Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Ingeniero Civil Matemático / Las alturas máximas del tsunami (alturas de runup) son unos de los parámetros de mayor interés, ya que su predicción estima el peligro al cual se ve expuesta la población. Bajo esta perspectiva, el objetivo principal de este trabajo es estudiar, desde un punto de vista teórico, el comportamiento del runup a lo largo de la costa. Se ha escogido una batimetría simple, del tipo sloping beach, para aproximar a primer orden la geometría de la subducción chilena, bajo la cual se aplicó la teoría de la mecánica de fluidos. Se ha hecho una revisión exhaustiva de la teoría clásicamente utilizada, en los casos unidimensional (lineal y no lineal) y bidimensional lineal, que corresponden a las ecuaciones de aguas poco profundas. Para el cálculo del runup en el caso unidimensional se han utilizado formas de ondas iniciales incidentes de tipo solitarias, que corresponden a la solución más regular de la ecuación de Korteweg-De Vries. También se han usado otras formas de onda iniciales, como las llamadas N-waves, que son una solución particular de la ecuación de generación de tsunamis linealizada en una dimensión. En el caso no lineal, se presenta un método de resolución basado en la teoría de los invariantes de Riemann para sistemas hiperbólicos, conciliando con los resultados de la teoría lineal, y obteniéndose así el ya conocido resultado que, a primer orden, el runup es bien estimado por la teoría lineal. En el caso bidimensional, se ha encontrado una solución para la altura de la ola en el caso de una batimetría de sloping beach, donde se han resuelto las ecuaciones bajo las hipótesis de la teoría lineal. Se ha verificado que el núcleo de las ecuaciones y la geometría, generaliza adecuadamente el caso unidimensional bajo condiciones de borde idénticas. Para ello, se ha hecho un análisis de sus polos y ceros en el plano complejo, para su posterior tratamiento integral, obteniéndose los resultados esperados. Para situaciones especiales, considerando algunas simplificaciones, se ha encontrado una generalización del cálculo analítico aproximado del runup en dos dimensiones tomando en cuenta el ángulo de incidencia de la ola inicial sobre la costa. Se ha encontrando una dependencia explícita con este factor, y así, en este estudio se propone un modelo analítico de la distribución de runup a lo largo de la costa, del que sólo existían modelos empíricos basados en observaciones y simulaciones numéricas. El modelo teórico analítico propuesto ha sido, además, comparado con el modelo numérico NEOWAVE, encontrándose que en el dominio de validez de la solución teórica, ésta estima adecuadamente el máximo runup, concluyendo así la generalización buscada. Para esta verificación, se exploraron varios valores de los parámetros (pendiente de la playa, ángulo de incidencia y altura de la ola inicial, etc.), que inciden directamente en el valor final del runup. Como última aplicación a datos reales, se ha utilizado el modelo teórico propuesto en este trabajo para estudiar la distribución de runup en la costa del tsunami generado por el terremoto del Maule, Mw 8.8 del 27 de febrero del 2010, obteniéndose mejoras en la curva que ajusta dicha distribución, en comparación con otros modelos empíricos preexistentes.

Ingeniero Civil Mecánico / En este documento se detalla el diseño, la construcción y el estudio de un sistema undimotriz a pequeña escala conformado por módulos dispuestos linealmente el cual flota y describe la forma de las olas, además acumula presión gracias a la presencia de actuadores neumáticos. El trabajo tiene como fin maximizar la acumulación energética bajo ciertas condiciones de oleaje en un laboratorio mediante el bloqueo automatizado de las articulaciones entre módulos. Inicialmente se refiere de forma general la memoria de título Diseño y Construcción de Sistema Undívago para la Conversión de Energía , en él se describe el sistema denominado Nahuenrew, proyecto en el que esta memoria está basada. Luego se describen generalmente otros tipos de tecnologías undimotrices. Se describe la metodología de desarrollo del proyecto el cual involucra el diseño con herramientas de fabricación digital, la construcción e implementación del sistema con marcadores para la captura de datos mediante un OptiTrack el cual graba su movimiento según las variaciones de la frecuencia de un generador de olas. Una fase experimental fue intervenir en los grados de libertad del sistema bloqueando algunas articulaciones para analizar el comportamiento del sistema y comprar su comportamiento al estar con todos sus grados de libertad con el sistema con unos módulos bloqueados. Finalmente se automatiza el sistema y se logra maximizar la carrera total de los actuadores del mecanismo bloqueando los módulos según la frecuencia con la que la ola hace oscilar el prototipo. Y se logra aumentar la carrera de un actuador Los resultados de este proyecto validan que es posible aumentar la captura de aire presurizado al bloquear ciertos módulos.

Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente existe un gran interés científico por las distintas formas de conversión de energías renovables no convencionales (ERNC). Una de ellas, que pretende ser una alternativa a las ya presentes en el mercado, es la energía undimotriz. El estado actual de este tipo de energía se encuentra a nivel de laboratorio, con algunos prototipos instalados a modo de prueba. Todos estos sistemas de conversión de energía marina necesitan ser caracterizados bajo condiciones controladas de laboratorio, típicamente utilizando un canal con generación artificial de ondas de superficie que represente lo mejor posible las condiciones reales del mar. Las simulaciones numéricas representan una etapa inicial de diseño de bajo costo para distintos mecanismos, entre los que se encuentran los canales de olas. El objetivo de este trabajo de título es realizar una simulación numérica transiente 2D, mediante el software comercial Fluent, de un canal longitudinal para estudiar la propagación de ondas de superficie en agua. Las simulaciones numéricas son realizadas en el cluster de cómputo paralelo del laboratorio de Estudios Avanzados en Fenómenos No Lineales (LEAF-NL) del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile. La simulación es realizada para una onda bajo la teoría lineal. Esta onda es generada por un generador de tipo pistón en un canal de dos dimensiones, donde la generación se realiza por el borde izquierdo del canal y la absorción por el derecho. Los resultados obtenidos mediante el software CFD se ajustan a la teoría lineal de ondas, lo que se comprobó con el registro del nivel de superficie de agua en distintos puntos del canal y su posterior comparación con los valores teóricos. Se estudia y diseña el mecanismo de atenuación de las ondas reflejadas en la pared opuesta a la de generación, el cual consiste en un mecanismo de atenuación activo del tipo cinemático. Este diseño se realiza estudiando la respuesta dinámica del sistema ante una entrada de tipo escalón, en donde se registra la amplitud de onda generada para distintas velocidades de entrada del pistón y se caracteriza el sistema como uno de segundo orden. En base a este diseño se plantean dos mecanismos de absorción del tipo cinemático mediante un sistema de control, los cuales son simulados y comparados por su desempeño frente a una onda armónica bajo la teoría lineal. Además, se realiza la simulación de uno de los mecanismos de absorción ante una onda de tipo impulsiva. Para los dos tipos de onda probados los mecanismos diseñados logran atenuar las ondas reflejadas a lo largo del canal.

El extenso litoral marítimo argentino presenta, como en diversos sitios costeros del mundo, numerosos ejemplos de áreas afectadas por procesos erosivos. En el presente Trabajo de Tesis se estudia una alternativa de obra a las tradicionalmente utilizadas para las defensas de costas, las cuales no siempre han tenido resultados favorables. Asimismo, con el estudio se busca profundizar el conocimiento de los procesos hidrodinámicos y morfológicos involucrados en las defensas de costas, lo cual tiene significativa importancia para la sustentabilidad del sistema. El presente estudio se realizó mediante la implementación de tres modelos matemáticos, calibrados y validados con un estudio real de dinámica costera y con la ejecución de un modelo físico. Las simulaciones numéricas se llevaron a cabo tanto para esquemas simplificados, como para sistemas reales combinados, y con simulaciones a corto y mediano plazo.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / Las olas son un recurso energético inagotable y de costo nulo. Se estima que Chile tiene un potencial teórico bruto es de 240 GW según un estudio realizado por Baird & Associates S.A., y la actividad del oleaje es lo suficientemente intensa como para producir energía en toda la costa del Pacífico. Se podría decir que Chile es el mejor lugar del mundo para la generación de energía undimotriz, con más de 4.000 km de costa expuesta a constantes oleajes de alta energía. Esto nos muestra que sea interesante comenzar a estudiar la factibilidad de producir energía eléctrica a partir de las olas del mar, con el fin, de aportar a la diversificación del mix de generación y desincentivar el uso de combustibles fósiles para tal propósito en el país. El presente trabajo de título tiene por finalidad evaluar la factibilidad de instalar una central undimotriz con tecnología Pelamis o Wilefko en el puerto de Minera Centinela, perteneciente al grupo Minero Chileno Antofagasta Minerals. Ubicado en la localidad de Michilla, 50 Km al Norte de la Ciudad