Ingeniero Civil en Computación / La normativa ambiental vigente en Chile exige a las empresas que emiten contaminantes del aire (por ejemplo, SO2 o NOx), mantener sus emisiones bajo niveles definidos. Desde octubre de 2010 opera la SMA o Superintendencia del Medio Ambiente, encargada de velar por el cumplimiento de dicha normativa y aplicar las sanciones que correspondan de acuerdo a la legislación. Dentro de este contexto, la generadora termoeléctrica E-CL, ubicada en Tocopilla y Mejillones ha solicitado a ASYT, empresa consultora de medioambiente, el desarrollo del software EMIS (Environmental Management Information System), el cual tiene por objetivo ser un apoyo a la gestión del cumplimiento de las exigencias ambientales de E-CL. El diseño de EMIS contempla la construcción de diversos módulos que permiten: consolidar los datos de emisiones de contaminantes de diversas fuentes, visualizar en tiempo real las emisiones, generar modelos de dispersión y planificar la realización de tareas asignadas por la autoridad, entre otros. El objetivo de este trabajo de título fue analizar, diseñar e implementar el Módulo de Alertas de EMIS, el cual permite a sus usuarios conocer en tiempo real el estado de cumplimiento de la normativa, definir eventos críticos y ser notificados en el caso de que ocurran. El trabajo trajo consigo diversos desafíos como: acoplarse al desarrollo existente de EMIS, definir un diseño software que otorgue un buen nivel de servicio, diseñar interfaces de usuario que logren aceptación por el usuario final y diseñar las alertas que sean útiles para la gestión ambiental de E-CL. Como primera etapa, se analizó el problema haciendo un levantamiento de la situación actual respecto al estado de avance de EMIS y al alcance de la normativa ambiental vigente. Teniendo esta información se definieron requisitos de aspectos clave del sistema, por ejemplo: cómo se define el estado de cumplimiento, cómo se define la criticidad de eventos, con qué frecuencia se actualiza el estado de cumplimiento, cuándo y a qué usuarios se debe notificar, entre otros. Luego, se definió una arquitectura de software, modelo de datos e interfaz de usuario que cumplan con los requisitos definidos y le permitan al sistema ser extensible y mantenible. Posteriormente, se implementó la solución teniendo como base Spring, Java EE y PostgreSQL, además de la utilización de bibliotecas externas, cuidadosamente seleccionadas para implementar funcionalidades gráficas y de programación de tareas. El sistema fue evaluado en el aspecto técnico realizando mediciones de performance y corroborando la validez de los cálculos realizados. También fue validado por usuarios finales mediante presentaciones y reuniones que fueron llevadas a cabo en las instalaciones de E-CL. Finalmente, el sistema fue instalado en los servidores de E-CL como prototipo funcional, lográndose una solución que facilita el cumplimiento con la autoridad y permite enfocarse en los ámbitos importantes de la gestión ambiental y toma de decisiones. Es factible potenciar esta herramienta para ser utilizada en el contexto de otro tipo de normativas, como por ejemplo de aguas, ruido, suelos, flora y fauna, entre otros.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / A medida que la participación de energías renovables fluctuantes (ERf), como la energía solar fotovoltaica y eólica, de un sistema eléctrico aumenta, la flexibilidad de la red para responder frente a mayores variaciones e incertidumbre en la demanda neta se torna cada vez más importante. En sistemas hidrotérmicos que poseen centrales hidroeléctricas con capacidad de acumulación, son éstas las que pueden proveer dicha flexibilidad. Así, la nueva meta ERNC 20/25 de Chile motiva a investigar las interacciones sistémicas entre centrales hidroeléctricas y proyectos de ERf. Si bien es conveniente proveer flexibilidad con centrales hidroeléctricas, esta capacidad es limitada, por lo que en esta investigación se exploran dos opciones para incrementarla. Una alternativa consiste en aumentar la potencia instalada de centrales hidroeléctricas ( up-powering ) y otra en optimizar el uso de los estanques de regulación que poseen algunas centrales de pasada. Un tercer punto a estudiar en esta investigación es analizar cómo se modifica la operación de centrales hidroeléctricas conforme una mayor penetración ERf. Una eventual operación más fluctuante, induciría grandes variaciones de caudal entre una hora y otra, lo que puede afectar negativamente otros usos aguas abajo, incluyendo efectos nocivos sobre ecosistemas fluviales. Para llevar a cabo esta investigación se diseñan distintos experimentos utilizando un modelo de minimización de costos (MIP-UC). Este programa determinístico entero-mixto replica las prácticas del operador del Sistema Interconectado Central (SIC) y prescribe la potencia a generar de todas las centrales eléctricas del SIC con resolución horaria en un horizonte típicamente semanal. Los resultados son analizados en escenarios definidos por distintos niveles de penetración de ERf y años hidrológicos. En relación al primer objetivo, se identifica una central a la cual aplicar up-powering es conveniente, aumentando así la capacidad de respuesta frente a variaciones en la demanda neta. Además, se genera una serie de sugerencias de fenómenos a modelar en los siguientes experimentos, como por ejemplo la inclusión de tiempos mínimos de encendido y apagado. Para el segundo objetivo, se endogeniza la operación de los estanques de regulación al MIP-UC, lo cual genera un ahorro sistémico cercano al 4% del costo térmico. Finalmente, mediante un análisis de frecuencia de las series de tiempo de caudales turbinados resultantes del MIP-UC para las principales centrales de embalse, se detectan dos centrales, El Toro y Pangue, particularmente susceptibles a mostrar mayores fluctuaciones de caudal para escenarios de elevada penetración ERf. En éstas se propone evaluar restricciones de operación para proteger a los ecosistemas acuáticos.

