En la presente investigación, se abordó el problema general: ¿Cuál es el efecto de la automatización de un ventilador de 250HP sobre el consumo de energía en la compañía minera CHUNGAR S.A.C.? Y se determino el efecto de la automatización de un ventilador de 250HP sobre el consumo de energía en la compañía minera CHUNGAR S.A.C. Respondiendo a la hipótesis que la implementación de un sistema de automatización de un ventilador de 250HP tiene un efecto positivo sobre la reducción del consumo de energía en la compañía minera CHUNGAR S.A.C. La investigación integra la electrónica de potencia, tecnología de motores y el controlador lógico programable (PLC) para el control. El cual controla los tiempos de arranque y parada en el ventilador de 250HP. El sistema de ventilación de la mina con ventiladores primario, secundario y terciario. El ventilador secundario de 250HP permite manipular tiempos de parada en una hora y media en el cambio de guardia de personal de 6:30pm a 8:00pm sin disminuir el mínimo nivel de oxígeno de 19.5% en las labores. Se obtuvieron del analizador de redes Power Q4 Metrel, con los cuales se pudieron comparar los registros de potencia y el consumo de energía actual respecto a la alternativa propuesta, evidenciando un ahorro de costo de energía sustancial en la facturación mensual de electricidad de la empresa. El área de mantenimiento eléctrico planteo el requerimiento de reducir el consumo de energía en hora punta de un ventilador de 250HP. La alternativa planteada en la presente investigación se simuló mediante CADESIMU y RSLOGIX 5000. Los resultados de ahorro de energía proyectan un ahorro de 140.44kWh en una hora y media por día, en un mes 4213.22kWh representa un ahorro en US$188.84 más el ahorro de potencia de 110kW en hora punta respecto a la demanda máxima coincidente en US$727.00 al mes y un monto total cada mes de US$915.53 así en un año el ahorro de US$10986.32. Se concluye que el proceso de automatización permitirá el ahorro de US$10986.32 al año en el ventilador de 250HP, además de una mejora en el mantenimiento del ventilador.

Como herramienta de apoyo a la disminución de los costos energéticos hace varias décadas se vienen desarrollando y mejorando programas computacionales que simulan el desempeño energético y en particular el desempeño térmico de los edificios. En la actualidad existen alrededor de 300 programas desarrollados por distintos países e instituciones cada uno con sus fortalezas y falencias. En este trabajo se caracterizaron los softwares de modelamiento térmico Ecotect, TAS y DesignBuilder, con el fin de entregar una calificación disponible para las universidades y/o los posibles compradores dentro del mercado chileno. El edificio ubicado en Avda. Blanco Encalada 2120 fue modelado en cada uno de ellos, donde se ingresaron las características constructivas de este y los parámetros comunes de uso, que permitieron realizar una comparación de los resultados obtenidos. En algunos casos, estas herramientas poseen altos niveles de complejidad, por lo cual es altamente recomendable que sean utilizadas por un grupo de especialistas, que incluya profesionales de diversas áreas. Esto permitirá obtener resultados validados, confiables, transparentes y acordes con la realidad de nuestro entorno. Los resultados obtenidos indican que los softwares con resultados más consistentes fueron DesignBuilder y TAS. En el caso de Ecotect estos fueron menos convincentes. Las principales recomendaciones del estudio, para reducir el consumo eléctrico del edificio, corresponden a implementar sistemas de iluminación de mayor eficiencia, controlar las temperaturas de climatización y mejorar el rendimiento de los equipos de climatización. Este edificio consume unos 240 kWh/m2/año, valor considerado alto, lo cual indica que existen buenas oportunidades de implementar eficiencia energética. Las medidas recomendadas podrían reducir el consumo eléctrico por sobre el 20%.