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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, INFORMÁTICA Y MECÁNICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

TEMARIO DE TESIS

ESTUDIO DE SISTEMAS ELECTRONICOS “SMART ENERGY” EN EL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA CIUDAD DEL CUSCO CURSO

:

SEMINARIO DE TESIS

ASESOR

:

JORGE CHINCHIHUALPA GONZALES

ALUMNOS

:

GUTIERREZ LEON ROCÍO OCHANTE SALAS HERNAN

CUSCO – PERU 2017

1. MARCO REFERENCIAL 1.1.

TITULO ESTUDIO DE SISTEMAS ELECTRONICOS “SMART ENERGY” EN EL SISTEMA ELECTRICO DE LA CIUDAD DE CUSCO

1.2.

OPCIÓN DE TESIS

Por Investigación. 1.3.

RESPONSABLES

Bachilleres: GUTIERREZ LEÓN Rocío y OCHANTE SALAS Hernán Asesor: JORGE CHINCHIHUALPA GONZALES AMBITO GEOGRAFICO

1.4.

El estudio de sistemas electrónicos en las redes eléctricas tendrá su aplicación en la ciudad del Cusco, provincia del Cusco y Departamento del Cusco

2. PROBLEMA 2.1.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Todas las redes eléctricas tienen como objetivo suministrar energía eléctrica de calidad a todos los usuarios en forma confiable y económica pero debido a fallas en las redes eléctricas, a las perdidas por clandestinaje, caídas de tensión entre otras, la aplicación de nuevas tecnologías será necesaria para utilizar y optimizar de la calidad del servicio eléctrico.

2.2.

FORMULACION DEL PROBLEMA

Existe insuficiente tecnología aplicada al sistema eléctrico de la ciudad del cusco para controlar, monitorear fallas y perdidas en tiempo real e incumplimiento de la normatividad de calidad.

2.3.

PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

¿Es posible implementar y utilizar una herramienta de automatización para detectar, monitorear y solucionar las fallas y pérdidas en las redes eléctricas de la ciudad de Cusco?

2.4.

OBJETIVOS 2.4.1. OBJETIVO GENERAL Tener la capacidad de suministrar energía de calidad adecuada a la era digital permitiendo la autogestión de incidencias potenciando la participación activa de los consumidores y realizando una optimización más eficiente de sus activos de todos los elementos implicados con la utilización de los sistemas “SMART ENERGY”

2.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

2.5.



Automatizar la red eléctrica.



Mejorar la calidad del sistema eléctrico.



Monitorear y controlar las fallas en la red eléctrica.

JUSTIFICACION DEL ESTUDIO La humanidad ha experimentado en el último siglo un desarrollo inmenso sustentado en el consumo energético basado en el aprovechamiento de fuentes de energía de origen fósil. Estas energías han sido explotadas suponiendo una disponibilidad ilimitada, y sin valorar en ningún momento los costes ambientales ocasionados. Basados en esta forma de consumir combustibles fósiles, el ser humano se ha basado hasta la actualidad, en un modelo energético en el cual se sigue un rigurosa cadena que se lleva a cabo en el siguiente orden: generación, distribución, transporte y consumo. Por tal motivo el avance del sector eléctrico llevará a situaciones, como crecimiento de la demanda eléctrica, problemas medioambientales, seguridad del suministro eléctrico, generación de más energía renovable y mayor eficiencia energética, en este entender las redes inteligentes son las tecnologías que lograrán atender estos escenarios, a través de sistemas de automatización; y son las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) las que hacen posible el desarrollo de las redes inteligentes. En las tres últimas décadas, los sistemas de comunicación sufrieron cambios

radicales.

En

los

años

80´s,

la

comunicación

para

el

mantenimiento de las líneas de alta tensión se realizaba con radios de Alta Frecuencia (HF); hace 10 años era imposible creer que celulares simples o