Ingeniero Civil Eléctrico / Dada la necesidad energética del país, las pequeñas centrales hidráulicas de pasada aparecen como una buena alternativa para aumentar la capacidad de generación. Al respecto, este trabajo se enfoca en los costos de conexión de varias centrales hidráulicas de pasada al SIC. En primer lugar, se escoge el estero Coyanco como curso de agua para estudio. Se estima caudal y caída neta, para luego, establecer tres posibles centrales hidráulicas de pasada las cuales suman 20,9 MW en total (Cap. 2). Una vez definida la ubicación geográfica de las centrales, se analiza el sistema eléctrico de 110 kV del sector. Se establecen cuatro opciones de conexión: S/E La Laja, S/E Vizcachas, S/E P. Alto y S/E Florida Se analizan las cuatro opciones de conexión, concluyendo que todas cuentan espacio para ampliaciones y son accesibles de llegar hasta ellas con una línea de transmisión (Cap. 3). Luego, se estudia el impacto en la red eléctrica de la incorporación de las tres centrales al SIC, encontrando que la inyección de 20,9 MW no provoca la saturación de las líneas en ninguna de las cuatro opciones de conexión y no produce cambios en la regulación de tensión en las barras de 110 kV de las cuatro subestaciones. Además, el incremento de las corrientes de CC no indica necesidad alguna de cambios en los equipos de las subestaciones existentes. Por lo tanto, las cuatro opciones son técnicamente factibles (Cap. 4). A continuación, se diseñan tres componentes principales: patio de elevación, línea de transmisión y paño(s) de línea para la acometida al STT (Cap. 5). Con este diseño, se estima el valor de inversión (V.I.) de la conexión para cada una de las cuatro opciones de conexión, resultando S/E La Laja la más conveniente.

Ingeniero Civil Químico / El carbón es un combustible ampliamente utilizado para generar energía en Chile y el mundo. Como ejemplo, un 19% de la matriz energética de nuestro país se basa en centrales termoeléctricas a carbón. En estas centrales, el tipo de carbón alimentado tiene efectos considerables sobre la mayoría de los equipos y operaciones unitarias que las componen. Es por esto que la tarea de selección y adquisición de combustibles es fundamental para una compañía productora de energía. En este contexto, el objetivo general de este Trabajo de Título es elaborar un modelo técnico-económico de la operación de dos unidades generadoras de energía eléctrica de la Central Térmica de Tocopilla, de calderas convencionales a carbón pulverizado, poniendo énfasis en las variables dependientes del tipo de carbón a combustionar. En primer lugar se elaboró el modelo (que se plasmó en un archivo de Microsoft Excel®), para luego realizar un proceso progresivo de Validación de resultados y Calibración de parámetros. Dado el error medio que tuvo para las variables principales, se considera que el modelo puede ser utilizado para asistir las decisiones de compra de carbón. Se detectó que, de los cuatro costos operacionales calculados, el mayor es el de adquisición y transporte de la cal hidratada (agente desulfurizador de gases de chimenea), seguido del costo de carga de carbón desde la cancha de acopio a las unidades. Luego se encuentran el costo de disposición de cenizas y el estimado de desalinización de agua para humidificación de gases (previa a la desulfurización). Asistir la selección de carbones es el objetivo del modelo elaborado. Sin embargo, el mismo modelo determina qué combustibles pueden y cuáles no pueden ser alimentados a las unidades, según consideraciones asociadas al manejo de cenizas y agente desulfurizador. Si este aspecto genera demasiadas restricciones, la tarea de selección puede reducirse a encontrar algún carbón que sirva para las unidades. Esta situación debe evitarse, mejorando las condiciones de operación y logística, específicamente para los cuellos de botella que se detecten a través de estudios como éste.