de Mejillones en la segunda región de Antofagasta Chile, lugar privilegiado, ya que posee olas ideal para esta tecnología por su frecuencia, Amplitud y desplazamiento. Para ello, se propone crear un sistema de energías renovables no convencionales (ERNC), capaz de suministrar 2MW continuos, por medio del sistema undimotriz, inyectándolo al Sistema Interconectado del Norte Grande (SING). Se revisará también el marco legal, tributario y económico que rige a la generación eléctrica a partir de energías renovables no convencionales (ERNC)1 en Chile. Identificando algunas oportunidades y obligaciones para este proyecto, tomando en cuenta el interés que presenta el estado de Chile en realizar proyectos de este tipo y que se consideran en las siguientes leyes e instrumentos de incentivo tributarios vigentes: 1) Ley Corta 1, (ley 19.940) Fecha de publicación 12-2 -2004 2) Ley Corta 2, (ley 20.018) Fecha de publicación 19-05 -2005 3) Ley ERNC, (ley 20.257) Fecha de publicación 01-04-2008 4) Ley 20/25, (ley 20.698) Fecha de publicación 20-10-2013 5) Incentivo Tributario a la Inversión privada en Investigación y Desarrollo: La Ley I+D da el derecho a un crédito tributario equivalente a un 35% de los pagos en virtud de Proyectos certificados por Corfo. Históricamente, Antofagasta Minerals AMSA a través de su división Minera Carolina de Michilla, ha colaborado con la comuna del mismo nombre proporcionándoles energía eléctrica desde su subestación en planta, hoy en día, esta división asumió su cierre definitivo como parte del grupo AMSA y el futuro comprador de la minera no nos asegura que dispondrá el mantener dicho aporte a esta vecina comuna. AMSA tiene un Compromiso Social con nuestros vecinos y este proyecto logra proponer una alternativa de asegurar este compromiso, a través de un proyecto para un puerto sustentable en energía y una alternativa de aporte energético para la comunidad de Michilla. Dado el cambio climático que ha experimentado el planeta en los últimos tiempos, hoy en día urge generar energía a partir de métodos sustentables. Chile, en particular, atraviesa por una seria crisis energética producida principalmente por el aumento de la demanda nacional y este tipo de proyectos innovadores 1 Definido por el Gobierno de Chile como excluyente de proyectos hidroeléctricos mayores a 20 MW de potencia instalada

Las olas son un recurso energético inagotable y de costo nulo. Se ha estimado que Chile posee un potencial eléctrico de 240 GW a lo largo de toda la costa. Esto hace que sea interesante comenzar a estudiar la factibilidad de producir energía eléctrica a partir de las olas del mar, con el fin, de aportar a la diversificación del mix de generación y desincentivar el uso de combustibles fósiles para tal propósito en el país. El presente trabajo de título tiene por finalidad evaluar técnica y económicamente una central undimotriz (o del oleaje) con tecnología Pelamis en Chile. Para ello, se obtuvo las potencias de salida teóricas de un dispositivo Pelamis (con potencia nominal 1 MW), cada 3 horas durante 20 años (1985-2004) en seis sitios a lo largo del Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) y del Sistema Interconectado Central (SIC), próximos a importantes centros de consumo (Arica, Antofagasta, Huasco, Valparaíso, Lebu y Chiloé). Además se consideraron dos posibles tamaños para la central del oleaje; una con una potencia instalada de 3 MW y a otra de 30 MW. La evaluación se enfocó principalmente en obtener dos indicadores; valor actual neto (VAN) y costo de energía (COE), los cuales fueron sensibilizados para determinar qué variables dependen sus rendimientos. Se revisó también el marco legal que rige a la generación eléctrica a partir de energías renovables no convencionales (ERNC) en Chile. Los resultados de la evaluación indican que actualmente la explotación comercial de la energía del oleaje es inviable. Las probabilidades que en el corto plazo un proyecto como el anteriormente descrito sea rentable en el norte de Chile son nulas. A su vez, desde Valparaíso a Chiloé, las probabilidades fluctúan entre un 4% y un 12%, alcanzando su máximo en último sitio nombrado. Esto se produce ya que, al igual que otras energías renovables no convencionales, la undimotriz depende críticamente del precio de la energía. En un caso optimista, si el costo marginal de energía promediara US$135/MW en 20 años, una central undimotriz Pelamis con una potencia instalada de 30 MW podría ser rentable en Chiloé. El precio promedio de energía en los dos últimos años (marzo 2006 - marzo 2008) sobrepasa los US$138/MWH en promedio. Por otra parte, los altos costos de capital son otra