Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Diseño y evaluación de la implementación de un sistema eléctrico híbrido fotovoltaico/diesel de 1,1 mw en la localidad de Caballococha(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-12) Salazar Díaz, Martín Fernando; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioEl presente estudio se centró en el diseño e implementación de un sistema híbrido Fotovoltaico/Diesel (FV/Diesel) para optimizar el suministro de energía eléctrica en la ciudad de Caballococha, Loreto, Perú. La investigación abordó el desafío de electrificar una zona aislada de la selva peruana de manera sostenible y eficiente, considerando los aspectos económicos, técnicos y ambientales. Para alcanzar este objetivo, se desarrolló una metodología de optimización para el diseño y dimensionamiento del sistema híbrido FV/Diesel. Esta metodología se basó en la aplicación de dos herramientas: el software Homer Pro y un algoritmo desarrollado en MATLAB. La combinación de estas herramientas permitió realizar un análisis exhaustivo de la viabilidad del sistema, considerando diferentes escenarios de demanda, generación solar y costos de los componentes. Los resultados obtenidos demostraron la viabilidad técnica y económica del sistema híbrido FV/Diesel propuesto. Se evidenció que la implementación de este sistema permitiría: Reducir significativamente las emisiones de CO2, pasando de 192 321,73 toneladas a 37 930,54 toneladas en un período de 25 años. Esto representa una reducción del 80% en las emisiones de gases de efecto invernadero. Disminuir sustancialmente los costos de producción de energía, de $57 707 902 dólares a $15 231 050 dólares en 25 años. Esto significa una reducción del 73% en los costos de generación eléctrica. Garantizar la confiabilidad del suministro eléctrico y atender toda la demanda de energía de la ciudad. El sistema híbrido propuesto puede suministrar energía de manera confiable incluso durante los períodos de baja generación solar, gracias al respaldo del generador Diesel y al banco de baterías. Adicionalmente, se compararon los resultados obtenidos del software Homer Pro y del algoritmo desarrollado en MATLAB, encontrando una alta coincidencia entre ambos métodos. Esto valida la metodología propuesta y la convierte en una herramienta útil para el diseño y dimensionamiento de sistemas híbridos FV/Diesel en otras zonas aisladas.Item Diseño de sistema de paletizado innovador para la distribución de productos en el sector alimentos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-02) Cacho Espinoza, María Eugenia; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioEl presente informe expone una solución que reduce el consumo de plástico, implementada en junio del año 2022 ante una necesidad de una empresa manufacturera peruana en la industria de alimentos. Dicha empresa fabrica, entre otros, avena en hojuelas que son embolsadas y deben ser trasladadas desde su planta ubicada en el Cercado de Lima a su centro de distribución en Lurín. Para ello realizan un paletizado manual al final de la línea de producción con “strech film” (películas de plástico). Sin embargo, debido al bajo grado de fricción entre las bolsas, éstas resbalan entre sí rompiendo la lámina plástica que las sujeta, esto ocurre al colocar los pallets en las balanzas en su centro de distribución. Independientemente de cuantas vueltas de strech film coloquen, los pallets sufren de roturas del orden del 5% causando pérdidas de producto y tiempo. El objetivo es encontrar la mejor solución técnica que cumpla con las exigencias del traslado y posterior pesaje en su almacén sin falla y que a su vez disminuya el alto consumo de plástico que actualmente utilizan. Se debe utilizar productos que permitan contacto incidental con alimentos. Para ello nos enfocamos en encontrar una forma de aumentar el coeficiente de rozamiento entre las bolsas para compensar las fuerzas actuales y bajo costo operativo. Se utiliza la metodología DMAIC (Definir, Medir, Analizar, Mejorar y Controlar) de Six Sigma. Se ensayan diversos productos, entre adhesivos y cintas, que generen una mínima resistencia entre las bolsas sin llegar a dañarlas. Identificándose un adhesivo que si bien se utiliza en otras aplicaciones cumple los criterios planteados resultando en una aplicación innovadora diseñada a la medida. Este trabajo de investigación encuentra nuevos usos a productos existentes