Ingeniera Civil Industrial / El cambio climático puede impactar sustancialmente en el sector forestal, existen diversos estudios que demuestran que los inviernos serán más cálidos y las temporadas secas aumentarán. El objetivo de este proyecto es elaborar un método que permita incluir el factor del calentamiento global en las decisiones de producción forestal. Esto a partir de un trabajo anterior, el cual concluye que agregar incertidumbre en estos modelos aumenta el beneficio esperado a través de la inclusión de 32 escenarios climáticos, agrupados en un árbol de escenarios. El aporte de este trabajo será especificar hasta qué punto es provechoso seguir aumentando los escenarios considerados. La complejidad del problema viene dada por la cantidad de datos a utilizar, ya que al aumentar el tamaño del árbol de escenarios, los tiempos de resolución incrementan considerablemente, esto ya que los escenarios comparten etapas, que deben tener valores comunes para las variables de decisión. Así, se obtiene un plan contingente, condicional a lo que ocurra en cada etapa, teniendo siempre la mejor respuesta. La metodología considera generar los escenarios de clima basado en predicciones ya hechas en distintas estaciones meteorológicas de Portugal, país donde está ubicada la zona de estudio. Luego, se busca construir un modelo de programación lineal, donde la decisión corresponde a qué áreas de un bosque talar en cada periodo. Se busca maximizar los beneficios obtenidos según los precios que corresponden a cada escenario. Para llegar a una solución con una gran cantidad de escenarios, será necesario utilizar un algoritmo que permita simplificar la resolución, en este caso Progressive Hedging, cuyo principio es resolver a través de la descomposición por escenarios. Se estudian mejoras al algoritmo, además de opciones de reducción y agrupación de escenarios, para mejorar la eficiencia del mismo. Los resultados obtenidos indican que la utilización de Progressive Hedging ofrece una eficiencia superior para instancias de gran tamaño. Esto a partir de las instancias mayores a los 300 escenarios, y además se concluye que el número óptimo de escenarios a considerar rodea los 650, en dicho punto el costo adicional para general la solución no se ve justificado, ya que la calidad de la misma no aumenta significativamente. Por otra parte, la técnica de clustering para la reducción de escenarios resultó efectiva para mejorar aún más los tiempos de resolución, considerando su correspondiente pérdida en la calidad de la solución.

En este trabajo se desarrolló un modelo que permite estudiar mediante simulaciones computacionales, las variables electromagnéticas, térmicas e hidráulicas involucradas en la operación de un equipo para calentamiento de fluidos utilizando el principio de inducción magnética. Esta tecnología presenta ciertas ventajas en comparación a los métodos actuales de calentamiento de fluidos, como por ejemplo que requiere de menos espacio y posee menores costos de mantenimiento. Sin embargo, es necesario tener la certeza de que el campo magnético generado por el equipo en su entorno no exceda los valores máximos recomendados por organismos internacionales. Estas recomendaciones surgieron a partir de diversos estudios relativos al tema, que han definido como seguros valores de intensidad de campo magnético que no producirán efectos sobre los seres vivos expuestos a ellos. Para el desarrollo de esta tesis se realizó, en primer lugar, una revisión bibliográfica del estado del arte sobre la investigación de efectos de campos electromagnéticos sobre seres vivos y las normas internacionales relacionadas con los límites máximos de exposición a estos campos. A continuación se desarrolló un modelo en COMSOL Multiphysics, que permite simular, desde el punto de vista eléctrico, térmico e hidráulico, un sistema de calentamiento por inducción magnética (CIM) para una configuración dada. Luego, en una planta de CIM piloto de 15 kW de potencia, se realizaron mediciones experimentales de la temperatura del agua y de los campos alrededor del equipo, con el fin de validar el modelo de simulación desarrollado, el cual, por limitaciones de capacidad computacional se desarrolló en un escenario bidimensional, encontrándose una muy buena concordancia entre ambos tipos de resultados. Una vez evaluado y validado el modelo, fue posible extender la metodología para predecir los valores que se obtendrían para las variables en una planta semi-industrial de 500 kW, con una determinada configuración. En relación a la generación de campos en torno al equipo, se pudo comprobar que los valores de los campos alrededor de la planta piloto de 15 kW cumplen con lo exigido por las normas internacionales, mientras que para la planta semi-industrial de 500 kW, se determinó que esto comienza a cumplirse a partir de cierta distancia desde el equipo. El trabajo fue desarrollado en el marco del proyecto Fondef D05I-10098 “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética”, en el que participan la Universidad de Chile, Universidad Técnica Federico Santa María y las empresas IDT S.A. y Anglo American Chile.