Tesis de Física Aplicada

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Optimización del uso de un secador solar tipo cabina mediante la simulación del flujo de calor utilizando el software Simusol
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2010) Mori Escobar, Fanny Esmeralda; Rivasplata Cabanillas, César Efraín
El secado solar es un proceso termodinámico mediante el cual es posible extraer la humedad de un producto. En este proceso ocurren una serie de interacciones energéticas, de transporte de masa y de calor, cuyo objetivo es el de disminuir el grado de humedad de un producto. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo central el desarrollo de una metodología de cálculo del flujo de calor que como variable independiente interviene en todo proceso de secado. El flujo de calor en un proceso de secado, es un elemento difícil de controlar y en el que intervienen diversas variables, tales como el volumen de aire que ingresa al secador, la humedad relativa, de este, la cantidad de energía de interacción entre el colector solar, el aire, y el producto, la configuración geométrica del secador, etc. Experimentalmente llevar a cabo todas estas mediciones requiere muchos procesos de prueba y error, un gran consumo de tiempo y una optimización empírica que tiene costos muy elevados y que al final solo sirve para una dar solución a un solo caso. El software utilizado denominado Sirnusol* constituye una herramienta poderosa que valida la propuesta de un modelo de secador en función a la optimización del flujo de calor a emplear en determinada circunstancia.
Evaluación de la eliminación de CO2 y H2S por endulzamiento de biogás usando soluciones acuosas de alcanolaminas
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2012) Salazar Cuaila, Jean Lui; Falta dato en PDF
En el presente trabajo se presenta un hidrocarburo que cada vez toma mayor importancia a nivel mundial, conocido como “biogás”, con miras a utilizarlo como combustible en motores de combustión interna (MCI) para generar energía eléctrica. Para la factibilidad de esta aplicación, el biogás debe pasar previamente por un proceso de endulzamiento para eliminar el ácido sulfhídrico (H2S) y dióxido de carbono (CO2), dos de los gases ácidos que componen el biogás, los cuales tienen propiedades corrosivas que afectan a los MCI, nocivos para la salud humana y el medio ambiente. Se conocen variedad de métodos y procesos utilizados para endulzar biogás; pero a mediana escala estos se vuelven poco eficientes, muy costosos o poco rentables, es de ahí que nace la idea de aplicar un proceso muy conocido en la industria de endulzamiento de gases de refinería, basado en soluciones acuosas de alcanolaminas (también conocidas como aminas), haciéndose la siguiente cuestión: ”¿Será posible que las aminas puedan eliminar el H2S y CO2 presentes en el biogás?”. Para comprobarlo se diseñó un método que fue llamado “método de burbujeo” mediante el cual se pone en contacto íntimo los gases ácidos con la solución de amina, permitiendo la absorción de dichos gases. Se evaluó la capacidad de absorción de las alcanolaminas Monoetanolamina (MEA) y Dietanolamina (DEA), en flujos de biogás y CO2 puro. Mediante el uso de métodos matemáticos se encontró que se requiere una concentración de MEA alrededor del 25% para eliminar 362 gCO2/kgMEA y con la misma concentración se remueve 4 gH2S/kgMEA en flujos de biogás. Así mismo, con 10% de DEA se puede absorber 3 gH2S/kgDEA y 132 gCO2/kgDEA del biogás. De esta manera, se presenta a la monoetanolamina como el mejor absorbente a utilizar en el proceso de endulzamiento de biogás.
