La presente memoria describe el diseño y construcción de la etapa analógica de un interferómetro de dos antenas que observe las regiones HI en torno a 1420MHz. El trabajo realizado consiste en diseñar y construir dos circuitos: un divisor semi-activo de alta frecuencia y un receptor heterodino interferométrico. Para desarrollar ambas placas, se estudiaron los distintos tipos de guías de ondas impresas que son utilizadas en la transmisión de señales de alta frecuencia, utilizándose para estos propósitos la estructura Microstrip. Luego se revisaron alguna de las técnicas más utilizadas para ramificar, curvar y adaptar líneas de transmisión de distinta impedancia Para elaborar el receptor interferométrico, se revisaron los principios básicos de heterodinación y se comentaron algunas de las técnicas más utilizadas para eliminar la banda imagen del espectro de interés. Así, para su confección se utilizaron dos receptores heterodinos con separación de banda lateral siguiendo la estructura Hartley. Ambos receptores fueron diseñados para trasladar el espectro del hidrógeno a una banda de frecuencia intermedia centrada en 2[MHz], procurando mantener las mismas distancias en las líneas de transmisión de modo de no desfasar las señales captadas por las antenas. El oscilador local es también proveído en fase a ambos circuitos. Tanto el divisor semi-activo como el receptor interferométrico funcionaron adecuadamente en las pruebas de laboratorio realizadas. Ambas presentaron niveles de potencia cercanos a los de diseño. La salida amplificada del divisor presenta una ganancia cercana a los 12[dB], y la otra, pérdidas del orden de los 7[dB]. El receptor interferométrico genera una ganancia en la banda de interés del orden de los 70[dB], con un rechazo de imagen cercano a los 25[dB]. El diseño, construcción y las pruebas de los circuitos desarrollados, fueron realizados íntegramente en los laboratorios del departamento de ingeniería eléctrica y el de astronomía, ambos de la Universidad de Chile, importando exclusivamente los componentes electrónicos y semiconductores.

El principal objetivo de esta memoria es crear un algoritmo que permita determinar el enmallamiento óptimo de una red de distribución de media tensión, como etapa posterior a la planificación de un sistema radial. Para resolver el problema de optimización se utiliza el criterio de minimización del costo total del sistema, considerando la energía esperada no suministrada (EENS). Se implementa un código que utiliza el modelo de una red radial previamente diseñada en base a algoritmos genéticos, considerando las tasas de falla y tiempos de reparación de los conductores empleados. Con estos datos, es posible optimizar cualquier tipo de red de media tensión que opere en forma radial calculando el costo asociado a la operación del sistema en distintos escenarios de enmallamiento. El código diseñado determina las inversiones adicionales y respaldos necesarios para conseguir el mayor nivel de confiabilidad posible. La EENS se estima considerando los parámetros de confiabilidad del sistema y la simulación de fallas en distintos tramos. Además se propone una metodología de cálculo de los índices de confiabilidad FMIK, FMIT, TTIK y TTIT, los cuales se utilizan para comparar el efecto producido por la inclusión de refuerzos en la red. De esta forma, se determinan las combinaciones que minimizan el costo total de inversiones, refuerzos en los alimentadores, y el costo de la EENS. Posteriormente, se realiza una evaluación económica que permite determinar las mejores inversiones dentro del horizonte de planificación estimado. El algoritmo se aplica en dos redes de distribución de media tensión. Los resultados obtenidos indican que el enmallamiento reduce el tiempo de indisponibilidad anual en cada sistema. Esto determina una reducción en el costo de la EENS y en los valores de los índices de confiabilidad que miden el tiempo total de interrupción. Asimismo, se obtiene la nueva topología de la red y el costo final asociado en ambos casos. Se concluye que el algoritmo diseñado permite mejorar la calidad de suministro de una red, minimizando el costo total de operación de la red, independientemente del tipo de red analizada. En base a la metodología propuesta se plantea como trabajo futuro realizar mejoras en el criterio de selección de las mallas candidatas y la inclusión en el algoritmo de otras técnicas de aumento de la confiabilidad en este tipo de redes.

