Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño del módulo de desgomado de una planta piloto para la producción de biodiesel a partir de aceites comestibles residuales y plantas oleaginosas con alto contenido de fósforo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-01-25) Vela Ruiz, Franco Renato; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín; Mujica Bueno, Sayda EstelaLa finalidad de la presente tesis es diseñar el módulo de desgomado de una planta piloto de producción de biodiesel cuya materia prima será a base de aceites comestibles residuales con alto índice de fósforo. El procedimiento también se usa para el aceite crudo de soya o de jatrofa llamada también piñón blanco por el alto porcentaje de fosforo que contienen. Para este fin se ha seleccionado la técnica de Desgomado TOP, la cual permite refinar el aceite (materia prima) para mejorar su calidad y por ende también el del producto final (biodiesel). Se hace una revisión bibliográfica sobre el método, el problema que se aborda y poder garantizar la calidad del producto final. Aplicando el “método del diseño mecánico” se buscó la solución más viable y óptima para el diseño del módulo de desgomado, habiéndose propuesto tres distintas opciones de solución. Se realizaron los cálculos de diseño acorde a la funcionalidad del proceso para luego elaborar los planos de ensamble general y despieces. Adicionalmente, se realizó un análisis económico tanto de los precios de la materia prima como de fabricación para el módulo de desgomado (incluye costos de equipos), y obtener como resultado un módulo el cual sea viable tanto tecnológica como económicamente.Ítem Texto completo enlazado Análisis energético de la central hidroeléctrica Santa Rosa 1 de 1,33 MW(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-11) Conte Chirinos, Antonio Ricardo; Chirinos García, Luis RicardoHidroeléctrica Santa Rosa 1 es una central de pasada que emplea una turbina Francis doble de 1,33 MW. Desde su puesta en operación, la máxima medición de potencia eléctrica registrada en los bornes del generador está 14% por debajo de la potencia eléctrica de placa. Por otra parte, la medición de caudal muestra que el caudal disponible está 12% por encima del caudal de placa; por lo que el valor de la potencia eléctrica debería ser incluso mayor que la de placa. La empresa efectuó el cambio del rodete de la turbina con el propósito de aumentar la potencia de la central y/o eficiencia de la turbina, sin éxito. La propuesta solución que se planteó fue hacer una evaluación energética del sistema hidroeléctrico evaluando los parámetros relevantes que contribuyen con el problema como son: la longitud de la tubería de presión, el salto neto, el caudal y la geometría del rodete. Asimismo, se consideró que la eficiencia del grupo turbogenerador se mantenía constante. En primer lugar, se cuantificó teóricamente la energía hidráulica específica de la central, para lo cual se determinó que la longitud de la tubería de presión no era lo suficientemente larga para garantizar que el flujo dentro de la tubería de presión sea desarrollado. Posteriormente, se determinó que la diferencia entre la energía hidráulica específica de placa y la energía hidráulica específica teórica era de aproximadamente 33 J/kg. Con el valor de la energía hidráulica específica teórica, se determinó que la potencia eléctrica de la central cuando emplea el caudal de placa es de 1,13 MW, y para aumentar esta potencia se planteó aumentar el diámetro del tramo recto de 1,2 m a 1,5 m; observándose una ganancia de aproximadamente 70 kW. Asimismo, se determinó que la energía anual de la central y los ingresos aumentarían en 351 MWh y S/. 56 699 respectivamente. Luego, se recomendó efectuar el cambio de la tubería ya que el tiempo de recuperación de la inversión sería de 3 años. Finalmente, se efectuó el cambio de manómetro en la tubería de presión encontrándose que en el 77% de las mediciones de presión, la correspondiente potencia medida en los bornes del generador estaba por debajo de su respectiva potencia teórica esperada. En el 23% restante de las mediciones, sucedía lo contrario por lo que se recomendó que la toma de datos sea digital. En segundo lugar, se evaluó la medición del caudal disponible, para lo cual se graficó el perfil vertical de velocidades en el canal, encontrándose que la velocidad teórica (al 60% de profundidad de la superficie libre) es 4% mayor que la velocidad medida. Seguidamente, se determinó que el caudal teórico es un 30% mayor que el caudal disponible. Sin embargo, se estimó que la incertidumbre de la medición es de 13,3 %, esto debido a que se encontró los dos siguientes errores en la medición: en primer lugar, se consideró el mínimo número de líneas verticales (7 puntos en vez de 12) y en segundo lugar, que la medición de la velocidad se efectuó una vez en cada línea vertical cuando se debió hacer al 20% y 80% de profundidad de la superficie libre respectivamente. Efectuados dichos cambios, la incertidumbre se reduciría en aproximadamente 50%. Asimismo, se observó que la sección del canal considerado en la evaluación del caudal disponible, luego de efectuado las mediciones de la