El objetivo principal de este trabajo consiste en el diseño de un generador sincrónico a base de imanes permanentes, para su utilización con una turbina eólica, en la perspectiva de posibilitar el abastecimiento de energía eléctrica en zonas rurales del país. La metodología utilizada se inicia con el diseño de las características eléctricas del generador, considerando las características aerodinámicas de una hélice modelo, a fin de obtener la respuesta de la turbina eólica equipada con el equipo eléctrico de generación diseñado. Posteriormente se presentan los estudios tanto de clima como de demanda eléctrica de una comunidad rural del país, la cual se escoge para realizar un cálculo de abastecimiento energético con las máquinas diseñadas. Conocidos los resultados de los cálculos, entre los cuales está el porcentaje de la demanda que es posible abastecer con las máquinas diseñadas, se realiza una evaluación económica que considera el costo de construir y operar estas turbinas eólicas durante un determinado período de tiempo y el ahorro en consumo de petróleo diesel, correspondiente al energético primario de un grupo electrógeno que debería entregar la energía eléctrica ahora generada en base a la energía eólica. Con esto se concluye la factibilidad de la utilización de este tipo de turbinas como solución al abastecimiento eléctrico dentro de zonas rurales, climáticamente aptas

Esta memoria de título corresponde al diseño de una estrategia de adopción del nuevo protocolo de Internet IPv6 para la Red Corporativa de Codelco-Chile. El trabajo busca una solución factible para dicho problema y plantea la solución con su correspondiente programación. Dada la vertiginosa evolución de las tecnologías de información, en particular de Internet, nace la necesidad de contar con un protocolo capaz de manejar un mayor número de dispositivos conectados a la red, permitiendo mejorar el rendimiento de las comunicaciones, en particular las multimediales. De esta forma se desarrolla IPv6, destinado a reemplazar IPv4, el protocolo que actualmente rige las comunicaciones en Internet. Así la migración desde un sistema a otro está cada día más cercana, por lo que es de suma importancia estar preparados para dicho cambio. Por ello la importancia de contar con un plan que permita realizar este cambio en forma estructurada, a costo razonable y habilitando a Codelco-Chile para consolidar su liderazgo tecnológico. En este marco, se desarrolla una estrategia que consta de cuatro etapas: la implementación de un laboratorio; la difusión y promoción del proyecto; la expansión de la conectividad a toda la empresa; y las proyecciones futuras una vez concluida la etapa de adopción. La estrategia está diseñada de modo que el plazo de implementación de este cambio tecnológico sea lo más corto posible (aproximadamente dos años). Además permite realizarlo en forma ordenada, y prepara a la empresa para enfrentar los desafíos tecnológicos que trae la minería del futuro.