En la actualidad, los sistemas de monitoreo a distancia son usados por empresas que necesitan conocer el estado y funcionamiento de sus equipos o de un sistema en particular. El monitoreo es realizado de forma remota porque los equipos se encuentran ubicados en lugares alejados de las oficinas de las empresas o en lugares donde el acceso es restringido. En particular, un regulador de carga de un riogenerador, es un dispositivo que tiene por finalidad producir el acople correcto entre una fuente de energía eléctrica, las baterías y los elementos de consumo. Con la finalidad de conocer el funcionamiento adecuado de este dispositivo, es necesario el monitoreo constante de dos parámetros: voltaje y corriente. Sin embargo, al estar ubicado en un lugar distante, requiere un enlace vía una red de telecomunicaciones, tal como GSM. El objetivo de esta tesis es el diseño de un sistema de monitoreo de parámetros eléctricos de un riogenerador PUCP, empleando tecnología GSM. Para determinar la operatividad del riogenerador, se eligió monitorear constantemente el voltaje y la corriente entre el regulador de carga y sus baterías. Este riogenerador, construido por el Grupo PUCP, tiene como finalidad generar energía eléctrica para zonas rurales aprovechando el caudal de un río. Para alcanzar este objetivo, se analizará el estado del arte de la tecnología existente, que se emplea en un sistema de monitoreo a distancia a fin de realizar la elección óptima de sus elementos. Estas decisiones incluyen la selección de los sensores, el diseño de las etapas de acondicionamiento, la programación de un microcontrolador, el desarrollo de una interfaz web y el suministro de energía solar del sistema de monitoreo. Al final, se realizan pruebas para comprobar y validar su funcionamiento. / Tesis

En los últimos años la economía de la Ciudad de Huancayo ha mostrado las mejores tasas de crecimiento de la región. Esta situación de crecimiento económico ha generado también un crecimiento muy importante en la demanda de electricidad, lo que conlleva a que La Empresa Regional de Servicio Público de Electricidad del Centro Sociedad Anónima – Electrocentro S.A. enfrente el desafío de satisfacer esta demanda creciente, para lo cual tendrá que contribuir en la expansión de la infraestructura eléctrica, con la finalidad de brindar un servicio responsable, seguro, permanente y de calidad. Razón por la cual ha previsto realizar el estudio de los sectores observados por OSINERGMIN en el proceso de fiscalización, con ello se brindará seguridad e integridad física de las personas reduciendo accidentes y cumpliendo las normas técnicas.

El presente informe trata de las actividades ejecutadas por mi persona como profesional en ingeniería eléctrica, estas actividades están enmarcadas en base a lo establecido en las leyes y normativas emitidas por el Ministerio de Energía y Minas, por el organismo regulador del servicio público de Electricidad. El presente Trabajo de Suficiencia Profesional está dividido en 5 capítulos en los cuales se detallan aspectos importantes en el servicio Público de Electricidad, específicamente en los temas de Nuevos Suministros y Reclamos. En el Capítulo I, se presenta los aspectos generales de la empresa en la cual desarrollo y amplio mis conocimientos adquiridos en la Universidad Continental, como también se describe las actividades que brinda Electrocentro S. A.