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La combustión a partir de combustibles fósiles, es la principal fuente de energía del hombre, y la principal responsable del incremento de las existencias de carbono en la atmósfera, y como consecuencia del calentamiento global del planeta. Esta situación, junto a la crisis energética mundial, ha instado a los países a innovar en sus sistemas de generación, priorizando aquellas fuentes que sean sostenibles en el tiempo y que cuyo proceso de generación implique un menor impacto ambiental Chile es dependiente de los combustibles fósiles, y los escenarios de volatilidad de sus actuales precios, lo sitúan en una situación desfavorable. Por lo que ha apostado potenciar la incorporación de biocombustibles hasta un equivalente al 10% de los combustibles consumidos por vehículos motorizados terrestres al año 2020. En el presente estudio se realizó un análisis de la producción de cultivos oleaginosos con potencial energético como son guindilla (Guindilia trinervis), higuerilla (Ricinus communis), jatropha (Jatropha curcas), jojoba (Simmondsia chinensis) y moringa (Moringa oleífera). El análisis fue desarrollado en base al inventario de ciclo de vida (ISO 14.040) de las prácticas culturales de cada especie. La estimación de la huella de carbono se realizó a partir de la norma PAS 2050:2008, la cual se utiliza para evaluar el ciclo de vida de las emisiones de GEI de bienes y servicios, y el balance energético (energía neta) a partir de distintas propuestas y estudios con respecto al flujo energético en cultivos agrícolas. El cultivo que generó una mayor huella de carbono fue el de jojoba (19,4 Ton CO2-e) ya que su manejo considera una duración de nueve años para alcanzar una producción estable de frutos/semillas. Por el contrario, el cultivo que generó menor cantidad de emisiones fue el de guindilla (15,9 Ton CO2-e), debido a que su producción requiere de un ciclo de vida menor a un año. La jojoba presentó la mayor energía neta (379.863,1 MJ * ha-1), respecto al resto de los cultivos analizados ya que es capaz de generar un número considerable de frutos y, a su vez, semillas una vez estabilizada la producción contribuyendo a la energía de salida del cultivo. La especie que presento la menor energía neta fue la guindilla (850,2 MJ * ha-1), debido a que su baja productividad de frutos se traduce en una baja energía de salida. Los cultivos analizados poseen potencial para la producción de biocombustibles, como alternativa energética, ya que la relación entre la energía empleada en el campo (flujo de entrada) y la obtenida finalmente en la cosecha (flujo de salida) es positiva. Su uso en la industria nacional permitiría reducir las emisiones de GEI ya que el CO2 resultante de su utilización como combustible es parte del ciclo natural del carbono en el planeta (carbono biogénico). / Fossil fuels combustion are the main source of energy of man, the principal responsible of atmosphere carbon stocks the increase and global warming. This situation and the current world energy crisis encourage countries to innovate their energy generation systems preferring energy sources that are sustainable in time with generation process with a lower environmental impact. Chilean production systems depends on fossil fuels, however, the current volatility prices scenario put the country at a disadvantage in the international context. For this reason, the government of Chile has decided to enhance the incorporation of biofuels into the energy matrix to an equivalent of 10% of the fuel consumption of land motor vehicles by 2020. The present study analyzed the carbon footprint and net energy of the agronomic or forestry production system of oilseed crops with energy potential such as guindilla (Guindilia trinvervis), higuerilla (Ricinus communis), jatropha (Jatropha curcas), jojoba (Simmondsia chinensis) and moringa (Moringa oleífera). The analysis was based on a life cycle analysis (ISO 14.040) inventory made for all the activities involved in the agronomic or forestry process of each specie. Carbon footprint was estimated according the PAS 2050 standard usually used to estimate carbon footprint of goods and services. The energy balance (net energy) was based on various proposals and studies about energy flux on agronomic or forestry crops. The higher carbonfootprint value corresponds to jojoba culturing (19,4 Ton CO2-e) because his cultural practices considers a 9 years period of management to ensure a stabilized fruit/seed production. Conversely, the lower emissions corresponds to the guindilla management (15,9 TonCO2-e), because his life cycle last less than a year. Jojoba culturing shows the higher net energy value (379.863,1 MJ * ha-1) of all the crops analized because is capable of generate a considerable quantity of fruits and, in turn, seeds once his production is stabilized contributing to the crop energy output. The lower net energy value corresponds to guindilla production system (850,2 MJ * ha-1), because of their low fruit production results in low energy output. The analyzed crops has biofuels production potential as an energy alternative because the relation between the energy used in the field (input energy) and the energy obtained of the harvest (output energy) its higher than zero. The use of these crops in national industry may contribute to reduce greenhouse gases emissions because the carbon dioxide resulting for its use its part of natural carbon dioxide cycle on the earth (biogenic carbon).