Actualmente el potencial hidroeléctrico de la región de Aysén está previsto en más de 8.000 MW, que comparativamente al potencial del país es una importante cifra que se debe tener en consideración. En especial en la región destacan, los ríos Baker y Pascua que en conjunto podrían generar más de 3.000 MW. Es precisamente de lo anterior que nace el proyecto HidroAysén, proyecto que sería ejecutado por las empresas Endesa Chile y Colbún S.A. El proyecto intenta aprovechar el 30% del potencial de la región, inyectando en un plazo de 10 años 2700 MW en el SIC, valor de gran importancia a la hora de conocer el crecimiento de la demanda y el parque generación hacia el futuro. Existen dos formas de unir el núcleo de generación Aysén con el centro de consumo SIC, que están separados en al menos 1.000 Km del punto más cercano (Puerto Montt); una forma es mediante el convencional enlace de corriente alterna (HVAC) o en su lugar optar por una nueva tecnología, que no conoce antecedente en Chile: Enlace de Corriente Continua o HVDC. Es aquí, lo novedoso del proyecto, la instalación por primera vez en el país de un enlace HVDC. Esta elección tiene muchas razones, que tienen tanto un trasfondo técnico como económico, que finalmente hace optar, bajo ciertas circunstancias por una u otra tecnología. Actualmente el punto asignado como inyección desde HidroAysén en el SIC, es Santiago. Sin embargo en este trabajo se propone un análisis comparativo de una posible inyección en otro importante punto de consumo (Charrúa). Considerando un horizonte de proyección al año 2013, y asumiendo que entonces estaría en funcionamiento las centrales Baker 1 y Pascua 2 de HidroAysén aportando unos 1200 MW, es que se pondrán en paralelo los efectos económicos (generación y transmisión principalmente) de estos 2 posibles escenarios. Para lograr lo anterior es que en primer lugar se estudia el estado actual del SIC para luego hacer una proyección al año 2013, en donde se tienen 2 importantes situaciones: SIC considerando el enlace HVDC inyectando en Santiago y el SIC considerando enlace HVDC inyectando en Charrúa. Considerando lo anterior el análisis contempla dos partes, que basan sus enfoques en hidrologías y el crecimiento de la demanda máxima. En primer lugar se estima el crecimiento de la demanda en relación a los últimos años y se proyecta al año 2013, considerando entonces para el SIC 3 tipos de hidrologías (seca, normal y húmeda). La segunda parte consiste en una proyección de la demanda que no guarda relación con la estadística de los últimos años y que en particular se estima un crecimiento al doble del ritmo que lo ha hecho en el último tiempo. El análisis económico para estas 2 situaciones marcan tendencia entre una u otra opción del lugar físico de inyección del enlace HVDC en el SIC, y que bajo ciertas condiciones la elección de inyectar en Charrúa es más conveniente que inyectar en Santiago y viceversa, pero finalmente y considerando de manera global todas las situaciones analizadas o escenarios, para las distintas hidrologías se demuestra que en términos generales la mejor opción de inyección en el SIC, es Santiago, ratificando la decisión que actualmente existe referente al tema.

El objetivo del presente Trabajo de Título es el de diseñar e implementar una Plataforma de Desarrollo orientada al área de control automático. Esta plataforma será aplicada a un prototipo de una máquina fresadora CNC, diseñada y construida para el propósito de este trabajo, cumpliendo el rol de controlador de la misma. La plataforma en sí podrá ser utilizada en el diseño y construcción de prototipos y como base para futuras aplicaciones específicas. Esto gracias a las distintas funciones con que cuenta y la documentación entregada en este trabajo. La etapa de diseño está compuesta por una investigación sobre la tecnología a utilizar y los requerimientos que deberá cumplir. Este proceso entrega como resultado las especificaciones eléctricas y mecánicas de la plataforma y la matriz de la placa de circuito impreso para la construcción de la misma. En esta etapa se detallan los criterios y consideraciones realizadas de cada parte de la plataforma, de tal manera de dar cumplimiento a cada objetivo trazado. En la etapa de implementación de la plataforma, la fase de construcción y armado de la placa de circuito impreso fue realizada por una empresa externa especializada en este tipo de trabajos. Para comprobar el funcionamiento de la plataforma se construyó un prototipo de fresadora CNC, el cual forma parte del entorno de prueba creado especialmente para el presente trabajo. Se realizaron diferentes experimentos para poder observar el comportamiento de la plataforma como controlador. De esta manera, se obtuvieron resultados reales de la operación de la plataforma dentro de una aplicación y con ello se validó el diseño realizado. Como conclusión al trabajo desarrollado se obtuvo la plataforma de desarrollo diseñada e implementada de acuerdo a los requerimientos planteados, los cuales fueron cuidadosamente verificados utilizando el entorno de prueba construido para tal propósito. De esta manera, se cuenta con una plataforma de desarrollo diseñada y construida en Chile, completamente funcional y lista para ser utilizada, siendo de gran ayuda en el diseño y construcción de aplicaciones en el área de: control automático; electrónica de potencia; electrónica de consumo; y, queda abierta a futuros usos.