innovando en métodos que ayudan en la lucha contra la contaminación ambiental por plástico, reduciendo su consumo.Item Estudio energético de un congelador estático por aire forzado de caballa con capacidad de 10 toneladas por batch(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-03) Rodríguez Layseca, Cristhian Renato; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioLa pesca es una de las principales actividades realizadas en el Perú, teniendo en diferentes zonas el desarrollo de proyectos de comercialización del pescado. Por ende, el proceso de conservación requiere del congelamiento del pescado para mantener su calidad en un estado inicial o cercano al que se capturó. El objetivo de la presente tesis es el análisis energético de la operatividad de una cámara de congelamiento con capacidad de 10 toneladas de caballa, además se simuló el tiempo de congelamiento de caballa para plantear las dimensiones de la estructura del túnel, se propuso equipos para el ciclo de refrigeración por compresión de vapor y se evaluó la eficiencia energética de los equipos de refrigeración en términos de COP y efectividad. Para la simulación térmica del tiempo de congelamiento se utilizó el software Solidworks Flow Simulation y para su cálculo analítico se utilizó las ecuaciones teórico-empírico y las recomendaciones del libro "ASHRAE Handbook Refrigeration". Así mismo, se incluyó el planteamiento de estructuras que eran requeridas en la cámara de congelamiento, planos de distribución de equipos y un presupuesto referencial del túnel de congelamiento. Como resultados se obtuvo un túnel de congelamiento con una capacidad energética total de 150 kW y una temperatura interna promedio de -30°C aproximadamente. El tiempo requerido para alcanzar una temperatura igual o menor a -18°C en el centro del producto fue igual a 9 horas. Finalmente, el ciclo con mayor COP (2,542) y efectividad (60%) estuvo compuesto por 01 evaporador, 01 condensador, 01 regenerador, 01 depósito separador de fases y una compresión en 02 etapas, logrando plantear un túnel de congelamiento de dimensiones iguales a 9,5m x 7,5m x 3,5m (largo, ancho y altura) para su estructura.Item Propuesta de sistema de ventilación en una IPRESS nivel l-4 acorde a la normativa nacional y recomendaciones internacionales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-23) Encabo Caballero, Rodrigo; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioLas infecciones intra hospitalarias (IIH) se definen como procesos infecciosos no previamente existentes que se manifiesten 2 o 3 días después de la estadía de un paciente en una Institución Prestadora de Servicios de Salud (IPRESS). Una forma de transmisión es por vía área, por ello, se tuvo como objetivo proponer un sistema de ventilación basado en el cumplimiento de estándares internacionales a partir de la evaluación de un centro de salud de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). La metodología para obtener los resultados fue la guía de la Harvard School of Public Health para obtener las renovaciones de aire y compararlo junto a la temperatura, la humedad relativa y diferentes condiciones del centro de salud con la normativa ASHRAE 170-2017. A partir de lo cual, se realiza una propuesta de ventilación que cumple con la normativa internacional, la cual cuenta con diversos ventiladores, deshumificadores, renovadores de aire y hace uso de los splits del centro de salud. La propuesta requiere un capital de $34 730,00 y tiene un costo operativo de $972,00.Item Reemplazo de 04 equipos de aire acondicionado tipo rooftop en el Aeropuerto Internacional Jorge Chávez(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-24) Arévalo Ramírez, Ronald Humberto; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioEl presente informe describe uno de los trabajos realizado durante el 2019 en la empresa Lima Airport Parteners (LAP), concesionaria del Aeropuerto internacional Jorge Chávez (AIJC), como Project Manager de la especialidad de sistemas HVAC (Aire Acondicionado, ventilación y Calefacción) en la Gerencia de Mantenimiento que pertenece a la Gerencia Central de Operaciones. Este encargo consistía, inicialmente, en realizar la “Mejora de 04 equipos de aire acondicionado tipo Rooftops” de entre 105 y 130 Toneladas de Refrigeración, los cuales abastecían de aire acondicionado a un sector del terminal aéreo. El alcance incluía el cambio de sus principales