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Ingeniero Civil Electricista / El objetivo principal de la presente memoria de título es realizar un análisis normativo y económico de las diferentes alternativas de negocio y estrategias para la utilización de la casa de fuerza Mantos Blancos. En primer lugar se consideró la operación directa de la central con participación en el mercado Spot y potenciales contratos. En segundo lugar, se analizó la posibilidad de utilizar la casa de fuerza como respaldo, considerando mantener las unidades actuales o comprar equipos de generación diesel nuevos, con el objetivo de contener eventos de falla del sistema. Como tercera opción, se analizó la posibilidad de cambiar la fuente de combustible por una renovable. Finalmente, se evaluaron las condiciones económicas necesarias para arrendar las instalaciones. Para esto, se recopiló información técnica, normativa y económica de informes previos realizados para Anglo American Norte respecto a la casa de fuerza; además, se utilizó documentación perteneciente al Centro de Despacho Económico de Carga y a la Comisión Nacional de Energía. Toda esta documentación permitió establecer las principales características operacionales de la casa de fuerza. Asimismo, se analizaron los procedimientos establecidos por las autoridades, que influyen durante el proceso de toma control y operación de la casa de fuerza. Para el primer escenario se calcularon los flujos económicos de los últimos 3 años, los cuales se usaron como base para realizar estimaciones hasta el año 2023, sensibilizando los parámetros que conforman el pago por potencia firme y la potencia instalada disponible. Para el escenario de respaldo, se destacaron las pérdidas en producción causadas por fallas y racionamientos, observando las ventajas y desventajas de utilizar las unidades de generación existentes o nuevas. En el tercer escenario, se observó la posibilidad de cambiar la fuente de generación por una renovable, analizando el caso de la instalación de un aerogenerador desde una perspectiva técnica económica. El último escenario, estimó los cobros que se deberían realizar en caso de arrendar las dependencias a un tercero en base al costo de oportunidad de las utilidades. Las opciones que destacan son la operación directa y el arriendo a un tercero, recomendando finalmente la primera opción por disponer de acceso al mercado Spot, lo que significa una oportunidad para gestionar contratos competitivos tanto para la faena Mantos Blancos como para todas aquellas conectadas al SING. El presente estudio puede ser utilizado como guía por Anglo American Norte para el manejo futuro de la casa de fuerza Mantos Blancos, sacando provecho de un activo cuya operación realizada por un tercero está próxima a terminar.

Ingeniero Civil Eléctrico / En el presente trabajo se propone una metodología para evaluar el beneficio asociado a la utilización de una unidad de almacenamiento por bombeo en el complejo Colbún considerando las restricciones de riego asociadas a la operación y bajo distintos escenarios de penetración eólica y solar, como también para distintas condiciones hidrológicas. La metodología se basa en un modelo tomador de precios que optimiza la gestión del recurso hidráulico para cada una de las centrales del complejo Colbún. Dado el tamaño del problema de optimización, se proponen aproximaciones que permiten acelerar la ejecución del cálculo, permitiendo a su vez realizar varios estudios en un tiempo eficiente, y manteniendo un bajo margen de error. La metodología y el modelo desarrollado pretenden determinar y cuantificar el beneficio asociado a la utilización de una unidad de bombeo considerando restricciones de riego y distintos escenarios de penetración eólica y solar e hidrologías en el parque nacional chileno. Para determinar el impacto de las condiciones de riego en dicho beneficio, se han considerado dos escenarios que concitan mayor interés por ser analizados. El primer escenario de capacidad instalada, denominado Escenario Base CNE 2030, corresponde al declarado por dicho organismo para el año 2030 en el SIC y SING en los Informes Técnicos Definitivos para fijar Precios Nudos, en su versión Abril 2015. El segundo escenario, corresponde a un escenario denominado Escenario Expansión Solar 25%, el cual plantea que la matriz SIC-SING esté compuesta por un 25% de capacidad solar fotovoltaica. Por otro lado, para determinar el impacto de una mayor penetración de energía renovable, se han escogido diez escenarios de penetración solar fotovoltaica y eólica, de forma de determinar el comportamiento del beneficio ante el aumento de la capacidad instalada de estas tecnologías en el sistema eléctrico. Los resultados de este trabajo muestran que, en presencia de restricciones que involucren dotaciones de riego, la utilización de una unidad de almacenamiento por bombeo resulta más atractiva