Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Modelo prolab: Vivasolar: viviendas progresivas con paneles solares para grupos socioeconómicos desfavorecidos en Arequipa(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-20) Ortiz Gutierrez, Tatiana Monica; Castillo Valencia, Gastón Andrés; Del Carpio Velarde, Germán Ramiro; Lira Moscoso, Ricardo Andrés; Agüero Olivos, Carlos EduardoAmérica Latina enfrenta un grave déficit habitacional, con el Perú siendo el tercer país de la región con el mayor déficit, según el INEI y el Ministerio de Vivienda. Ante esta problemática, emerge VIVASOLAR, una propuesta que integra paneles solares en viviendas. Estos paneles no solo generan electricidad, sino que también proporcionan calefacción de agua y optimizan la iluminación. La aplicación del Design Thinking ha orientado el diseño de soluciones alineadas con las reales necesidades de los propietarios. En el primer año, VIVASOLAR proyecta atender a 122 viviendas, con una expectativa de crecimiento acumulado del 45% para el quinto año. Además de la ventaja energética, VIVASOLAR presenta una propuesta amigable con el medio ambiente. Para el año 2027, las viviendas con esta tecnología podrían producir en promedio 227,176kWh anuales con un ahorro en promedio anual de S/36,348.16. Este ahorro no solo beneficia al ambiente, sino que también se traduce en una economía para los propietarios, llegando a un ahorro energético de S/63,572.25 promedio al año. VIVASOLAR se proyecta como una inversión rentable. El Valor Actual (VA) del proyecto se estima en S/ 4,401,622 y con una inversión total de S/ 868,051.51, el Valor Actual Neto Financiero (VAN Financiero) se proyecta en S/ 4,001,622. Estos números, en conjunto, pintan un panorama financiero prometedor para el proyecto. Estas cifras, sumadas al crecimiento proyectado en ventas y la positiva recepción del mercado, reflejada en una tasa de conversión del 55%, posicionan a VIVASOLAR como una solución innovadora y sostenible en respuesta al déficit habitacional en Perú. Se estimo un índice de relevancia social (IRS) de 53.33%, un VAN social, durante cinco años y se ha calculado el Valor Actual Neto Social (VAN Social) usando una tasa de descuento del 8% se calcula en S/ 251,286.65.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 Análisis experimental de flujos de partÌculas con velocimetría de imagen de partÌculas (PIV) en un intercambiador de calor directo aire-arena(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-19) Perez Panduro, Juan Pablo Manuel; Baldwin Olguin, Guillermo EdmundoLa hoja de ruta para el Sector Energético Global de la Agencia Internacional de Energía (IEA) llamada “Net Zero by 2050” dice: “El sector energético es la fuente de alrededor de las tres cuartas partes de las emisiones de gases de efecto invernadero en la actualidad y tiene la clave para evitar los peores efectos del cambio climático, quizás el mayor desafío al que se ha enfrentado la humanidad.” (Agencia Internacional de la Energía 2021: 13). La Unión Europea y 44 países se han comprometido a alcanzar el objetivo de emisiones netas cero, que representan alrededor del 70 % de las emisiones globales de CO2 y del PIB. Asimismo, el informe de la IEA señala “La participaciòn de las energías renovables en la generación total de electricidad a nivel mundial aumenta del 29 % en 2020 a más del 60 % en 2030 y a casi el 90 % en 2050. Para lograr esto, las adiciones de capacidad anual de energía eólica y solar entre 2020 y 2050 deben ser cinco veces mayores que la media de los últimos tres años” (Agencia Internacional de la Energía 2021: 73). Esto indica, ahora y en los próximos años, la necesidad de aumentar la cuota de los sistemas de energías renovables y aumentar la I+D+i para mejorar la eficiencia, de forma que la producción de energía renovable sea barata en comparación con la energía fósil. Uno de los campos prometedores con respecto a las fuentes renovables es la energía solar concentrada (CSP), que utiliza espejos para concentrar la luz solar en un receptor. La luz concentrada puede transformarse en calor y almacenarse fácilmente para que luego pueda usarse para generar electricidad. Esta energía también podría utilizarse