piezas como serpentines de enfriamiento y condensación, así como compresores, dampers de toma de aire, entre otras piezas importantes. Este alcance lo observé pues consideraba que el monto de inversión podía ser optimizado e inmediatamente propuse que sea cambiado por: “Reemplazo de 04 equipos tipo Rooftops”. En el presente informe se explica las razones del cambio, se describe el proceso de licitación, incluyendo la elaboración de nuevo alcance para finalmente mostrar la etapa de instalación de los equipos, puesta en marcha hasta el cierre contractual del proyecto. Toda inversión que LAP realiza, luego de ser aprobado de manera interna con un año de anticipación, debe verse reflejado en un documento denominado Plan General de Inversiones (PGI) el cual es enviado a OSITRAN -ente que supervisa el contrato de Concesión entre LAP y el Estado- para aprobación, con el fin de que dicho CAPEX sea reconocido como inversión. El objetivo de este CAPEX era prolongar la vida útil de los equipos considerando un horizonte de operación del primer terminal al 20231; a pesar de que el horizonte de esta inversión era corto, yo consideraba que se podía aprovechar un poco más este CAPEX pues se podrían lograr ahorros a mediano plazo además de otros beneficios. Para sustentar esta propuesta hubo que hacer un análisis financiero, apoyados por el departamento de finanzas; el resultado de este estudio demostró que el reemplazo de los equipos prevalecía sobre un trabajo sólo de mejoramiento. La instalación propiamente del equipo se hizo poco antes de iniciar la temporada de verano, en el mes de octubre del 2 019, requisito importante, pues el aeropuerto opera las 24 horas y durante la estación de verano las temperaturas se incrementan considerablemente al interior si es que los equipos no operan. La parte crítica de todo el proyecto fueron las maniobras de izaje, pues estas debían ser ejecutadas de tal manera que impacte lo menos posible en las operaciones, garantizando, además, la seguridad del primer terminal aéreo. Cada maniobra implicaba tener suspendida sobre el techo equipos de más de 8 toneladas por un tiempo que superaba los 15 minutos por cada equipo. Finalmente, este proyecto fue un caso de éxito dentro de la empresa y tomado como referencia por otras especialidades.Item Planta tratamiento aguas ácidas río azufre(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-17) Núñez Celi, Miguel Alberto; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioEl informe adjunto tiene el objetivo de mostrar la construcción de una Planta de Tratamiento de Aguas Acidas del Río Azufre, que tendrá como finalidad el tratamiento de aguas con un alto nivel de acidez y contenido de sólidos, y obtener como resultado un agua industrial con los parámetros físico-químicos adecuados y, luego ser utilizada en el proceso metalúrgico de obtención de oro en la Mina Pucamarca. En la zona donde está ubicada la Mina Pucamarca no se dispone de fuentes de agua para uso industrial, decidiéndose por el tratamiento de las aguas altamente ácidas de un río cercano, logrando al mismo tiempo evitar el uso de fuentes de agua subterránea. La planta se diseña con el objetivo un flujo resultante de 20 lit/seg con los parámetros de calidad correspondientes del flujo; en la etapa del estudio de Ingeniería de Detalle se inician las compras de los equipos críticos de la planta con largos plazos de entrega. Luego del diseño de la Planta de tratamiento, se realiza la licitación correspondiente para la adjudicación de la construcción del proyecto, coordinando el cronograma con la fecha de llegada de los equipos críticos. La selección de los equipos críticos del proceso como los clarificadores y el decantador centrífugo, son claves para el resultado del proyecto, por lo que se tuvo que enviar información técnica muy detallada a los proveedores para que puedan entregar el equipo idóneo para las características del agua en cuestión. La alta eficiencia que demostró posteriormente el decantador centrífugo, permite tenerlo en cuenta y recomendarlo para aplicaciones de desaguado en otros tipos de procesos industriales y de tratamiento de sólidos (ej. Relaves). El diseño de la planta considera la operación automática del sistema de tratamiento con mínima intervención de personal de operación. Los PLC que controlan cada etapa de los procesos, serán monitoreados por un sistema central ubicado en la sala eléctrica, donde también