en términos económicos, que la situación en la cual no existieran dichas restricciones, para los escenarios y condiciones hidrológicas analizadas. El trabajo realizado también permite concluir que una mayor penetración solar en el sistema eléctrico contribuye también a un aumento en el beneficio por la utilización de la unidad de bombeo, siendo más favorable este beneficio en condición hidrológica seca que en condición hidrológica húmeda. Del mismo modo, los resultados evidencian que una mayor penetración eólica en el sistema no tiene relación directa con un aumento del beneficio por utilizar centrales de bombeo. Finalmente, en términos de factibilidad económica de llevar a cabo el proyecto de instalación de una unidad de almacenamiento de energía por bombeo en Colbún, los resultados muestran que es necesario considerar otras vías de ingreso adicionales al arbitraje de energía, de forma de hacer más atractivo este tipo de proyectos para inversionistas.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniero Civil Electricista / Las Centrales Micro-Hidráulicas son pequeñas unidades hidroeléctricas de potencia no superior a 100 \emph{kW} y que, en presencia del recurso hidráulico adecuado, representan una interesante alternativa de generación eléctrica en lugares alejados de la red eléctrica dada su alta confiabilidad, bajos costos de operación e impacto ambiental menor. Sin embargo, existen dificultades técnicas que un proyecto micro-hidráulico debe resolver para operar exitosamente como generador aislado. Una de estas dificultades es la capacidad de entregar una buena calidad de suministro, para lo cual es necesario mantener en sus valores nominales la tensión y frecuencia eléctrica. Este problema ha sido tradicionalmente abordado en la forma de control de tensión y control de frecuencia por separado, bajo el supuesto que ambas variables son aproximadamente independientes, situación que es particularmente cuestionable en pequeños sistemas eléctricos autoabastecidos y sometidos a variaciones bruscas de carga. En este trabajo de tesis se propone una estrategia de control de tensión y frecuencia para una Central Micro-Hidráulica, basado en Control Predictivo No-lineal, y que busca optimizar la respuesta dinámica de la planta ante variaciones de carga. Se desarrolla un modelo fenomenológico completo de una Central Micro-Hidráulica de laboratorio, enfocado en reproducir el comportamiento electromecánico ante perturbaciones en la carga eléctrica. Se obtiene un modelo de orden tres que, desde el punto de vista del control, representa un sistema múltiple entrada múltiple salida (MIMO) no-lineal, en donde las variables controladas están fuertemente acopladas. Se propone una metodología para el cálculo de los parámetros del modelo basada en pruebas experimentales sencillas, y se aplica al modelo de la planta de laboratorio. El modelo se valida experimentalmente mediante pruebas en lazo abierto, comprobándose que reproduce satisfactoriamente la dinámica de la tensión y frecuencia tanto en régimen permanente, así como en condiciones transitorias de desbalance de potencia. Posteriormente, se desarrolla una estrategia de Control Predictivo No-lineal realimentado en el estado para el control de tensión y frecuencia de la Central Micro-Hidráulica de laboratorio, en donde se utiliza como modelo interno el modelo fenomenológico desarrollado, y se define como función de costo una suma ponderada de los errores cuadráticos de tensión y frecuencia. Además, se plantea una estrategia de seguimiento de error para compensar los errores de predicción del modelo, y se propone la aplicación de un Filtro Extendido de Kalman para la estimación del estado del sistema, el cual es parcialmente observado. La estrategia de control propuesta se implementa en la planta de laboratorio, utilizando rutinas provistas por MATLAB para la resolución numérica del problema de optimización. Se realizan pruebas de tomas y rechazos bruscos de carga, en distintos puntos de operación, obteniéndose siempre respuestas en lazo cerrado estables y con error permanente cero. El análisis de las respuestas en lazo cerrado permite comprobar que la capacidad de predicción de la salida de la planta en el cómputo de las entradas óptimas, así como la consideración de la característica no-lineal y multi-variable del sistema, permiten obtener mejores respuestas dinámicas ante perturbaciones. Se mide la pérdida de precisión del modelo conforme se aumenta el horizonte de predicción, y se analiza el efecto de ésto en la calidad del control. Finalmente, se comparan la respuesta en lazo cerrado de la estrategia de control propuesta con la de dos lazos proporcional integral (PI) independientes para la tensión y frecuencia, obteniéndose siempre mejores respuestas dinámicas en términos de la función de costo y, en general, en términos de tiempo de estabilización y sobreoscilación máxima.