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniero Civil Electricista / Las carreras de autos solares se caracterizan principalmente por su gran limitación energética. En ellas, el vehículo debe recorrer grandes distancias durante extensos periodos sujeto a fuertes restricciones en la energía disponible de sus baterías, por lo que resulta primordial hacer una adecuada planificación en el manejo de la energía solar para obtener una buena posición al final de la carrera. El problema adquiere una complejidad matemática muy atractiva, si se considera que durante la carrera ocurren situaciones sujetas a incertidumbre y que pueden afectar el consumo de energía, tales como la presencia de fuertes vientos, nubosidad y problemas en el vehículo. El presente trabajo presenta un algoritmo para el uso óptimo de la energía en un vehículo solar, tomando en cuenta la existencia de perturbaciones, pero sin modelarlas explícitamente. Se consideran conocidas las pendientes de la ruta, al poder ser obtenidas desde documentación cartográfica pertinente. El algoritmo distribuye temporalmente el consumo de energía del vehículo de manera de no agotar prematuramente las baterías, buscando llegar a la meta en el mínimo tiempo posible y basándose en un esquema de control óptimo en tiempo real. Se planifica primeramente la energía utilizada por el vehículo en cada día de competición y a continuación se aplica una discretización temporal más fina, de manera de detallar aún más dicho consumo durante el día actual de competición. Finalmente se aplica un algoritmo de control óptimo en tiempo continuo basado en un método pseudoespectral al segmento de discretización en que se está corriendo al momento de la planificación. El procedimiento completo se itera considerando las mediciones de la instrumentación del vehículo, para construir el vector de estado actualizado al momento de la realización de cada iteración, obteniéndose así un proceso realimentado que reacciona oportunamente frente a imprevistos. Hasta el momento no se reportan en la literatura aplicaciones del método pseudoespectral utilizado en vehículos solares. El presente trabajo tiene, entonces, la ventaja de considerar en el corto plazo la dinámica continua del vehículo a un costo computacional menor que en otros esquemas, logrando un ventajoso compromiso entre el detalle de la solución obtenida y la rapidez de su obtención. Los resultados, obtenidos mediante simulaciones, muestran que el algoritmo recupera los principios generales de control óptimo de vehículos solares, a la vez que es efectivamente capaz de realizar, en tiempos del orden de los cinco segundos, cambios en la estrategia a seguir frente a imprevistos de diversa naturaleza, de manera que el tiempo requerido para llegar a destino resulta ser menor que al utilizar un esquema de lazo abierto. En la literatura consultada dichas soluciones tardan tiempos del orden de minutos en ser obtenidas. El detalle sobre consumos energéticos y velocidades esperadas con que el algoritmo predice la evolución del vehículo, permiten al equipo de carrera facilitar la detección de fallas que puedan presentarse.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El objetivo general del presente trabajo de título es cuantificar los costos y beneficios que se obtienen al implementar el uso de energías renovables no convencionales en calefacción y calentamiento de agua sanitaria, además de una optimización térmica de la envolvente de las viviendas. Actualmente existen diversas tecnologías que permiten reducir el consumo energético en calefacción y calentamiento de aguas sanitarias, sin embargo, las inmobiliarias que generan los proyectos de viviendas aún no las implementan ya que éstas conllevan una inversión mayor a la habitual. En este sentido, las inmobiliarias se enfocan en generar sus proyectos con la menor inversión posible y necesaria para cumplir con los requisitos mínimos de la reglamentación vigente. El estudio se realizó en un condominio de casas de la Inmobiliaria y Constructora SAE que tiene casas 250 m2 y 235 m2 construidos, y se hizo en dos fases. En la primera, las viviendas fueron analizadas térmicamente para proponer mejoras constructivas que permitan reducir la demanda energética en calefacción y paralelamente se cuantificó la demanda energética en agua caliente sanitaria. En la segunda fase, se realizaron diferentes propuestas para reducir las demandas relacionados con el calentamiento de agua sanitaria, servicios y calefacción. Como resultado final se concluye que para reducir la demanda energética en calefacción mediante mejoras constructivas es conveniente aislar interiormente los muros perimetrales sin intervenir el sistema actual de acristalamiento, lo que se traduce a un ahorro anual del 25% en la demanda energética de calefacción. Por otra parte, para reducir la demanda energética en calefacción mediante el uso de otros equipos se concluye que es conveniente el uso de calderas de condensación con lo que se consiguen ahorros anuales cercanos al 27%. Por último, para reducir la demanda energética de calentamiento de agua sanitaria se concluye que es conviene el uso de bombas de calor lográndose un ahorro anual del 45%.