están ubicados los CCM. Además, considerando la distancia (14 Km) de esta planta a las oficinas centrales de la mina, se tiene instalado un cable de fibra óptica que permitirá realizar un monitoreo de esta planta en remoto y, así poder hacer un seguimiento en tiempo real de los parámetros de la planta en cada etapa del proceso. Finalmente, el proyecto de esta planta de tratamiento fue un éxito; se cumplió con los objetivos esperados: un flujo de 20 lit/s y los parámetros de calidad previstos, con lo que se tiene un suministro de agua necesario para la planta sin recurrir a fuentes de agua subterránea o transporte de agua de otras regiones.Item Determinación de las especificaciones técnicas básicas de un sistema motriz para un bus articulado de 18 metros eléctrico para la ciudad de Lima(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-06) Bojórquez Velis, Josué Eduardo; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioLa presente tesis tiene como objetivo determinar las principales características de un bus eléctrico de 18 metros para cumplir los requerimientos de la ruta troncal del Sistema Metropolitano de Lima y definir las principales características técnicas del sistema de propulsión, de almacenamiento de energía y transmisión. El primer capítulo describe los tipos de vehículos de combustión interna, híbridos y eléctricos. Este capítulo también describe los parámetros más importantes de las baterías y las diferencias dentro de los diferentes tipos de baterías. El segundo capítulo describe los requerimientos de un ciclo de conducción del bus articulado a gas natural de 18 metros que actualmente opera en la ruta COSAC 1, muestra los valores medios de aceleración, desaceleración y velocidad máxima controlada. Estos valores son 0.54 m/s2, -1.34 m/s2 y 60 km/hora respectivamente. Se definen los principales requerimientos de aceleración que deberá cumplir el vehículo eléctrico y se describen las principales características de los tramos del corredor y las diferencias de los distintos tipos de servicios de los buses que operan actualmente. En el tercer capítulo se seleccionan los principales sistemas del vehículo eléctrico. El sistema de propulsión son dos motores eléctricos de imanes permanentes de 275 kw cada uno, el sistema de transmisión es de una sola relación de transmisión igual a 11.7 y el sistema de almacenamiento de energía está compuesto de módulos de baterías de lones de Litio Fosfato de Hierro. Esta propuesta considera un sistema de intercambio de baterías ubicadas en el techo del bus, de esta manera se puede reducir el peso del vehículo, se incrementa la eficiencia energética y es posible superar el principal problema de los vehículos eléctricos, la autonomía de sus baterías. Finalmente el último cpítulo muestra un análisis económico éntrelos costos de operación del bus eléctrico respecto a un bus a gas natural para un periodo de 12 años. A pesar de que el bus eléctrico tiene un costo mayor de adquisición de sistemas (debido al costo de las baterías), el costo del mantenimiento y la energía es menor que los buses a a gas natural. El vehículo propuesto tiene un consumo de energía eléctrica de entre 1.5 y 2.7 KW-h dependiendo del tipo de servicio y costos de manutención bajos. Para el periodo de comparación, se concluye que el vehículo eléctrico es una alternativa económicamente viable respecto al vehículo de gas natural.Item Propuesta de metodología para el análisis exergético de un motor de encendido por chispa(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-08-03) Montesinos Cahuana, Alan Gabriel; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioLa presente tesis tiene como objetivo plantear una metodología de análisis exergético que permita identificar los principales factores que producen las mayores pérdidas de energía en el proceso de combustión interna en motores de encendido por chispa. Una vez identificadas las principales pérdidas se sugieren estrategias específicas para mitigarlas en cierto grado, incentivando así a difundir las ventajas y aplicaciones que tiene el análisis Exergético para equipos térmicos. La estructura de la metodología propuesta está basada en metodologías internacionales de evaluación de motores tales como la norma SAE J1349 MAR2008 y SAE J1995, cuya aplicación permite realizar el análisis exergético de modo cuantitativo y con mayor simplicidad de cálculo en comparación con el análisis