Ingeniero Civil / La implementación de tecnologías de almacenamiento de energía en sistemas eléctricos es uno de los temas más relevantes actualmente en países donde se busca mejorar aumentar la diversificación de fuentes de energía y la seguridad del sistema eléctrico. Dentro de las alternativas de almacenamiento de energía eléctrica de la red, las centrales hidroeléctricas de acumulación por bombeo (CHAB) (pumped-storage hydropower plants) son las más utilizadas actualmente alrededor del mundo. Hasta la fecha, en Chile no se han implementado tecnologías de este tipo que permitan almacenar los excedentes de energía de la red. Además, en el país no existe el conocimiento suficiente sobre las características y los beneficios de las CHAB en los sistemas eléctricos. El presente trabajo de título tiene como objetivo principal, identificar y analizar los factores técnicos y económicos más relevantes que podrían condicionar la implementación de un proyecto de CHAB. Adicionalmente, tomando en cuenta las características del sector eléctrico chileno, se realiza una evaluación, cualitativa y no exhaustiva, de estos factores en el país. Se encontró que los factores más relevantes que condicionan en una primera instancia la implementación de un proyecto de CHAB tienen relación con las características del sistema eléctrico dónde se pretende implementar el proyecto, la disponibilidad de lugares de emplazamiento apropiados para la instalación de este tipo de centrales y las características del mercado eléctrico que harían rentable un proyecto de este tipo. Dentro de los factores que inciden en la determinación del lugar de emplazamiento de una CHAB se tienen: la disponibilidad del recurso hídrico, la existencia de un gran desnivel y una corta distancia entre ambos reservorios, la existencia de reservorios artificiales o naturales aptos para ser utilizados como reservorio inferior de la central, condiciones geológicas y geográficas adecuadas y una ubicación cercana a los centros de consumo y líneas de transmisión. En cuanto a los factores relacionados con las características del sistema eléctrico, están: la presencia de excedentes de energía en la red y características apropiadas de la curva de carga diaria y semanal. Finalmente, respecto a los factores económicos asociados al sistema eléctrico se desea que: existan grandes diferencias de precios entre horas valle y horas punta, y se realicen pagos por capacidad y por servicios complementarios. En cuánto a la evaluación, preliminar y no exhaustiva, de estos factores en el caso chileno, se encontró que el SIC presentaría, a priori, mejores características para considerar la implementación de un proyecto de CHAB, debido principalmente a la disponibilidad del recurso hídrico, a que existen lugares con potencial para implementar esta tecnología, a las características de la curva de carga en este sistema y a la matriz de generación que lo compone. Sin embargo, y a pesar de que el sector eléctrico chileno considera pagos por potencia firme y servicios complementarios, las limitaciones de la implementación de esta tecnología irían por el lado de los ingresos que recibirían los proyectos por concepto de venta de energía, debido a las diferencias de precios entre horas valle y horas punta observadas, ya que se tienen precios de energía en horas valle que son sólo un 15 25% más bajos que los precios de energía en horas punta, siendo que se recomienda que esta diferencia sea de un 25 30% (Deane et al, 2009). Otra limitación podría ir, también, por el lado de los altos valores de ciclo de eficiencia requeridos para estas centrales en el país (entre un 80 90%), siendo que actualmente en el mundo se logran ciclos de eficiencia para CHAB entre un 70 80% (Wilde, 2011).

Ingeniero Civil / El 11 de marzo de 2011 un terremoto de 8,9 grados en la escala de Richter golpeó las costas de Japón. Tras el terremoto, un tsunami azotó las instalaciones de la central nuclear de Fukushima I, las olas del tsunami alcanzaron las casas de bombas de los sistemas de enfriamiento, dejando estas de funcionar, lo que llevo al colapso de los seis reactores, provocando la fusión parcial del núcleo de tres de ellos, emitiendo a la atmosfera partículas radioactivas. Tras esta catástrofe nuclear, las compañías de seguros advirtieron esta falencia en los sistemas de enfriamiento con agua de mar. Chile es un país sísmico, y por ende, también estamos expuestos a la ocurrencia de tsunamis en nuestras costas. Considerando que muchas de las centrales termoeléctricas construidas o actualmente en proyecto en Chile, cuentan con sistemas de enfriamiento con agua de mar, tendrían estos sistemas de enfriamiento riesgos similares de falla a los de la central nuclear de Fukushima I. En el marco de lo anterior, el presente trabajo de título tiene por finalidad proponer una solución anti-tsunami para los sistemas de agua de enfriamiento en centrales termoeléctricas a carbón. La solución propuesta consiste en separar en la casa de bombas, el foso de filtrado del foso de bombas, reubicando el foso de bombas/motores a una cota protegida ante una eventual inundación en caso de tsunami. Para conducir el agua de mar del foso de filtros a la nueva ubicación del foso de bombas, se propone construir un túnel de conducción de agua de mar bajo la cota del nivel mar. El presente estudio analiza la factibilidad técnica y estima los costos de la construcción de este túnel en dos tipos de suelo, el primero de ellos en un limo cementado y el segundo en roca, en ambos casos se considera un túnel de largo 200 metros. En el caso de un suelo del tipo limo cementado, se estudia la metodología constructiva tunnel liner y se concluye que es técnicamente factible utilizar este método y su costo total aproximado es de MMUS$ 11,7. Por otro lado, en el caso de un suelo del tipo roca, se estudia la metodología constructiva de perforación y voladura y se concluye que es técnicamente factible y su costo total aproximado es de MMUS$ 6,6.