Ingeniero Civil Industrial / En esta memoria se presenta el diseño y aplicación de una metodología basada en la clusterización de series de tiempo utilizando modelos de variables latentes para descomponer y describir el mercado de clientes regulados de Chilectra durante un período de estudio que abarca los años 2013 y 2014. Dicho mercado es de interés para la compañía pues en la actualidad solo se manejan tasas de crecimiento y análisis de situación a nivel agregado y se desea segmentar este mercado en segmentos de clientes con patrones de consumos distintivos entre ellos, para ello la compañía cuenta con una serie de data sets provenientes de mediciones realizadas por distintos equipos de medición a lo largo del anillo de concesión en distintos niveles jerárquicos Para ello se propone utilizar la herramienta estadística de Análisis de Componentes Independientes, en particular se propone utilizar el algoritmo fastICA para encontrar distintas combinaciones de componentes independientes dependiendo de cada experimento y luego seleccionar aquel resultado que mejor permita explicar las señales de consumo observadas e interpretar dichos componentes como patrones de consumos asociados a grupos de clientes individuales. Dicha metodología fue aplicada a dos data sets provenientes de equipos de medición asociados a transformadores y a subestaciones, para los cuales se aplicaron distintos experimentos con variaciones en la cantidad de componentes independientes a encontrar variando desde k=2 hasta k=15, posterior a esto se seleccionó el experimento k=5 como aquel que mejor combinaba los resultados obtenidos en términos de reconstrucción y la intepretabilidad, los 5 segmentos encontrados fueron denominados como Industrial , Residencial Anómalo , Residencial Alto Consumo , Residencial Bajo Consumo y Pequeño Negocio . Como output del algoritmo se obtuvieron las señales asociadas a los componentes independientes los cuales fueron interpretados como segmentos de clientes distintos que poseen perfiles de carga diarios distintos, además se obtiene una matriz de mezcla que captura la forma en la cual estos segmentos se mezclan por cada equipo de medición para generar las señales observadas, las participaciones de mercado promedio estimadas a nivel de transformadores son de 20.9%, 17.7%, 27.5%, 14.4% y 19.6% mientras que a nivel de subestación son de 19.1%, 14.3%, 28.0%, 24,8% y 13,8% respectivamente. Con ellos se estimaron las tasas de crecimiento interanual asociadas a cada segmento encontrado, las cuales a nivel de transformador son de 2.0%, 7.9%, 7.6%, 5.5%, 4.3% respectivamente, mientras que a nivel de subestación son de 3.9%, -0.9%, 4.4%, 4.2% y 8.0% respectivamente.

El presente Trabajo de Título pretende cuantificar la energía consumida en la construcción de obra gruesa de un edificio de altura media en la ciudad de Santiago de Chile. Esto es lo que se conoce internacionalmente como “Embodied Energy” y corresponde a la energía consumida en los procesos de extracción, fabricación, y transporte para lograr el producto final. El desarrollo de este trabajo se centra en explorar un área poco conocida en Chile y de alto impacto energético, puesto que el sector edificación representa alrededor del 40% de la energía final consumida en Chile. Se determinarán valores que puedan ser de utilidad en los futuros proyectos de construcción, aportando de esta manera a la eficiencia energética de los procesos constructivos y operacionales. El trabajo se desarrolla en 5 temas cronológicos, partiendo por el estudio de antecedentes teóricos y definición de criterios evaluativos, pasando por la obtención y cuantificación de los consumos energéticos y finalizando con el análisis de los resultados. A partir de esto se espera generar un criterio de balance energético a una estructura particular, de manera de poder cuantificar el gasto de energía en la etapa constructiva para así aplicar proposiciones en beneficio al mejoramiento de los procesos constructivos y materiales utilizados en la construcción en Chile. Se concluye que las energías involucradas son de diversos tipos y deben ser convertidas a una unidad de kilowatt hora de energía final para lograr el objetivo del trabajo. Como energía incorporada se obtienen valores para el acero, hormigón y moldaje de 9.944,63 [kwh/ton acero], 229,87 [kwh/m3 hormigón] y 1,41 [kwh/m2 de moldaje] respectivamente y de 0,26 [kwh/ton-km], 0,74 [kwh/m3-km] y 0,07 [kwh/m2-km] para el transporte de estos a obra. Finalmente se obtiene un total de 4.663.179 [kwh], o bien 636 [kwh/m2], en el consumo energético en la construcción de obra gruesa de un edificio de altura media para la ciudad de Santiago, lo que muestra una leve diferencia a los valores obtenidos en el estudio hecho por Cole y Kernan en Canadá para edificios de oficina 495 [kwh/m2], que puede deberse a las aproximaciones y supuestos considerados en el estudio.