Tesis para optar al grado de Magíster en Geografía mención Recursos Territoriales / El objetivo de la presente tesis, es el de analizar cómo el deterioro del medioambiente en el territorio de Quintero- Puchuncaví ha sido históricamente regularizado a fin de evitar o superar crisis de acumulación derivadas de las contradicciones ecológicas en la cadena productiva de la energía termoeléctrica allí generada. Para ello se construyó una historia ambiental que considera una revisión del proceso de instalación de capital fijo para la generación de electricidad, de los efectos ambientales de su crecimiento, y de la normativa ambiental y energética relacionada con esta actividad, además de otras adecuaciones administrativas con repercusiones directas sobre el territorio estudiado. Se reconoce que la definición del área como zona saturada ambientalmente, constituye un cambio en las significancias del territorio que lejos de limitar el crecimiento de la industria de generación termoeléctrica en Ventanas, desencadena una serie de transformaciones que consolidan la actividad industrial en la zona.

Ingeniero Civil / El objetivo principal del presente trabajo es realizar una evaluación entre distintas soluciones que se pueden adoptar para solucionar el problema de la dispersión de polvos contaminantes producido a partir de acopios de graneles sucios. Se da énfasis principalmente a los acopios de carbón utilizados en las centrales termoeléctricas. Actualmente en Chile se evalúan nuevas normativas para regular las emisiones al ambiente y las exigencias para aprobar los proyectos potencialmente dañinos para la población son cada vez mayores. De aquí la importancia que tiene evaluar medidas para minimizar el impacto de los nuevos proyectos en el ambiente. En este trabajo se evalúan cuatro soluciones de almacenamiento de graneles sucios que, actualmente son utilizados con diferentes propósitos en varios países, desde un punto de vista técnico y económico, buscando el que más se acomoda a un escenario representativo de la realidad nacional. Las soluciones de almacenamiento que se evalúan son: estructura de acero de marcos rígidos, estructura mixta acero-hormigón de marcos rígidos, estructura de acero tipo domo y estructura tipo domo de hormigón proyectado. El resultado de la evaluación técnica de las estructuras muestra que todas las soluciones presentadas cumplen con las exigencias requeridas en cuanto a factibilidad de construcción, capacidad de almacenamiento y normativa chilena, de modo que cualquiera de ellas se podría implementar como solución al problema de la dispersión de polvos contaminantes. En la comparación entre estructuras desde un punto de vista técnico-económico, donde se evalúa costo, tiempo de ejecución y relación volumen almacenado/superficie, la que se presenta como mejor solución en el escenario planteado es la estructura de acero tipo domo.

Doctora en Ingeniería Eléctrica / El objetivo de esta tesis es el diseño de estrategias de control predictivo (MPC) para plantas de ciclo combinado con colectores solares integrados (ISCC), que permita optimizar su funcionamiento en términos operacionales y económicos. Para que este tipo de plantas sea factible, el lugar en que se construyen debe tener altos niveles de radiación solar. Considerando que Chile es el país que tiene la radiación más alta del mundo, es que en esta Tesis se trabaja con plantas ISCC. Para el diseño de las estrategias de control, se desarrolló un simulador en Matlab ® Simulink de una planta ISCC. El sistema se implementa a partir de un simulador existente de una planta de ciclo combinado y de un simulador de una planta de colectores solares distribuidos (DSC). El desarrollo incluye el diseño de un generador de vapor solar y del sobrecalentador de la planta ISCC. Se diseña un MPC difuso para la planta solar, como parte de la planta ISCC. Los resultados se comparan con un MPC lineal, obteniéndose que el MPC difuso tiene mejor comportamiento ante cambios en las condiciones normales de operación. Utilizando un modelo ARIX (autorregresivo integral con entrada exógena) se diseña un MPC supervisor para la presión de vapor de la caldera de la planta ISCC. Los resultados se comparan con un controlador PI de nivel regulatorio. Se evalúan las estrategias de control, utilizando el simulador desarrollado y se concluye que el MPC supervisor disminuye el consumo de combustible de la planta ISCC, en régimen permanente y frente a cambios en la potencia de la turbina de vapor y de la turbina de gas. Con el simulador desarrollado, se pueden diseñar diferentes estrategias de control, para plantas ISCC, además de estudiar el comportamiento de sus variables. Dentro del marco del MPC, se puede realizar la optimización de las plantas ISCC considerando diferentes criterios, modos de operación y restricciones. Las principales contribuciones de estas tesis son: i) El desarrollo de un simulador de una planta ISCC. ii) El diseño de una estrategia de control predictivo difuso para una planta DSC. iii) El diseño de una estrategia de control predictivo supervisor para la planta ISCC.

