Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño y simulación de un cargador para vehículos eléctricos AC tipo 2 con protocolo de interoperabilidad OCPP 1.6(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-12) Herrera Albarracin, Sebastian Jadyr; Zorrilla Vargas, Edwin AlbertoGran parte de la contaminación del planeta se debe a las emisiones de gases de efecto invernadero provenientes de la combustión de hidrocarburos producto de los vehículos a combustión interna. En contra parte, un vehículo eléctrico genera mucha menos cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero considerando toda la cadena de producción de energía y a lo largo de su vida útil gracias a su mayor eficiencia energética y al uso de electricidad cada vez más sostenible en lugar de combustibles fósiles. Es debido a esto que la adopción de la electromovilidad, como parte de la transición energética, será de vital importancia para la disminución de la contaminación en el planeta. Esto trae consigo el reto de gestionar la energía que será suministrada para cargar las baterías de este tipo de vehículos, teniendo en cuenta que la mayor parte de la carga es en corriente alterna (AC) y se realiza en casa, oficinas o centros comerciales. La presente tesis tiene como objetivo desarrollar un cargador AC para vehículos eléctricos que sea capaz de ser gestionado por medio de un protocolo de interoperabilidad. Para lograrlo, se diseñará el control para la carga del vehículo según las normas NTP-IEC 61851 y NTP-IEC 62196-2, en donde se establecen el tipo de comunicación (PWM) y el estándar de carga (AC Tipo 2) que se utilizarán. Además, se toma en consideración el Reglamento para la Instalación y Operación de la Infraestructura de Carga de la Movilidad Eléctrica publicado por el Ministerio de Energía y Minas con el objetivo de definir las especificaciones técnicas y las condiciones de instalación que deben cumplir los sistemas de carga en distintos tipos de entorno. Para comprender los conceptos, ventajas y beneficios relacionados con la interoperabilidad, se describen los componentes, entidades y protocolos de comunicación que conforman actualmente el ecosistema de la movilidad eléctrica, así como los intercambios de información, funciones y servicios que se brindan dentro del mismo. Como parte principal del diseño del cargador, se adicionará una capa superior de comunicación a través del protocolo OCPP 1.6, que permitirá gestionar el cargador desde un sistema central, y además, podrá ser incluido dentro de una red de cargadores.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de un sistema de control para un convertidor DC-AC trifásico utilizando una estrategia tipo Grid Forming con limitación de corriente(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-29) Jara Falla, Arturo Francisco; Tafur Sotelo, Julio CesarActualmente, en respuesta a la necesidad de vehículos eléctricos que utilicen una fuente de energía diferente a la gasolina o petróleo, debido al agotamiento, se han creado vehículos capaces de funcionar con energía eléctrica almacenada en una batería interna. El dispositivo interno encargado del proceso del control de carga de la batería eléctrica es un convertidor electrónico DC-AC, pues la batería necesita una corriente continua para recargarse. A razón de esta interacción entre el vehículo eléctrico y la red eléctrica, se han planteado diferentes estrategias de control que permitan el intercambio de potencia entre la batería y la red eléctrica, para asegurar el funcionamiento correcto de la red durante el proceso de recarga o en caso de fallas en la red eléctrica. A este tipo de estrategias se le denominan comúnmente “Vehicle-to-Grid” (V2G). Este trabajo de tesis plantea una estrategia de control V2G denominada “Grid Forming”, la cual permite controlar el intercambio de potencia entre la red eléctrica y la batería emulando el comportamiento dinámico de una maquina síncrona. No obstante, dado que la estrategia de control se implementa en un convertidor electrónico de potencia, este es dimensionado para que trabaje a potencia nominal y no para corrientes de cortos circuitos, dado que esto incrementaría considerablemente el costo del convertidor o podría acarrear daños irreparables en su estructura. Es debido a la problemática anteriormente planteada, que esta tesis busca evaluar e implementar una nueva estrategia de control V2G de tipo “Grid Forming”, que permita al vehículo dar soporte a la red y recibir energía de la misma a través del control del voltaje y frecuencia y, proponer un método más sencillo de limitación de corriente en caso de fallas en la red eléctrica. Además, se analiza el impacto de los armónicos a bajas frecuencias en la transferencia de energía entre la red y el vehículo.