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Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista / En esta tesis se desarrolló un trabajo de modelación, simulación e implementación experimental de un sistema de control de temperatura para un equipo de calentamiento inductivo orientado a calentar fluidos de pasada. Lo anterior, con el propósito de estudiar el control de una variable de gran interés industrial: la temperatura del fluido calentado, ya que la mayoría de los procesos requieren para su operación óptima mantener un buen manejo de esta variable. Para tal efecto, se analizaron cinco estrategias de control, de las cuales cuatro de ellas corresponden a esquemas adaptables por modelo de referencia (MRAC): Control Adaptable Directo, Control Adaptable indirecto con enfoque Dinámico, Control Adaptable Indirecto con enfoque Algebraico y Control Adaptable Combinado, y otra de tipo clásica Proporcional-Integral (PI), a modo de encontrar ventajas comparativas entre sí y validar si una estrategia avanzada puede superar el desempeño de una más sencilla. La metodología seguida consistió, en primer lugar, en la elaboración de un modelo fenomenológico detallado, dinámico y de parámetros concentrados, que considera los principales fenómenos físicos relacionados con el sistema, como el Electromagnetismo y la Trasferencia de Calor, así como el comportamiento de la variables eléctricas en el equipo de alimentación, cuyos componentes son mayoritariamente de Electrónica de Potencia. En seguida, con un modelo de planta bien definido y calibrado, se diseñaron las estrategias de control de temperatura, y posteriormente se simuló el sistema en lazo cerrado, sometiéndolo a determinados seguimientos de referencia y perturbaciones medibles y programadas. Luego, a través de indicadores comparativos de desempeño de la respuesta, sea en términos del error de control y la energía utilizada en la acción de control, entre otras, se evaluó objetivamente cuál de las estrategias reunía las características más favorables para controlar un sistema real. Finalmante, en una planta piloto de 15 [kW] se realizaron pruebas experimentales, las cuales permitieron validar tanto la controlabilidad y estabilidad de la planta, como contrastar las respuestas con el modelo propuesto. Los resultados obtenidos en todas las actividades realizadas, demostraron que es posible implementar estrategias de control adaptable por modelo de referencia (MRAC) con resultados favorables y coincidentes, tanto a nivel experimental como en simulaciones, con un desempeño similar o mejor que una estrategia PI clásica. También, se pudo verificar que una combinación ponderada de las estrategias de control adaptable directa e indirecta constituye una mejora significativa en el desempeño de la planta, en términos de tiempos de estabilización, oscilaciones y sobrepasos. Por ello, se sugiere al esquema Adaptable MRAC Combinado como la mejor alternativa a implementar para estos sistemas de calentamiento inductivo. Finalmente, fue posible implementar herramientas sencillas de compensación de retardo en la variable controlada, producto de la ubicación del sensor con respecto a la zona de calentamiento, mediante métodos adaptables y predictivos con la incorporación del modelo, de modo de evitar en futuros diseños de equipos eventuales inestabilidades de la planta producidas por la demora en la variable controlada. Finalmente, es importante expresar que esta Tesis se desarrolló en el marco del proyecto Fondef D05I10098, “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética”.

