El presente estudio se basa en la determinación de pérdidas de energía referentes al alimentador C-212 de la subestación de potencia SECHO, cuya finalidad incide en tratar de mitigar las mismas mediante la implementación de generación distribuida. Las pérdidas de energía y las caídas de tensión representan un valor elevado, producto del recorrido y la gran demanda del sistema eléctrico, por lo que es necesario tomar acciones pertinentes que logren aumentar la eficiencia del mismo. El objetivo general de la presente tesis, se basa en proponer la implementación de generación distribuida con módulos fotovoltaicos con la finalidad de mitigar las pérdidas de energía en el alimentador de media tensión C-212, logrando beneficios con los mínimos impactos posibles. De acuerdo con las simulaciones realizadas se determinaron las pérdidas de energía, energía suministrada y se identificó la barra que representa la máxima caída de tensión. De la misma manera, se determinó el nivel de penetración y ubicación favorable de tres bancos generadores fotovoltaicos; considerando las pérdidas de potencia. En base a la simulación realizada en PVsyst se determinó la potencia de despacho de cada generador y la energía anual que podría inyectar a la red eléctrica. Por último, como propuesta para la mitigación de pérdidas de energía, se implementó la generación distribuida en DIgSILENT, en otras palabras, los generadores se conectaron al AMT C-212, cuyos impactos fueron beneficiosos para el alimentador en estudio. Se logró bajar el nivel de cargabilidad del transformador elevador situado en SECHO, de la misma manera, se redujo el valor de la máxima caída de tensión y por último se lograron mitigar las pérdidas de energía. En resumen, la implementación de generación distribuida con módulos fotovoltaicos logra mitigar las pérdidas de energía, mejora el nivel de tensión y no afecta la frecuencia del sistema.

La restructuración de los mercados eléctricos con el objeto de introducir competencia ha originado la creación de agentes que se encarguen de la administración de los mismos, pero con herramientas modernas que les permitan supervisar el comportamiento del sistema eléctrico y la conducta de los agentes en el mercado eléctrico. La supervisión de la operación de un mercado requiere de información constante de los cambios que se presentan en el mercado, es así como surgen los Sistemas de Monitoreo de Mercado (SMM). Los SMM están constituidos por un conjunto de indicadores, los que a su vez, pueden ser variables, relaciones que se calculan, complejos resultados estadísticos tanto del sistema o mercado eléctrico, que permiten hacer seguimiento del desempeño y la seguridad del sistema así como también detectar eventuales conductas anticompetitivas y vacíos en la normativa, lo cual una vez evaluado es susceptible de ser corregido. Adicionalmente, permiten a los agentes que interactúan en el mercado la identificación de estrategias de negocios y de esta manera se pueda lograr una asignación eficiente de los recursos disponibles. La presente investigación sugiere un esquema para elaborar un SMM que sirva de apoyo a la vigilancia y toma de decisiones en el sector eléctrico, el mismo que resulta aplicable a las necesidades de un sistema hidrotérmico como el peruano. Para esto se plantea un esquema de diseño general de SMM y la forma como se debería distribuir la información para beneficio de todos los agentes en sus decisiones. Se determina un grupo de indicadores de la literatura técnica actual, de los cuales se seleccionan los que son aplicables al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional, los mismos se agrupan en cuatro categorías principales: situación de la operación del mercado, situación de la operación del sistema, estructura del sistema y, desempeño y poder de mercado. Finalmente, se evalúan en el tiempo siete (7) indicadores asociados a situaciones críticas que repercutieron en el mercado eléctrico peruano y su importancia del seguimiento que se les debe hacer. Palabras Clave: Mercados Eléctricos, Sistemas de Monitoreo de Mercado, Indicadores, Supervisión, Vigilancia. / Tesis

