Ingeniería eléctrica

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Estudio de arco y choque eléctrico de la planta de producción Cemex Colorado, basado en la norma IEEE 1584-2018 y NFPA 70E-2018
(Puntarenas, Costa Rica, 2021-05-07) Esquivel Sequeira, Luis Miguel
Cemex es una compañía global dedicada a la elaboración y distribución de materiales de construcción con sedes en más de 50 países y fundada en México en 1906. En 1980, abrió su economía hacia otros países. En ese tiempo, ya estaba pasando por un proceso de consolidación y fue así como decidió extenderse hacia otros países forjando una de sus sedes en Costa Rica. Durante su permanencia, esta empresa ha experimentado múltiples cambios en sus procesos industriales, como consecuencia de los avances Tecnológicos. Esto ha repercutido en la integridad de los equipos que protegen y distribuyen la energía eléctrica. Así mismo, estos elementos que componen el sistema eléctrico demandan ser más complejos y robustos para asegurar la protección de éste y del personal de mantenimiento. La reposición o el mantenimiento de estos equipos puede causar un comportamiento no esperado en la red ante una falla. Por ende, es conveniente realizar los estudios pertinentes para pronosticar o evaluar el comportamiento de la falla. En ese sentido, el estudio de arco y choque eléctrico determina la cantidad de energía liberada por una eventual falla en el sistema eléctrico, la cual es obtenida bajo el cálculo y modelado; en consecuencia, se obtiene el nivel de protección requerido para estimar los límites y las condiciones de seguridad en los lugares de trabajo, EPP y herramientas requeridas. Este proyecto tiene como fin establecer elementos de seguridad rigurosos para el mantenimiento y la operación de los equipos energizados, lo cual reducirá la afectación a la integridad de los operadores al sufrir quemaduras provocadas por el contacto directo o indirecto con una falla en la red eléctrica.
Estudio de Factibilidad Técnica y Viabilidad Económica Sobre la Implementación de una central Termosolar en Guanacaste, Costa Rica.
(2022-04-13) Molina Matute, Jesús; Ruiz Leal, Luis Alonso
El presente TFG se basa en el dimensionamiento técnico y análisis económico para el desarrollo de una central termosolar con tecnología de captadores cilindro-parabólicos, en un terreno disponible de cuatro hectáreas propiedad de Coopeguanacaste R. L., que se ubica en Costa Rica, específicamente en Santa Cruz, Guanacaste. Para el presente estudio se emplea como herramienta de simulación el software SAM, que se utiliza en proyectos referentes y que se relacionan con energías renovables. Por medio del software SAM se definen los elementos propios de la central que mayor rendimiento brindan, como el múltiplo solar, Hitec XL como fluido caloportador, EuroTroght ET150 como colector solar, Schott PTR70 2008 como elemento receptor de radiación, 2 MVA como capacidad instalada de la central. En cuanto a las horas de almacenamiento, se considera analizar de comparación entre ocho casos y cada uno corresponde a un tiempo de almacenamiento en específico. De los ocho casos incluidos en el análisis, se determina considerar como parámetros de interés, la generación de energía anual, el costo de inversión inicial, costos de mantenimiento y operación, así como el ahorro que representa la energía generada por la central y no comprada al ICE. De acuerdo con el análisis económico realizado se determina que el mejor comportamiento lo presenta el caso I, que no cuenta con almacenamiento de energía y es rentable económicamente, considerando una inversión inicial de $5,422,626.00, un VAN de $626,530.71 y una TIR de 1.66 % para un flujo de efectivo con un plazo de 30 años, sin considerar financiamiento. xxv Por lo tanto, se concluye que una central termosolar sin almacenamiento de energía es técnicamente factible y económicamente viable. Sin embargo, es altamente sensible a la variación de sus parámetros económicos y en el mejor de los casos no representa una inversión competitiva en comparación con otras tecnologías o con otros tipos de inversión.
Estudio de viabilidad sobre el almacenamiento de energía en patio de interruptores de la planta hidroeléctrica Brasil de la CNFL.