En las ultimas décadas una de las discusiones más importantes a nivel país, ha sido en torno a la obtención de la energía necesaria para su funcionamiento y desarrollo, centrándose principalmente en la forma más apropiada para generar este elemento y las consecuencias que cada tecnología involucrada acarrea al medio ambiente y a sus habitantes. Sólo en la zona norte, entre la II y V región, existen ocho centrales termoeléctricas que producen energía eléctrica usando como materia prima el carbón, produciendo una serie de elementos contaminantes que han afectado directamente a las localidades, comunidades y entornos naturales aledaños a los lugares de emplazamiento de estas industrias. En este contexto, el año 2007 se presentaron tres proyectos de instalación de Mega Centrales Termoeléctricas, en la Comuna de La Higuera, en la IV Región, a una distancia aproximada de 20 Km. De la localidad de Punta de Choros. Como respuesta a estas situaciones, el proyecto se plantea como una contraparte a los efectos que producirían las Termoeléctricas, presentándose como un proyecto de puesta en valor, a través del cual la arquitectura funciona como soporte para educar a la comunidad, sensibilizando a la gente con el lugar. Para lograr esto el proyecto reconoce la oportunidad de establecer un circuito de desarrollo vinculando a las actividades turísticas y pesqueras a partir de dos acciones, por una parte la configuración de un sendero con estaciones que permitan el recorrido del borde costero y el reconocimiento de las características que hacen posible la existencia de esta biodiversidad; en segundo lugar y asociado a lo anterior, la creación de una caleta necesaria para la expansión de la pesca artesanal y del desarrollo turístico vinculado a las visitas de las islas por mar.

El problema ha abordar del presente trabajo de título es la elección del tipo de chimenea y su diseño para proyectos de centrales termoeléctricas de 350 MW en Chile. Para lograr el objetivo antes se realizó una recopilación de antecedentes en cuanto a las chimeneas de centrales termoeléctricas a carbón en Chile, estudios de impacto ambiental, literatura técnica y códigos de diseño para chimeneas. El trabajo presenta las variables esenciales de éste tipo de estructura y muestra su dependencia y origen, entregando valores reales de proyectos actuales de chimeneas para centrales termoeléctricas de 350 MW. Se presenta un ejemplo de diseño estructural para una chimenea de hormigón armado tipo y una comparación en cuanto a costos y plazos con respecto a una chimenea de acero. Respecto a los métodos constructivos y revestimiento interno se muestran las alternativas que se utilizan para este tipo de estructura. Finalmente se concluye respecto a elección de los elementos principales de la chimenea: materialidad del manto y tipo de revestimiento interno a utilizar.

Ingeniero Civil / El 11 de marzo de 2011 un terremoto de 8,9 grados en la escala de Richter golpeó las costas de Japón. Tras el terremoto, un tsunami azotó las instalaciones de la central nuclear de Fukushima I, las olas del tsunami alcanzaron las casas de bombas de los sistemas de enfriamiento, dejando estas de funcionar, lo que llevo al colapso de los seis reactores, provocando la fusión parcial del núcleo de tres de ellos, emitiendo a la atmosfera partículas radioactivas. Tras esta catástrofe nuclear, las compañías de seguros advirtieron esta falencia en los sistemas de enfriamiento con agua de mar. Chile es un país sísmico, y por ende, también estamos expuestos a la ocurrencia de tsunamis en nuestras costas. Considerando que muchas de las centrales termoeléctricas construidas o actualmente en proyecto en Chile, cuentan con sistemas de enfriamiento con agua de mar, tendrían estos sistemas de enfriamiento riesgos similares de falla a los de la central nuclear de Fukushima I. En el marco de lo anterior, el presente trabajo de título tiene por finalidad proponer una solución anti-tsunami para los sistemas de agua de enfriamiento en centrales termoeléctricas a carbón. La solución propuesta consiste en separar en la casa de bombas, el foso de filtrado del foso de bombas, reubicando el foso de bombas/motores a una cota protegida ante una eventual inundación en caso de tsunami. Para conducir el agua de mar del foso de filtros a la nueva ubicación del foso de bombas, se propone construir un túnel de conducción de agua de mar bajo la cota del nivel mar. El presente estudio analiza la factibilidad técnica y estima los costos de la construcción de este túnel en dos tipos de suelo, el primero de ellos en un limo cementado y el segundo en roca, en ambos casos se considera un túnel de largo 200 metros. En el caso de un suelo del tipo limo cementado, se estudia la metodología constructiva tunnel liner y se concluye que es técnicamente factible utilizar este método y su costo total aproximado es de MMUS$ 11,7. Por otro lado, en el caso de un suelo del tipo roca, se estudia la metodología constructiva de perforación y voladura y se concluye que es técnicamente factible y su costo total aproximado es de MMUS$ 6,6.