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Las energías renovables penetran cada vez más en los sistemas de redes eléctricas interconectados, por lo que surgen nuevos retos para los operadores con el fin de mantener su fiabilidad en circunstancias inciertas. La natural intermitencia de las ENRC juega un papel importante ya que produce un incremento en los requerimientos de rampa del sistema y de reserva operativa, además de un mayor ciclaje de las unidades térmicas. En consecuencia, para integrar altos niveles de generación renovable de manera eficiente es necesario incluir tecnologías de almacenamiento que aumenten la flexibilidad del sistema. El objetivo de la presente tesis es evaluar el impacto en los costos globales de operación del Sistema Interconectado del Norte Grande y los ingresos percibidos por una central PHSS bajo un modelo de operación de arbitraje con diferentes tasas de penetración de ENRC. Se propuso una metodología para estudiar la sensibilidad del sistema ante diferentes tasas de penetración de ENRC-Capacidades de PHSS, entre las cuales se evaluaron 50MW, 100MW y 200MW, todas con una capacidad de almacenamiento de 8 horas. También se desarrolló un programa linear entero mixto que incorpora la operación de las centrales PHSS en un sistema tipo pool obligatorio. Además se introdujeron los modelos de las tecnologías existentes, haciendo énfasis en sus principales restricciones de operación, como máximos y mínimos técnicos; tiempos mínimos de operación y de apagado entre operación, costo de encendido y apagado, aportes máximos de reserva para el control primario y reserva en giro. Los resultados indican que el factor de penetración de ENRC es determinante para analizar los beneficios que prestan las PHSS. Se calcularon las curvas de ahorro de costos del sistema e ingresos percibidos, destacando que al superar una penetración del 20% de ENRC se hacen atractiva su implementación. Los ahorros en la operación alcanzan el 1.6%, 3.2% y 6.3% para las PHSS de 50 MW, 100MW y 200MW, respectivamente, al llegar a una penetración mayor del 30%. Adicionalmente se demuestra que las centrales PHSS pueden llegar a tener pérdidas en el momento que se aplana la curva de costos marginales debido a la eficiencia de esta tecnología. En el ámbito de la investigación futura se sugiere realizar un modelo que permita evaluar la operación de las PHSS bajo un despacho autónomo que maximice sus utilidades, dentro de un mercado tipo pool obligatorio.

Ingeniero Civil Industrial / En este trabajo se evalúa la factibilidad técnica y económica de un proyecto de generación eléctrica, mediante el uso de grupos electrógenos de respaldo constituidos como Pequeños Medios de Generación Distribuida y operados en las instalaciones de terceros. El proyecto consiste en adaptar varios grupos electrógenos utilizados para el respaldo de distintas empresas e industrias como mini centrales generadoras conectadas al sistema de distribución a través del mismo punto de conexión a la compañía de distribución. Estas centrales funcionarán como PMGD y serán coordinadas por una única empresa operadora, la cual integrará el Centro de Despacho Económico de Carga. También se estudian en distintos capítulos la legislación, el sector, la factibilidad de la conexión, y se evalúa económicamente el proyecto obteniendo indicadores económicos relevantes como la TIR, el VAN y el payback del proyecto con una sensibilización de los posibles escenarios futuros. El modelo de negocios diseñado con la metodología CANVAS se basa en mantener la capacidad de respaldo de los propietarios y operar como PMGD, sin generar costos para los propietarios. En otras palabras, rentabilizar lo que era considerado un costo hundido (inversión en GE). Se define también un plan de comercialización para captar, desarrollar y fidelizar a los clientes, el cual prioriza el respaldo de sus instalaciones antes de la operación como PMGD, de modo de no adicionar riesgos a la operación habitual de los clientes y sin realizar cobros directos a los clientes. Asimismo se evalúa la adaptación de los puntos de conexión a la red para operar como PMGD y la rentabilidad del proyecto, de modo de obtener un escenario límite en