El presente trabajo de Tesis es un estudio comparativo técnico-económico de tres sistemas de calentamiento de fluidos basados en resistencias eléctricas, calderas diésel e inducción magnética. El objetivo principal de este trabajo es establecer las ventajas comparativas de cada sistema de calentamiento de fluidos de pasada, verificando bajo qué condiciones un sistema resulta superior a los otros. Para ello se desarrolló una metodología de comparación, la que requirió determinar las características más importantes de cada sistema. Dicha metodología toma en cuenta las características del fluido a calentar, la precisión del control de temperatura, el rendimiento energético de los equipos, la existencia de puntos calientes, la vida útil, las dimensiones geométricas, la contaminación, el efecto del medio ambiente sobre los equipos, la confiabilidad de los sistemas, los costos de inversión (tanto de los equipos de calentamiento como de los equipos auxiliares) y los costos de operación, mantenimiento y personal de operación, entre otros aspectos. En base al estudio realizado, se concluyó que los sistemas resistivos son una opción óptima para medianas potencias (hasta 10[MW]) debido a que la operación de calentamiento de fluidos con energía eléctrica resulta más económica y eficiente en comparación a los otros sistemas estudiados. Presentan además ventajas en aplicaciones donde exista espacio suficiente para su instalación y en procesos no críticos, es decir, donde no se requiere de elementos duplicados de seguridad para mantener el proceso de calentamiento disponible en todo momento (24/7). Los sistemas de calentamiento con calderas son ventajosos en aplicaciones de gran potencia (sobre 10 [MW]), requieren de la instalación de un circuito cerrado de agua, y no son recomendables en ambientes extremos (operación en altura y con variaciones de temperatura importantes). El sistema inductivo de calentamiento, debido principalmente a su alta inversión, es la mejor solución en situaciones donde exista una tubería en funcionamiento por la que circula el fluido a calentar, donde haya restricciones de espacio, donde no sea posible modificar los elementos existentes instalados y donde se requiera de un control preciso de temperatura con respuestas rápidas frente a perturbaciones. Además, es mucho más fácil adaptarlo a diferentes tipos de fluidos, con variaciones de diseño mínimas. Para una aplicación minera, como son los procesos de biolixiviación y electro-obtención, el calentamiento inductivo se presenta como un método eficaz y ventajoso económicamente, con un control preciso de la temperatura que responde eficazmente ante cambios del flujo de solución o cambios en la temperatura de entrada del fluido, debido a su naturaleza adaptable. Las dimensiones compactas del equipo permiten instalarlo en la sección final de las tuberías de riego, eliminando las pérdidas de calor por las tuberías (a diferencia de lo que ocurre en el caso de instalación de una caldera diesel) aumentando la eficiencia del proceso. Este trabajo de Tesis se realizó en el marco del proyecto Fondef D05I 10098 “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética“ desarrollado por la Universidad de Chile, la Universidad Federico Santa María, y las empresas IDT S.A y Anglo American Chile.

En la actualidad, existe un gran interés en desarrollar técnicas para optimizar y controlar el proceso de biolixiviación de minerales de cobre. En ese contexto, el propósito de este trabajo es la elaboración de una propuesta de controlador inteligente supervisor autónomo, para el proceso de biolixiviación que se lleva a cabo en el botadero San Francisco de la mina Los Bronces de Anglo American Chile. El objetivo del controlador es satisfacer las referencias fijadas para la recuperación o producción de cobre del botadero completo, en base a la adecuada manipulación de la temperatura de la solución de refino de éste, lo que se consigue mediante la utilización y control de equipos de calentamiento inductivo. Para el desarrollo del controlador, se programó en MATLAB una serie de módulos entre los que se cuenta la elaboración automática del programa de riego del botadero, el simulador del proceso global en base a redes neuronales, la elección técnico-económica de las referencias de temperatura de la solución y un sistema de monitoreo en línea del proceso. Además se diseñó una interfaz gráfica que coordina los programas descritos anteriormente, y que optimiza la comunicación usuario-controlador-planta. Los resultados de la simulación de la implementación del controlador diseñado y de la tecnología de calentamiento mencionada, indican que las utilidades económicas obtenidas para la operación del botadero pueden incrementarse hasta en un 35%, y que se justifica la inversión de 14,22 millones de dólares en equipos de calentamiento.