en otras aplicaciones en las que se necesiten altas temperaturas. En este campo, la generación de CSP creció un 34% estimado en 2019, aunque este aumento exponencial es sobresaliente, aún se necesita una tasa de crecimiento promedio anual del 24% hasta el 2030 para estar encaminado con el Escenario de Desarrollo Sostenible (International Energy Agency 2020). Esto significa que en el futuro se utilizarán más centrales termosolares, lo que exigirá el desarrollo de nuevos sistemas, así como la mejora de los existentes. Por todo lo anterior, este trabajo de investigación se centra en la mejora de una de las tecnologías utilizadas en las plantas CSP, que es el Intercambiador de Calor Aire-Arena (ASHE) y en el que ha estado trabajando el Solar-Institut Jülich (SIJ) durante más de una década. El SIJ comenzó a desarrollar adecuadamente la tecnología ASHE en el 2005 con el proyecto “Sandspeicher”, que resultò en la simulación y construcción de un primer prototipo. Debido a los resultados alentadores, se lanzó el proyecto Intercambiador de Calor de Lecho Móvil de Alta Temperatura para Almacenamiento Térmico en Material Granular (HiTexStor), y luego se amplió para desarrollar un intercambiador de calor de 150 kW. Para ello se desarrollaron varios prototipos, culminando en un prototipo final de ASHE cilíndrico de 15 kW. Debido a la configuración confinada de ese prototipo, no es posible realizar mediciones experimentales de los efectos del flujo granular. Por lo tanto, la investigación es sobre el dispositivo de prueba de flujo de material a granel de modelo rectangular 03 (SFVA 03), que ofrece una mirada a la interacción aire-arena.Ítem Texto completo enlazado Modelo prolab: Gebler Lighting, emprendimiento corporativo para la venta de energía eléctrica a través del alquiler de paneles solares en empresas de Lima Metropolitana y Callao(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-07-22) Salcedo Orihuela, Edson Edú; Meza Santana, Caroline Siboney; Uribe Flores, María Isabel; Becerra Gamboa, Jorge Victor; Núñez Morales, Nicolás AndrésEl presente trabajo de investigación detalla el proceso mediante el cual se identificó un problema social relevante y el desarrollo de una solución, concebida a partir de la actividad comercial dentro de la empresa matriz S. E. (identificada sólo como S. E. considerando aspectos de confidencialidad empresarial), así como herramientas de trabajo grupal que permiten el surgimiento de nuevas propuestas. En tal sentido, la compañía Gebler Lighting nace como una solución capaz de integrar la importación, instalación y puesta en marcha tecnológica de kits generadores de energía solar, así como una opción capaz de eliminar los elevados costos de implementación de este tipo de tecnologías, por medio de la venta de kWh a través del alquiler de paneles solares. La solución propuesta ha sido evaluada a través de procesos de validación con potenciales usuarios, incluyendo a dueños y gerentes de las tiendas, juguerías, restaurantes, bodegas, comercios, etc. del Lima Metropolitana y Callao, obteniendo un porcentaje de aceptación de 94,38%. Por otro lado, se pudo determinar que el proyecto es factible tanto operacional como financieramente, con una eficiencia del plan de marketing que bordea los 79.28%, además el proyecto se considera deseable luego de haber demostrado la veracidad de las hipótesis respectivas. En relación con el criterio de sostenibilidad, Gebler Lighting se encuentra alineado a las ODS 7.2, 7.3 y 13.3 lo que implica un IRS del 50% con un VANS de S/. 70’685,759, mientras que, por el lado financiero, es un proyecto viable ya que parte como un emprendimiento corporativo con una inversión de S/2’425,850, incrementando el volumen de ventas con flujos financieros no exponenciales para los próximos 5 años, con una VAN de S/3’350,798 (US$881,789) y una TIR del 56%.