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Ingeniero Civil Eléctrico / La minería es la principal actividad económica de Chile, cuyo principal producto comercial es el cobre. La extracción, transporte y procesamiento de minerales producen impactos significativos que perduran en el tiempo. Por esta razón es fundamental utilizar los recursos como el agua y energía de manera eficiente e incorporar nuevas fuentes de energía, como las renovables no convencionales (ERNC). Considerando este escenario, el presente trabajo de memoria busca contribuir y facilitar el desarrollo de proyectos ERNC en plantas mineras, disponiendo de una base conceptual, modelamiento y herramienta computacional que permita evaluar sistemáticamente la inserción de energías renovables no convencionales en plantas mineras. Con respecto al estado del arte, existe una toma de conciencia en el ámbito nacional e internacional que se origina de la necesidad de hacer un uso cada vez más racional de los recursos existentes en nuestro planeta. La sustentabilidad como un modelo integral para el futuro exige la integración de tres aspectos principales: sustentabilidad económica, ambiental y social. Las ERNC en este sentido ofrecen una solución sustentable a la industria minera. Se pudo realizar un contexto general de la minería del cobre, las sinergias con las ERNC, los procesos de extracción y concentración del cobre, y las distintas herramientas computacionales disponibles en el mercado. Se estableció una distribución histórica y proyectada de la energía eléctrica y térmica en minería, global y por procesos, que en conjunto con las entrevistas realizadas a 5 profesionales relacionados a la energía, sustentabilidad y minería, llevaron a considerar los proyectos termosolares como el valor a agregar a la herramienta. Dado que los consumos térmicos son intensivos y crecientes al igual que los eléctricos, el software considera proyectos, plantas y tecnologías térmicas, lo que conlleva a una serie de mejoras estructurales y de diseño del software. Dentro de las tecnologías termosolares, las que consideran como caso base el reemplazo de combustible Diesel, se considera un nuevo tipo de tecnología denominada híbrida fotovoltaica-térmica o PVT, la que permite generar energía eléctrica y térmica en un solo colector, lo que involucra la incorporación del componente híbrido al software. El primer caso de estudio evalúa el valor práctico de la herramienta mediante datos estadísticos y de operación de la central termosolar Pampa Elvira Solar de Codelco, lo que permite evaluar los datos técnico-económicos reales de la planta y compararlos con la simulación; el segundo utiliza el modelo de la tecnología PVT para realizar un análisis técnico-económico de un proyecto híbrido, cuyos resultados revelan que los paneles PVT amorfos presentan una mejor eficiencia térmica que los policristalinos, y que estos últimos poseen una mejor eficiencia eléctrica comparado con los amorfos. El alto costo de los colectores PVT policristalinos hace que sea más atractivo económicamente realizar un proyecto con PVT amorfos. El sistema de placas planas sigue siendo más rentable que el sistema PVT, sin embargo si se dispone de una superficie de terreno limitada como puede ocurrir en las mineras, los sistemas híbridos plantean una solución satisfactoria para generar calor y electricidad en una misma área.

Ingeniero Civil Eléctrico / En la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM), Universidad de Chile-Santiago de chile, en el cuarto piso del Departamento de Ingeniería Eléctrica (DIE) se encuentra el Laboratorio de Energía y Accionamiento. En este laboratorio hay una red eléctrica que se utiliza con fines docentes en diversos cursos del DIE. Uno de estos cursos exige que el sistema de protecciones opere de forma coordinada (mientras la red simula ser una Micro-Red), sin embargo, actualmente esta red no cuenta con los equipos y dispositivos necesarios para este fin. De esta forma se pretende implementar un esquema de protecciones Look up Table adaptivo en esta red. Bajo este contexto surge la necesidad de determinar las distintas curvas de protecciones necesarias en cada dispositivo de protección, para que de esta forma se pueda contar con estas configuraciones al momento de implementar este esquema de protecciones adaptivo en el laboratorio. Para poder obtener los resultados se empleó el uso del software Power Factory Digsilent. En dicho software se construyó la red del laboratorio junto a los elementos que tendrá esta una vez que se encuentre operando como Micro-red. Se realizaron estudios de corrientes de fallas en las diversas topologías que se puedan presentar. De esta forma se obtuvo la curva necesaria en cada estado de operación (topología de la red) para cada dispositivo de protección. Además se realizó una comparación de desempeño con un esquema tradicional fijo configurado solamente con respecto a la red externa. Entre las principales conclusiones se puede mencionar que una estrategia adaptativa con protecciones de curvas ajustables tiene un mejor desempeño que un esquema tradicional con dispositivos de ajuste fijo. Por otro lado sólo es necesario coordinar los dispositivos con respecto a aquellas barras que poseen elementos capaces de imponer frecuencia y tensión y que al haber generación distribuida se forman distintos caminos de coordinación , por lo que se deben implementar dispositivos direccionales.