Ingeniero Civil / La escasa disponibilidad del agua es un tema de primera importancia a nivel nacional y mundial, es por este motivo que se evalúa el desarrollo de un proyecto de micro central de pasada de generación hidroeléctrica en el Fundo Santa Isidora de Coibungo, Comuna de Villa Alegre, Séptima Región del Maule. El objetivo de este tema a desarrollar, es mejorar la eficiencia del uso al agua, logrando así beneficios en el sector agrícola, con recursos actualmente desaprovechados. Los caudales para la central de pasada corresponden a caudales de los canales Quinilahue o La Finca, Bustamante, Cunaco, Coibungo, Rosas Fabry que son canales de riego y el estero Lun Tornicura. Para poder estimar el caudal disponible se realizaron aforos de los canales existentes, con el propósito de relacionar las acciones de derechos de aguas inscritas en los canales, con los caudales reales que circulan en los distintos canales. Los derechos disponibles para el proyecto suman un máximo de 2,25 m3/s en el mes de Abril y un mínimo de 0,95 m3/s en el mes de Octubre. Además se tiene una caída neta de 4,5 metros. La central tiene un caudal de diseño de 1,35 m3/s y un factor de planta de 0,89. Con estos parámetros se puede instalar una central de potencia máxima de 51,6 kW. La central, genera ingresos por venta de energía, venta de potencia y por venta de certificados de Energía Renovable No Convencional. La inversión necesaria para la realización del proyecto es de USD 334.112. Además el proyecto es viable económicamente y tiene un TIR estimado de 9,46%.

Tesis para optar al grado de Magíster en Administración / Alicia Salazar A. [Parte I], Miguel Molina [Parte II] Autores no autorizan acceso a texto completo de su documento / El presente informe contiene el Plan de Negocio relacionado con una nueva empresa de Servicio de Contact Center para las Grandes Empresas del Norte de Chile. La empresa de servicio “Resource Contact Center” entregará valor a sus clientes a través de un servicio diferenciador, con conocimiento en temas de recursos humanos, que se integre a través de una mesa de ayuda para apoyar todas las necesidades de información que tengan los trabajadores de nuestros clientes, mediante atención de consultas telefónicas con llamadas de entradas y salidas, sobre consultas relacionadas con su empresa, adicionalmente sea considerado el apoyo in situ para aquellos empleados que registren emergencias en fallecimientos, accidentes enfermedades, y/o siniestros en sus hogares por catástrofes naturales, otro servicio a entregar es el envío de comunicaciones a través de mailling masivos, con entrega de reportabilidad a nuestros clientes, con esta forma la empresa mandante logrará generar un canal de comunicación fluido, actualizado, oportuno y flexible con su fuerza laboral. Lo anterior es posible realizarlo a través de un equipo de profesionales de amplia experiencia en empresas mineras que conocen el negocio, la demanda y necesidad de los potenciales clientes. A esto se sumará una atención personalizada cuyo objetivo será diseñar cada servicio de acuerdo a la situación de cada cliente. Servicio “Resource Contact Center” se insertará en industrias de crecimiento sostenido y constante, con una alta dotación de personal especializado y con demandas de información permanente. Esto nos lleva a pensar en cubrir dos oportunidades claves: 1. Satisfacer la necesidad de información y solución en línea a temas de Recursos Humanos del personal, que crece constantemente en las empresas. 2. Convertir este servicio en un “valor” para las empresas, que las ayude con los desafíos más importantes que enfrentan, principalmente el de mantener un ambiente de trabajo grato, buscando la fidelización del personal y apoyando en la resolución de conflictos que se dan por falta de información oportuna y de calidad.

