Expone el diseño hidráulico de la conducción forzada de la Central Hidroeléctrica Aricota N° 3, ubicada en la provincia de Jorge Basadre, departamento de Tacna. Determina el diámetro óptimo para las tuberías forzadas. Determina las pérdidas de energía totales en las tuberías de presión, para así definir la potencia generada en la central. Plantea dispositivos de protección para las conducciones forzadas en caso de presentarse el fenómeno de golpe de ariete. Plantea obras de emergencia en caso se tenga que suspender la generación de energía de alguno de los generadores. / Trabajo de suficiencia profesional

Aborda el estudio de uno de los principales problemas de funcionamiento que aquejan a las turbinas Francis: la cavitación, tanto en su forma cualitativa como cuantitativa. Busca encontrar el caudal de máxima eficiencia de la turbina usada en la Central Hidroeléctrica Cahua, ubicada al norte de Lima y verificar si esta central presenta problemas de cavitación durante su operación. Válida la simulación realizada con el simulador ANSYS 14.5 haciendo uso de material bibliográfico y referencias. El estudio de este fenómeno proporciona información para mejorar la eficiencia de una central hidroeléctrica, ya que obtendremos los puntos críticos de operación de las turbinas Francis. / Tesis

Determina los valores de la permeabilidad mediante ensayos hidráulicos in situ tipo Lugeon y Lefranc en el eje de las presas y el portal de entrada al túnel de derivación y el eje del conducto forzado de las centrales hidroeléctricas Limacpunco, Ttio y Capiri del Complejo Hidroeléctrico Araza ubicado en la cuenca del Río Araza. Realiza la interpretación de los gráficos de Presión Efectiva (PEF) vs Q (l/min/m), para determinar los valores de permeabilidad en el portal de entrada del túnel derivación de las tres centrales hidroeléctricas. / Tesis

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Los recursos hídricos a nivel mundial son cada vez más escasos, afectando a todos los continentes y a más del 40% de la población del planeta. Dentro de los usos consuntivos, el sector agrícola es el que consume la mayor cantidad de agua dulce disponible a nivel mundial. En Chile y el mundo hay gran incertidumbre en relación a la disponibilidad futura del agua, como consecuencia de la variabilidad climática y el explosivo incremento de las poblaciones, lo que supone una intensificación de la competencia por este escaso recurso. Por este motivo es indispensable realizar una gestión eficiente de los recursos hídricos comprendiendo el funcionamiento hidrológico de las distintas cuencas y sus problemáticas. La cuenca del río Maipo presenta la más alta concentración poblacional e industrial del país, la cual ha tenido un aumento explosivo en las últimas décadas, esto ha generado demandas cada vez mayores sobre los recursos hídricos por parte de los diversos sectores, especialmente en los sectores de riego y generación hidroeléctrica. En el presente estudio se analizó la respuesta de la cuenca del Río Maipo frente al problema de la escasez del recurso hídrico, considerando los efectos de escenarios de cambio climático y de aumento de la demanda hidroeléctrica sobre la satisfacción de la demanda de riego. Esto se logró mediante la utilización de modelos de simulación hidrológicos operacionales que realizan un balance de agua a través de los elementos superficiales y subterráneos existentes en la cuenca. En este caso, el modelo MAGIC-Maipo fue especialmente diseñado y actualizado por la DGA, describiendo topológica y físicamente las principales características de la cuenca. Con este tipo de modelación es posible simular distintos escenarios para una misma cuenca variando los parámetros de entrada y de salida del modelo, logrando comparar la situacion actual con las situaciones futuras. Los resultados permiten reconocer para el escenario de cambio climático, una disminución de la satisfación de las demandas de agua para regadío en el 76% de los sectores de riego, haciendo más restrictivas las condiciones en comparación con la situación actual. Sin embargo, no ocurre lo mismo para el escenario de inclusión de centrales hidroeléctricas, principalmente debido a que las captaciones de agua se realizan en la parte alta de la cuenca, no afectando a las zonas de riego. / Maipo River’s watershed has the highest concentration of population and industry in the country, within an explosive increase these last decades. This has generated larger water requirements in different areas, specially those concerning irrigation and hydroelectric supply. The present study analyzes Maipo River’s watershed answer to the water scant problem, considering the effects of climatic changes and the raise of water demand for irrigation. This is developed through the use of hydrologic simulation models, which are based on water balance procedures through deep and shallow elements of the watershed. In this case MAGIC-Maipo model was designed and updated by the DGA, describing physically and topographically the main features of the watershed. With this type of model, it is possible to simulate several scenarios for a watershed, changing the parameters of the model, comparing the current situation, with the ones in that may occur in the future. The results showed for the climate change scenario, a 76% decrease in water demand satisfaction for irrigating, restricting the irrigating area conditions comparing with the current situation. However, for hydroelectric plants scenario it occurs a different situation, because they are installed in the high part of the watershed, and it doesn’t affect irrigating areas.