cuanto al número de PMGDs adaptados para el desarrollo de este bajo una tasa de descuento calculada como un WACC. Las fuentes de ingresos de la empresa generadora equivalen a un porcentaje de los ingresos por potencia de suficiencia e inyección de energía de cada PMGD, fijado por un tarifario dinámico, según la potencia máxima instalada y la indisponibilidad forzada de generación. Según las proyecciones de precios estimados del diésel, potencia, CV y CMg se necesitan 115.000.000 de pesos para el desarrollo del proyecto, así como para disponer de suficientes fondos propios durante los primeros 4 años. La cifra se financiará en un 45% con un crédito al 6,55% a 15 años, y estará abierto también a inversores externos. Por último, el umbral de rentabilidad se alcanza con un total de 6 PMGD tipo adaptados para el mes 20 (o un equivalente a 9 [MW] en potencia instalada ) y una facturación de 7 millones de pesos mensuales. Finalmente, considerando los resultados obtenidos, el amplio y poco explorado mercado, además del mínimo alcance de mercado necesario para levantar el proyecto, se recomienda proceder con la ejecución de este. Es atractivo, innovador, rentable y a su vez muy escalable. / 14-10-2021

Comprende la evaluación y mapeo geológico - geotécnico de la galería de prospección por progresivas, iniciando desde la progresiva 0+019.20 hasta 0+674.374, de la C.H. Curibamba. / Tesis

Ingeniero Civil Eléctrico / El presente informe analiza la estructura básica, características y el efecto de la sintonización de cada uno de los parámetros de tres elementos de control en una unidad generadora: El controlador de velocidad, el controlador de tensión y el estabilizador de sistema de potencia. Para asegurar la estabilidad dentro de un sistema eléctrico de potencia, es necesario que los reguladores mencionados estén correctamente ajustados, por lo cual esta memoria busca proponer una metodología para cumplir ese objetivo. El estudio abarca el control enfocado a centrales hidráulicas, verificando métodos de ajuste para compensadores PI y lead-lag. Se aplicaron las metodologías al caso particular de la Central Hidroeléctrica Carena: Se utilizó el compensador del tipo PI dentro del control de velocidad, ajustado mediante las técnicas de Bode y Ziegler-Nichols. Por otro lado, tanto para el control de tensión como para el estabilizador de potencia se utilizaron controladores del tipo lead-lag, los cuales fueron ajustados mediante técnicas de Bode. Se realizó el ajuste y las pruebas de los controladores en un modelo equivalente a una unidad de la central, con el fin de verificar que estos elementos cumplieran con las exigencias de la Norma Técnica. Se comprobó que la sintonización de los parámetros de los reguladores según los criterios sugeridos mejoró la estabilidad del sistema. En particular para el regulador de velocidad, se comprobó que el ajuste mediante técnicas de Bode tiene un mejor desempeño que el ajuste mediante el método Ziegler-Nichols. Por otro lado, la adición de la señal del estabilizador de potencia amortigua un polo de oscilación electromecánica, mejorando la respuesta del sistema. La aplicación de esta sintonización a cada una de las unidades de un modelo equivalente a las cuatro unidades de la central Carena requirió de un reajuste. Esto debido a que existe un cambio importante en la topología de la red. Se hizo un reajuste completo de los bloques lead-lag del sistema de excitación, mientras que sólo se ajustó la parte integral del regulador de velocidad, debido a que se buscaba reducir el error de estado estacionario. Finalmente, se reajustó el estabilizador de potencia para incluir un modo de oscilación más presente. Se comprobó que el ajuste mediante esta metodología cumple con los requerimientos mínimos de la Norma Técnica. La nueva sintonización asegura que la operación está dentro de los niveles de la carta de operación redefinida. Además, se comprobó la utilidad del estabilizador para la Central Carena, a pesar de que, por el nivel de potencia de la central, la Norma Técnica no lo exige.