Magíster en Meteorología y Climatología / Registros geológicos ponen de manifiesto rápidas y grandes excursiones isotópicas nega- tivas de 13C, tales registros sólo pueden ser explicados por grandes inyecciones de carbono empobrecido al Sistema Tierra. Estas inyecciones han llevado a extremos y abruptos eventos de calentamiento que, eventualmente, han estado acompañados de importantes extinciones masivas. Un candidato plausible para lo anterior es el metano. Es por ello, que es imperante contar con una nueva herramienta que permita el estudio climas pasados enfocados en la biogeoquímica del océano y su efecto en el clima. En este trabajo, se presenta la expansión del altamente versátil Modelo del Sistema Tierra DCESS para incorporar grandes inyecciones de CH4 las cuales pueden conducir a condiciones subóxicas/anóxicas en el océano. Para lidiar con esto, se llevó a cabo la incorporación de trazadores asociados a ciclos biogeoquímicos simplificados de nitrógeno y azufre; y su inter- acción con el sistema climático terrestre. Se pone a prueba esta nueva versión del Modelo mediante la liberación de metano en donde se ha variado el tamaño, escala temporal y reser- vorio (océano-atmósfera) de inyección. Se ha encontrado que grandes y relativamente rápidas inyecciones de metano al océano llevan a una extensa suboxia/anoxia con consecuencias importantes para la biogeoquímica y la vida en el océano y el clima, este último, a través de grandes liberaciones de óxido de nitró- geno a la atmósfera. Por su parte, inyecciones de CH4 a la atmósfera producen un incremento en la temperatura atmosférica global promedio aún mayor, pero con menor perturbación del océano. Por tanto, con esta nueva versión, se tiene una nueva y más completa herramienta para estudiar eventos de calentamiento pasados y que eventualmente pueden volver a ocurrir durante las décadas/siglos venideras(os) producto de la variación natural climática y/o la acción antropogénica a través de masivas liberaciones de carbono al Sistema Tierra. / Este trabajo ha sido financiado por Proyecto Fondecyt N° 1150913 y Núcleo Científico Milenio: Paleoclima del Hemisferio Sur

En los últimos años se han producido cambios en los hábitos de consumo alimentario causados principalmente por un menor tiempo disponible para la preparación de las comidas y la reducción del número de personas por unidad familiar. El sector de los platos preparados se ha consolidado en el mercado, ofreciendo al consumidor productos de fácil y rápida preparación. En este contexto, el horno microondas se ha convertido en un electrodoméstico indispensable en cada hogar por su facilidad de uso y rapidez en la preparación de este tipo de productos. Las peculiaridades del calentamiento por microondas, donde la composición del propio alimento influye de manera crucial, dificulta la predicción generalizada del patrón de calentamiento en alimentos y hace necesario un estudio individualizado para cada caso en particular. Por tanto, la tendencia actual consiste en diseñar alimentos que sean aptos para el calentamiento en microondas desde la propia formulación de los mismos. En la presente tesis doctoral se estudiaron sistemas modelo tipo salsa bechamel como ejemplo de producto elaborado que se comercializa por sí solo o formando parte de platos preparados. Inicialmente, se analizó el impacto de la formulación de sistemas modelo elaborados con sal, agua y distintos hidrocoloides (almidones y carragenatos) en las propiedades intrínsecas del calentamiento en microondas (propiedades dieléctricas) y en las propiedades reológicas y microestructurales. A continuación, se analizaron las propiedades microestructurales y reológicas de salsas elaboradas con diversos almidones (nativos y modificados) con el fin de observar el comportamiento frente al calentamiento en horno microondas. Además, se analizó la estabilidad química y microestructural de salsas formuladas con diferentes proteínas (láctea o de soja) frente a un proceso de congelación-descongelación en horno microondas o convencional. Por último, se analizaron la microestructura y las propiedades dieléctricas de salsas elaboradas con diferentes grasas preparadas a diferentes velocidades de agitación. / Guardeño Expósito, LM. (2012). Optimización de la formulación de una salsa apta para calentar en microondas: estudio químico y microestructural [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/15758

Este trabajo provee herramientas de diseño para instalaciones solares térmicas de baja temperatura que aseguran desempeños mínimos y que son de fácil uso para instaladores. Con estas herramientas, el proyectista y el usuario serán además capaces de estimar con mayor precisión del aporte energético que la instalación proveerá, con lo cual disminuye el riesgo de la inversión del comprador. Esto favorecerá la tecnología ya que el usuario obtendrá un producto más competitivo y seguro a la hora de evaluar alternativas, lo que se traducirá en una mayor penetración en el mercado chileno.