Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Dado el potencial hidráulico que posee el país para generar energía mediante Centrales Hidroeléctricas, y que algunos de éstos proyectos se han visto afectados en los últimos años por problemas técnicos, el presente trabajo pretende contribuir con un estudio que ha permitido definir los factores técnicos relevantes que inciden en la materialización de dichas obras, considerando, además, que de acuerdo con la política pública definida por el Estado, el sistema de abastecimiento eléctrico requerirá del desarrollo de este tipo de fuente de energía en el futuro; para lo cual, entre otros aspectos, los proyectos deberán superar las dificultades técnicas que los han afectado. El objetivo del presente trabajo se encuentra enmarcado en el concepto de Constructabilidad, que: es la integración óptima del conocimiento y experiencia en construcción, en la planificación, diseño, logística y operaciones de obra para alcanzar todos los objetivos del proyecto (CII, 1986). A partir del análisis bibliográfico y entrevistas a profesionales expertos se buscó una descripción con respaldo cualitativo y cuantitativo de procesos que deben ser tratados con especial cuidado en el desarrollo de los proyectos hidroeléctricos. De este modo se espera que los resultados sean una base que permita emitir recomendaciones para estandarizar y mejorar la eficiencia en la ejecución o materialización de los proyectos hidroeléctricos en Chile. Los factores relevantes obtenidos del estudio, se agruparon en las diferentes etapas que componen el desarrollo de un proyecto hidroeléctrico. Así, se tiene que en la primera etapa, correspondiente a Estudios Técnicos, los más destacados fueron: estudios hidrológicos, que permiten obtener predicciones de crecidas y condiciones climáticas; estudios topográficos y geológicos-geotécnicos, que condicionan las metodologías constructivas. Para la siguiente etapa, correspondiente a Estudios Ambientales, el resultado del presente estudio indicó que el foco está en el relacionamiento comunitario. La fase de Diseño destacó por la completitud de la ingeniería de detalle, especificaciones técnicas de construcción y compatibilización de especialidades así como la presentación de un proyecto con ingeniería básica terminada para la obtención de la Resolución de Calificación Ambiental. En la etapa de Construcción resultó crítico el proceso de revisión de la ingeniería proveniente de la etapa de diseño y la identificación, control y seguimiento de riesgos, para prever desafíos, y detectar oportunidades de optimización de las obras o dificultades de materialización que deban ser enfrentadas mediante el rediseño de las mismas.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Eléctrica / Proyecciones del Banco Mundial y la Agencia Internacional de Energía estiman un aumento de la población, de la demanda de energía y del consumo de agua hacia el año 2040. El impacto del cambio climático modificará la disponibilidad de recursos hídricos en América Latina. Esto último repercute directamente en la hidroelectricidad, que representó el 56% de la producción total de energía de América Latina en el año 2015, y en la agricultura, la cual es una actividad económica clave en la región y un usuario intensivo de la tierra, agua y energía. La relevancia del nexo Agua-Energía es ampliamente reconocida, pero de los modelos y análisis disponibles no existe ninguno que optimice la operación y planificación del nexo e incluya a su vez todas las dimensiones de esta interdependencia. Tampoco se han considerado sistemas transfronterizos, siendo lo más extenso territorialmente la aplicación a nivel país. Por medio de una adaptación de la función objetivo y restricciones, e incorporación de nuevas restricciones al modelo de optimización, se estima e integra el costo de riego no suministrado, a un modelo de coordinación hidrotérmica, dada la importancia del uso del agua en la agricultura. A partir de la validación del modelo para un caso base, se presenta el estudio de América Latina continental a través de un sistema interconectado regional. Se analizan 13 escenarios con el fin de capturar las dinámicas y acoplamientos entre los sistemas eléctricos de potencia y el uso del recurso agua en el año 2040. Los escenarios considerados reflejan los impactos proyectados del cambio