efectúa un análisis final de los resultados, asimismo se presentan las conclusiones y sugerencias del estudio realizado para trabajos futuros en esta materia.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una cama calefactora para regiones frías(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-12-07) Herrera Prado, Ronald Iván NazarioEn la sierra del Perú existen muchos pobladores indígenas que viven en regiones donde la temperatura, durante las noches, desciende a valores menores que cero grados centígrados. Debido a la falta de apoyo gubernamental en el aspecto económico, durante el año 2009 se ha registrado un número elevado de muertos, especialmente niños por problemas respiratorios. Frente a este grave problema que enfrentan los peruanos en las zonas alto-andinas se propone diseñar una cama calefactora, mediante el uso de la energía solar, para proporcionar confort térmico al campesino de la sierra durante las noches. En el primer capítulo, se investiga el estado de la tecnología de sistemas de colección y almacenamiento de energía solar. En el segundo capítulo, se selecciona el proyecto óptimo. Se analizan las diversas alternativas de solución comparando los valores técnicos y económicos de cada concepto de solución. Esto da como resultado el uso de un colector solar de placa plana con aire como sistema de colección de energía solar y la utilización de una pila de piedras como sistema de almacenamiento de energía solar. En el tercer capítulo, se realiza el diseño y los cálculos de la cama calefactora. Se dimensionan las estructuras de acuerdo a la lista de exigencias. Luego se verifica que el área del colector proporcione el suficiente calor para cumplir el requerimiento del confort térmico del campesino durante las noches. En los anexos se proporcionan extractos de las fuentes utilizadas (datos meteorológicos de SENAMHI y un trabajo de investigación) para el desarrollo del cálculo. Se diseñó una cama calefactora mediante el uso de energía solar para proporcionar el confort térmico al campesino en las noches. El campesino necesita un suministro de calor de 35 W durante 10 horas lo cual resulta en una carga térmica de 1300kJ. La pila de piedras tiene un volumen de 0.5m3 y se calienta hasta una temperatura de 22°C durante el día y disminuye hasta una temperatura de 15°C en invierno. Este cambio de temperatura libera 2200 kJ, lo cual nos asegura que la pila de piedras proporcionará la cantidad de calor que necesita el hombre para encontrase en la zona de confort térmico. Finalmente, se incluye los planos necesarios para la construcción de la cama calefactora.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de la electrónica de control para una pequeña embarcación de expediciones científicas impulsada por energía solar(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-11-08) Pérez Vásquez, Benny HammerEste trabajo de tesis se realiza con el objetivo de impulsar el desarrollo de la electrónica de control para una pequeña embarcación alimentada por energía solar; con el fin de utilizarla en expediciones científicas y reducir el costo de itinerario en cada expedición realizada. Para ello se enfocará en el diseño de circuitos eléctricos que permitirán el movimiento de una pequeña embarcación; la cual, presentará cierta autonomía tanto en su locomoción como energéticamente; para esto se diseñarán circuitos de potencia, los cuales van a proporcionar energía eléctrica a las máquinas capaces de transformar energía eléctrica en energía mecánica (motores DC). Todos estos circuitos de potencia van a ser controlados a través de un microcontrolador (Atmega8L); el cual va a ser la parte central y de mando de todo el sistema a diseñar. El diseño también se enfoca en la implementación de un circuito capaz de controlar el movimiento de una cámara de video y en acoplar ciertos elementos de medición como termómetros, barómetros, entre otros instrumentos de acuerdo con las limitaciones impuestas por el microcontrolador a utilizar y por la capacidad de instalación de tarjetas en la nave. La nave tendrá autonomía energética por lo que se instalará un circuito conmutador para recargar la batería de la nave a través de un panel solar. Este trabajo de tesis se realiza con el objetivo de impulsar el desarrollo de la electrónica de control para una pequeña embarcación alimentada por energía solar; con el fin de utilizarla en expediciones científicas y reducir el costo de itinerario en cada expedición realizada. Para ello se enfocará en el diseño de circuitos eléctricos que permitirán el movimiento de una pequeña embarcación; la cual, presentará cierta autonomía tanto en su locomoción como energéticamente; para esto se diseñarán circuitos de potencia, los cuales van a proporcionar energía eléctrica a las máquinas capaces de transformar energía eléctrica en energía mecánica (motores DC). Todos estos circuitos de potencia van a ser controlados a través de un microcontrolador (Atmega8L); el cual va a ser la parte central y de mando de todo el sistema a diseñar. El diseño también se enfoca en la implementación de un circuito capaz de controlar el movimiento de una cámara de video y en acoplar ciertos elementos de medición como termómetros, barómetros, entre otros instrumentos de acuerdo con las limitaciones impuestas por el microcontrolador a utilizar y por la capacidad de instalación de tarjetas en la nave. La nave tendrá autonomía energética por lo que se instalará un circuito conmutador para recargar la batería de la nave a través de un panel solar.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema con paneles solares para cargar baterías y energizar motores de picadoras en una comunidad agrícola(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-07-15) Lazo Flores, Néstor JoséEn muchas zonas del Perú, debido a su difícil acceso y ubicación, es complicado que la energía eléctrica se extienda hacia ciertas comunidades lejanas, lo que significa una merma en el avance tecnológico y conlleva a un retraso si se compara con otras comunidades con mayor población y mucho más con las ciudades, que sí cuentan con energía eléctrica. Entonces, existe la necesidad en ciertos pueblos y zonas rurales de nuestro país, de contar con energía eléctrica que se pueda obtener a partir de una fuente segura y confiable; dado que esto llevaría consigo un desarrollo tecnológico; además, un fuerte desarrollo económico por las múltiples opciones de mejoras en los procesos de elaboración de productos que ellos comercializan, entre los que se pueden citar: una mejor producción de ganado vacuno y sus productos derivados, así como alimento para el ganado. Por ello, se tiene como objetivo, diseñar un sistema con paneles solares para poder cargar baterías y así, energizar motores para picadoras que se proyecta utilizar en la comunidad Micaela Bastidas en el distrito de Barranca, Lima. Se harán visitas a la comunidad Micaela Bastidas en la quebrada Venado Muerto con el fin de observar sus principales actividades y cómo, mediante el uso de la energía solar, se pueden mejorar las mismas. Se verá, con los pobladores y campesinos, sus necesidades reales para que el sistema diseñado vaya acorde con estas. Se evaluará, en el marco económico, el ahorro que les generaría un sistema así, los beneficios que presenta comparado con el sistema de carga de baterías que tienen actualmente. Finalmente, nuestro sistema se dimensionará de acuerdo a todo estos datos, para así satisfacer las necesidades energéticas de la población.