característica negativa de las ERNC, y en particular, de la energía del oleaje. En un caso optimista, la inversión por MW instalado asciende a US$ 2,7 millones, esto equivale aproximadamente a 1,6 veces de lo que se invirtió por MW en el Parque Eólico Canela. Sin embargo, priorizar los costos de energía (COE) de un proyecto de este tipo sobre el valor actual neto (VAN) podría significar más posibilidades de inversión, puesto que el COE no depende del precio energía (ni de otros supuestos), sino de variables que pueden ser mejoradas producto de avances en tecnología (reducción de costos y mayor generación de energía) y porque la ley chilena estipula una obligación a los distribuidores a obtener un porcentaje de su energía a partir de fuentes renovables no convencionales. Chiloé es el único lugar donde la energía del oleaje podría competir en costos de energía con respecto a otras fuentes no convencionales en el corto plazo. Bajo supuestos razonables, para una planta con potencia instalada de 30 MW se podrían alcanzar costos de energía casi tan competitivos como los de una planta geotérmica de similar tamaño. No se descarta que pueda ocurrir lo mismo en Valparaíso y Lebu en un mediano plazo. Esto dependerá que tan rápido el avance de la tecnología repercuta en la disminución de costos y en la mayor capacidad de los convertidores al capturar la energía disponible en las olas.

Arquitecto / El Parque Undimotriz de La Chimba es un parque duro, proyectado sobre las rocas costeras del sector de La Chimba al norte de la ciudad de Antofagasta, que genera energía eléctrica a partir de la tecnología undimotriz, es decir, a partir del movimiento de las olas del mar. Considerando entonces, el carácter experimental de este proyecto en términos de su implementación en las costas de nuestro país, este proyecto en ningún caso pretende satisfacer la demanda energética que requerirá la minera en los próximos años, sino más bien, la idea es sentar un precedente de generación de energía eléctrica a partir del movimiento de las olas; utilizando e integrando esta fuente energética a la red de distribución local de la ciudad. - Chile debe duplicar su suministro de energía en los próximos diez años, y debe hacerlo de forma correcta. La diversificación de la matriz es necesaria estratégicamente para el país, en cuanto pueda paulatinamente, reducir el uso de combustibles fósiles, que, además del daño medioambiental que genera, nos hace dependientes de precios y políticas externas que están fuera de nuestra soberanía. - Es aquí donde se necesita la energía. Las grandes mineras consumen 1/5 de la energía total producida por el país, lo que explica de manera concreta que pueblos del sur del país, sientan vulnerados sus derechos en cuanto a la instalación de grandes represas que abastecerán, finalmente el consumo de estas faenas. - Existen recursos económicos para poder invertir en prototipos que lleven adelante a Chile en la investigación del potencial energético del mar. Si bien el carácter experimental del proyecto, obliga a pensar en una rentabilidad económica que no es inmediata, estudios revelan que los precios de la energía undimotriz podrían ser competitivos con el diesel al año 2020. - El desafío entonces, consistirá en identificar primero el dispositivo correcto a implementarse tomando en cuenta las variables analizadas.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / Una de las energías renovables más prometedoras hoy en día corresponden a las mareomotrices y undimotrices, siendo esta última el foco principal de este informe. La energía undimotriz se manifiesta como energía mecánica que se transporta a través de las olas marítimas, y los métodos para aprovecharla, junto con los procedimientos de máxima extracción de energía son un tema que merecen un estudio bien detallado. La energía undimotriz, posee diversas diversas ventajas con respecto al resto de las Energías Renovables No Convencionales (ERNC), las cuales pueden utilizarse como motivación para el desarrollo de este trabajo. Algunas de ellas son: Posee menor variabilidad, es fácil de predecir, la generación prevalece en el tiempo, posee gran potencial a nivel mundial y posee bajo impacto negativo en el medio ambiente. La necesidad de buscar nuevos métodos de extracción de energía marina, se basa en el reemplazo de los sistemas hidráulicos que utilizan las centrales undimotrices, por las siguientes razones: Existe un impacto medio-ambiental asociado al uso de pistones con fluidos tóxicos, fomentando las siguientes consecuencias: Contaminación de la fauna oceánica circundante, se añade complejidad al sistema, los costos en construcción