Diseño, construcción y evaluación de un Concentrador Cilíndrico Parabólico para generar vapor de agua a alta temperatura
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2012) Sacari Sacari, Elisban Juani; Polo Bravo, Carlos Armando
El presente trabajo de tesis desarrolla el diseño, construcción y evaluación de un sistema de concentración solar del tipo Cilíndrico Parabólico, el cual fue realizado en los ambientes del Centro de Energías Renovables de Tacna – CERT de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Para el diseño se utilizaron dos software tales como el Microsoft Excel y el AutoCAD. Para la construcción se emplearon materiales que son fácilmente accesibles en el mercado nacional y local, parte de estos incluso son material reciclado, por ejemplo el cobertor de vidrio del tubo absorbente se tomó de tubos rotos de termas solares de tubos al vacío. El factor de concentración del sistema es de 26,44 soles, con esto podemos alcanzar temperaturas superiores a los 100°C en el tubo absorbente en condiciones normales de temperatura y radiación (radiación directa). Al evaluarse el concentrador se encontraron los valores de la eficiencia óptica para el caso de un CCP sin cobertor de vidrio es de 0,35, y la del CCP con cobertor de vidrio es de 0,71, y el coeficiente global de pérdidas para el CCP sin cobertor de vidrio es de 50,97 Wm-2°C-1, y para el CCP con cobertor de vidrio es de 5,10 Wm-2°C-1. Se generó vapor de agua a 128 °C, casi inmediatamente, con un caudal de 0.0083 ls-1. También se encontró que la velocidad de calentamiento del agua en un tanque con 500 litros de agua potable empleando el CCP es de 0,14 °C por minuto.
Diseño, construcción y caracterización de un destilador solar tubular para desalinizar agua de mar
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2012) Mamani Flores, Efracio; Polo Bravo, Carlos Armando
El Destilador Solar Tubular (DST) fue diseñado y evaluado en el Centro de Energías Renovables de Tacna (CERT) de la UNJBG, Tacna, PERÚ. El trabajo se ejecutó a una escala piloto, con el fin de investigar el comportamiento y características del destilador y del agua destilada, respectivamente, bajo condiciones de irradiancia solar global de la ciudad de Tacna. Se empleó agua de mar para evaluar en el DST, se realizaron mediciones del volumen de agua destilada, temperaturas, irradiancia solar global y calidad de agua destilada, antes y después de la evaluación. Los resultados obtenidos experimentalmente indican una buena cantidad aceptable de agua destilada por el método DST, obteniéndose un volumen medio de 2,5 l/ m² ; con un máximo volumen de 3,6 l/m² día y un mínimo de 0,93 l/ m² día. El destilador solar tubular (DST) tiene una eficiencia de 47% en términos de procesamiento de agua destilada.
Optimización y caracterización de una sauna solar seco con acumuladores térmicos
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2012) Acero Laura, Gohnny; Polo Bravo, Carlos Armando
El presente trabajo experimental tiene como objetivo principal caracterizar y optimizar térmica y energéticamente una Sauna Solar Seco (SSS) usando tres tipos de acumuladores térmicos; agua, piedras sin pintar, y piedras pintadas de negro mate, considerando el alto potencial solar de la Región Tacna y de nuestro país, y ante la necesidad social de contar con sistemas que usen como fuente energética la energía solar; alternativos a los convencionales, y sobre todo para aplicaciones terapéuticas, que utilice energía limpia, renovable, y de menor impacto ambiental. La caracterización térmica y energética experimental, nos indican que la temperatura máxima alcanzada en el interior de caja metálica es de 77,46ºC y humedad relativa mínima de 1,25 % bajo una radiación solar de 838,1 W/m2 ; con una longitud de onda de la radiación térmica de la caja metálica que oscila entre 9,8 μm a 7,97 μm, concordante con lo establecido por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), y una potencia emisiva que oscila entre 423,91 W/m2 a 991,24 W/m2 durante las 8:00 a las 20:00 horas, este resultado muestra la viabilidad de integración entre la sauna solar seco y la cabina de radiación infra-roja. La eficiencia media diaria de la SSS con acumuladores térmicos de piedra pintada de negro mate, piedra sin pintar, agua contenida en botellas descartables y sin acumulador térmico, corresponde a 40,7 %, 38,1 %, 41,4 % y 38,7 %, respectivamente.