La generación de electricidad se ha visto afectada debido a problemas con el abastecimiento de energéticos primarios y el alza de precios, estimulándose de esta forma el desarrollo de nuevas tecnologías con el fin de abastecer la creciente demanda. Además, los altos índices de contaminación mundial y el aumento de la preocupación de parte de la población respecto a este tema han producido que la mayoría de los nuevos desarrollos apunten a disminuir la contaminación. Consecuentemente, las tecnologías de generación eléctrica relacionadas con energías renovables se asoman cada vez con mayor fuerza como medio de obtención de electricidad. Dentro de las energías renovables se encuentra la hidráulica, donde Chile presenta un elevado potencial disponible gracias a su geografía y clima. Por otro lado, la Generación Distribuida (GD) ha visto en alza convirtiéndose en una opción para facilitar el aumento de generación con tecnologías renovables, permitiendo la interconexión de pequeños medios de generación conectados a los sistemas de distribución. En este contexto en el Departamento de Ingeniería Eléctrica (DIE) de la Universidad de Chile se ha estado desarrollando un prototipo para laboratorio de una Central Micro-Hidráulica (CMH) utilizando una turbina de tipo Pelton. El objetivo de esta memoria de título apunta al perfeccionamiento del prototipo de CMH, integrando los controles necesarios para la correcta simulación del recurso hidráulico además de la implementación de un sistema de control local, monitoreo y control remoto que permita la operación del prototipo como un generador distribuido modificando sus modos de operación entre conectado o aislado de la red eléctrica. Durante el desarrollo de este trabajo se realiza una revisión del estado del arte sobre GD y la forma en que se relaciona con las centrales CMH, ahondando en los componentes de esta última y los tipos de control utilizados. Luego se exponen las leyes que rigen el comportamiento de una caída natural de agua y la forma en que ésta puede ser simulada con una bomba centrífuga. A partir de esto se integran los controles correspondientes al prototipo de CMH construido, incluyendo los sistemas de medición y accionamiento para modificar las variables eléctricas dentro de los rangos establecidos de forma manual o automática. Igualmente, se desarrolla un sistema de monitoreo y control remoto mediante una interfaz gráfica desarrollada en la plataforma comercial LabVIEW, que permite la conexión entre un operador local y la CMH de manera que el operador puede verificar su funcionamiento y decidir sobre su operación. Se obtiene como resultado un prototipo de CMH para laboratorio que permite simular el comportamiento de una central real, con sus respectivos controladores y un sistema de monitoreo y control remoto validado, alimentando cargas locales e inyectando cerca de 2 kW a la red. La reproducción del recurso hidráulico utilizando una bomba centrífuga muestra resultados satisfactorios, comprobándose que la altura equivalente simulada permanece constante gracias a la realimentación de la presión. El caudal del recurso hidráulico puede variar entre 0 a 300 l/min con un rango de alturas disponibles entre 30 a 55 metros. El funcionamiento del control implementado en la CMH presenta resultados satisfactorios en cuanto a su funcionamiento, permitiendo la operación de la CMH en forma aislada o conectada a la red, siendo validado experimentalmente. Sin embargo, al operar aislada de la red, la variación de la tensión y frecuencia, para modificaciones de carga mayores al 40% de la potencia máxima entregada por la CMH, sobrepasan el 10%, por lo que la calidad del suministro no se encuentra dentro de los rangos permitidos por la Norma Chilena. Se concluye que el perfeccionamiento del prototipo ha sido satisfactorio, convirtiéndose en una herramienta docente efectiva para comprender el funcionamiento de esta tecnología en un laboratorio, además de la escalabilidad del sistema de control y monitoreo implementado. Se propone como trabajo futuro mejorar el funcionamiento del controlador, realizando cambios en su topología y agregando mediciones de variables importantes para el funcionamiento del sistema.