Las redes híbridas de fibra óptica y cable coaxial, HFC, fueron implementadas en un principio por operadores de TV Cable, los que posteriormente incluyeron servicios como Video-on-Demand, Pay-Per-View, etc. Con el avance de la tecnología, las redes de TV Cable fueron capaces de ofrecer otros servicios multimedia como telefonía y acceso a Internet de Banda Ancha. Para esto, modificaron las mismas redes existentes, transformándose en Operadores Multi-Servicio, MSO. La red sufrió modificaciones importantes, pasando de ser una red prácticamente unidireccional a ser una red bidireccional desbalanceada. En la discusión actual sobre telecomunicaciones se encuentran habitualmente términos como convergencia IMS (IP Multimedia Subsystem) y Redes de Nueva Generación, NGN (Next Generation Networking). HFC representa un bloque fundamental en la comprensión de estos conceptos. Un factor clave para el éxito de los operadores de cable que pretenden adecuar sus redes para la próxima generación de arquitecturas de comunicaciones, será la capacidad del personal técnico para evaluar las diversas opciones disponibles. Por otro lado, los MSO, se enfrentan a otras consideraciones como el manejo de la compatibilidad de las diversas normas de próxima generación con las arquitecturas existentes y cómo determinar el momento óptimo para realizar este cambio. El objetivo de esta memoria fue diseñar un curso teórico y práctico sobre servicios soportados por redes HFC de nueva generación, basándose en los atributos de escalabilidad y disponibilidad que esta tecnología presenta frente a otras. Para guiar el desarrollo de este proyecto se utilizó una metodología que consiste en la recopilación de información sobre tecnología HFC en la etapa inicial, seguido de un análisis de los datos obtenidos. Con esta información se generó un programa docente y una planificación que permitió desarrollar el curso. En este proyecto de título se diseñó e implementó un curso de servicios teórico y práctico. En lo teórico se cubren temas como: Broadcasting de TV, Internet/Datos, Telefonía, IPTV, eTV, Video-on-Demand, Pay-Per-View, VoIP, videoconferencias y Juegos On Line. En lo práctico, se presenta una propuesta preeliminar de laboratorio docente, que contempla una red HFC a escala y guías prácticas sobre la evaluación de servicio y la vía de retorno. El curso se diseñó para hacer uso de recursos docentes presenciales e interactivos a través de Internet. Este curso representa un aporte, tanto fuera como dentro del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile, al tratar temáticas actuales con un enfoque orientado a la industria de los servicios ofrecidos por los MSO. El curso diseñado es una propuesta orientada a completar la instrucción de un ingeniero civil electricista.

El transporte ha cobrado gran relevancia en las ciudades modernas, en las que el aumento de población, los atochamientos y la polución, degradan la calidad de vida. Es en respuesta a estos problemas que surgen nuevos e innovadores medios de transporte, como el que se aborda en este trabajo. Un vehículo de pequeño tamaño consistente en una plataforma autobalanceada con dos ruedas laterales, en que el pasajero se ubica sobre la plataforma mientras las ruedas lo movilizan. Específicamente, se aborda el mejoramiento de un prototipo desarrollado en 2009, el cual logró ser funcional, pero su operación requería un alto grado de destreza y entrenamiento, además de presentar un comportamiento, en ocasiones, poco predecible. Por este motivo se planteó en este trabajo, la intervención completa del vehículo en cuanto a diseño electrónico y software de control, con el fin de generar una segunda versión del mismo con mejoras técnicas sustanciales. Adicionalmente, se abordaron algunos aspectos mecánicos y estéticos, con el fin de proteger los componentes electrónicos y mejorar la experiencia de manejo, permitiendo que el usuario maniobre el vehículo inclinando el mando de dirección lateralmente, siguiendo el movimiento natural del cuerpo. El rediseño de la electrónica se hizo en base a los conocimientos adquiridos en el trabajo anterior, integrando la información previa disponible y añadiendo elementos nuevos que permitieran cumplir los objetivos planteados. Los puentes H, encargados de accionar los motores, fueron reconstruidos utilizando una estructura de bus laminado, aumentando así su capacidad de corriente y reduciendo las inductancias parásitas. El mejoramiento de la electrónica de disparo de los puentes H, permitió reducir a una décima parte los tiempos de conmutación, mejorando la eficiencia del circuito. Se incorporaron además protecciones por hardware para evitar cortocircuitos, así como sensores para monitorear y controlar la corriente circulante por los motores. Se desarrolló una nueva unidad IMU independiente de la tarjeta de control, capaz de obtener mediciones de inclinación y de su derivada en tiempo real, sin contaminación por ruido inducido, gracias a su interfaz completamente digital. La tarjeta de control también fue rediseñada para ajustarse a la nueva configuración de los sistemas, mediante conexiones limpias, minimizando el número de cables. El nuevo software se desarrolló desde cero, utilizando un esquema modular e incorporando conceptos como la abstracción de hardware, para simplificar la portabilidad y facilitar la comprensión de su funcionamiento. Esto posibilita la utilización del vehículo como plataforma de desarrollo de estrategias de control, en la cual la interacción con el hardware y la administración del sistema ya están resueltas. Además, se implementó una interfaz de comunicación por comandos, a través de la cual se puede monitorear el sistema, modificar parámetros y ejecutar órdenes usando un programa cliente externo al vehículo, conectado vía USB a la tarjeta de control. Desde el punto de vista electrónico y luego de los cambios introducidos, el vehículo se desempeñó correctamente. Las medidas tomadas para mejorar la robustez del sistema permiten una operación confiable, sin necesidad de precauciones adicionales por parte del usuario. La mayor cantidad y calidad de las mediciones de los instrumentos, junto con la aplicación de dos lazos en cascada (tanto para el control de inclinación a través de un torque en los motores, como para sus perturbaciones en la dinámica) mejoró sensiblemente el comportamiento del vehículo, lo que fue verificado a través de encuestas de percepción realizadas a usuarios novatos antes y después de las modificaciones. Destaca en estas evaluaciones el tiempo requerido para un manejo mínimo, que se redujo de unos 30 minutos a alrededor de 10 minutos.