Diseño, construcción y evaluación de un microaerogenerador usando materiales reciclables
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2013) Bernabé Coaquera, Rigoberto; Polo Bravo, Carlos Armando
Este trabajo tiene por objetivo obtener energía eléctrica con un microaerogenerador diseñado y construido con materiales reciclables, evaluando la eficiencia del mismo bajo condiciones controladas en laboratorio y bajo las condiciones de viento de Tacna. El microaerogenerador fue diseñado para ser probado en diferentes configuraciones en cuanto a las características del rotor, en este caso, el diámetro, el número de aspas y el perfil de las aspas. El material predominante es el PVC. En sus diferentes formas, Tés, Reducciones y tubos de 4” y 2”. Así como, placas en desuso de Acrílico, rodajes y tornillos, además de elementos de electrónica básicos. El generador usado es un motor de corriente continua de un Equipo Betamax. Los datos que se obtuvieron demuestran que la configuración óptima, para este micro aerogenerador en especial, es de tres aspas, con un diámetro de 40 cm y obtenidas a partir de tubos PVC de 4”. Se ha logrado generar la electricidad necesaria para la carga de una batería de celular, una lámpara led de emergencia o un equipo mp3, con una eficiencia promedio de 3,45% bajo condiciones de viento de Tacna. Los resultados obtenidos nos indican que sí es posible diseñar y construir un microaerogenerador utilizando materiales reciclables para la generación de energía eléctrica a pequeña escala y para un día con velocidad promedio de 1,69 m/s, la energía generada en promedio es de 1,21 watts hora; la velocidad de arranque es de 1,48 m/s.
Caracterización de materiales compuestos utilizados en la fabricación de paneles para la construcción de viviendas en zonas rurales
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2013) Chana Chana, Denisse Lourdes; Torres Muro, Hugo Alfredo; Acosta Sullcahuaman, Julio
El presente trabajo de tesis expone el proceso y resultados de una investigación sobre residuos orgánicos para ser reutilizados en la fabricación de paneles para viviendas, tiene la finalidad de reducir el problema de la disposición de residuos agroindustriales, particularmente la cascarilla de arroz. El proceso escogido fue la elaboración de probetas con partículas de cascarilla de arroz, actuando como refuerzo en una matriz cerámica constituida de cemento. Se escogió esta fibra natural debido a la gran producción en la industria arrocera, siendo la cascarilla de arroz un residuo agrícola abundante y de propiedades físicas aprovechables. Las pruebas realizadas están basadas en las normas ASTM para ensayos que evalúan las propiedades mecánicas de compuestos desarrollados en base a fibras naturales como refuerzo en la matriz constituida de cemento. De esta investigación se concluye que es posible desarrollar probetas con propiedades físico-mecánicas óptimas y evidenciar que los residuos agrícolas pueden ser reutilizados. Cabe aclarar que este trabajo es parte de un proyecto de investigación que se viene desarrollando en la sección de Ingeniería Mecánica de la Pontificia Universidad Católica del Perú.
Análisis de interferogramas con el método de la transformada de Fourier para reconstruir en 3-D la forma de superficie de una película delgada de TiO2
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2014) Choque Aquino, Jovanetty Ivan; Paredes Choque, Edith Carmen
El presente trabajo describe el análisis de un patrón de franjas de interferencia (Interferograma) por el método de la transformada de Fourier para medir el espesor de una película delgada de dióxido de titanio (TiO2) depositado sobre un substrato de vidrio. Con tal propósito se ha diseñado e implementado una aplicación en MATLAB® para obtener la fase óptica de un interferograma, con la cual se ha reconstruido en 3-D la forma de superficie de una película delgada de TiO2 con el propósito de determinar su espesor y analizar su rugosidad y singularidades. Desde un interferómetro tipo Twymann – Green se obtiene el patrón de franjas de interferencia producto de la superposición de dos frentes de onda: uno que se refleja desde la superficie de la película delgada y otro desde un espejo plano de referencia. Mediante una cámara CCD conectada a un computador, se digitaliza un interferograma, dicho interferograma contiene información de fase producto de la diferencia de camino óptico (DCO) entre los dos haces de luz que interfieren. Finalmente se ha reconstruido una porción de película delgada de TiO2 con un espesor estimado de 387.48 ± 3.96 nm en una superficie de 4992x6656 μm2, cálculo que se ha realizado teniendo en cuenta las condiciones ambientales (Temperatura, humedad y presión atmosférica).