En la actualidad, la demanda del consumo de energía eléctrica se ha incrementado significativamente. Este fenómeno se ha presentado tanto en el sector doméstico como en el sector industrial. Por lo que es necesario, la construcción de nuevas fuentes energéticas para satisfacer las demandas actuales. Asimismo, se debe considerar el tiempo, el costo y el impacto ambiental que ocasionaría la construcción de las mismas. Ante este hecho, se plantea establecer planes de ahorro de energía eléctrica con ayuda de sistemas inteligentes en instalaciones domésticas para uso racional de la energía eléctrica, como una alternativa eficaz para no recurrir a nuevas fuentes energéticas. En la presente tesis, se tiene como objetivo el diseño de un sistema inteligente por medio de algoritmos de aprendizaje por redes neuronales que permita el uso racional y eficiente de la energía eléctrica en el sector doméstico. El desarrollo de la tesis incluye diseñar dispositivos que nos permitan medir la potencia eléctrica consumida. Estos dispositivos se desarrollarán con la ayuda de un conjunto de sensores de potencia. Como también el diseño y simulación de sensores de presencia que nos permita monitorear la presencia del usuario. En cuanto al control inteligente se desarrollará algoritmos de aprendizaje basadas en redes neuronales, de tal forma que sean capaces de aprender del horario de la rutina del usuario. También, se incluye el diseño de una interfaz adecuada con el usuario que permita el ingreso de datos para su procesamiento y visualización. Además, el diseño de un protocolo de comunicación más adecuada orientada a la domótica. Finalmente, se desarrollarán simulaciones y pruebas del funcionamiento del sistema inteligente, como los dispositivos desarrollados como el conjunto de sensores y el control inteligente.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El presente trabajo tiene como objetivo determinar el riesgo de no pago de las cuentas de energía de una distribuidora eléctrica, considerando el riesgo adicional asociado a las reprogramaciones de deudas morosas de energía (convenios de energía). El principal desafío que se asume esta investigación, es la carencia de información que permita identificar a los clientes, ya que no se posee información de perfil, por esta razón el análisis se centra en la información de comportamiento de pagos. El desafío fue superado con éxito, ya que los modelos planteados obtienen indicadores de predicción de un 80% de exactitud, lo que según las mejores prácticas de la industria financiera es considerado bueno (se considera aceptable una exactitud del 60%). Aplicando herramientas matemáticas se analiza el comportamiento de pago de forma individual y global para poder inferir la probabilidad de que un cliente caiga en incumplimiento de sus obligaciones a futuro (enfoque individual) o poder determinar que fracción de saldos adeudados evolucionarán a deudas incobrables (enfoque global). Este análisis se traduce en modelos que permiten predecir las pérdidas esperadas para un plazo futuro, producto del incumplimiento de obligaciones de pago por parte de los clientes pertenecientes a la cartera masiva de la distribuidora eléctrica. En el enfoque individual se desarrollaron regresiones logísticas que hacen posible encontrar la probabilidad de ocurrencia del evento “incumplimiento”. Luego se determinó la severidad de pérdidas dado que los clientes incumplen con sus obligaciones de pago, con ello se ajustan las probabilidades individuales a distribuciones de probabilidad, para mediante simulaciones de Montecarlo encontrar la distribución de pérdidas, y así determinar el valor esperado de la pérdida y la pérdida máxima posible al 95% de confianza. En el enfoque global el comportamiento de pago se modeló como una cadena de Markov homogénea y a tiempo discreto, donde se definieron estados de morosidad y se determinaron las probabilidades de transición de los saldos adeudados entre estados de un mes a otro. Para determinar el riesgo adicional asociado a los convenios de energía, las metodologías propuestas en este trabajo de investigación dividen la cartera de clientes masivos en dos grupos: “Clientes Sin Convenios” y “Clientes Con Convenios”. A partir de los cuales se crearon modelos que permiten determinar el riesgo de no pago de cada uno de ellos. Para el caso de Clientes Con Convenios, se realizaron modelos que permiten cuantificar el riesgo adicional que asume la distribuidora por no realizar el corte de suministro y dar la posibilidad que un cliente que estaba en situación de morosidad, pueda seguir aumentando su deuda. Finalmente se puede concluir; que al aplicar las metodologías descritas anteriormente, se obtuvieron los siguientes niveles de riesgo: Riesgo de la Cartera Sin Convenios: 0,4% Riesgo de la Cartera Con Convenios: 19% Riesgo de la Cartera Con Convenios: 32% (analizando efecto aumento de deudas por las reprogramaciones).