son elevados, existe una mayor cantidad de pérdidas y alta probabilidad de falla. Lo anterior impulsa la búsqueda de generación energética marina minimizando costos y de manera sustentable, aplicando sistemas que no requieran de un intermediario hidráulico. En este trabajo de memoria, se procede a evaluar y comparar la posibilidad de generar energía undimotriz a través de dos métodos de extracción: El primero, consiste en la generación a través de Columnas de Agua Oscilantes (OWC), el cual utiliza una Máquina de Inducción Doblemente Alimentada (DFIM) que genera energía eléctrica a nivel costero o en alta mar. El segundo método, se concentra en el movimiento unidimensional de boyas flotantes acopladas con Máquinas Lineales Doblemente Alimentadas (DFLM), cuyas unidades se encuentran operando en mares de alta profundidad, debido a su capacidad de operar a bajas velocidades pero sometida a grandes fuerzas. Al utilizar el regulador de deslizamiento para el DFIG que permite evitar el estancamiento de la turbina, se demuestra una mayor eficiencia en la generación eléctrica. Mientras que al utilizar el diseño de flujo híbrido se prueba que la generación de energía es convincente. Lo anterior se concluye debido al aumento de la potencia RMS o promedio para el caso del DFIG, y por la generación de potencia instantánea sinusoidal sobre el DFLG.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determinar la variabilidad hidrográfica en la zona de operaciones del Terminal Portuario de Salaverry (TPS). Para este fin se realizó el levantamiento hidrográfico en la zona de estudio. Se aplicó diferentes dispositivos de acústica submarina y sensores complementarios para lograr y cumplir con el objetivo propuesto. El estudio examina diferentes datos históricos de profundidad recolectados de diferentes fuentes y la estimación de cálculo de volúmenes de los sedimentos ingresados en las áreas acuáticas de interés por la empresa de Puertos ENAPU S. A., y de acuerdo a los resultados obtenidos garantizar la operatividad eficiente de dicho puerto para el ingreso y salida de buques con calados de hasta 10 m. Los variable temperatura, salinidad y presión son trascendentes para la medición de profundidad, estos parámetros físicos influyen directamente a la propagación de velocidad de sonido, cuantificando que no se encontró variaciones significativas en estos parámetros durante los levantamientos hidrográficos, (ver figura 1 y 2). Las profundidades en las áreas acuáticas del TPS oscilan entre 9 y 11 m en el centro de las áreas de amarradero, atraque y canal de ingreso, mientras que en las cercanías de los muelles 1A, 2A, 1B, 2B, cabezos del muelle y cerca al litoral costero oscilan entre los 5 y 8 m. de profundidad. El resultado de estimación del ingreso de sedimento con datos de hidrográfico registró un valor de 828’205.6 m3/año con un error de - 0.19 % con respecto al estudio realizado por Maldonado (2009), en el lugar y - 3.33 % con respecto a lo determinado por Castro (2015). / Trabajo de suficiencia profesional

La infraestructura vial es un eje importante en el desarrollo de las comunicaciones y la economía de un país en crecimiento. Siendo el Callao uno de los principales puertos y Lima la principal ciudad del país, se hace de suma importancia la continuidad y creación de autopistas que conecten de forma eficiente ambas regiones. Por dicha razón, el presente trabajo de tesis describirá la metodología de diseño seguida para el dimensionamiento de un dique de escollera capaz de repeler la energía destructiva del oleaje a la que estará expuesta la nueva Vía Costa Verde, la cual está proyectada sobre terrenos ganados al mar en las playas del Callao, desde el distrito de La Punta hasta La Perla. Para definir el diseño se estudió, en primer lugar, el clima marítimo de las playas mencionadas así como los fenómenos más relevantes ligados a éste, a fin de definir las solicitaciones a las que estará expuesta la futura estructura. Conocidas las características del clima marítimo, se estudiaron las fórmulas de diseño más usadas a nivel mundial, con el objetivo de optimizar los resultados y evaluar cada factor determinante de forma objetiva y clara. Por último, se estudió la interacción de la virtual estructura con el mar, teniendo como finalidad otorgar un diseño que no solo trabaje adecuadamente a nivel mecánico sino también funcionalmente. Los resultados obtenidos en el diseño están conformados por una sección del dique en talud, conformada por capaz y a su vez las dimensiones de cada escollera en particular. Se concluye, además, con la evaluación cualitativa de cada parámetro involucrado en el diseño.