Evaluación de la producción de biogás, bioabono y biol en un Biodigestor Chino Mejorado, en zonas andinas
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2015) Amusquivar Coaquira, Cristian; Rivasplata Cabanillas, César Efraín
Este trabajo de investigación se realizó en las instalaciones del Centro de Capacitación para el Desarrollo (CECADE) Qosqo Yachay Wasi, ubicada en el distrito de Yaurisque, provincia de Paruro, departamento del Cusco, a 3 300 m.s.n.m. Se utilizó el Biodigestor Modelo Chino Mejorado para la evaluación de la producción de biogás, biol y bioabono usando dos tipos de cargas de una mezcla de residuos orgánicos con agua caliente a una temperatura promedio de 25ºC. Se evalúo el comportamiento térmico del biodigestor relacionado con el sistema de aislamiento e implementación de un invernadero, para optimizar su producción. Los resultados obtenidos nos muestran una eficiencia térmica del biodigestor del 29,89% para una temperatura media en el lodo de 18ºC, temperatura dentro del invernadero de 22ºC y temperatura media del ambiente a 14ºC, produciendo entre 0,13m3 y 0,35 m3 de biogás por día.
Análisis de iluminación e implementación de un sistema de lámpara para el alumbrado público basado en tecnología LED con control de intensidad
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2015) Ticona Llangato, Carlos Elisban; Rodriguez Delgado, Eduardo
El presente proyecto, denominado “Análisis de iluminación e implementación de un sistema de lámpara para el alumbrado público basado en tecnología LED con control de intensidad”, presenta una alternativa para el alumbrado público mediante la implementación de un sistema de lámpara basado en tecnología LED, para lo cual se realizó el análisis de iluminación empleando curvas Isolux, y así concluir en una buena alternativa en consumo de energía como también en proporcionar una iluminación comparable a una luminaria con tecnología convencional. Para optimizar nuestro sistema se le incorporó un control de intensidad tipo PWM (Modulación de anchura de pulso), basado en un Microcontrolador 16F873 y se empleó como sensor un LDR (foto-resistencia) de alta sensibilidad. Así uno de los problemas iniciales fue el de alimentación, ya que los LED son muy sensibles y necesitan de una corriente constante para su correcto funcionamiento y preservación de su tiempo de vida. La solución fue implementar un sistema de alimentación basada en un regulador de corriente mediante un transistor MOSFET IRF530 y una fuente AT (reciclada) de computadora, el cual dio buenos resultados. Así se obtuvo finalmente una luminaria que consume 28,5 watts, con eficiencia de 228 Lm/W y proporciona a 6 m de altura una iluminación de 7,8 lux, lo cual la ubica en la categoría P3, de uso moderado por ciclistas y peatones, según CIE (Comisión Internacional de Iluminación)
Determinación de espectros de emisión de colorantes orgánicos: Cumarina, βCaroteno y Curcumina; mediante espectroscopia láser para potenciales aplicaciones biológicas y médicas
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2018) Choque Ticona, Yuvidza; Tiburcio, Antonio
En esta tesis se presentan los espectros de emisión de colorantes orgánicos determinar unas de las propiedades ópticas de estos materiales como es la fluorescencia. Las muestras en solución usadas en el desarrollo de este trabajo fueron caracterizadas mediante espectroscopia laser, siendo el arreglo experimental consistente de un mini espectrómetro y un diodo laser continuo a una longitud de onda de 450 nm en la región azul del espectro. Este arreglo experimental permite irradiar las muestras en solución, a diferentes concentraciones, para obtener los espectros de emisión correspondiente, complementando esta información mediante los espectros de absorción para determinar la región efectiva de cada colorante que es materia de estudio. Se determinó que en ambos casos la intensidad de emisión y absorción incrementan su intensidad debido a la presencia de cromóforos y fluoróforos que realizan los procesos antes mencionados. La importancia de este estudio radica en las potenciales aplicaciones médicas, por ejemplo en las terapias fotodinámicas, y en el campo biológico, como método de estudio para visualizar algunos problemas en algunas regiones de interés. Los efectos producidos por estos métodos espectroscópicos están relacionados a las bandas asociadas de absorción y emisión de los respectivos colorantes.