La energía undimotriz es aquella energía producida por el movimiento de las olas. Se trata de una energía renovable y limpia la cual aún no ha sido explotada en nuestro país como una alternativa de generación de energía. La extensa costa chilena, junto con la variedad en climas de ola que posee y la presencia del oleaje durante todo el año otorgan a Chile una alta potencialidad para la instalación de centrales que utilicen tecnologías que aprovechen la energía de las olas. El presente tema de investigación estudió, bajo criterios técnicos y económicos, la factibilidad de implementar esta tecnología en la costa chilena, para lo cual se seleccionó dos sistemas distintos que usan la energía de las olas, dentro de los disponibles en el mercado, los cuales fueron evaluados en tres puntos específicos en la costa, obteniendo la potencia generada y el factor de planta correspondiente a cada caso. Con esto fue posible determinar el mejor sitio para la instalación de dos centrales, cada una usando uno de los sistemas evaluados, la inversión involucrada en cada proyecto, y el costo del MWh generado por cada una de ellas. Con esto fue posible concluir que la generación eléctrica aprovechando el oleaje marino es una alternativa viable de implementar en Chile desde el punto de vista técnico, obteniéndose factores de planta razonables dentro del rango de las energías renovables que son utilizadas en la actualidad, los cuales mejoran considerablemente mientras más expuesto al oleaje sea el sitio en donde se instale una central de estas características. Sin embargo, de acuerdo a la magnitud de las inversiones involucradas en los proyectos y los costos estimados del MWh generado para cada caso, y en estrecha relación con los precios a los que se comercializa la energía en nuestro país, ambos proyectos evaluados no son rentables y no recuperan la inversión dentro de su vida útil. Esto crea la necesidad de una reestructuración en las políticas energéticas nacionales para que proyectos de esta naturaleza sean rentables por si mismos, implementando tarifas diferenciadas que incentiven la inversión en energías renovables limpias, y reconociendo, para esta tecnología en particular, un pago por potencia instalada, gracias a la presencia sin interrupción de oleaje durante todo el año que asegura un mínimo de energía generada.

