Ingeniería y Arquitectura
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Item Diseño de sistemas fotovoltaicos basados en estudios de sitio(2021) Alpízar Gutiérrez, Verónica; Vega Garita, Víctor ErnestoEl acelerado crecimiento de la demanda energética a nivel mundial, unido al cambio climático, ha incentivado el uso de energías renovables como una alternativa ante las fuentes basadas en combustibles fósiles. Es gracias a ello que la energía fotovoltaica se presenta como una excelente alternativa para satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad. [1]. En los últimos años, Costa Rica ha experimentado un aumento en el número de proyectos solares, tanto para el sector residencial como industrial; por lo cual, realizar estudios que permitan diseñar adecuadamente estos sistemas toma mayor relevancia. Sin embargo, la complejidad de analizar el impacto del horizonte en el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos, ha provocado que en muchas investigaciones se excluyan las influencias que pueden tener los edificios y demás objetos cercanos a los paneles, en la generación solar por temas de sombreado. Por ello, con este trabajo se busca desarrollar una herramienta que permita estimar de manera realista este efecto. El modelo propuesto consta de cinco etapas, en donde se calcula la posición solar para un sitio y periodo en particular (la EIE durante el año 2020) y a través de un proceso iterativo se encuentra la combinación óptima de ángulos de orientación e inclinación que deben tener los módulos para maximizar la energía. Luego, se estudia el efecto de la temperatura mediante un modelo térmico y se estima la producción solar del sistema. Posteriormente, se analiza digital- mente una imagen del lugar de instalación para calcular la profundidad, alto y ancho de cada uno de los objetos cercanos a los módulos y se correlaciona dichas medidas con las coordenadas que describen la posición solar para elaborar el perfil de obstáculos y así conocer los lapsos en los cuales el sistema fotovoltaico se vería afectado por sombras provocando que la irradiancia...Item Diseño de un algoritmo de control para recursos de energía distribuidos con el propósito de brindar soporte a la tensión de la red de transmisión(2021) Escobar Prado, Francisco Jesús; García Sáenz, Jorge Andrés; Víquez Soto, Juan Manuel; Valverde Mora, Gustavo A.Este documento presenta la propuesta del diseño de un algoritmo de control para recursos de energía distribuidos (DERs) cuyo propósito es brindar soporte a la tensión de la red de transmisión. Los DERs considerados para este proyecto son: aires acondicionados con inversor, calentadores de agua eléctricos, sistemas fotovoltaicos y baterías. Para cada DER se propone un modelo especialmente diseñado para el análisis en sistemas de potencia. Además, cada unidad cuenta con un controlador individual que recibe solicitudes de soporte y con base en estas, modifica en caso de ser posible, su potencia activa y/o reactiva de salida. Como parte de este trabajo, se diseña también una herramienta que es capaz de generar modelos de prueba de sistemas de potencia a partir de redes ya existentes, al mismo tiempo que permite incluir los modelos de los DERs previamente propuestos. Con esta herramienta se genera un sistema de prueba con los niveles de alta, media y baja tensión, el cual es usado para evaluar el algoritmo de control desarrollado y el funcionamiento de los modelos de DERs propuestos. Para la detección de inestabilidad de tensión en el sistema de potencia, se utiliza el indicador NLI (New LIVES Indicator). Este indicador se basa en mediciones de potencia activa y conductancia en puntos críticos del sistema y puede ser usado para alertar con cierta anticipación, posibles colapsos del sistema. El algoritmo de control propuesto para el coordinador central, está basado en un árbol de decisiones, el cual evalúa el valor del NLI así como el de las corrientes de campo de los generadores de gran escala conectados a transmisión, y con base en ellos, determina el nivel de emergencia en el sistema. Entre mayor sea la emergencia detectada mayor soporte será solicitado a los recursos distribuidos. Una gran particularidad de este controlador central es que no cuenta con conocimiento alguno de la cantidad de soporte disponible a nivel...Item Centro de investigación y ecolegio: parque para el desarrollo y estudio de energías renovables (PDEER)(2019) Avilés Madrigal, Ernesto; Valerio Valerio, Douglas; Chavarría Abarca, Omar E.El Parque para el Desarrollo y Estudio de Energías Renovables es un proyecto que busca desarrollar procesos de investigación, producción, enseñanza y proyección de diversos tipos de energías y derivados (biodiesel, aceite, glicerina, fertilizantes, ente otros) a partir de diferentes materias primas vegetales: tempate (Jatropha curcas), coyol (Acrocomia vinifera) e higuerilla (Ricinus communis). El proyecto plantea también la producción de otras energías: eléctrica (solar, mareomotriz, eólica) y biomasa (biodigestores). Se ubica en Tárcoles, cantón de Garabito, en una finca de 70 Ha colindante al manglar de Guacalillo. En su escala macro consta de cuatro componentes, que conforman el conjunto: 1.Etapa Industrial 2.Investigación y Enseñanza 3.Ciencia y Cultura 4.Comercial y Ecoturismo. La presente investigación se aboca al desarrollo y diseño de la