Implementación de un seguidor solar para la evaluación energética comparativa de paneles fotovoltaicos
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2018) De La Gala Contreras, Alessandro; Torres Muro, Hugo Alfredo
El presente trabajo tuvo como objetivo principal la implementación de un seguidor solar para la evaluación energética comparativa de paneles fotovoltaicos. Siendo necesario para ello diseñar, construir e implementar un seguidor solar diario de dos ejes, automático con capacidad de registro de datos tales como temperatura, irradiancia y potencia de paneles fotovoltaicos, todo ello, con materiales accesibles para nuestra localidad. Alcanzándose este objetivo exitosamente, permitiendo así, la evaluación energética comparativa de dos paneles fotovoltaicos de iguales características, uno estacionario y el otro en constante seguimiento del sol, bajo las condiciones meteorológicas de la ciudad de Tacna, del 20 de octubre al 10 de noviembre del 2017. Concluyéndose así, con la implementación de un seguidor solar, la de un sensor de seguimiento, un sistema de registro automático, el de una tarjeta para el arranque y otra de control de potencia, así como procesar y analizar la información registrada. Notamos que, si bien la máxima temperatura alcanzada por un panel fotovoltaico en seguimiento, 38°C, fue más elevada que el del estacionario, 34,4°C, y estos a su vez que la del ambiente, 27,6°C, la energía total generada por este fue de 33,15Wh en contraste con los 20,5Wh generados por el panel estacionario. Logrando así una ganancia energética del 38% incrementando la eficiencia de un panel fotovoltaico policristalino en un 2,45% debido al uso de este seguidor solar.
Caracterización del sistema solar fotovoltaico conectado a la red eléctrica de la UNJBG utilizando un aplicativo informático, Tacna - 2017
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2018) Cohaila Mayta, Josimar Klever; Polo Bravo, Carlos Armando
Con el presente trabajo de investigación se ha desarrollado un aplicativo informático para caracterizar el sistema solar fotovoltaico conectado a la red eléctrica de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, a efectos de analizar, cuantificar y graficar los parámetros térmicos, energéticos y eléctricos; del sistema solar fotovoltaico conectado a la red eléctrica. El aplicativo informático fue desarrollado en el software Matlab R2017b, en el entorno Guide, la técnica de programación fue la secuencial. La data se encontraba almacenada en archivos de extensión *.CSV, teniendo un archivo para cada fecha determinada, los archivos se tienen desde el 16 de abril de 2015, hasta el presente, se almacenan de forma diaria y continua en intervalos de 15 segundos. El análisis diario permite visualizar los parámetros térmicos, energéticos y eléctricos vs el tiempo, obtener valores mínimos, máximos y promedios, así como la energía promedio generada en esa fecha, así como la energía acumulada en un día de evaluación, mensualmente y anualmente, finalmente muestra los valores de eficiencia del módulo fotovoltaico, así como la eficiencia del sistema. La eficiencia anual del sistema fotovoltaico es de 14,31 %, y el mes de mayor eficiencia fue el mes abril con 15 %. La energía activa acumulada durante este año 2017 fue de 4 632,22 kwh. Mientras que la energía activa registrada por el inversor fue de 5 149 kwh. Esta diferencia de 516,22 kwh, se debe a que no contó con toda data del año 2017.