La presente investigación trata sobre la creación y aplicación de una Metodología para solucionar problemas resolubles de manera determinista mediante técnicas sencillas y en un tiempo razonable, como puede ser, por ejemplo la resolución de ecuaciones lineales, la realización de pronósticos basados en la ecuación de la línea, pudiendo acortar el tiempo de resolución, más o menos largo, de una manera aceptable Se presenta una nueva metodología, que utiliza la clase Box-Jenkins, para la predicción de la demanda de llamadas, que efectúan los clientes a los centros de llamadas más conocidos como call-center. Se registró, en el trabajo de campo, los aportes y los modelos de solución de diversos autores: orientación del asesor, aporte de investigadores de la UNMSM, investigaciones desarrolladas en diversas organizaciones y las propuestas del autor. El propósito de la Tesis es generar un modelo de consenso con mayor eficiencia que las alternativas existentes y aplicar este modelo en la realidad administrativa. El estudio concluye que la propuesta metodológica para rediseñar procesos de atención al cliente, dentro del contexto de los modelos empresariales, empleando herramientas de serie de tiempos funciona de manera eficiente y reporta excelentes resultados en su aplicación, lo que ha de redundar en la mejora de la eficiencia y competitividad derivado de un uso racional de un recurso escaso clave, el humano. / --- This research is about creating and implementing a methodology to solve problems deterministically solvable through simple techniques and a reasonable time, as can be, for example, solving linear equations, the performance of forecasts based on the equation of the online and can shorten the resolution time, more or less long, in a manner acceptable We present a new methodology, which uses the Box-Jenkins class, for prediction of demand for calls, which make customers call centers known as call-center. Was recorded in the field, contributions and solution models from various authors: guidance counselor, contribution of researchers from San Marcos University, research conducted in various organizations and the author's proposals. The purpose of this thesis is to generate a consensus model more efficiently than existing alternatives and apply this model in the administrative reality. The study concludes that the proposed methodology to redesign customer processes within the context of business models, using time series tools works efficiently and provides excellent results in their application, which would be in improving efficiency and competitiveness from a rational use of a scarce resource key, the human.

Ingeniero Civil Eléctrico / Los sistemas de generación distribuida basados en fuentes renovables han experimentado un fuerte desarrollo a nivel mundial, con Alemania, Dinamarca, Japón y Estados Unidos como líderes en este campo. La sincronización de este tipo de fuentes a la red de suministro eléctrico es uno de los aspectos más importantes. La detección de la componente de secuencia positiva de la tensión a frecuencia fundamental es esencial para el control de la generación distribuida y de sistemas de almacenamiento. Considerando el contexto descrito, el objetivo general del presente trabajo es la elección de un algoritmo para la estimación de ángulo de fase en función del desempeño demostrado frente a distintas perturbaciones típicas de la red de distribución para su implementación en la Central Micro Hidráulica Plug & Play, correspondiente a un proyecto de desarrollo del Centro de Energía de la Universidad de Chile. Los métodos estudiados se basan en la técnica Phase Locked-Loop (PLL). La técnica PLL se puede definir como un método que permite la obtención de una señal de salida de igual frecuencia y fase a partir de una señal de entrada. El criterio de selección supone la simulación de distintos tipos de perturbaciones tales como distorsión armónica e interarmónica, alzas y caídas de tensión y saltos de frecuencia, entre otros. El funcionamiento de los algoritmos se prueba a nivel de simulación y a nivel experimental en la Central Micro Hidráulica Plug & Play con el fin de verificar su desempeño en condiciones reales de operación. Con el propósito de mejorar la respuesta dinámica de los algoritmos, se implementa, a nivel de simulación, una mejora del centro de frecuencia del esquema básico de PLL. De este modo se obtienen métodos que combinan un buen seguimiento de ángulo de fase y una buena velocidad de respuesta ante variaciones de la frecuencia de la red. Del trabajo realizado se desprende que las perturbaciones que combinan saltos de fase y desbalances de la magnitud de la tensión son más severas que aquellas que implican distorsión de la forma de onda o únicamente desbalances, los cuales se consideran menos graves; la diferencia entre el error de estimación en uno u otro caso puede ascender sobre los 5°. Los métodos de detección de ángulo de fase presentan un compromiso entre la dinámica y la precisión de seguimiento del ángulo de fase; dándose el caso de un error de estimación de 180° frente a saltos de frecuencia. Se concluye que los algoritmos basados en filtros presentan un mejor desempeño que aquellos basados en la componente de secuencia positiva de la tensión de la red de suministro, con diferencias entre sus errores de seguimiento acumulado de hasta 200 veces en el caso de sags de tensión y de hasta 6 veces frente a contenido armónico. El mejor método estudiado se basa en el uso de un observador y obtiene resultados ligeramente mejores que los presentados por los métodos basados en filtros. El conocimiento previo de las características del sistema es vital para la correcta sintonización de los métodos, pues determina el desempeño de los algoritmos. Se concluye que los métodos basados en PLL son una herramienta eficaz para la detección del ángulo de fase ante perturbaciones típicas de la red eléctrica de distribución. Adicionalmente, con el fin destacar más aún su utilidad, se simula el uso del PLL para la detección de operación en isla. Como trabajo futuro, entre otras cosas, se propone: la implementación experimental de centro de frecuencia variable y del mecanismo de detección de aislamiento, y la evaluación de los métodos frente a perturbaciones combinadas.