los equipos de onda portadora llevaran señales de Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA) a más de 2.4 Kbps, actualmente los sistemas de onda portadora logran velocidades hasta de 256 Kbps y los celulares de hasta 10 Mbps. Las TIC marcan el desarrollo de un país. El gobierno deberá definir las políticas para su crecimiento, las cuales deben ir acompañadas con redes de banda ancha que enlacen todo el Perú. Si el Estado da a concesión las líneas de alta tensión en 220 Kv o 500 Kv, también debería concesionar la construcción de una red nacional de fibra óptica que permita la libre competencia entre los operadores, sólo así podremos tener un crecimiento firme y sostenible. Para graficar la actual situación, en el Perú, hemos definido una red de banda ancha cuando el canal tiene sólo 256 Kbps, otros países poseen 8 o 10 Mbps; Corea, que lidera este sector, definió su banda ancha con canales de 1 Gbps. Finalmente, quiero mencionar la visión del Dr. Hamadoun, Secretario General de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) que resume el futuro de las comunicaciones de la siguiente forma: “En el siglo XXI, las redes de banda ancha ubicuas, asequibles, serán tan críticas para la prosperidad social y económica, como las redes de transporte, agua y electricidad”.

2.6.

ALCANCES Por medio del presente cuadro comparativo se muestra cual es la ventaja de usar esta nueva tecnología, esas observaciones se realizan desde la automatización, inteligencia y control, participación de todos los actores en nuestro sistema eléctrico gestión de la calidad y la demanda entre otros.

CARACTERISTICAS

Automatización.

RED ELECTRICA ACTUAL

SMART METERS

Existencia muy limitada de elementos de monitorización, reservándose a la red de transporte.

Integración masiva de sensores, actuadores, tecnologías de medición y esquemas de automatización en todos los niveles de la red.

2.7.

Inteligencia y control.

La red actual de distribución carece de inteligencia, implementando un control manual

Autoajuste.

Automáticamente detecta y responde Se basa en la a transmisiones actuales y problemas protección de en la distribución. Su enfoque se dispositivos ante fallos basa en la prevención. Minimiza el del sistema. impacto en el consumidor.

Calidad eléctrica.

Solo se resuelven los cortes de suministro, ignorando los problemas de calidad eléctrica. De esta forma persisten problemas de huecos de tensión, perturbaciones, ruido eléctrico, etc.

Se enfatiza la creación de un sistema de información e inteligencia distribuidos en el sistema.

Calidad eléctrica que satisface a industria y clientes. Identificación y resolución de problemas de calidad eléctrica. Varios tipos de tarifas para varios tipos de calidades eléctricas.

DELIMITACIONES Se pueden mencionar múltiples limitaciones pero dentro de las más importantes se tendrían: 

Normatividad no apropiada.



Compromiso de las empresas distribuidoras para la instalación de esta tecnología.



Costos en el proceso de instalación de esta tecnología.



La pérdida de la privacidad - la indicación de uso de revelar información acerca de las actividades del usuario.

3. MARCO TEORICO 3.1.

ANTECEDENTES La realidad es que hoy por hoy la infraestructura de red eléctrica existente parece que cumple parte de las expectativas (desde la generación tradicional y renovable hasta el transporte y parte de la distribución) pero tiene que mejorar notablemente desde el punto de vista del usuario final y las funcionalidades que se espera de ella. Las previsiones indican un crecimiento moderado de la demanda, un fuerte incremento de las energías renovables y una necesidad de potencia firme y flexible. Todo ello está haciendo que aparezca un nuevo concepto de red eléctrica, las redes inteligentes cuya definición básica puede corresponder a

“Las redes inteligentes son las redes eléctricas que pueden integrar de manera inteligente el comportamiento y las acciones de todos los actores conectados a ellas (quienes generan electricidad, quienes la consumen y quienes realizan ambas acciones) para proporcionar un suministro de electricidad seguro, económico y sostenible”. Además de los aspectos anteriormente mencionados relacionados con la descripción actual de la red eléctrica, hay otra serie de problemas y/o necesidades que se han ido acumulando en los últimos años. Son variados y van desde la antigüedad de las infraestructuras, motivos puramente económicos hasta las necesidades de integración de las nuevas energías renovables. Cada día es más caro el combustible utilizado por las plantas de generación de energía tradicionales, lo mismo que lo es la propia construcción de las centrales. Por otra parte, está el problema que se produce durante los picos de demanda, que obliga a activar plantas especiales para poder suministrar esas necesidades de energía. Esas plantas se utilizan únicamente durante esos periodos, con los sobrecostos que ello supone y que repercute directamente en los recibos que pagamos. Los picos se suelen producir en franjas horarias donde todos los consumidores acceden simultáneamente a sus electrodomésticos, aunque en general no sean conscientes de ello. La posibilidad de conocer en tiempo real el coste de la energía por parte del usuario final hace que pueda elegir cuándo utilizar determinados electrodomésticos repercutiendo en el coste final de sus facturas y a reducir los picos de consumo. Para ello sería necesario disponer de contadores inteligentes en todos los puntos de consumo, principalmente usuarios domésticos. Estas iniciativas deben estar soportadas por todas las empresas eléctricas del Perú y sería necesario que estuviesen acompañadas de las correspondientes reformas normativas y legales. También hay que tener en cuenta que el negocio de las compañías eléctricas es vender energía y hay una relación directa entre la energía que venden y sus beneficios. De esta forma, es difícil que una compañía decida fomentar la reducción de los consumos a sus clientes. Esto debe de ir acompañado de nuevas políticas que incentiven la eficiencia y regeneración de las infraestructuras existentes.