Aplicación del modelo Bristow-Campbell para estimar la radiación solar global en la zona alto andina de la región Tacna
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2021) Caceres Masco, Lilian Katerin; Torres Muro, Hugo Alfredo
Este trabajo tiene como objetivo, explicar el proceso de determinación de la irradiación solar global para una superficie horizontal en la zona alto andina de la región Tacna a través del modelo Bristow - Campbell. El modelo estima la irradiación solar global diaria a partir de datos experimentales de temperaturas máximas y mínimas. Para contar con los datos necesarios para la aplicación del modelo, se recurrió al convenio con el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (Senamhi), quienes proporcionaron datos diarios de temperatura máxima y mínima ambiental, correspondientes a siete estaciones meteorológicas convencionales ubicadas en la zona alto e inter andina de la región Tacna para el periodo 2014 al 2017. En el software Microsoft Excel se desarrolló las expresiones matemáticas necesarias para la aplicación del modelo, además de los datos de entrada. La zona alto andina e inter andina presenta valores anuales de irradiación solar global superiores a los 5,5 kWh m-2d-1, siendo el distrito de Susapaya, provincia de Tarata el que presenta el mayor índice de energía solar promedio anual de 6,23 kWh m-2d-1 y el mínimo en el distrito de Aricota, provincia de Candarave de 5,61 kWh m-2d-1, por lo tanto, es viable y rentable las aplicaciones solares en estas zonas, con tecnologías adecuadas para regiones frías.
Evaluación de la eficiencia de una terma solar con tubos de vacío bajo condiciones climáticas del Centro Poblado Maure – Kallapuma (42260 msnm), Tarata, Tacna
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2021) Chuquimia López, John Alfredo; Polo Bravo, Carlos Armando
En el presente trabajo se evalúa la eficiencia de una terma solar con tubos de vacío mediante el estudio de sus características térmicas en dos estados diferentes, sin consumo y con consumo bajo condiciones climáticas extremas que caracterizan el centro poblado Maure – Kallapuma ubicado en la zona altoandina a 4260 msnm. El estudio se realizó a base de una de las tres termas solares instaladas e inoperativas en el Centro Educativo Horacio Zeballos Gamez de Kallapuma. Fue necesario realizar una serie de mejoras a la terma solar debido a su deficiente instalación original. Se instalaron ocho sensores de temperatura en diferentes puntos de la terma solar con el objetivo de recopilar la mayor información posible sobre el comportamiento térmico durante el proceso de calentamiento de agua para uso doméstico. Los datos se recopilaron durante los meses menos fríos de Kallapuma que corresponden desde diciembre del 2020 hasta marzo del 2021. El estudio ha tenido periodos de evaluación in situ y periodos en las cuales se dejó registrando los sensores de manera automática y bajo la supervisión del personal que labora en el centro educativo. Los resultados obtenidos nos muestran que la eficiencia máxima de la terma solar en un estado sin consumo es de 0,61 y para un estado con consumo es iguala a 0,56 lo que nos permite concluir que las termas solares con tubos de vacío son muy eficientes en Kallapuma para producir agua caliente de uso doméstico.