Magíster en Ciencias de loa Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico. Ingeniera Civil / En Chile la coordinación hidrotérmica interfiere con el uso de agua para riego porque se tiene un desfase en las demandas, por lo que se genera un conflicto entre los usos. La operación óptima de embalses que son utilizados para hidroelectricidad y riego ha sido estudiada, pero no en el contexto de un sistema eléctrico donde se minimizan los costos de generación térmica. De aquí nace la pregunta de qué pasaría si se incorpora el riego en la coordinación hidrotérmica y la inquietud de conocer los tradeoffs entre ambos usos de agua. Se define un sistema de estudio inspirado en el Sistema Interconectado Central de Chile (SIC). A partir de este, se formula el problema de coordinación hidrotérmica de largo plazo. Sobre este modelo se incorpora el riego de dos formas: como un requerimiento de agua fijo en la temporada de riego; y cómo una función de costos por riego no satisfecho, que debe ser minimizada en la función objetivo junto con los costos de generación térmica. Esta función de costos de riego es ponderada junto a los costos de generación, convirtiendo el modelo en uno de optimización multi-objetivo. Estos modelos se resuelven con optimización dinámica dual estocástica (SDDP por sus siglas en inglés) y tienen como resultado la función esperada de costo futuro (FCF). De las cuales se concluye que a medida que aumentan los usos de agua, el recurso hídrico es más valioso para el sistema. Estas funciones se utilizan para simular cincuenta escenarios hidrológicos, obtenidos de las series de afluentes históricos, de donde se obtiene que la operación de los embalses se ve afectada la por incorporación de riego, ya que los niveles de volumen embalsado disminuyen hasta un 10% de la capacidad, manteniendo los ciclos de llenado y vaciado. Además, a medida que aumenta la ponderación de los costos de riego en el modelo de optimización la seguridad de riego aumenta proporcionalmente. Con respecto a los costos del sistema, se concluye que según la ponderación que tome el riego en la formulación, las ganancias o pérdidas de ambos sectores toman la misma magnitud en dólares, hasta 90[MUSD]. Sin embargo, un ahorro de 90 [MUSD] es mucho más significativo para el sector de riego ya que representa un ahorro del 98%, mientras que para el sector hidrotérmico corresponde al 2%. Por lo tanto, el sector de riego se puede ver altamente beneficiado al ser incluido en la formulación de la coordinación hidrotérmica.

El cambio climático es una realidad preocupante, cada vez hay mayores coincidencias entre los científicos sobre sus causas y sus efectos. Con la ratificación del Protocolo de Kioto de 1997 los países firmantes aceptaron la necesidad de reducir la emisión de gases causantes del cambio climático, aun cuando esta reducción signifique costos para las empresas y naciones. El efecto invernadero es un fenómeno natural que ocurre en nuestro planeta, pero se ha visto alterado por las actividades de los seres humanos, los científicos señalan que una de las principales razones es la emisión excesiva de dióxido de carbono (CO2) generado en el consumo de recursos fósiles como el petróleo, carbón y gas natural. En los inicios de los años 70 ocurrió la llamada Primera Crisis de la Energía cuando los precios del petróleo subieron de manera importante, entonces la sociedad constató que la dependencia de los hidrocarburos como fuente de energía debía cambiar, iniciándose una corriente de investigaciones tecnológicas para su sustitución. Posteriormente en el año 1992, en la Convención de las Naciones Unidas de Río de Janeiro hubo consenso en que el uso de los hidrocarburos es una de las la principales fuente de emisión de CO2 convirtiéndose en una necesidad la reducción de esas emisiones para enfrentar el cambio climático y sus posibles consecuencias negativas para la humanidad. Uno de los mecanismos para combatir el cambio climático establecido en el Protocolo de Kioto (1997) es el Mecanismo de Desarrollo Limpio, en el que pueden participar los países en vías de desarrollo como el Perú a través de proyectos que eviten o reduzcan la emisión de dióxido de carbono. Estos proyectos generan Certificados de Reducción de Emisiones que pueden ser utilizados para conseguir financiamiento de las empresas o países que los necesitan para acreditar sus metas de reducción de gases contaminantes. En nuestro país, este mecanismo representa una oportunidad para obtener financiamiento en condiciones muy favorables, como por ejemplo en proyectos hidroenergéticos que pueden contribuir al desarrollo de manera sustentable. En el capítulo I de la investigación se establecen los aspectos metodológicos y marco teórico, en el capítulo II se abordará el tema de los problemas ambientales, sus causas y efectos, la preocupación mundial por enfrentarlos y el Protocolo de Kioto; en el Capítulo III se abordará el tema del consumo y la producción de electricidad, el potencial hidroeléctrico, los recursos energéticos utilizados y la emisión de CO2; y en el capítulo IV se abordará el tema del financiamiento de los proyectos hidroeléctricos, sus dificultades y oportunidades mediante el Mercado de Carbono y los Certificados de Emisiones Reducidas (CERs).