Durante el año 2008 hubo una fuerte restricción en la oferta de energía en el SIC, debido a condiciones hidrológicas adversas, ausencia de gas natural y escasa inversión en nuevas plantas de generación. Para evitar el racionamiento, entre otras medidas la autoridad instruyó a las empresas distribuidoras a reducir la tensión en el punto de conexión de sus clientes en hasta un 10% bajo la tensión nominal de suministro en zonas urbanas y en hasta un 12,5% en zonas rurales. El objetivo principal del trabajo de título aquí presentado, consiste en contribuir con elementos técnicos que permitan evaluar los efectos de una medida de reducción de tensión como herramienta de disminución de la demanda de electricidad a nivel del sistema de subtransmisión de Chilectra. Un objetivo secundario es analizar los efectos a nivel de sistema interconectado de dicha medida. Para poder lograr ambos objetivos es fundamental contar con un modelo de carga actualizado, el que además se proyecta como de gran utilidad para su uso en estudios de operación y planificación de los sistemas de distribución y de subtransmisión. El estudio comienza presentando una revisión bibliográfica sobre modelación de carga en función de la tensión y la frecuencia. Se exponen los modelos más ampliamente usados, las formas de obtener sus parámetros y distintos métodos de resolución. Para analizar los efectos a nivel de sistema, se realizan diversas reuniones técnicas con profesionales de empresas e instituciones que estuvieron directamente involucradas con la administración y/o control de la medida de reducción de voltaje. Una síntesis de estas reuniones se incluye en la memoria. Asimismo, se evalúan casos teóricos en sistemas pequeños para analizar el impacto del tipo de carga (dependencia de tensión), y de la compensación reactiva, sobre la efectividad de la medida de baja de tensión analizada. En dicho análisis se identifica un caso particular donde esta medida resulta ser contraproducente. Gran parte del desarrollo de esta memoria de título se construye a partir de ensayos de terreno, en los que se midieron las variaciones de potencia activa y reactiva debido a variaciones del voltaje en 8 transformadores de poder de Chilectra (6 de 110/12 kV y 2 de 110/23 kV). Con estos datos se realiza la modelación de los consumos asociados a dichos transformadores utilizando un procedimiento detallado en la revisión bibliográfica. Para estos efectos, se consideran tres horarios distintos para un día de semana. Cabe señalar que el caso particular mencionado anteriormente fue constatado en las mediciones de terreno. Se desarrolla un programa computacional en MATLAB para estimar los modelos de carga asociados a los transformadores que no pudieron ser ensayados. Dicho programa consideró dos métodos de resolución basados en reconocimiento de curvas de carga. Finalmente, se evalúa la medida de baja de tensión sobre un modelo reducido del SIC bajo la condición de operación que motiva el estudio y en distintos horarios (niveles de carga), concluyendo que la medida de baja de voltaje en sistemas de distribución es eficaz y puede significar una disminución en torno a los 60 MW bajo la condición de verano con hidrología seca, lo que equivale a un 3.3% de una demanda en Chilectra de 1815 MW. Queda propuesto como trabajo futuro realizar la modelación de cargas asociadas a otros transformadores de poder, extendiendo asimismo los modelos de carga para los meses de invierno.

No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo / El objetivo de la presente memoria es simular el comportamiento electromagnético del fotomezclador UTC-TW como es parte de un proyecto de desarrollo del laboratorio de Fotónica-THz del Departamento de Ingeniería Eléctrica. La memoria comienza con una revisión de conceptos básicos de teoría de microondas, teoría de antenas, el método de elementos finitos y las características más importantes de la estructura UTC-TW. Además se reseñan las características más importantes de dos programas para la simulación de estructuras a altas frecuencias con el método de elementos finitos: HFSS y CST MicroWave Studio. Luego, se indica la forma en que fueron parametrizadas las dimensiones del dispositivo en los softwares HFSS y CST, las características del equipo computacional utilizado y la forma en que se analiza el dispositivo. Con esto se obtienen los primeros resultados y se los presenta. A continuación se muestran los pasos seguidos para obtener un modelo con bajo costo computacional de la estructura para el análisis en frecuencia en el software HFSS. Se encuentra que es imposible obtener resultados útiles en HFSS debido a limitaciones de memoria RAM, lo que obliga a migrar el diseño a CST donde se realiza un análisis en el dominio del tiempo o transitorio. En CST se obtienen resultados convincentes a un menor costo en memoria y tiempo de computación, los que se comparan con resultados de un diseño simplificado en HFSS. Finalmente se hace una comparación entre HFSS y CST MWS y se concluye que CST es la mejor alternativa para el tipo de estructura estudiada dada la situación actual del equipo computacional disponible. Además se proponen alternativas al método de elementos finitos para la simulación del dispositivo y se indican algunas consideraciones para simulaciones futuras en HFSS y CST.