Ítem Texto completo enlazado Energía solar en espacios públicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-09) Acedo Chuquipiondo, Ricardo Javier; Montes Venero, Aldo; Rufasto Chipana, Omar Guillermo; O’Brien Cáceres, JuanThis project seeks to relieve the sustainability problem that part of the electricity generation system in Peru suffers, using trends, information, technology and available resources, for their incorporation in public areas such as parks being this transformation a showcase that promotes awareness of the society for the care of the environment. The methodology used, to validate the hypotheses resulting from this project, allows a first proposal to be presented being the same iteratively validated, giving the team direct feedback from users and end customer until obtaining a minimum viable product that fits to identified needs. Based on this result, it is possible to carry out financial projections that allow us to make the venture viable, reflecting in this model the real market conditions, adopting a conservative position, considering the risks of the economic environment in a comprehensive manner. Finally, the results obtained have been the product of real information collected in person and virtually, the latter due to the restrictions of the State of Emergency decreed in Peru since March, 2020 due to the pandemic caused by COVID-19. However, it is concluded that the valuation of the project is high, as well as its scalability potential when addressing global problems and local needs in the same deliverable.Ítem Texto completo enlazado Estudio sobre los sistemas de producción de energía eléctrica utilizados en nuestro país, así como la forma de distribución, producción de energía eléctrica utilizando paneles solares(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-24) Castillo Quispe, Antonella Krhistel; Asis Gamarra, Cristhian Mauricio; Curi Rengifo, Guillermo Rajinder; Jimenez Chavez, César Alejandro; Bendezú Choque, Oswaldo Yeferson; Torres Mendoza, Luis EnriqueEl uso de un sistema fotovoltaico en la actualidad es una alternativa para obtener energía eléctrica en el ambiente, además, de ser una solución para evitar la contaminación por su uso ecológico. Por ello, para este caso de investigación se optó por realizar un análisis del sistema fotovoltaico para un salón del Centro Educativo ubicado en Puente Piedra - Lima y realizar un comparación técnica y económica con objetivo de ver el rendimiento y efectividad. El caso de estudio se encuentra en Puente Piedra en Lima por lo que la investigación abarcar para la región costera ya que la temperatura, precipitación, humedad va a variar en los distintos lugares. Por otro lado, para la instalación convencional donde la energía proviene de una central hidroeléctrica solo se obtiene datos de instalación y costo con el objetivo de realizar la comparación a diferencia de la instalación de los paneles solares que abarca el diseño, instalación y costo. Asimismo, los datos y equipos elegidos para el sistema fotovoltaico son obtenidos de una distribuidora licenciada en el Perú para generar datos específicos en la investigación. El proceso de diseño proyectado en la investigación muestra que el mejor sistema a elegir es el On-grib y eso se debe a que Lima consta con estaciones donde la irradiancia no llega a horas picos y esto evita el mayor rendimiento de los paneles solares. El sistema On-grib consta de la instalación en conjunto con la instalación convencional para que estos se puedan complementar y su uso sea variado dependiendo de los tiempos. El análisis técnico de los paneles solares se enfoca a la durabilidad y mantenimiento de los equipos por lo que la comparación con el sistema convencional muestra que hay unas mejoras en la obtención de energía eléctrica. Asimismo, en el análisis de costo muestra un enfoque general del ahorro de dinero con el uso de paneles solares en el centro educativo, pero en un rango de tiempo de 6 años lo cual es eficiente ya que la duración del diseño de construcción es de 25 años lo cual muestra ganancia en el costo de energía. Además, la evaluación ambiental muestra que los paneles solares generan impactos positivos al centro educativo. Por último, la investigación del sistema fotovoltaico muestra un óptimo desarrollo de rendimiento y eficiencia en su instalación, costo a largo plazo lo cual es una alternativa recomendable para generar energía eléctrica, pero se debe considerar las estaciones de la zona para analizar su máximo desempeño.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.