Analiza el proceso de embalse de la presa Antacoto en el período 2009 - 2015. Para ello analiza la consistencia de la información de la estación Marca. Además, determina posibles causas del vertido de volumen excedente de la presa Antacoto, el volumen excedente, el caudal naturalizado de ingreso y el tiempo promedio anual de llenado de dicha presa. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniero Civil / El cambio climático es un proceso que afecta y seguirá afectando diversos fenómenos naturales, entre los que se encuentra el ciclo hidrológico de vital importancia para la generación hidroeléctrica. Para evaluar el impacto sobre esta actividad, en la cuenca del Alto Cachoapal, en esta memoria se desarrollan modelos hidrológicos de los ríos Pangal, Cachapoal y Cipreses y modelos operacionales de las centrales Chacayes, Coya y Pangal, los cuales en conjunto con proyecciones meteorológicas, bajo escenarios de cambio climático, permiten realizar pronósticos, en este caso, para el período comprendido entre los años 2040 a 2070 en ese lugar. El trabajo para hacer la evaluación señalada, se desarrolla en tres secciones. Estas secciones son: a. Creación de bases de datos por medio de proyecciones para el periodo futuro sobre variables meteorológicas, en particular de precipitaciones y temperaturas, utilizando los modelos climáticos de circulación global ECHAM5 y MK3.6, bajo escenarios SRES-A1B y RCP6.0, respectivamente, debidamente procesados para representar el contexto local. b. Calibración de modelos hidrológicos para los ríos de interés, los que una vez planteados permiten pronosticar sus caudales en periodos futuros, utilizando como información de entrada los pronósticos de las variables meteorológicas. c. Diseño de modelos operacionales de las centrales hidroeléctricas de interés, que, al utilizar las series de caudales proyectadas, permiten estimar los cambios esperados con respecto a un periodo de línea base. Como consecuencia de los procedimientos anteriores, se obtuvieron los siguientes resultados: a. Ambos modelos de circulación global predicen una disminución cercana a un 20% de las precipitaciones en la cuenca y un aumento de 2°C a 4°C en las temperaturas, tanto a nivel mensual como anual. b. Se pronostican cambios en los regímenes hidrológicos de las cuencas: la ocurrencia del caudal máximo se adelanta, así como también el inicio del periodo de deshielo; el caudal medio anual disminuye entre un 20% y un 40%, según qué modelo climático e hidrológico se utiliza. c. La generación hidroeléctrica de la central Chacayes disminuye entre un 11% y un 22% y el de la central Coya entre un 2% y un 7%. En la central Pangal se presenta un comportamiento disímil según sea el modelo, haciendo variar la distribución mensual de producción, pero sin generar una disminución de la potencia. Además, se observa un cambio en la distribución temporal de los meses con mayor generación.

Ingeniero Civil Mecánico / La energía hidráulica o hidroeléctrica es un tipo de energía que se genera por el aprovechamiento del potencial hídrico que se dispone en ciertos lugares. Éste es convertido en energía mecánica mediante un tipo particular de turbomáquina, en específico una turbina. Estas son un tipo de máquina rotatoria con muchas variaciones entre un tipo y otra, sin embargo, en su mayoría poseen estructuras en común como lo son el distribuidor, el rodete y el desfogue. Dentro de las empresas chilenas que generan energía eléctrica en el sur del país, grupo SAESA se encuentra dentro de las más grandes con una cobertura desde Bulnes hasta Villa O higgins. Dentro de su red de generación se encuentran distintos tipos de centrales: térmicas, eólicas e hidráulicas. De estas últimas, en la región de Aysén, se encuentra la central hidráulica de pasada El Traro. Con una potencia hidráulica instalada de 640 [kW] y un bajo uso porcentual total del caudal de su alimentador (brazo del río Cochrane) es que se encuentra una de las razones de la realización de este trabajo de título: La expansión de dicha potencia hidráulica. Otra razón recae en lo económico y ambiental: El reemplazo de la generación mediante hidrocarburos para dar paso a la generación hidráulica. El trabajo de título a desarrollado busca efectuar un análisis técnico y económico de la expansión de la potencia hidráulica instalada en la central El Traro, es decir, modificar (y/o añadir) turbinas en la central. Para lograr esto, con los datos de interés proporcionados por la empresa, se realizó una selección del tipo de tecnología (turbina) idóneo para el sistema particular, se atendió el método de suplir energía durante el tiempo en que la central se encuentre detenida por los trabajos realizados en ella, y por último, se realizó un flujo de caja del proyecto para obtener factibilidad económica de la propuesta, así como tiempo de retorno de la inversión. La metodología a seguir, se desarrolló en cinco pasos principales: Partiendo por la revisión bibliográfica respectiva, siguiendo con el procesamiento de información de la central. Luego, se dio paso a la selección de la turbina para la solicitación. Posteriormente se obtuvieron costos de las soluciones propuestas (en todos los ámbitos que ellas abarcan), finalizando con un estudio económico del proyecto y sus respectivos análisis de sensibilidad para la proyección que se tenga de la demanda de energía. Los principales resultados de este trabajo son la definición técnica (geometría, potencia, unidades, equipos generadores) y económica (flujo de caja, VAN, TIR, tiempo de retorno de la inversión) de tres alternativas planteadas. Los rangos de potencia de las turbinas oscilan entre 750 [kW] y 1,5 [MW], siendo estos más del doble de la potencia que se tiene actualmente en la central. Por su parte, los indicadores económicos dan cuenta de una gran factibilidad en el proyecto, siendo estos positivos en el mayor número de casos, en donde la principal incertidumbre es el nivel de agua del alimentador de la central El Traro.