infraestructura del componente dos, Investigación y Enseñanza, formado por el Centro de Investigación, un sub conjunto de edificios que incluye un edificio de laboratorios, un auditorio e invernaderos, y el Ecolegio, un centro de enseñanza media enfocado en la visión y temática del parque.Item Estudio de factibilidad de rediseño de máquina campaneadora BT15 para mejorar su consumo energético(2015) Arias Rodríguez, DiegoTechShop S.A. es una empresa ubicada en Costa Rica que diseña y fabrica máquinas campaneadoras de tubos de PVC, las cuales son exportadas a distintos países. Actualmente, la industria utiliza diversas fuentes de energía para mover mecanismos y piezas. Las campa- neadoras no son una excepción, requieren de aire comprimido para realizar algunos movi- mientos y poseen una unidad de potencia hidráulica para los demás casos. Los sistemas neumáticos e hidráulicos consumen energía de forma ineficiente y poseen un bajo costo de instalación, por el contrario, existen los sistemas electromecánicos, los cuales son eficientes aunque costosos. Existen varios tipos de sistemas electromecánicos, pero los más utilizados son los cilindros eléctricos, los sistemas con husillo y las fajas dentadas, entre otros. Indistintamente del mecanismo de transmisión mecánico, todos poseen un servomotor (de imanes permanentes, paso a paso', entre otros), un sensor de retroalimentación y un amplificador que alimenta el motor. El proyecto estudia la realidad energética de una máquina campaneadora BT15 y posee tres etapas principales, las cuales son el diagnóstico del consumo energético de una máquina con el diseño actual, el rediseño de los sistemas de movimiento lineal con el objetivo de reducir el gasto de energía y estudiar la factibilidad económica de la implementación del nuevo diseño. En la etapa de diagnóstico se calculó el consumo de energía eléctrica para cada cilindro y para los casos críticos (los tubos más pesados y menos pesados). En el caso de los neumáticos se utilizaron las características físicas y el tiempo de cada movimiento para determinar el caudal de aire, con este y con el valor de la presión se realizó el cálculo respectivo. Para los hidráulicos, se realizaron mediciones para obtener los datos de dos formas, en la primera se midió la presión del aceite necesaria para cada movimiento...Item Efectos en la calidad de la energía en un circuito de distribución de la CNFL ante la conexión del Proyecto Eólico Valle Central(2017) Molina Guzmán, Bryan; Fernández Vásquez, Raúl GerardoEn el presente proyecto se crea un modelo equivalente del Proyecto Eólico del Valle Central (PEVC) y del circuito Santa Ana Norte de la Compañía Nacional de Fuerza y Luz S.A (CNFL) utilizando el software libre de simulación OpenDSS y el sistema de información geográfica de tipo software libre Quantum Geographic Information System (QGIS). Con el modelo se realizan simulaciones para estimar los efectos sobre la calidad de la energía por la conexión del PEVC a este circuito de distribución de la subestación Escazú de la CNFL, tales como flujos de potencia para observar niveles de tensión y pérdidas, corrientes de cortocircuito y distorción armónica. Se válida la funcionalidad de modelo creado mediante la comparación de datos reales medidos por la empresa. Dentro de los resultados obtenidos, se logra determinar que los niveles de corrientes de cortocircuito aumentan por la inclusión de un nuevo elemento capaz de inyectar corriente en una falla. En media tensión se determina la necesidad de realizar una nueva coordinación de protecciones, porque en zonas alejadas a la subestación, se presentan aumentos superiores a 500 A y éstos pueden generar problemas de coordinación en una falla. Para el caso de baja tensión estos aumentos de corriente no representan un problema para la calidad de la energía de los clientes. Con los flujos de potencia se logra observar como las pérdidas, al realizar la conexión de respaldo, disminuyen con respecto a la operación normal de los circuitos. Esto debido a. que la mayoría de potencia inyectada por el PEVC se consume localmente en el circuito Santa Ana Norte, y también por el hecho de dejar fuera de operación una longitud considerable del circuito Eólico Valle Central. Los niveles de tensión en los ramales de media tensión muestran un aumento casi despreciable, menor al 3%. Para los ramales de baja tensión el efecto es más...Item Evaluación de la incidencia de dos combustibles forestales de distinta geometría en el desempeño de un gasificador tipo "downdraft"(2017) Chaves Flores, Marco Vinicio; Torres Quirós, CindyEn un proceso de gasificación de biomasa la geometría de la biomasa es un factor que necesita ser considerado, pues el tamaño, forma y densidad de las partículas del combustible influencian su transporte, velocidades de secado y su descomposición térmica, factores relacionados al desempeño general del proceso. Esto se ha evidenciado al comparar los resultados obtenidos de alimentar pellets y astillas de madera a una planta piloto capaz de gasificar biomasa para la obtención de energía térmica y eléctrica. La unidad se ubica el Laboratorio de Biomateriales de la Escuela de Ingeniería Forestal del Tecnológico de Costa Rica. Se realizó un diseño experimental de dos niveles por triplicado, siendo las variables fijas el tiempo de operación de la planta (cuatro horas), el