energético. Por lo tanto se presenta como una herramienta de cálculo más accesible hacia las personas, que con tan solo tener una base teórica general serán capaces de aplicarlo identificando los tipos, magnitudes y localizaciones de las irreversibilidades que se presentan durante el proceso de combustión cualitativamente. Para lograr el objetivo de esta tesis se inicia con la descripción de las características termodinámicas y mecánicas de los motores de combustión interna de encendido por chispa, luego se continuará con los conceptos teóricos necesarios para desarrollar el análisis energético y exergético. Además se propone la metodología de análisis según los ensayos realizados a un motor Nissan GA15DS de combustión interna encendido por chispa. Por último se valida dicha metodología mediante la comparación del análisis de los resultados obtenidos de los ensayos con trabajos similares anteriores a la presente tesis. También se presentan diagramas de Grassmann y Sankey que permiten observar el comportamiento de los flujos de exergía y energía identificando lugar y magnitud de las pérdidas. Adicionalmente se realiza la comparación de los resultados obtenidos del análisis energético con el exergético con fines didácticos para que el interesado pueda observar la ventaja y desventaja que posee cada tipo de análisis termodinámico. Finalmente, de los resultados obtenidos en los ensayos realizados, se llega a concluir que las principales irreversibilidades donde se disipa el mayor porcentaje de la exergía se dan en los gases de combustión, la transferencia de calor por radiación y por el sistema de refrigeración con un porcentaje de 10.3%,15% y 37.9% respectivamente.Item Planeamiento y construcción de una plataforma de exploración de hidrocarburos en la selva peruana(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-09-18) Gamarra Cuno, Pedro Miguel; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioLa industria de los hidrocarburos se resume en tres fases dentro de la cadena de valor: exploración, producción y refinación. Las dos primeras fases corresponden al descubrimiento de los recursos y desarrollo de las reservas, conocidas como actividades upstream del negocio. La tercera fase corresponde a la comercialización de los productos, denominada en el sector como actividad downstream. El Perú está localizado dentro de una de las más prolíficas tendencias en hidrocarburos en América del Sur. En el Perú hay 18 cuencas sedimentarias con potencial de hidrocarburos, la mayoría de ellas en la selva. Las áreas productivas están localizadas en cuatro regiones de su territorio: Costa norte desde 1983, Selva central desde 1939, Selva norte desde 1971, Selva sur desde 2004. En las tres últimas décadas los contratos exploratorios se han incrementado considerablemente, un evidente y virtuoso nuevo ciclo de contratos en hidrocarburos, reservas de petróleo y gas natural, se inició en el 2005. El presente trabajo de tesis desarrolla el planeamiento y control de un proyecto de construcción de plataformas exploratorias en zonas remotas de la selva, como parte de la fase exploratoria donde se llevaran a cabo las perforaciones de prueba, así como las evaluaciones de muestras para comprobar la existencia de cantidades significativas de hidrocarburos potencialmente extraíbles de un yacimiento. En planeamiento y control del proyecto describimos las herramientas utilizadas para el seguimiento al cumplimiento integral de los plazos para la entrega del proyecto, logrando una pronta entrega (fast track de 15 días como mínimo), lo cual permitió el inicio anticipado del ingreso del armado del taladro. En la selección y verificación de la maquinaria se describe los criterios de tal manera de contar con la maquinaria idónea para desarrollar el proyecto, incidiendo en las siguientes áreas: Campamento (grupos electrógenos), Movimiento de tierras (tractores, excavadoras, cargadores frontales, etc., incluye desarme necesario para movilización vía aérea) y Pruebas exploratorias (verificación de cálculo del sistema de enfriamiento de la poza de quema). En la evaluación de los impactos al medio ambiente que se producirán con el desarrollo del proyecto, se definen las medidas de mitigación necesarias y se propone la forma óptima y eficiente que permite la viabilidad económica del proyecto y la protección necesaria del entorno ambiental.Item 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.