Otro problema relacionado con el coste de la energía es, además del coste propio de las materias primas, la amenaza que supone la dependencia (en todos sus aspectos) de los suministradores, y más si lo son de otros países. Subidas en los precios o restricciones en los suministros pueden hacer no viables estrategias y proyectos importantes para la sociedad. La facilidad de la

integración

de

las

energías

renovables

(cuya

generación

es

habitualmente local) y un consumo sostenible, razonable y controlado por parte de los usuarios puede hacer que se reduzcan esas dependencias y los costes asociados.

3.2.

BASES TEORICAS La red inteligente es la integración de la red eléctrica para la generación, transmisión y consumo de la energía eléctrica. Es una red eléctrica y de comunicación bidireccional que mejora la fiabilidad, seguridad y eficiencia de los sistemas eléctricos de pequeña y gran escala Las Smart Grids también conocidas como redes eléctricas inteligentes están teniendo una gran repercusión en la actualidad y es que es vivimos en un mundo industrializado donde la eficiencia y el impacto medio ambiental son conceptos que han ido adquiriendo una gran importancia en los últimos años y por ello, se están realizando grandes esfuerzos para modernizar la actual infraestructura eléctrica. El término Smart Grid es sinónimo de avance tecnológico y utiliza las tecnologías de la información y de la comunicación en las redes eléctricas convencionales con el fin de proporcionar un suministro eléctrico de mayor calidad mediante sistemas de medición, protección y control que garanticen una gestión óptima y además facilitando el uso de energías procedentes de fuentes energéticas que respeten el medio ambiente. Se trata de crear una red eléctrica inteligente desde la generación hasta los consumidores estableciendo una comunicación bidireccional entre las compañías eléctricas y los consumidores finales, ya sean industriales o particulares. De esta forma, la información obtenida permitirá a las compañías ofrecer nuevos servicios a sus clientes y posibilita que el consumidor también pueda participar de forma activa, de forma que este pueda inyectar a la red todo el excedente de electricidad que haya

producido después de satisfacer sus propias necesidades, gracias a las energías renovables. Las Smart Grids facilitan la interconexión e interoperabilidad de las diferentes fuentes de generación eléctrica, crear una infraestructura robusta y capaz de satisfacer la demanda energética de forma fiable y segura por parte de los consumidores además de proporcionarles información más detallada sobre el consumo realizado para permitirles ahorrar en su factura eléctrica y de concienciarles de unos buenos hábitos de consumo para la protección del medio ambiente. A pesar de todas estas ventajas, hoy en día la implantación de una Smart Grid presenta limitaciones que van más allá de las barreras técnicas y es que la normativa vigente no está adaptada para las redes eléctricas inteligentes, por ello es necesario establecer un marco normativo que regule de forma más adecuada este mercado y la creación de políticas de incentivos que permitan abrir excelentes oportunidades de negocio.

3.3.

HIPOTESIS

Con la aplicación del smart energy, se pretende mejorar la calidad del servicio, disminuir las caidas de tensión y monitorear las fallas e interrupciones detectadas en la red del sistema electrico de la ciudad del cusco. 3.4.

VARIABLES 3.4.1. VARIABLES ESPECIFICAS Detección de fallas eléctricas Caídas de tensión Control del sistema eléctrico

3.4.2. VARIABLES DEPENDIENTES Calidad del servicio eléctrico. Perdidas de energía eléctrica. 3.4.3. VARIABLES INDEPENDIENTES 

Mejoramiento de la normatividad en favor de todos los actores.