Evaluación comparativa del rendimiento global de módulos fotovoltaicos de tecnologías PERC, HIT, CIGS con la de silicio monocristalino bajo las condiciones climáticas de la ciudad de Tacna
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2023) Coaquira Miranda, Edgar Emmanuel; Polo Bravo, Carlos Armando
En este estudio se determina el rendimiento global de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red con tecnologías fotovoltaicas actuales en el mercado del tipo Al-BSF (campo de superficie posterior de aluminio), PERC (célula trasera del emisor pasivado), HIT (heterouniones con capa fina intrínseca) y CIGS (seleniuro de cobre, indio y galio) ubicados en la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann de la ciudad de Tacna, resaltando que la región de Tacna cuenta con un alto potencial energético solar. La investigación se ha realizado desde octubre de 2021 a marzo de 2022, en cuatro sistemas fotovoltaicos interconectados a la red, bajo el registro de datos automatizado por medio de plataforma en LabView, monitoreando los parámetros eléctricos como Potencia, corriente y tensión en AC y DC, también parámetros ambientales como temperatura del módulo, temperatura ambiente e irradiancia solar luego procesada y analizada en lenguaje Phyton. Obteniendo la tecnología Al-BSF un mayor rendimiento global de 85,60 % seguida de la HIT con 85,40 %, CIGS 83,60 % y PERC con 75,10 %, con estos resultados pudimos determinar que las tecnologías HIT y Al-BSF tienen un mejor rendimiento para las condiciones climáticas de la cuidad de Tacna. También se observaron pérdidas por temperatura para cada tecnología, siendo del 6,98% para Al-BSF, 2,18% para PERC, 1,86% para HIT y 2,01% para CIGS, con Al-BSF mostrando la mayor pérdida. La evaluación también reveló que, a pesar de estas pérdidas por temperatura, la tecnología de silicio monocristalino (Al-BSF) logró el mejor rendimiento global con un 85,60%, seguida de cerca por HIT con un 85,10%. Es importante destacar que la eficiencia de HIT se destacó en días con baja irradiación solar, lo que la hace más eficaz en condiciones climáticas similares a la cuidad de Tacna.
Influencia de la temperatura de calcinación en el gap de energía prohibida de las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) dopado con diferentes concentraciones de hierro (Fe)
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2023) Lanchipa Ramos, Wilson Orlando; Polo Bravo, Carlos Armando
El presente trabajo tiene como objetivo determinar el efecto de la temperatura de calcinación en ancho de energía prohibida (Band Gap) del dióxido de titanio puro y dopado con hierro al 1, 2 y 3 %, sintetizado por el método sol-gel, calcinado a temperaturas de 400, 600, 800 y 900 °C por un tiempo de 2 horas. La caracterización estructural se realizó por el método de difracción de rayos-X, obteniendo dióxido de titanio cristalino en todas las muestras, principalmente en dos fases: en las calcinadas a 400 y 600°C, se obtuvo principalmente la fase anatasa; mientras que, entre las muestras tratadas a 800 y 900 °C, se obtuvo la fase rutilo. Con espectroscopia Raman, se obtuvieron los modos vibracionales, los cuales confirmaron la presencia de las fases anatasa y rutilo, además de distorsiones en la red. Con la microscopia electrónica de barrido, se determinó la composición elemental y la forma de las nanopartículas. Finalmente, se utilizó la espectroscopia de reflectancia difusa para obtener los espectros de reflexión. Con ello, se pudo determinar un ancho de energía prohibida más bajo de 2,23 eV, con un espectro de absorción corrido del ultravioleta hacia el infrarojo por efecto del hierro. Los resultados son importantes para aplicaciones en descontaminación, purificación de agua y otras aplicaciones.
Implementación de un brazo robótico móvil de tres eslabones, aplicando la tecnología del sistema electrónico de hardware libre
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2023) Leyva Espezúa, Gustavo; Paredes Choque, Edith Carmen
Para elaborar el presente informe de tesis, se emplearon los fundamentos de la mecánica para el desarrollo del funcionamiento de la estructura antropomórfica (tipo de configuración), además de los fundamentos de los circuitos electrónicos y de programación. Esto permitió mecanizar los desplazamientos del esqueleto del robot obteniendo de esa forma una funcionalidad fiable. La implementación del prototipo robot experimental es controlada a través del algoritmo de la cinemática directa e inversa desarrollado en el sistema electrónico (Arduino Mega 2560), con la configuración de la geometría cartesiana del brazo robot antropomórfico como modelo matemático para el control de la posición y orientación. El prototipo tiene un funcionamiento en el alcance del brazo hasta de 18 cm dentro del límite máximo de su área trabajo y con un consumo de 2 A de corriente por cada servomecanismo. El consumo lo realiza de acuerdo a la actividad programada. Al prototipo se le construyo una base móvil para facilitar su desplazamiento global en el entorno de trabajo. Además, se ensambló una estructura de control de potencia, un microcontrolador y el circuito comunicador inalámbrica NRF24L01 para la evaluación del funcionamiento.