Ingeniera Civil / Sequías de uno o dos años son eventos normales en el territorio chileno, generalmente gatillados por sucesos naturales como el Fenómeno de la Niña o la Oscilación Decadal. Sin embargo, entre los años 2010 y 2015, se registró una sequía particularmente intensa y prolongada sin precedentes en los registros la que, además, tuvo una extensión territorial sumamente inusual, afectando desde la Región de Coquimbo hasta Los Lagos, debido a todo esto se le denominó megasequía y sus efectos fueron considerables en agricultura, pesca, medio ambiente, energía y otros. Se prevé que estos tendrán mayor frecuencia y magnitud. La considerable disminución de caudales producto de este fenómeno afectó directamente el abastecimiento energético del país, pues las centrales hidroeléctricas componen alrededor del 40% del aporte al sistema eléctrico nacional. Mediante el análisis de las condiciones climáticas observadas en los últimos años (precipitaciones, aumento en las temperaturas, disponibilidad hídrica, etc.), y considerando que la megasequía tenderá a mantenerse por períodos cada vez más prolongados, se realizó una simulación de los caudales afluentes a cada una de las centrales hidroeléctricas (de embalse y de pasada) asociadas al Sistema Interconectado Central y del Norte Grande (SIC-SING), esto en una ventana de tiempo de 15 años desde el 2018. Para ello se generó una metodología tal, que permitiera que dichas series tuvieran una correlación temporal y espacial apropiada. La metodología combinó y adaptó los procedimientos asociados a cadenas de Markov y al método Fractional Gaussian Noise, lo que permitió generar series aleatorias probables, pero en las que se induce un estado más seco que el que se genera al considerar la media histórica como una buena representación de un estado normal para el futuro. Las series sintéticas se utilizan para modelar el sistema eléctrico en el software Ameba, que tiene inserto en su programación la interconexión SIC-SING desde el año 2018, así como la implementación de nuevas centrales y el crecimiento en la demanda. Las series generadas son de distinta naturaleza, pero todas sequías más intensas que el período 2010-2015, en general, se puede observar que los costos marginales aumentan hacia el final de la etapa evaluada y asimismo disminuye la generación de energía hidroeléctrica. En un escenario normal, en 15 años, el aporte debiese ser del orden del 30%, mientras que en los casos modelados dicho valor alcanza hasta un 17%, esta diferencia se cubre prácticamente en su totalidad por energías convencionales, las que son más costosas y contaminantes.

Los principios que inspiran el desarrollo del presente trabajo aplicativo final son la voluntad de crear conciencia sobre la importancia del diseño de políticas de prevención, manejo y solución de situaciones de crisis en los diferentes sectores y niveles de gobierno, así como la institucionalización de la gobernabilidad democrática, a fin de lograr un estado moderno y eficiente, enfocado en la apertura desus mercados y la mejora de la calidad de vida de la población Para ello, analizaremos la crisis social dela toma de la Central Hidroeléctrica de Chiriconga ocurrida en febrero 2004, a partir de la interrelación de la teoría y los hechos suscitados