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista / El objetivo de este estudio consiste en determinar la influencia que el tráfico que cursa la red core de Entel PCS tiene sobre el consumo energético del Data Center que el operador tiene en Santiago. Con esta información se espera proyectar el consumo de forma eficiente, creando una herramienta que describa la relación entre las variables. Para llevar esto a cabo, se realiza la adquisición de datos de tráfico y consumo energético para generar un modelo agregado y otro desagregado que relacionan estas variables. Además se plantea la forma general de cada uno de ellos. Posteriormente, se describen en términos de sus parámetros y estimadores estadísticos sugiriéndose cotas para algunos nodos en base a información del fabricante de los equipos y a la documentada en el área de energía del operador. Luego se aplica el modelo desagregado utilizando datos actuales para discutir su validez y se da paso al análisis de distintos escenarios de proyección para el año 2010. Como resultado se observa que un 25% del tiempo los recursos energéticos no se emplean en ofrecer servicios de comunicaciones. Esto es debido a que es la componente constante del consumo energético, aquella de mayor peso. Se concluye que los modelos obtenidos logran relacionar el tráfico cursado por la red core del operador con su consumo de energía. Esta representación, propuesta por primera vez, permite planificar expansiones de la red desde el punto de vista del consumo de energía requerido. Como trabajo futuro se deja propuesto determinar los parámetros de los elementos de la red en base a un estudio más exhaustivo para mejorar las predicciones del modelo.

Ingeniero Civil Electricista / Se entenderá por calidad de servicio el conjunto de propiedades y estándares normales que, conforme la Ley y el Reglamento Eléctrico son inherentes a la actividad de distribución concesionada, y constituyen las condiciones bajo las cuales dicha actividad debe desarrollarse. Esta incluye la calidad de servicio comercial, la calidad de suministro y dentro de ésta la calidad de producto y la disponibilidad del servicio eléctrico. Se entenderá por calidad de suministro la disponibilidad del servicio, la cual se medirá a través de las interrupciones de suministro: cantidad y duración de ellas. Estas definiciones encuentran su sustento legal en la Ley General de Servicios Eléctricos (DFL 4/2006), el Reglamento Eléctrico (DS 327/1997) y las normas técnicas. Actualmente las exigencias de calidad de suministro establecen índices ligados a las empresas y zonas de concesión de distribución, estableciéndose exigencias en base a índices poblacionales, kilómetros de redes de distribución y criterios que no dan cuenta de la densidad de consumo, criterio que determina necesariamente la calidad que se necesita. El presente trabajo propone una metodología de asignación de grupos de consumidores dentro del territorio nacional a índices de calidad representativos mediante técnicas de minería de datos (clustering), con independencia de la empresa suministradora, la topología de las redes existentes o las distinciones demográficas. La agrupación se basa en parámetros geográficos y de consumo anual de energía. La metodología se deriva de una serie de tentativas de agrupación de datos reales correspondientes a los consumos de la octava y novena región, realizada con tres programas computacionales que implementan una serie de algoritmos de clustering. La metodología se basa en tres etapas: una etapa de pre-procesamiento donde se llevan los datos a un formato manejable y se filtran para eliminar datos no pertinentes para el análisis, una etapa de clustering en donde los datos son agrupados a través del algoritmo K-means. Luego se realiza el cálculo de los vecinos más cercanos para cada cluster, el cual orienta en la elección del parámetro épsilon para el algoritmo DBSCAN utilizado para realizar una nueva agrupación basada en densidad para cada uno de los cluster, produciéndose subclusters cuya característica es tener distintas densidades. Para todas las etapas de clustering se utiliza una métrica basada en datos geográficos (coordenadas x e y de los datos) y el consumo anual de energía. La tercera etapa de post-procesamiento permite asociar a cada uno de los subclusters un índice de densidad de consumo por área. Finalmente, se escogió un esquema de regresiones lineales con los índices de densidad de consumo para determinar las zonas de exigencias. Se aplica la metodología y se contrasta con el esquema actual, a través del análisis de algunos casos de interés. Se comprueba que esta metodología corrige limitantes que el esquema actual no considera.