El objetivo general del presente trabajo de título es habilitar en un computador del Área de Energía del Departamento de Ingeniería Eléctrica, una versión actualizada del ATP (Alternative Transients Program). El ATP es una de las principales herramientas para la resolución de transitorios en redes eléctricas y una de sus frecuentes aplicaciones es la resolución de problemas relativos a impactos de rayos en sistemas de transmisión; bajo esta premisa, se consideró que su aplicación para determinar sobretensiones de rayo en líneas de transmisión era un tema adecuado para ver sus fortalezas, y habilidades.

Los Servicios Auxiliares en Centrales Hidroeléctricas están destinados a establecer y mantener las condiciones normales de operatividad y servicio que aseguren el correcto funcionamiento de las instalaciones o sistemas primarios. La Automatización de los mismos permitiría simplificar y aumentar la rapidez en la toma de decisiones de los procesos de conmutación de interruptores, movimiento de válvulas, apertura de compuertas, etc. lo que conllevaría a un mejor aprovechamiento de las aguas por parte de las centrales. Este trabajo de título persigue el estudio de la Automatización y posterior Optimización de la Operación de los Servicios Auxiliares Eléctricos de las Centrales Hidroeléctricas del Laja que pertenecen a ENDESA S.A., situadas en la Región del Bio-Bio y que abarca a las Centrales Antuco, El Toro y Abanico. Para ello, se desarrolla una revisión del estado del arte en torno a conceptos de servicios auxiliares, automatización y norma técnica. A partir de esto, se plantea una metodología para el modelamiento del sistema existente, el cual se realizó en formato DigSilent para así poder estudiar y analizar diferentes condiciones de operación; considerando parámetros de generación y demanda en el escenario demanda alta. Con los resultados obtenidos de este punto se realiza una propuesta que incluye una actualización e incorporación de equipos y dispositivos, además de dos automatismos en diferentes sectores. Al ser instalado lo expuesto en éste trabajo se lograría una mayor robustez y confiabilidad en el sistema en estudio, lo que tiene gran valor dada la importancia de este complejo eléctrico a nivel nacional y por su participación en la recuperación del sistema ante un eventual apagón total o parcial. Debido a los cambios sugeridos en éste estudio se tocan algunos aspectos considerados en la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio cumpliendo de mejor manera lo exigido por ésta, lo que trae consigo una disminución de posibles sanciones y/o multas que pudiesen existir.

El objetivo general del presente trabajo de título es el desarrollo e implementación de un sistema para el manejo de caídas en robots humanoides, que incluya la detección de inestabilidades en la postura del robot, junto con reflejos que permiten evitarlas o disminuir los daños en el caso de que la caída sea inevitable. El contexto en el cual se enmarca este trabajo es la competencia internacional de fútbol robótico Robocup, categoría humanoide. El sistema se implementa en el firmware del controlador de bajo nivel de un robot HR18 de Hajime Research Institute. El sistema de detección de caídas considera un sensor virtual, que entrega la inclinación y velocidad angular del robot, en los ejes lateral y sagital, combinando a través de un filtro de Kalman los datos obtenidos de un acelerómetro y un giróscopo de 3 ejes. Se presentan 5 métodos de detección de caídas basados en las lecturas del sensor virtual, de los cuales, en base a pruebas preliminares realizadas en MATLAB®, se seleccionan 3 para su implementación en el firmware del robot. El primero de ellos, se basa en la modelación de la inclinación a partir de la lectura de los ángulos de los motores. El siguiente, en el cálculo del punto de momento cero del robot y el último de ellos, en el test de de Hotelling. Para la evasión de caídas se implementa un reflejo en el cual se disminuye la altura del centro de masa del robot y se detiene la caminata hasta que se logra pasar a un estado estable. De manera similar, se implementa un reflejo para la disminución de daños, que consiste en la amortiguación de la caída con los motores de los brazos con torque reducido. Como conclusión principal, se puede afirmar que los objetivos fueron cumplidos exitosamente, pues se implementa en el firmware del robot un sistema completo para el manejo de caídas en robots humanoides, en que se abarca la detección, la evasión y la reducción del impacto de una caída, el cual queda completamente funcional, con parámetros ajustados para el normal funcionamiento del robot en un partido de fútbol robótico con tasas prácticamente nulas de falsos positivos y falsos negativos.