contenido de humedad (16 % base húmeda) y la potencia eléctrica (6.2 kW). Se concluye que el uso de los pellets de madera como combustible disminuyen el desempeño de la planta piloto, pues, debido a los atascamientos de los pellets dentro del reactor, se alcanzaron temperaturas menores en todas las etapas del proceso de descomposición térmica. Por ejemplo, en la zona de restricción se obtuvieron temperaturas de (804.19 ± 36.93) °C con astillas y de (731 ± 82.99) °C con pellets; y, al ser la generación de syngas un proceso endotérmico el rendimiento con pellets fue menor con respecto a las astillas de madera (i.e. en promedio se produjeron 1.75 kg de syngas por kilogramo de astillas, un 25 % más que con pellets de madera). A la vez hubo una generación mayor de metano al emplear pellets, (10.06±1.88) %v/v con respecto a un (4.70±0.56) %v/v al emplear astillas, lo que implicó un disminuyó en el contenido energético por kilogramo del syngas al utilizar pellets de madera. Además, al alimentar pellets de madera se obtuvo una mayor tasa de producción alquitranes de (4.43±0.98) kg/h con (58.97±15.37) % agua, frente...Item Desarrollo participativo del marco y plan estratégico para una empresa de servicios eléctricos y telecomunicaciones(2009) Alfaro González, Carolina; Durán Castillo, Ana Cristina; Jaikel Arce, Kemly; Moya Segura, José Alberto; Marín, AntonioCONDUTEL S.A, a la cual a lo largo del proyecto se le llamará CSA, es una empresa privada, perteneciente al sector de servicios eléctricos y telecomunicaciones. Surgió en el año 1993 para suplir la demanda del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) con relación al mantenimiento de la telefonía fija. En el período 2004-2006 la empresa se vio amenazada de cierre y como estrategia de recuperación e intervención utilizó la diversificación de sus servicios. Partiendo del prediagnóstico realizado, se identificó que las estrategias aplicadas por CSA en años anteriores no fueron resultado de un proceso formal y sistemático de planificación y análisis estratégico, lo cual genera incertidumbre de la sostenibilidad de éstas en el futuro. El principal resultado del diagnóstico fue determinar las fortalezas y debilidades a nivel interno, y las amenazas, oportunidades y condicionantes presentes en el entorno de la empresa, producto de varias herramientas y análisis realizados por las Autoras. Entre las principales fortalezas se determinó que los mandos medios están comprometidos con la empresa, que tienen amplia trayectoria en el país y personal especializado; en contraposición, entre las debilidades de mayor peso se define la ausencia de un plan estratégico, de una evaluación del desempeño y de la satisfacción de los clientes, entre otras. En relación al entorno, se puede mencionar que las oportunidades primordiales son las alianzas con los proveedores, la lealtad de los clientes pues más de un 80% volvería a contratar a CSA y el aumento en la cantidad de proyectos en instituciones públicas. En cuanto a las amenazas del entorno, se tiene el desaceleramiento en la industria de la construcción y el incremento en los costos de operación. Mediante esta identificación se realizaron las matrices de Evaluación del Factor Externo (EFE) y Factor Interno (EFI), cuyos resultados...Item Auditoría energética del Edificio C de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica(2014) Valverde Sánchez, Oscar; Cartín Caballero, Carlos ManuelEn vista de los próximos aumentos en los consumos y demandas energéticas previstas para el país en años venideros, se vuelve necesario eliminar el despilfarro energético en establecimientos de alto consumo y aprovechar todo el potencial de ahorro energético que se tiene en el país. Las auditorías energéticas constituyen la piedra angular de los sistemas de gestión energética y sus correspondientes programas de ahorro. El presente trabajo se refiere a la aplicación de una auditoría energética del tipo estándar con un análisis de nivel II sobre el Edificio C de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica. Se determinó un EUI de 54,5 (kW-h/m2* año) como una medida actual del desempeño energético del edifico. Al compararlo con los índices de otros edificios con finalidad similar al inmueble auditado, se logro establecer que el edificio se encuentra entre los edificios con mejor desempeño energético, en cuanto a energía eléctrica se refiere. Se determinó que las demandas máximas del edificio se encuentran en los meses de marzo, abril y mayo, debido a una combinación entre la ocupación del edificio y los factores climatológicos que llegan a afectar el uso del equipo de acondicionamiento climático A través de la medición experimental con el equipo Fluke 435 se encontró un consumo semanal de 2 027,60 kW-h en períodos de baja ocupación y de 3 161,00 kW-h en períodos de alta ocupación. Así mismo se determinó un consumo diario máximo para los mismos períodos de 436,42 kW-h y de 576,67 kW-h respectivamente. Se consideró otra serie de parámetros como demanda máxima, factor de potencia y factor de carga, los cuales son parámetros de la calidad de la energía suministrada al edificio, así como de su correcto manejo y manipulación. Para determinar posibles mejoras y verificar los usos de los sistemas de iluminación y aire acondicionado se levantaron los perfiles semanales de tempertura, humedad relativa...