velocidad, era rectangular cuando debió ser trapezoidal; con lo cual el caudal disponible podría disminuir en casi 4%. Por todo lo mostrado anteriormente, el caudal disponible no debe ser tomado como un valor confiable sino que se la empresa deberá realizar futuras mediciones. En tercer lugar, se compararon las geometrías de: el rodete actual, el segundo rodete y el rodete teórico; encontrándose que el segundo rodete corresponde a una turbina más radial. De la misma manera, se comparó los triángulos de velocidades en los rodetes, encontrándose que la pérdida por choque en el segundo rodete era mayor. De la misma forma, la superficie mojada por álabe para el segundo rodete es mayor en aproximadamente 30% respecto al álabe del rodete actual, y por ende las pérdidas por rozamiento del flujo. Se concluyó que el rodete actual es el que más semejanza guarda con el rodete teórico para las condiciones nominales de la central. Se concluye que es posible aumentar la energía generada en la central hidroeléctrica Santa Rosa 1 aumentando el diámetro del tramo recto de la tubería forzada a 1,5 m, con lo cual se aumentaría en 351 MWh la energía generada anual lo que significa un aumento de los ingresos anuales por 56 699 nuevos soles. Asimismo, es importante verificar el tipo de flujo que se obtiene con el trazado de la tubería de presión, ya que de acuerdo al tipo de flujo la energía hidráulica específica disponible en la central hidroeléctrica es diferente.Ítem Desconocido Análisis de factibilidad de sistema de aprovechamiento energético de residuos sólidos orgánicos en una unidad minera subterránea(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-01) Hernani Astete, Daniela Elizabeth; Rodríguez Peña, Julio César; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEl objetivo principal del proyecto es realizar un análisis de costo – beneficio para el aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos generados en una determinada unidad minera. Asimismo establecer los principales parámetros que influyen en el tratamiento de los residuos orgánicos para la obtención de biogás y compost. El proyecto se desarrolla en una operación minera subterránea que genera alrededor de 1.35 toneladas de residuos sólidos orgánicos por día. El objetivo es aprovechar los residuos sólidos orgánicos generados en la unidad minera a través del tratamiento de estos para la obtención de biogás y compost. El proceso de tratamiento de residuos sólidos orgánicos es muy complejo debido a la participación de diversos tipos de bacterias, las cuales se encargarán de convertir los residuos en energía renovable como el biogás y la biomasa. El proceso requiere diversas condiciones para su adecuado funcionamiento, para lo cual se analizará los factores fundamentales como la composición de los residuos, temperatura, pH del proceso, entre otros. Se realizará el análisis costo – beneficio para el proyecto y se generalizará el estudio para que pueda ser aplicado en otras unidades mineras.Ítem Desconocido Planeamiento estratégico de la energía renovable hidroeléctrica en el Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013) Castillo Aguirre, Boris David; Revilla Manchego, José Leonardo; Rojas Valdez, Marcos Edgardo; Calapuja Martines, Roger; Guevara Moncada, RubénLa presente tesis propone la formulación e implementación de un Planeamiento Estratégico para la energía renovable hidroeléctrica en un plazo de 20 años con la finalidad de lograr la integración y el trabajo en equipo de todos los grupos de interés involuÍtem Desconocido Diseño de módulo de transesterificación de una planta piloto para producción de biodiesel a partir de aceites usados de cocina(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-11-28) Barriga Moreno, Eduardo AntonioEl propósito de esta tesis es el diseño del módulo de transesterificación de una planta piloto de producción de biodiésel a partir de aceites usados de cocina, que debe servir para hacer investigaciones y generar una base de conocimientos que permita aumentar la eficiencia de los procesos productivos, disminuir los costos de producción y cumplir con las normativas actuales de calidad. Para ello, se comenzó realizando una extensiva investigación bibliográfica de todas las tecnologías implicadas en el proceso de producción de biodiésel, así como las proporciones adecuadas de materia prima para optimizar las diversas reacciones. Aplicando la metodología de diseño se definió el proceso y el concepto de solución del módulo que permitiese realizar de manera eficiente los objetivos planteados. Así, luego de una evaluación técnico – económica, se decidió diseñar un módulo que permita el control de los sistemas de agitación mecánica, temperatura y presión. En el que se trabajará por lotes (tipo batch) obteniéndose del proceso productivo biodiésel y glicerina. Posteriormente, se realizó un análisis económico de los costos de fabricación del módulo de transesterificación (costos de adquisición de materiales y de equipos, costos de manufactura de los elementos mecánicos y finalmente los costos de montaje); dando como resultado que es económicamente viable.Ítem Desconocido 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.