Este trabajo está dentro de la línea de investigación de confiabilidad en sistemas eléctricos, orientada a la evaluación y verificación de la suficiencia mínima en los estudios de planificación y operación de redes de transmisión, así como en la valorización de energía, potencia y servicios complementarios. Desde el uso de modelos de operación por nudo, en que se modelan los costos marginales por barra, en Chile, o precios marginales localizados (LMP) utilizados en otros sistemas, se ha hecho cada vez más necesario trasladar las propiedades sistémicas a características nodales. Luego, se necesitan herramientas de cálculo que permitan tener una visión objetiva de la confiabilidad a nivel de barras, preferentemente de consumo, para asegurar a los clientes niveles de confiabilidad en un sistema dado. Esto tiene directa relación con el costo del sistema de suministro y a la vez con el costo medio de racionamiento a que se hallan expuestos. En este estudio se propone una metodología de evaluación de la confiabilidad nodal para sistemas compuestos HLII (generación y transmisión), en que se aprovechan las propiedades topológicas de la red de transmisión en conjunto con un proceso de composición de estados de disponibilidad en el modelo probabilístico. La metodología fue aplicada a los sistemas prueba RBTS de 6 barras y Garver, y se evalúo un escenario hipotético de interconexión entre los sistemas SIC-Chile y MEM-Argentina, obteniendo resultados satisfactorios en precisión y mejoras considerables en los tiempos de procesamiento respecto a otras metodologías de evaluación de confiabilidad. Posteriormente, se desarrolla una propuesta general que incorpora la confiabilidad a nivel de barras en los costos de los proyectos de expansión de los sistemas de transmisión, mediante un proceso secuencial de dos etapas principales. La primera se refiere a la planificación estática de sistemas desarrollado a través de un modelo de optimización lineal entero mixto (Branch and Bound con Pseudocostos), que entrega un conjunto de alternativas de expansión de la red de transmisión. La segunda etapa consiste en la evaluación de confiabilidad nodal mediante la metodología antes mencionada, que permite determinar los índices LOLP y EPNS de las alternativas resultantes de la etapa anterior. La selección de la alternativa óptima se realizó mediante la acción conjunta entre la fijación de niveles de corte mínimo en los índices de confiabilidad por barra, que restringen el espacio de soluciones factibles de expansión y una valorización no homogénea y relativa del costo de falla por barra en función de los índices de confiabilidad nodal que incrementa el Valor Actual de los Costos (VAC). En términos generales se concluye que la imposición de niveles de corte mínimo de confiabilidad nodal como requerimiento de la planificación de los sistemas de transmisión tiene fuertes repercusiones en los costos globales de expansión de los sistemas. Esta situación no es consecuente con lo bajos valores del costo de falla y racionamiento imperantes. En cuanto a desarrollos futuros se propone avanzar en el desarrollo de mercados de transferencia de confiabilidad, valorización de la confiabilidad como un servicio complementario, nueva metodología de valorización del costo de falla incorporando índices de confiabilidad nodal e incorporar modelos de optimización que ataquen el problema de forma conjunta y no modular.

En este trabajo de título se hace una investigación bibliográfica del tema de la resistencia de aislación, el índice de polarización (IP) y la razón de absorción dieléctrica (DAR) como métodos para diagnosticar el estado de una aislación. Se estudian las características que tienen los sistemas aislantes y los fenómenos que ocurren en ellos al aplicarles una tensión continua. Además se describen niveles de tensión para realizar el test de resistencia de aislación y valores tentativos del IP y del DAR para definir el estado de una aislación. La segunda parte de este trabajo corresponde a la descripción de cuatro experiencias realizadas en laboratorio para verificar la eficacia y veracidad del DAR como método para diagnosticar el estado de una aislación, esto se logra mediante la comparación empírica de los resultados del DAR con los diagnósticos que entrega el IP. Las primeras dos experiencias se realizaron en el laboratorio de Alta Tensión del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile, y las últimas dos experiencias en el laboratorio de la empresa Nexans S. A. Para cada experiencia se simuló distintas condiciones del estado de una aislación, sometiéndola a diferentes anomalías para así poder comparar los resultados de ambas razones en un rango más amplio de situaciones, considerando variados factores que afectan el valor de la resistencia de aislación. En la última parte se discuten las conclusiones ligadas a la comparación entre lo teórico y lo obtenido en laboratorio, y se analiza para cada experiencia la correlación existente entre el DAR y el IP. En resumen, se confirma que el DAR sirve como criterio para determinar el estado de una aislación, existiendo una alta correlación entre ambos índices en los cuatro casos estudiados. Finalmente es importante mencionar la necesidad de realizar un estudio similar, pero en equipos en funcionamiento y con fallas reales.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo hasta el año 2011 / Considerando que en el país los servicios complementarios todavía no poseen un marco reglamentario y aún quedan temas por analizar, esta memoria aborda los servicios de control de frecuencia y la forma en que éstos deben operar técnica y económicamente. Se realiza una revisión de los distintos fundamentos de la operación técnica y económica del control de frecuencia en el sistema español, argentino y uno de los sistemas norteamericanos denominado PJM. Asimismo, se realiza una revisión de los servicios complementarios de control de frecuencia en Chile, señalando cuáles son las exigencias de la norma técnica y cómo se lleva a cabo su operación actual. Adicionalmente, se presenta una descripción teórica del control de frecuencia y se muestran los modelos básicos de distintos tipos de tecnologías (hidráulicas y térmicas). En función del conjunto de antecedentes, se presenta la propuesta técnico-económica, mostrando el comportamiento de máquinas térmicas e hidráulicas aisladas ante la variación de distintos parámetros. A partir de estas respuestas es factible reconocer los parámetros que explican el mal desempeño de una máquina de manera de poder descartar estos casos en simulaciones del sistema en su conjunto. Se seleccionan algunas configuraciones de máquinas y parámetros para ser utilizadas en las simulaciones de escenarios de distintas configuraciones del sistema, es decir, sistemas compuestos principalmente por máquinas térmicas, sistemas compuestos preponderadamente por máquinas hidráulicas y sistemas mixtos. De las simulaciones realizadas se demuestra que no solo es necesario saber cómo se comporta un determinado tipo de máquinas, sino que también la composición de máquinas del sistema. Se constata que existen máquinas que reaccionan más rápido al momento de regular frecuencia, mientras que otras son muy lentas y en algunos casos ni siquiera pueden efectuar una acción de regulación. Por medio de simulaciones, se comprueba que se alcanzan mejores resultados al efectuar una regulación con un conjunto de maquinas en vez de una sola o un grupo pequeño. En un sistema en que una máquina no aporta reserva y es reemplazada por otras, se verifica que mientras mas máquinas se repartan la reserva faltante menor resulta la desviación de frecuencia final. Con respecto al análisis económico se analiza un sistema similar al español, donde la regulación de frecuencia primaria es obligatoria y la secundaria es por medio de un mercado. Además, se entrega la posibilidad de que las centrales que no realicen la acción de regulación puedan compensar la acción reguladoras de otras unidades. Asimismo, el conjunto amplio de casos presentado en este trabajo se aprecia como un material docente que puede complementar de manera adecuada las temáticas tratadas en cátedra en cursos de especialización. Por último, cabe señalar que se propone como trabajo futuro un análisis que incluya el modelo del SIC para evaluar el comportamiento de la regulación de frecuencia con los parámetros que éste posee y así poder incluir el sistema de transmisión.