Aplicación del Smart energy

Falta indicadores y bibliografía bases 3.5.

TECNICAS E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACION

La técnica o instrumento de recolección de datos son las entrevistas directas a diferentes usuarios escogidos aleatoriamente en el sistema de la red eléctrica de la ciudad del Cusco.

4. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION 4.1.1. DISEÑO METODOLOGICO Inductivo - Explicativo

4.1.2. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION Tipo de Investigación. Analítico - Descriptivo Nivel de Investigación. El nivel de investigación del tema es del tipo explicativo. 4.1.3. Diseño de Investigación. Consideramos que la organización esquemática que presenta permita contrastar nuestras hipótesis (Especifica, Independiente, Dependiente)

5. CONTENIDO PRELIMINAR INTRODUCCIÓN 5.1.

EL PROBLEMA

5.2.

MARCOS REFERENCIALES

5.3.

LA INVESTIGACIÓN

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA Falta bibliografia

6. ADMINISTRACIÓN DEL TRABAJO 6.1.

Cronograma de Ejecución Falta cronograma

6.2.

Presupuesto

7. Anexos: Planos básicos de ubicación Matriz de operacionalidad de variables.

MATRIZ DE OPERACIONALIDAD Problema

Hipótesis

Existe insuficiente tecnología aplicada al sistema eléctrico de la ciudad del cusco para controlar, monitorear fallas y perdidas en tiempo real e incumplimiento de la normatividad de calidad.

Con la aplicación del “Smart Energy”, se pretende disminuir las caídas de tensión, mejorar la calidad del servicio, monitorear y controlar las fallas e interrupciones detectadas en la red del sistema eléctrico de la ciudad del cusco.

Metodología de Investigación

Variables

Indicadores

Instrumentos

 Detección de fallas eléctricas.  Caídas de tensión.  Control del sistema eléctrico.

Estadísticas mensuales Reporte semanal Diagnóstico del sistema eléctrico

Recolección de datos. Tecnología (estudios)

 Calidad del servicio eléctrico.  Perdidas de energía eléctrica.

Índices de pérdidas de energía eléctrica

Tabla de datos

Descriptiva

Tecnología (Estudios)

Descriptiva

•Mejoramiento la normatividad favor de todos actores. •Aplicación Smart Energy

de en los del

Conformidad del cliente. Estadísticas anuales

Descriptiva

CRONOGRAMA

6

Redacción del CAPITULO V

DICIEMBRE

Redacción del CAPITULO IV

NOVIEMBRE

5

OCTUBRE

Redacción del CAPITULO III

SEPTIEMBRE

4

AGOSTO

Redacción del CAPITULO II

JULIO

3

JUNIO

Redacción del CAPITULO I

MAYO

2

ABRIL

1

Recolección de información y procesamiento de datos

MARZO

ACTIVIDADES

FEBRERO

ITE M

ENERO

TIEMPO

Levantamiento de observaciones

7

ACTIVIDADES 1.- Tramites Pago por derechos de tramites 2.- Adquisición de Datos Búsqueda de información Compra de útiles de escritorio Textos (Referenciales al tema) 3.- Procedimiento de la Información Impresión de la información Anillados Empastados Otros

COSTOS S/.1000.0 0 S/.1000.0 0 S/.500.00 S/.800.00 S/.800.00 S/.90.00 S/.350.00 S/.400.00 TOTAL

S/. 1000.00

S/. 2,300.00

S/. 1,240.00 S/. 400.00 S/. 4,940.00

BIBLIOGRAFIA 

SMART GRIDS Y LA EVOLUCIÓN DE LA RED ELÉCTRICA – Observatorio Industrial del Sector de la Electrónica, Tecnologías de la Información y Telecomunicaciones - Fedit Centros Tecnológicos de España 2010.



SMART METERS – Carlos Requejo expertos Domobiotik. – Agosto 2012.



EL CONCEPTO DE SMART METERING EN EL NUEVO ESCENARIO DE DISTRIBUCION ELECTRICA – Francisco Casellas, Guillermo Velasco, Francesc Guinjoan.



ELABORACION ESTRUCTURA Y PRESENTACION DE UNIVERSITARIA – Universidad Católica del Perú Julio 2010

LA TESIS