Ingeniero Civil en Computación / La normativa ambiental vigente en Chile exige a las empresas que emiten contaminantes del aire (por ejemplo, SO2 o NOx), mantener sus emisiones bajo niveles definidos. Desde octubre de 2010 opera la SMA o Superintendencia del Medio Ambiente, encargada de velar por el cumplimiento de dicha normativa y aplicar las sanciones que correspondan de acuerdo a la legislación. Dentro de este contexto, la generadora termoeléctrica E-CL, ubicada en Tocopilla y Mejillones ha solicitado a ASYT, empresa consultora de medioambiente, el desarrollo del software EMIS (Environmental Management Information System), el cual tiene por objetivo ser un apoyo a la gestión del cumplimiento de las exigencias ambientales de E-CL. El diseño de EMIS contempla la construcción de diversos módulos que permiten: consolidar los datos de emisiones de contaminantes de diversas fuentes, visualizar en tiempo real las emisiones, generar modelos de dispersión y planificar la realización de tareas asignadas por la autoridad, entre otros. El objetivo de este trabajo de título fue analizar, diseñar e implementar el Módulo de Alertas de EMIS, el cual permite a sus usuarios conocer en tiempo real el estado de cumplimiento de la normativa, definir eventos críticos y ser notificados en el caso de que ocurran. El trabajo trajo consigo diversos desafíos como: acoplarse al desarrollo existente de EMIS, definir un diseño software que otorgue un buen nivel de servicio, diseñar interfaces de usuario que logren aceptación por el usuario final y diseñar las alertas que sean útiles para la gestión ambiental de E-CL. Como primera etapa, se analizó el problema haciendo un levantamiento de la situación actual respecto al estado de avance de EMIS y al alcance de la normativa ambiental vigente. Teniendo esta información se definieron requisitos de aspectos clave del sistema, por ejemplo: cómo se define el estado de cumplimiento, cómo se define la criticidad de eventos, con qué frecuencia se actualiza el estado de cumplimiento, cuándo y a qué usuarios se debe notificar, entre otros. Luego, se definió una arquitectura de software, modelo de datos e interfaz de usuario que cumplan con los requisitos definidos y le permitan al sistema ser extensible y mantenible. Posteriormente, se implementó la solución teniendo como base Spring, Java EE y PostgreSQL, además de la utilización de bibliotecas externas, cuidadosamente seleccionadas para implementar funcionalidades gráficas y de programación de tareas. El sistema fue evaluado en el aspecto técnico realizando mediciones de performance y corroborando la validez de los cálculos realizados. También fue validado por usuarios finales mediante presentaciones y reuniones que fueron llevadas a cabo en las instalaciones de E-CL. Finalmente, el sistema fue instalado en los servidores de E-CL como prototipo funcional, lográndose una solución que facilita el cumplimiento con la autoridad y permite enfocarse en los ámbitos importantes de la gestión ambiental y toma de decisiones. Es factible potenciar esta herramienta para ser utilizada en el contexto de otro tipo de normativas, como por ejemplo de aguas, ruido, suelos, flora y fauna, entre otros.