Ítem Texto completo enlazado Residuos de Baterías de Vehículos Eléctricos y su Regulación(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-05) Tafur Rojas, Luis Alberto; Dávila Ordoñez, Jimpson JesúsLa electromovilidad, con los vehículos eléctricos es una nueva forma de desplazamiento que utilizan los seres humanos, su uso se ha masificado en estos últimos años y su crecimiento es exponencial, al parecer ha llegado para quedarse y con posibilidades de ir desplazando paulatinamente a los vehículos de combustión. El Perú, no es ajeno a esta realidad y el estado como tal ha abierto las puertas a esta tecnología, motivando normativa de promoción a la importación, uso e implementación de infraestructura para el desarrollo de esta actividad, que como se informa es amigable con el ambiente. Sin embargo, no se esta previniendo que dentro de los residuos solidos que se generan con esta tecnología se encuentran sus baterías, las cuales tienen dentro de sus componentes principales el Ion Litio, el cual es altamente contaminante, motivo por el cual nos ha causado preocupación, que no exista normativa específica para la disposición final ó reutilización de dichas baterías, dada la compleja situación que se tiene en el país con el tema de residuos sólidos y su disposición, que según el MINAM se generan un promedio de 21 mil toneladas de residuos al día. Por lo que es necesario, que se tomen cartas en el asunto, debido a que la realidad de los vehículos eléctricos la estamos viviendo y próximamente los tendremos como parte de nuestros residuos sólidos.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una estrategia de control para que un convertidor electrónico dc/ac trifásico suministre inercial virtual de una fuente de energía renovable a la red eléctrica(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-26) Novoa Oliveros, Erland Fernando; Tafur Sotelo, Julio Cesar; Sal Y Rosas Celi, Damian EleazarLa creciente tendencia de utilizar vehículos eléctricos, conlleva a reemplazar los grifos de vehículos de combustibles fósiles por electrolineras. Una electrolinera puede utilizar una fuente de energía renovable (ej. Solar o eólico) para cargar un vehículo; además, el excedente de energía podría ser suministrado a la red eléctrica trifásica, haciendo uso de un convertidor electrónico dc/ac (o inversor). Sin embargo, conectar un convertidor tradicional reduce la estabilidad relativa de la frecuencia eléctrica de la red, porque no ofrece oposición ante un cambio de frecuencia, tal como lo hace un generador síncrono debido a la inercia de su rotor. Las variaciones de frecuencia son producto del desequilibrio entre la potencia generada y las cargas en la red. Si la frecuencia se aleja mucho de su valor nominal o si la rapidez de cambio de la frecuencia es elevada, puede afectar el sincronismo de los generadores que alimentan la red. Por lo tanto, se procede a cortes de energía en sectores de la red, para evitar que la inestabilidad se propague en otros sectores de la red, lo cual se traduce en grandes pérdidas económicas. La presente tesis busca establecer una estrategia de control para que un convertidor tradicional permita la conexión de una fuente de energía renovable a la red eléctrica, con el objetivo de mejorar la estabilidad de la red, mediante el suministro de inercia virtual (o emulación de inercia). La estrategia de control no requiere la utilización de elementos adicionales complejos o costosos en el convertidor o la modificación de este, lo cual constituye una solución económica y sin complejidad constructiva. Al final de la tesis se realiza simulaciones en Matlab para probar los diseños de los lazos de control y se valida resultados en PSIM (simulador de electrónica de potencia), logrando un convertidor con inercia virtual, que puede suministrar a la red, igual o mejor inercia que un generador síncrono hidroeléctrico de grandes dimensiones.Ítem Texto completo enlazado Diseños de cadena de suministros de autos eléctricos y su impacto en la tasa de adopción e indicadores de sostenibilidad(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-18) Espinoza Castro, Carol Stephanie; Pastor de la Rosa, Gerardo Miguel; Tapia Rondon, Giancarlo Renzo; Teves Aguirre, Julie Carolina; Vargas Gallardo, Angello Paolo; Benzaquen de las Casas, Jorge BennyLa presente investigación tiene como objetivo diseñar una cadena de suministros de automóviles eléctricos que permita el desarrollo sostenible del sector automotriz. La sostenibilidad de dicho sector se puede mejorar con el incremento de automóviles eléctricos en el parque automotor peruano y mediante la simulación de escenarios e indicadores para sustentar el diseño de la cadena de suministros. La sostenibilidad es un término que implica hacer negocios y generar rendimientos económicos perdurables, evitando posibles impactos ambientales y sociales. El parque automotor peruano actual es contaminante, antiguo y costoso por lo que no es sostenible. En el Perú, la implementación de medidas referidas a la electromovilidad y al uso de automóviles eléctricos es todavía baja. Esta investigación propone desarrollar esta tecnología en el país como posible alternativa para impactar positivamente en el mejoramiento de los indicadores de sostenibilidad del sector automotriz, tomando como base la experiencia en países de la región. Para el presente estudio se plantearon tres diseños de cadenas de suministros de autos eléctricos. Se hizo un análisis regresional usando como base la tasa de crecimiento de uso de autos eléctricos en otros países de la región para estimar el escenario esperado en el Perú. Se aplicó la metodología SMART y la evaluación cualitativa de expertos. Se encontraron factores cualitativos relevantes a la cadena de suministros junto con el costo de vida útil de cada diseño. En base a los datos obtenidos, se eligió el mejor diseño de cadena de suministros para evaluar su impacto en los indicadores de sostenibilidad. Se evidenció que luego de seis años se logra reducir las emisiones de carbono en el ambiente en un 6.75%, haciéndolo ecológicamente amigable, permitiendo la actualización y el incremento de los indicadores de sostenibilidad del parque automotor peruano.