Este trabajo forma parte del proyecto “A radio interferometer design and construction, for know-how acquisition, training, and teaching experiences design, at the Electrical Engineering Department of the University of Chile”, el cual cuenta con financiamiento del Fondo ALMA – CONICYT. Este proyecto tiene el objetivo de diseñar, construir e instalar un interferómetro de dos antenas para fines de docencia en el Departamento de Ingeniería Eléctrica (DIE) de la Universidad de Chile. Se contempla la instalación de dos receptores de señales radioastronómicas, diseño y construcción de un circuito analógico que traslada en frecuencia las señales recibidas, conversor analógico digital de dos canales que digitaliza la información a una alta taza de muestreo, un circuito digital que realiza el proceso de correlación y finalmente un sofware que se encargará del post proceso de la información, lo que incluye el cálculo de una FFT (Fast Fourier Transform) para obtener una Función de Visibilidad. El objetivo general del presente trabajo de título es el diseño del circuito digital que albergará el Correlacionador de este Interferómetro. Los objetivos específicos que involucra esta labor son: el diseño del esquemático detallado del circuito digital y el diseño de su correspondiente circuito impreso en cuatro capas (Printed Circuit Board - PCB); la configuración de cinco FPGA (Field Programmable Gate Array) incluidas en el circuito, en un lenguaje de descripción de Hardware. Como elemento fundamental del diseño se incluyeron cuatro ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) donados por ALMA (Atacama Large Milimetric Array) que realizan los cálculos para la correlación, lo que implicó el estudio acabado de su funcionamiento. Como resultado del proceso de diseño se logró confeccionar una primera versión del PCB de cuatro capas. Esta será validada y luego construida, etapas que exceden los alcances del presente trabajo de título. Además se diseñó un sistema de control y monitoreo del proceso de correlación y de etapas de entrada y de salida, mediante configuraciones en cada una de las cinco FPGAs. Las “personalidades” de estos dispositivos configurables fueron verificadas mediantes simulaciones, las cuales arrojaron resultados apropiados. Además se comprobó que las implementaciones son factibles en cada circuito configurable, mediante el cálculo de ocupancias y frecuencias máximas. El trabajo que queda por hacer es la validación del diseño de esquemático y PCB. Luego implementar el diseño y someterlo a pruebas básicas. Finalmente configurar los dispositivos programables que contiene y probar las personalidades diseñadas. Como aporte a este proceso posterior, todos los resultados experimentales, fuentes y originales de diseño de este trabajo de título se han ordenado y almacenado en un disco compacto.

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