(2022-04-01) Campos Muñoz, Jonathan; Elizondo Varela, Juan Pablo
En el presente documento se planteó un proyecto de almacenamiento por medio de baterías con energía de la planta hidroeléctrica Brasil de Santa Ana, la cual es parte de la Compañía Nacional de Fuerza y Luz S. A., con el fin de poder almacenar energía en el horario nocturno, generada por esta planta y despacharla a un mayor precio en el periodo punta hacia la subestación Lindora de la misma empresa, ya que en ese periodo la demanda es muy alta y generalmente se compra energía que se descarga desde las barras del ICE para abastecer a una gran cantidad de clientes. Por lo tanto, al emplear el aporte de la energía almacenada en las baterías durante el periodo nocturno, se pretende reducir los costos por compra de energía. De este modo, se analizó la viabilidad de instalación de un sistema de almacenamiento con respecto a la generación de la planta hidroeléctrica en mención, ubicándolo en el patio de interruptores Brasil. Para ello, se llevó a cabo una serie de estudios basados en datos históricos de energía generada por la planta, así como el análisis del consumo de los circuitos ramales del patio de interruptores. También, se efectuó un estudio económico de los costos de instalación y desarrollo del proyecto, obteniendo resultados que se mostrarán en el presente documento. En cuanto a la organización del proyecto, en el capítulo 1 se formuló la introducción, el problema, los objetivos, el alcance, las limitaciones y la viabilidad de llevar a cabo la propuesta. En el capítulo 2, se realizó una exposición teórica, enfocada en mostrar los distintos tipos y tecnologías de almacenamiento en baterías electroquímicas. Luego, se describieron las ventajas, importancia y algunas soluciones comerciales e industriales a nivel mundial. xv Posteriormente, en el capítulo 3, se explicó la metodología utilizada durante esta investigación, en relación con el tipo, alcance y estrategia empleada para su elaboración. Adicionalmente, en el capítulo 4 se detallaron historiales de demanda y generación eléctrica vinculados con la PH Brasil y el patio de interruptores, para determinar la capacidad, ubicación y tecnología por utilizar en el sistema de almacenamiento. Por último, en el capítulo 5 se llevó a cabo un análisis financiero basado en datos reales y proyección, todos relacionados en un flujo de caja, a partir de lo cual se determinó que el sistema no es viable debido al costo actual del kWh de almacenamiento instalado y la inversión inicial tan elevada.
Estudio de viabilidad técnica y financiera para la sustitución de flotilla vehicular de vehículos eléctricos en la Municipalidad de Alajuela, Costa Rica
(Puntarenas, Costa Rica, 2021-05-07) Cooper Zúñiga, Kenneth
Este trabajo de investigación consiste en desarrollar el análisis de viabilidad técnica y financiera para la sustitución de flotilla vehicular de vehículos de combustión en la Municipalidad de Alajuela, Costa Rica. Esto, desde la perspectiva de la descarbonización de Costa Rica, bajo la nueva economía costarricense del siglo XXI que promueve una visión positiva, innovadora e inspiradora del futuro con rutas de cambio en las áreas claves para revertir el crecimiento de emisiones de gases de efecto invernadero, así como el fomento de la modernización y dinamización de la economía bajo una visión de crecimiento verde. Esta investigación pretende promover los compromisos de planificación de la descarbonización del país para el periodo 2018-2050. El desarrollo de sistemas de movilidad basado en transporte eléctrico seguro, eficiente y renovable es parte esencial de la era actual como parte del desarrollo y la transformación de la flota de vehículos ligeros a cero emisiones que pueden ser nutridos de energía renovable. Además, se pretende que se adopten modalidades, tecnologías y fuentes de energía de cero emisiones o las más bajas posibles en la consolidación y disrupción del vehículo eléctrico en el plano nacional e internacional con alta flexibilidad, inteligencia y resiliencia necesaria para abastecer y gestionar las necesidades de la economía, entre otros. (Ministerio de Ambiente y Energía -MINAE-, 2019). Al mismo tiempo y, de acuerdo con estos compromisos, se fomentará un transporte que adopte estos principios, tecnologías y fuentes de energía, puesto que es un gran reto que debe ser consolidado bajo una modalidad nacional con la capacidad, flexibilidad, 2 inteligencia y resiliencia necesaria para abastecer y gestionar una movilidad eléctrica a costo competitivo y accesible para la población (MINAE, 2019). Cabe mencionar que la finalidad del proyecto será el desarrollo de un estudio de viabilidad técnica y financiera que presente análisis comparativos del mercado de vehículos eléctricos, autonomía, beneficios, desarrollo de indicadores financieros como el VAN, TIR, relación costo/beneficio, índice de rentabilidad y periodo de recuperación de la inversión para sustituir la flotilla vehicular de vehículos eléctricos en la Municipalidad de Alajuela, Costa Rica.