Ítem Texto completo enlazado Metodología para estimar la velocidad angular de un motor de inducción instalado en un vehículo eléctrico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-12-07) Sabana Padilla, José Carlos; Sotomayor Moriano, Juan JavierLa presente tesis presenta una metodología para la estimación de la velocidad angular de un motor asíncrono trifásico, también llamado motor de inducción, instalado en un vehículo eléctrico. Debido a su eficiencia, robustez, bajo costo, mínimo mantenimiento y con la aparición de la estrategia de control vectorial (la cual aseguraba precisión en el control de velocidad con un adecuado torque), los motores de inducción se presentan como una alternativa conveniente para reemplazar a los motores de combustión interna en los vehículos, contribuyendo de esta manera a reducir la emisión de gases de efecto invernadero. En la búsqueda evitar añadir elementos adicionales al sistema de control, se han desarrollado metodologías que prescinden del uso de instrumentos de medición de velocidad utilizando un estimador de dicha variable. Como estrategia de estimación se utilizará en principio un observador de Luenberger con el cual se determinará el flujo magnético del rotor, para luego diseñar un sistema adaptativo con modelo de referencia (MRAS) para estimar finalmente la velocidad. Al ser un sistema no lineal y multi-variable, la dinámica del motor se describe a través de un modelo de espacio estado. Luego de presentar los conceptos teóricos que respaldan esta metodología, se modelará este sistema y se simulará el comportamiento de las variables eléctricas a través de distintos patrones de velocidad y torque, propios de un vehículo de pasajeros. Finalmente se podrán apreciar en las gráficas de los errores de estimación, la eficacia de este algoritmo. Este trabajo busca no solo presentar un algoritmo eficiente en la estimación de la velocidad angular, sino que además sirva de referencia para futuros estudios que busquen optimizar estrategias de control mediante un modelamiento que represente de la forma más fidedigna posible la dinámica de un motor de inducción.Ítem Texto completo enlazado Propuesta de las características técnicas de un vehículo electrónico para uso privado en Lima Metropolitana(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-11-28) Zúñiga Larco, Víctor Andrés; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioLa presente tesis tiene como objetivo definir el tipo de vehículo eléctrico adecuado para los requerimientos de un usuario privado típico de Lima Metropolitana y determinar las principales características de los sistemas técnicos que debe utilizar el mismo. La presente tesis consta de tres partes. En la primera parte se realiza una descripción de los tipos de vehículos híbridos y vehículos eléctricos. Se da a conocer los componentes que caracterizan a estos vehículos y se define los componentes principales; rectificador y convertidor AC/DC, sistema de almacenamiento, inversor DC/AC, sistema de propulsión, sistema de transmisión. En la segunda parte de la tesis, se da a conocer los vehículos ligeros más vendidos y en consecuencia, los más utilizados en Lima Metropolitana; Toyota Yaris y Kia Rio. Además, se definen las características del ciclo de conducción en Lima Metropolitana en base a datos levantados. Obteniendo velocidades promedio de en horas de la mañana, entre 9:00 am y 11:00 am, realizando recorridos promedio de en periodos de 15 minutos. Se realizan encuestas a usuarios de vehículos dedicados a gasolina y diesel, determinando un promedio de recorrido diario de. Se propone que el vehículo eléctrico debe tener una autonomía mínima de diarios. En la tercera y última parte de la tesis, se definen las características técnicas de los componentes del vehículo eléctrico para uso en Lima Metropolitana. Dicho vehículo eléctrico debe contar con un mínimo de potencia y la capacidad de almacenamiento de las baterías debe ser, para cumplir con los requerimientos de los usuarios. Se selecciona un motor eléctrico de potencia y un pack de baterías de iones de litio de dicha selección se realiza en base al peso bruto de un vehículo ligero. Finalmente, se elabora una comparación de costos del uso de un vehículo eléctrico y un vehículo dedicado a gasolina, para un recorrido anual. Se determina que el vehículo eléctrico demanda Nuevos Soles anuales para recorrer y el vehículo dedicado a gasolina demanda Nuevos Soles anuales para el mismo recorrido.