climático según las trayectorias de concentración representativas, el uso de sistemas de almacenamiento, la gestión de la demanda eléctrica y un mayor desarrollo de energía solar. Los escenarios de planificación al año 2040 son construídos con el apoyo de una herramienta de planificación centralizada. Así, los resultados obtenidos muestran que la consideración de una matriz con mayor penetración solar aumenta el costo de operación total del sistema, lo que no implica una disminución del riego abastecido, en un contexto sin rivalidad entre hidroelectricidad y riego. Bajo un escenario de rivalidad entre ambos usos y alta penetración de energía solar, se disminuye drásticamente el abastecimiento de riego, producto del uso del agua embalsada como sistema de flexibilidad a bajo costo, para gestionar la variabilidad del recurso solar. El modelo de co-optimización propuesto y el análisis del caso de estudio, proporcionan una herramienta de apoyo al momento de querer conocer el efecto que tendrían las decisiones tomadas hacia el año 2040 por los diferentes actores del sistema, tanto en el sistema eléctrico como en los recursos hídricos. Todo esto, bajo el supuesto de una operación centralizada e integrada a nivel continental, y en un contexto donde se afirma que operar y planificar de manera independiente no es coherente en el futuro que se proyecta. Se propone como trabajo futuro estudiar nuevos escenarios, complejizar el modelo en otros aspectos como restricciones de pre-despacho y/o alteración hidrológica, expandir esta herramienta a la planificación y que se implemente este modelo con diferentes combinaciones de ubicación de bocatomas de riego, dada la importancia que tiene en el cumplimiento de los requerimientos de riego. / CONICYT N°22170803

Ingeniero Civil / El hydropeaking, un esquema de operación fluctuante de las centrales de embalses, se ve acentuado en la medida en que aumenta la incorporación de ERNC fluctuantes en la matriz de sistemas eléctrico hidrotérmicos. Entre estos tipos de energías fluctuantes se encuentra la eólica y la solar, de las cuales esta última se encuentra en pleno desarrollo en Chile, acaparando interés internacional. Para comienzos de 2018 se proyecta que estará puesto en marcha el proyecto de interconexión del SIC y SING, los dos principales sistemas eléctricos del país. De este modo, centrales de embalse del SIC entrarán en directa relación con centrales del norte del país mediante el Coordinador Eléctrico Nacional. Esta interconexión, sumado al potencial que tiene la zona del Norte Grande para la instalación de energía solar y los antecedentes de ERNC fluctuantes en sistemas hidrotérmicos vuelve pertinente la pregunta de cuánto aumentará el hydropeaking al aumentar la instalación de energía solar en la matriz. Para responder a ello se realiza una modelación en Ameba, un modelo comercial que permite simular problemas de optimización que lleva a cabo el Coordinador Electrico Nacional (organismo que planifica el despacho de carga). Se configuran escenarios de distinta penetración masiva de energía solar y dos casos base: uno con y otro sin interconexión y se obtienen las series potencia horaria de las centrales de embalse para tres distintos escenarios hidrológicos. Estas series son llevadas a caudal y posteriormente analizadas mediante Indicadores de Alteración Hidrológica. Los principales resultados son que, en general, la interconexión de los dos sistemas, por si sola, no trae consigo grandes variaciones sobre el sistema y que la incorporación masiva de energía solar, dada la interconexión SIC-SING, lleva a las centrales de embalse a un esquema donde más capacidad solar se traduce en más tiempo sin generar, produciendo que, respecto del caso base, el hydropeaking aumenta en las centrales que actúan como base del sistema y disminuye en aquellas que en el caso base operan con un alto hydropeaking. Como trabajo futuro queda propuesto el desarrollar una metodología que permita obtener mejores indicadores para evaluar el hydropeaking, el estudio de restricciones operacionales y de un contra-embalse como medidas de mitigación al aumento del hydropeaking bajo escenarios de incorporación masiva de energía solar y establecer una relación cuantitativa entre la alteración de sistemas acuáticos y los indicadores de alteración hidrológica utilizados en el trabajo.