Levantamiento y estudios de ingeniería del sistema eléctrico de la Compañía Arrocera Industrial, basado en la normativa NFPA-70 y estándares IEEE-551 e IEEE-242
(2021-05-07) Fernández Mellado, Jean Paul; Sosa Madrigal, Andrey Alberto
Este documento presenta la información sobre el proyecto final de graduación denominado: Levantamiento y estudios de ingeniería del sistema eléctrico de Compañía Arrocera Industrial, basado en la normativa NFPA-70 y estándares IEEE-551 e IEEE-242, el cual comprende un levantamiento de cargas del sistema eléctrico, un estudio de cortocircuito y otro de coordinación de protecciones. En el primer capítulo o parte introductoria, se encuentran los antecedentes, planteamiento del problema y justificación, así como los objetivos de este proyecto, el alcance, las limitaciones, viabilidad y cronograma de ejecución. Posteriormente, el capítulo dos corresponde al marco teórico, en este se abordan temas relacionados con la naturaleza de las corrientes de cortocircuito, tipos de fallas y contribuciones y capacidad interruptiva de equipos de protección; además, la temática de coordinación de protecciones y su importancia, los tipos de elementos de protección y sus curvas características. Seguidamente, se presenta el capítulo tres con el marco metodológico, donde se establece el tipo de investigación por realizar, su alcance y la estrategia por seguir para el cumplimiento de los objetivos. En el cuarto capítulo está el desarrollo del proyecto, donde se muestran los resultados obtenidos del levantamiento de cargas realizado y los resultados de los estudios de ingeniería realizados posteriormente. Finalmente, se tienen los apartados de conclusiones y recomendaciones, donde se establecieron las ideas obtenidas de los análisis realizados y las sugerencias oportunas, en vista de la determinación del estado del sistema eléctrico.
Propuesta de diseño eléctrico en el anillo de potencia y buses que alimentan los equipos productivos de la nave CVG Alunasa para el año 2021
(Puntarenas, Costa Rica, 2023-01-13) Elizondo Murillo, Roy; Enríquez Rosales, Fabricio
La empresa Alunasa, ubicada en Juanilama de Esparza, cuenta con dos trasformadores localizados en la subestación de Juanilama y alimentados por el Instituto Costarricense de Electricidad. Los transformadores se alimentan en el primario con 138 kV, lo cual le da a su salida en el secundario 13.8 kV. Ambos transformadores tienen una potencia de 12 MVA. Estos transformadores trabajan uno a la vez, alternando su uso para mantenerlos en condiciones operativas adecuadas. Este sistema de potencia alimenta un anillo en el cual se tienen cuatro cabinas llamadas: Cabina A, Cabina B, Cabina C y Cabina D, en las que se reparten doce transformadores encargados de reducir el voltaje de 13.8 kV a 480 V. Se realizará un levantamiento de cargas de los equipos operativos en la empresa, para realizar el cálculo de la corriente de corto circuido por medio del software EasyPower, con el propósito de realizar un modelado de la protección eléctrica seleccionada y ver su eficacia en la operación de despejar una falla eléctrica, realizando una propuesta con un modelo de protección eléctrica para salvaguardar el bus de potencia y los transformadores pertenecientes al sistema de distribución de la nave industrial.
Rediseño eléctrico, estudio de cortocircuito y coordinación de protecciones en la industria pecuaria de Agroindustrial Proave S.A.
(Puntarenas, Costa Rica, 2021-05-04) Fallas Ramírez, Josué Eduardo; Rosales Elizondo, José Melvin
Las plantas pecuarias de San Mateo y Palmares presentan deterioro en el sistema eléctrico, desajuste en disyuntores y fallas imprevistas que afectan los procesos de producción; por consiguiente, se deben mitigar tales acciones que perjudican o interfieran en su debido proceso. Las fallas eléctricas anteriores serán abarcadas de diferentes maneras; por ejemplo, en la planta pecuaria Palmares se implementó un rediseño eléctrico de toda la parte de potencia, que contempla el diseño de media tensión de la acometida aérea-subterránea, escogencia de transformadores junto con el generador y su debida transferencia automática y además del cálculo de los alimentadores, protecciones, tableros, cuarto eléctrico, entre otros. Una vez concluido el rediseño, se realizó el debido análisis de los estudios de flujo de potencia, cortocircuito y coordinación de protecciones para determinar si los dispositivos eléctricos cumplen con las especificaciones y requerimientos que establecen dichos estudios de ingeniería. En la planta pecuaria San Mateo se realizó los estudios de cortocircuito y coordinación de protecciones para descartar fallas eléctricas imprevistas que puedan afectar el proceso de producción de la planta. Para realizar los estudios de ingeniería y rediseño eléctrico se utilizó el software Easy Power, el cual fue de gran ayuda para la elaboración del análisis de resultados, recalcando la importancia de esta herramienta en el área de ingeniería eléctrica.

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