Repositorio de Tesis UCSC
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Recent Submissions
Conversión de moto-scooter con motor de combustión a propulsión 100% eléctrica
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Osses Labbé, Bruno Elías; Espinosa Neira, Eduardo E.; Vergara Rojas, Samuel A.
Este documento presenta el proceso de conversión de la moto scooter modelo Honda Dio Sr de 1989, originalmente equipada con un motor de combustión interna de 50cc, a un sistema de propulsión eléctrica.
La iniciativa busca reutilizar materiales con vida útil restante, como el chasis de vehículos de combustión interna, reducir los gases nocivos y la contaminación acústica producidos por estos, y aumentar la adopción de vehículos eléctricos en la sociedad, investigando como superar las barreras del alto costo y la baja disponibilidad de estos en el mercado.
El trabajo comienza con un análisis de las normativas vigentes en diferentes países que permiten la transformación de vehículos de combustión interna a eléctricos, resaltando las características clave de este proceso. Se proporciona una descripción detallada de la moto scooter objeto de estudio, incluyendo sus componentes, especificaciones de funcionamiento, dimensiones, masa y autonomía, entre otros aspectos relevantes.
Se exploran las tecnologías clave empleadas en la conversión, como motores giratorios de imanes permanentes de alta eficiencia con conexiones trifásicas de potencia, así como los controladores que funcionan como inversores y rectificadores en distintas etapas, transformando la corriente continua en pulsos modulados de tres fases. Posteriormente, se procede a la fabricación de un sistema de almacenamiento eléctrico basado en baterías de iones de litio de segunda vida, provenientes de la micro movilidad, como scooters eléctricos, a través de un proceso de caracterización individual de cada celda, para luego ensamblar un nuevo paquete de baterías.
Se realiza una simulación en el software Matlab para visualizar la autonomía del vehículo con su nueva batería, limitada a los espacios disponibles para la conversión, evaluando su fiabilidad. Finalmente, se detalla la implementación de la moto scooter con sus nuevos componentes eléctricos, seguida de pruebas en entornos controlados para validar su funcionamiento.
Se concluye que es factible la transformación de una moto scooter a eléctrica, manteniendo o incluso mejorando su potencia con un motor eléctrico integrado en la rueda de 5 kW de potencia nominal y una batería de litio de 72V y 2.3 kWh de almacenamiento, aunque con una posible disminución en la autonomía aproximada de 50 km. Sin embargo, esta limitación puede ser mitigada con un sistema de baterías intercambiables, aprovechando celdas de segunda vida provenientes de scooters eléctricos de baja potencia en la categoría de micromovilidad.
Control predictivo basado en el modelo de estados finitos aplicado en un rectificador de frente activo con reducción a la frecuencia de conmutación
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Olivares Henríquez, Paulo Enrique; Espinosa Neira, Eduardo; Lizana Fuentes, Ricardo; Morales Montecinos, Aníbal
En este documento presenta un estudio sobre el control predictivo basado en el modelo de estados finitos aplicado a un rectificador AFE con reducción en la frecuencia de conmutación de los semiconductores y un margen de libertad al actuar en base a las posibles fluctuaciones presentes en la red eléctrica debido a los fenómenos electromagnéticos. Se detallan valores de contenido armónico, estándares, esquemas de control, etc. Todo lo necesario para lograr entender y llevar a cabo este proyecto.