Ingeniero Civil Químico / El carbón es un combustible ampliamente utilizado para generar energía en Chile y el mundo. Como ejemplo, un 19% de la matriz energética de nuestro país se basa en centrales termoeléctricas a carbón. En estas centrales, el tipo de carbón alimentado tiene efectos considerables sobre la mayoría de los equipos y operaciones unitarias que las componen. Es por esto que la tarea de selección y adquisición de combustibles es fundamental para una compañía productora de energía. En este contexto, el objetivo general de este Trabajo de Título es elaborar un modelo técnico-económico de la operación de dos unidades generadoras de energía eléctrica de la Central Térmica de Tocopilla, de calderas convencionales a carbón pulverizado, poniendo énfasis en las variables dependientes del tipo de carbón a combustionar. En primer lugar se elaboró el modelo (que se plasmó en un archivo de Microsoft Excel®), para luego realizar un proceso progresivo de Validación de resultados y Calibración de parámetros. Dado el error medio que tuvo para las variables principales, se considera que el modelo puede ser utilizado para asistir las decisiones de compra de carbón. Se detectó que, de los cuatro costos operacionales calculados, el mayor es el de adquisición y transporte de la cal hidratada (agente desulfurizador de gases de chimenea), seguido del costo de carga de carbón desde la cancha de acopio a las unidades. Luego se encuentran el costo de disposición de cenizas y el estimado de desalinización de agua para humidificación de gases (previa a la desulfurización). Asistir la selección de carbones es el objetivo del modelo elaborado. Sin embargo, el mismo modelo determina qué combustibles pueden y cuáles no pueden ser alimentados a las unidades, según consideraciones asociadas al manejo de cenizas y agente desulfurizador. Si este aspecto genera demasiadas restricciones, la tarea de selección puede reducirse a encontrar algún carbón que sirva para las unidades. Esta situación debe evitarse, mejorando las condiciones de operación y logística, específicamente para los cuellos de botella que se detecten a través de estudios como éste.

La energía, como base que soporta en forma sustentable el desarrollo de las naciones, se ha convertido cada vez más en un insumo extremadamente preciado, dado que interviene en todas las actividades que desarrolla el ser humano. Obviamente, la energía utilizada para la producción de bienes y servicios procede de fuentes muy variadas. / Tesis

Ingeniero Civil / Dadas las condiciones de localización de las centrales termoeléctricas a carbón, y la sismicidad de la costa de Chile, así como la creciente demanda eléctrica, principalmente de la minería, se propone evaluar el diseño de stoppers sísmicos exteriores de calderas del tipo carbón pulverizado (PC), cuyo desempeño sísmico permita disminuir el tiempo de parada operacional de las centrales con tal de abastecer de energía eléctrica en el menor tiempo posible y evitar dañar a la población, para el caso de la caldera generadora de vapor, equipo principal de las centrales, sometida a un evento sísmico severo. El análisis se realizará mediante un modelo integrado, que considera la interacción suelo estructura, la estructura de soporte del equipo, los componentes mecánicos de la caldera colgante, el sistema de stoppers sísmicos que transfieren carga sísmica entre la estructura de soporte y la caldera colgante. Este tipo de modelación es requisito para el diseño sísmico de calderas en la norma NCh2369 actualizada, con lo cual se obtiene una respuesta más real de la estructura y equipo. El diseño del sistema de stoppers sísmicos exteriores que se propone, tiene un comportamiento plástico con el sismo de diseño, con lo cual se protege al equipo colgante, limitando las cargas sísmicas que se transfieren a la caldera colgante. Luego del sismo de diseño, los stoppers sísmicos deben permitir su inspección y reemplazo para la pronta puesta en servicio de la central. Se propone un diseño de stoppers sísmicos de estructura de acero, que cumpla con los requisitos de análisis y diseño de la norma NCh2369 actualizada. Se verificó mediante el modelo integrado su comportamiento plástico y se realizó una estimación de las deformaciones plásticas máximas. Se concluye en este trabajo de título que se puede proveer stoppers sísmicos solo en base a estructuras de acero, con capacidad de disipación de energía con el trabajo plástico para el sismo de diseño, cumpliendo los requisitos del capítulo 14 de norma NCh2369 actualizada y los estándares de criterios de diseño sísmico de las empresas generadoras, para el suministro de calderas en Chile.