Ingeniero Civil Electricista / En el presente trabajo de titulación se realiza una investigación de los métodos de reducción de sistemas eléctricos de potencia, para estudios de estabilidad transitoria, presentes en la literatura. Dicha investigación da como resultado la elección de una metodología de reducción que es aplicada el Sistema Interconectado del Norte Grande y previamente validada con el Sistema P. Kundur de dos áreas. La metodología se basa en el enfoque de coherencia. La identificación de la coherencia se realiza utilizando la técnica de coherencia lenta, basada en el análisis modal. La formación de las barras de generación equivalentes se realiza utilizando el método del circuito equivalente de REI y los grupos de máquinas coherentes son representados mediante una máquina equivalente que mantiene sus características dinámicas. Las máquinas del sistema son representadas por un modelo de tercer orden. Finalmente, la reducción estática de los elementos pasivos de la red se realiza utilizando el equivalente de Ward. La implementación de la metodología es realizada en el software DigSILENT Power Factory. Se realizaron estudios de estabilidad transitoria sobre el modelo reducido obteniéndose una reducción aproximada en los tiempos de simulación del 40%. La validez del modelo está sujeta a las características de la perturbación aplicada.

La incorporación de sistemas de transmisión de energía en corriente continua en un nivel de tensión de 500 kV, hace indispensable conocer cuáles serán sus posibles efectos en el entorno que circundará las líneas aéreas que transmitirán la energía eléctrica hasta los centros de distribución y consumo de energía. En esta memoria se plantea la creación de un modelo teórico que permita estimar de manera aproximada cuales serán algunos de los efectos que la operación de una línea aérea de cuatro polos de un sistema de transmisión en HVDC (500 kV) puede generar en su entorno. Primero, se recopilan los procedimientos teóricos existentes, en lo relativo al cálculo de los campos eléctricos y magnéticos estáticos que se generan en torno a las líneas y la ocurrencia del fenómeno corona, lo que permite estimar y predecir, con cierto grado de exactitud, el nivel de contaminación electromagnética que introducen en el ambiente. Otro efecto que se estima es el nivel de ruido audible producido en torno a las líneas aéreas en HDCV. Posteriormente, se realiza una adaptación de los modelos matemáticos al caso de una línea aérea de cuatro polos en un sistema HVDC de 500 kV, realizando los cálculos correspondientes para el caso en estudio, y luego, finalmente, poder construir un modelo que permita estimar la magnitud de los efectos que se mencionaron previamente. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos con el caso de una línea de transmisión en HVDC bipolar de un circuito, para mostrar, en lo referente al campo eléctrico generado en el entorno de la línea, que, en el caso estudiado en este trabajo, es dos órdenes de magnitud mayor que en el caso de un solo circuito.