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Los procesos de conminución, en particular la molienda, constituyen una de las operaciones de mayor relevancia en el procesamiento de minerales, tanto por su importancia para las etapas de concentración posteriores como por el costo asociado a la cantidad de energía consumida. Actualmente, el recurso energético se ha transformado en la principal preocupación, debido a su alto precio y a la escasés del suministro a nivel nacional. Lo anterior ha repercutido sobremanera en la industria del cobre, requiriéndose de costos operacionales cada vez mayores para satisfacer las altas demandas productivas que rigen actualmente. En dicho escenario, la optimización de la molienda, que consume el mayor porcentaje de la energía de la planta de procesos, adquiere un rol fundamental. El siguiente trabajo se enfoca en el estudio de los circuitos de molienda SAG, los de mayor aceptación actualmente, para el desarrollo de una herramienta predictiva orientada a la optimización energética y productiva del molino Semiautógeno. Se diseñan 3 modelos predictivos: uno para la potencia consumida por el molino SAG, otro para su consumo específico de energía y un tercero para el tonelaje de alimentación fresca al circuito de molienda. El desarrollo de dichos modelos y su validación, se basa en información operacional de 4 circuitos correspondientes a 3 faenas nacionales de molienda SAG que procesan minerales de cobre. La metodología empleada consiste, en primera instancia, en la identificación de correlaciones entre las variables claves del circuito de molienda SAG, a través del análisis de la faena con mayor cantidad de información disponible (DB.M1). Posteriormente, se evalúa si las tendencias más relevantes evidenciadas para esta base de datos, se dan también para los demás circuitos de molienda considerados. Lo anterior permite descartar o validar la existencia de comportamientos de tipo genérico, que permitan el desarrollo de una o varias herramientas predictivas. La metodología empleada permite obtener 3 modelos que consideran como variable de entrada principal a la granulometría presente en la alimentación fresca, en particular el porcentaje retenido +1 -6 . Los modelos estiman satisfactoriamente el valor de las variables modeladas, siendo el de potencia consumida el de mayor calidad predictiva, con un error promedio de 3,7%, mientras que el modelo para el consumo específico de energía del molino SAG registra el peor ajuste, con un error de 6,8%, considerado aun aceptable. El mayor error asociado a este último modelo reside en la falta de representatividad de los datos de tonelaje de alimentación fresca utilizados para su construcción, en los cuales se identifica la existencia de un sesgo debido a perturbaciones externas. Los 3 modelos obtenidos constituyen un aporte inédito, al considerar como variable de entrada la granulometría de alimentación fresca, parámetro que hasta el momento no había sido incluido en modelos de esta naturaleza. Se recomienda seguir perfeccionando el actual trabajo, adicionando al mismo mayor cantidad de datos reales y actualizados que permitan mejorar la calidad predictiva de los modelos desarrollados.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / A lo largo de los años la minería ha incrementado sus costos en energía eléctrica, por lo que ha sido necesario trabajar con energías renovables para amenizar este impacto, por esta razón la implementación de paneles fotovoltaicos a la molienda SAG es un proyecto atractivo y proyectado a la futura minería. A partir del párrafo anterior, este estudio busca evaluar la implementación de la gestión de demanda en el molino SAG considerando aplicar el mismo sistema en el transporte de mineral desde la mina hasta la zona de stockpiles, el que será diferenciado en dos stockpiles por la dureza diferenciada de mineral y así comprobar si el proceso de DSM es factible, disminuyendo los costos asociados a la operación. Con los resultados se tiene que al aplicar la gestión de demanda que diferencia el mineral por su característica de dureza, genera una disminución en los costos operacionales para la simulación. A medida que aumenta el plan de producción de la mina, esta entrega un valor de hasta un 13% menor que el caso base (un funcionamiento sin gestión de demanda) para un procesamiento de 9000 tph. Además, el costo operacional es menor en las simulaciones de los casos DSM que presentan una cantidad de mineral diferenciado (alta o baja dureza) que es un 20% de la cantidad total de mineral, generando una diferencia en el costo operacional de hasta un 5%. Por último, el costo capital del Caso DSM es mayor que para el Caso Base, esto se debe a la incorporación de todo el circuito complementario para la instalación del segundo stockpile que alimenta el mineral diferenciado por la gestión de demanda al molino SAG. Por la información recopilada va a corresponder al 2% aproximadamente. El costo operacional de la mina es un 90% mayor que el costo del Molino SAG, por lo tanto, al aplicar la gestión de demanda es recomendable ajustar un plan minero que cumpla con la extracción de mineral e incorpore la nueva condición. De esta manera se logre utilizar la gestión de demanda energética y hacer una minería más sustentable con el medio ambiente.