Diseño de líneas de transmisión en zonas de altura arriba de 3000 metros sobre el nivel del mar
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Ortega Avello, Alvaro Ignacio; Lizana Fuentes, Ricardo; Vergara Rojas, Samuel; León Cifuentes, Ricardo
En el presente documento se presentan los aspectos principales a considerar en el diseño de una línea de trasmisión aérea de 220 kV en altura sobre los 3.000 m.s.n.m Se diseña una línea de trasmisión considerando su trazado, conductor, cable de guardia, aislación, estructuras, espaciamientos, distancias eléctricas y fenómenos de acuerdo a su geografía como el galloping e ice jumping, aplicando estándares y normativas vigentes. Entre los componentes que se definieron dentro del desarrollo del informe, a partir de diversos criterios y normas establecidas, se encuentran un conductor por fase ACAR 1300 MCM, 2 cables de guardia tipo OPGW y una aislación de la línea con 21 aisladores para cadena de suspensión. Se establecieron distancias eléctricas que se deberán cumplir para el diseño, en base a los pliegos técnicos normativos, considerando las condiciones geográficas del proyecto. Las conclusiones y resultados de los estudios realizados se dan a conocer y se aplican llevándolos a una simulación en el software PLS CADD.
Convertidor DC-DC parcial basado en topología MMC monofásico
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Besstel Riquelme, Julio César Fernando; Lizana Fuentes, Ricardo; Ramírez Arias, Guillermo; Vergara Rojas, Samuel
El presente informe, expone una problemática ligada a las estaciones de carga para vehículos eléctricos, referente al deterioro de la vida útil de los elementos presentes en éstas (transformadores, protecciones, aisladores, unidades de refrigeración, postes de carga, etc) y su relación con el nivel de carga presente en el sistema. A raíz de lo anterior, se formuló y analizó un convertidor de potencia DC-DC parcial basado en topología MMC monofásico.
Para conocer más allá esta topología, se utilizó un prototipo de simulación que fue controlado en base a compensadores PI y una técnica de modulación Phase-shifted PWM (toda simulación fue efectuada en Matlab-Simulink®).
Los resultados obtenidos a partir de lo simulado, muestran que la implementación de la topología presentada es capaz de satisfacer los requerimientos de potencia de un eventual impacto de carga tratándose de un auto eléctrico, sin que la red de distribución perciba este aumento de carga en el sistema (cuidando la vida útil de los componentes de ésta). Adicionalmente, se demostró que las baterías que componen el sistema propuesto pueden ser cargadas a partir de la red de distribución mediante un flujo de corriente controlado gracias a la tecnología que presenta la topología propuesta.
Habilitación y caracterización de sistema para procesamiento digital ultra rápido aplicado a señales en coincidencia
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Aedo Hermosilla, Sebastián Ignacio; Cariñe Catrileo, Jaime
Los contadores de fotones en coincidencia desempeñan un papel fundamental en las aplicaciones de la óptica cuántica. Debido al creciente nivel de complejidad en los experimentos de óptica cuántica, se ha vuelto cada vez más importante contar con herramientas precisas que permitan el conteo de coincidencias en múltiples canales a alta velocidad.
En este trabajo, se ha diseñado un circuito de detección de coincidencias electrónicas utilizando un field-programmable gate array (FPGA, por sus siglas en inglés), específicamente con la placa ZedBoard Zynq-7000, que permite trabajar a velocidades de hasta 1GSpS. Este sistema cuenta con cuatro canales operativos, que registran la separación temporal entre eventos de detección provenientes de detectores de fotones individuales. Además, la detección en coincidencia se realiza emparejando estos canales en pares.
Se logró diseñar varias ventanas de coincidencia con una serie de optimizaciones en una placa de desarrollo del FPGA disponible. La ventana de coincidencia más estrecha tiene una duración de 1 ns mientras que la más ancha alcanza los 16 ns. Para verificar el tamaño de todas las ventanas de coincidencia disponibles en este sistema, se utilizó un generador de funciones que simulaba la señal proveniente de detectores de fotones individuales. Esta verificación se hizo para todas las combinaciones de canales en pares posibles.
La creación de un software de monitoreo y control del sistema, habilita la visualización en tiempo real de las mediciones de coincidencias para múltiples ventanas de manera simultánea. Además, permite ajustar retardos de los pulsos generados por el generador de funciones. La comunicación entre este programa y la FPGA se llevó a cabo mediante el uso de UART, facilitando el intercambio de información.