Actualmente no existe una metodología orientada a la industria nacional que entregue herramientas de cálculo para evaluar y estimar el desempeño de plantas industriales. La industria nacional aporta una importante fracción del PIB con manufactura de baja complejidad y poca eficiencia energética. Considerando lo anterior se diseña y aplica una metodología para caracterizar el desempeño energético de una unidad productiva típica, su relación con la producción y costos directos. El trabajo se realizó en los siguientes pasos: I. Se confecciona una pauta para evaluar plantas industriales chilenas. Esta propone un estudio de las subunidades productivas relevantes energéticamente, una clasificación y un balance de energía. II. En base a la pauta mencionada se evalúan las alternativas disponibles para una mejora en eficiencia energética. Se evalúan indicadores por cada medida para clasificar y priorizar soluciones a implementar. III. Para el estudio del caso se realizaron intervenciones en planta para reconocer las instalaciones, la tecnología y la situación de consumos de energía. En las visitas se hizo un levantamiento de información específica de consumos de energía eléctrica y térmica. Con esta información se evaluó la estructura del consumo, prácticas y tecnologías relativas a energía y eficiencia energética en planta. IV. Finalmente se evalúa el escenario con el proyecto integral de eficiencia energética. Para esto se realiza una evaluación de las medidas propuestas basándose en indicadores económicos lo que permite obtener una forma de priorizar la implementación de medidas. Para cerrar se discute con la empresa auditada sobre las medidas factibles de implementar. Otro aporte significativo es el estudio de soluciones poco convencionales como el secado de material, el manejo de material fundido y la interacción entre equipos pertenecientes a un proceso, medidas de especial importancia en la industria chilena y se ejemplifican en el caso estudio. Entre estas destaca el estudio del secado, una de las especialidades de Innovatec que considera el procesar la carga previamente y el diseño de un equipo secador, lo que es interesante ya que interactúa con otras medidas de eficiencia energética, siendo una de las soluciones más completas.

Ingeniero Civil Industrial / En este trabajo se evalúa la factibilidad técnica y económica de un proyecto de generación eléctrica, mediante el uso de grupos electrógenos de respaldo constituidos como Pequeños Medios de Generación Distribuida y operados en las instalaciones de terceros. El proyecto consiste en adaptar varios grupos electrógenos utilizados para el respaldo de distintas empresas e industrias como mini centrales generadoras conectadas al sistema de distribución a través del mismo punto de conexión a la compañía de distribución. Estas centrales funcionarán como PMGD y serán coordinadas por una única empresa operadora, la cual integrará el Centro de Despacho Económico de Carga. También se estudian en distintos capítulos la legislación, el sector, la factibilidad de la conexión, y se evalúa económicamente el proyecto obteniendo indicadores económicos relevantes como la TIR, el VAN y el payback del proyecto con una sensibilización de los posibles escenarios futuros. El modelo de negocios diseñado con la metodología CANVAS se basa en mantener la capacidad de respaldo de los propietarios y operar como PMGD, sin generar costos para los propietarios. En otras palabras, rentabilizar lo que era considerado un costo hundido (inversión en GE). Se define también un plan de comercialización para captar, desarrollar y fidelizar a los clientes, el cual prioriza el respaldo de sus instalaciones antes de la operación como PMGD, de modo de no adicionar riesgos a la operación habitual de los clientes y sin realizar cobros directos a los clientes. Asimismo se evalúa la adaptación de los puntos de conexión a la red para operar como PMGD y la rentabilidad del proyecto, de modo de obtener un escenario límite en cuanto al número de PMGDs adaptados para el desarrollo de este bajo una tasa de descuento calculada como un WACC. Las fuentes de ingresos de la empresa generadora equivalen a un porcentaje de los ingresos por potencia de suficiencia e inyección de energía de cada PMGD, fijado por un tarifario dinámico, según la potencia máxima instalada y la indisponibilidad forzada de generación. Según las proyecciones de precios estimados del diésel, potencia, CV y CMg se necesitan 115.000.000 de pesos para el desarrollo del proyecto, así como para disponer de suficientes fondos propios durante los primeros 4 años. La cifra se financiará en un 45% con un crédito al 6,55% a 15 años, y estará abierto también a inversores externos. Por último, el umbral de rentabilidad se alcanza con un total de 6 PMGD tipo adaptados para el mes 20 (o un equivalente a 9 [MW] en potencia instalada ) y una facturación de 7 millones de pesos mensuales. Finalmente, considerando los resultados obtenidos, el amplio y poco explorado mercado, además del mínimo alcance de mercado necesario para levantar el proyecto, se recomienda proceder con la ejecución de este. Es atractivo, innovador, rentable y a su vez muy escalable. / 14-10-2021