Influencia del dopaje en las propiedades estructurales, ópticas y morfológicas de las nanopartículas de titanato de bario dopado con cromo (BaTi(1-x)-CrxO3)
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2023) Huillca Huillca, Julio César; Polo Bravo, Carlos Armando
En las últimas décadas la investigación de los nanomateriales para mejorar la eficiencia de nuevas celdas solares y aprovechar la energía ilimitada proveniente del Sol ha tenido un impulso significativo. Uno de ellos es el Titanato de Bario que, por su estructura cristalina que la hacen poseedoras de propiedades ferroeléctricas y ópticas peculiares, la convierten en un material candidato para la mejora de eficiencia de las celdas solares. En este trabajo se sintetizó Titanato de Bario (TB) dopado con Cromo vía Sol-precipitación a una temperatura de calcinación de 700 °C y presión ambiente. Los polvos fueron caracterizados por Difracción de Rayos X (DRX), Análisis térmico simultáneo (TGA-DSC), espectroscopía por UV-Visible, Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), análisis superficial por el método BET (Brunauer-Emmett-Teller) y por Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM). La fase cúbica fue confirmada por DRX para el TB sin dopaje, mientras que presenta una distorsión hacia la fase tetragonal en las muestras dopadas con Cromo, la espectroscopia infrarroja también confirma la presencia de enlaces característicos de la estructura del TB. La banda prohibida calculada fue de 3,22 eV para la muestra con una ligera disminución para las muestras con dopajes. El área superficial fue de 2,54 m2/g para la muestra sin dopaje y una máxima de 4,51 m2/g con 0,5% de dopaje con Cromo. La disminución en la reflectancia aumenta el porcentaje de absorción del espectro electromagnético en el rango medido que para una futura aplicación en celdas solares podría indicar un mayor porcentaje de eficiencia en la conversión hacia energía eléctrica.
Síntesis y determinación de propiedades estructurales y ópticas de ferrita de bismuto (BiFeO3)
(Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, 2023) Cordova Mamani, Nilton Reymundo; Mamani Flores, Efracio
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo sintetizar por el método Sol-gel y determinar sus propiedades microestructurales y ópticas de la ferrita de bismuto (BiFeO3). En el proceso se utilizarón 4 precursores principales los cuales fueron Nitrato de Bismuto, Nitrato de Fierro, Ácido nítrico, Ácido Cítrico y para remover las impuras se usó Ácido Acético, el cual se sometió a una temperatura de 700°C y luego se caracterizó a través de la técnica de difracción de Rayos X, se determinaron los parámetros de red según el refinamiento Rietveld utlizando el programa Maud, así mismo se obtuvo el material semiconductor con estructura de tipo perovskita romboédrica y grupo espacial R3c, adicionalmente con el método de Williamson - Hall se determinó el tamaño del cristalito equivalente a 143.52nm. Por otro lado la técnica de espectroscopia de reflectancia difusa, el cual se observó que en la fase hexagonal la ferrita de bismuto (BiFeO3) presenta absorción en la región de la luz visible a temperatura ambiente hasta los 500 nm, aplicando la función de remisión de Kubelka-Munk se obtuvo una banda prohibida de Eg = 2,1 eV, cual indica que el material obtenido es un buen semiconductor, con posibles aplicaciones a fotocatalización y equipos optoelectrónicos e inclusive en la farmacia como son los bloqueadores solares. El valor la Band Gap presenta una mejora respecto a lo reportado por otros autores el BiFeO3 polvos.

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