La correcta asignación de los costos asociados al suministro eléctrico, incurridos por cada una de las áreas de producción, de las grandes empresas industriales y mineras, es esencial para adoptar las medidas necesarias tendientes a fortalecer la eficiencia del uso de la energía. En este contexto, cada empresa debe asegurar, desde un enfoque integral, el uso óptimo de los recursos energéticos tanto desde la perspectiva del funcionamiento de su sistema energético como del desarrollo sustentable. La eficiencia energética no es sólo un desafío técnico, sino que en muchos casos implica una correcta gestión de los sistemas energéticos. Y en este aspecto, sujeto de dar seguimiento a los cambios en la eficiencia con que las áreas de la producción usan la energía, se construyen distintos indicadores de intensidad energética que reflejan en términos cuantitativos la relación entre el uso de la energía y la magnitud de producción. El objetivo de este estudio apunta a establecer los indicadores a nivel de cada una de las áreas de producción de una faena minera, que permitan evaluar la evolución del uso de energía eléctrica, para motivar el potencial teórico de mejoramiento de la eficiencia energética en forma periódica. Dichos indicadores buscarán dar cuenta de la participación energética de cada una de las áreas de producción, y contribuirán al diseño de una metodología de tarificación eléctrica que complemente una esquema de asignación de costos y señales tarifarias que desincentiven el uso indiscriminado del recurso eléctrico. El modelo comprende también un análisis de factibilidad técnico- económica que busca validar o rechazar la estrategia de autogeneración durante las horas de punta, empleada por parte de una faena minera. La metodología propuesta fue implementada en una faena minera y sus resultados se analizaron en el horizonte de un año de estudio, obteniéndose la distribución de las componentes asociadas a la tarificación conforme a criterios eléctricos innovadores. Además, se constató el impacto generado por la influencia de los indicadores de eficiencia energética a través de multas e incentivos, los cuales resultaron dar cuenta de una señal clara de tarificación. Se concluye que el modelo es válido y que constituye una herramienta fundamental para distribuir en forma fehaciente los costos involucrados en la tarificación eléctrica, contribuyendo además a potenciar criterios de eficiencia y racionalidad económica.

En Chile la minería es la principal industria, generando grandes recursos y está en constante crecimiento. En coordinación con este desarrollo, la seguridad tanto para equipos y personas debe mantener la normativa, que cada vez es más exigente. Las normativas nacionales no detallan técnicamente las puestas a tierra de la minería, por lo que las empresas mineras se acogen a normas internacionales. El presente trabajo de título tiene como objetivo identificar los problemas e interrogantes presentes en los sistemas de puesta a tierra propios de los sistemas eléctricos mineros, y luego entregar recomendaciones y argumentos técnicos para dichos puntos, los cuales pretenden ser factibles y de clara comprensión. En el trabajo se consideraron cuatro aspectos relacionados con las puestas a tierra: el acoplamiento entre puestas a tierra diferentes en una mina, determinando las posibles causas y se entregan recomendaciones para afrontarlo; el diseño apropiado de la resistencia de neutro a tierra considerando los efectos capacitivos del sistema, entregando un método aproximado que determina los valores de la resistencia y corrientes de fallas; equipos de protección relacionados con las resistencias de neutro a tierra, indicando sus consideraciones especiales de ellos; y condiciones de seguridad de los cables de arrastre subterráneos para tres niveles distintos de tensiones (menores a 1000 V, 1000 V, y sobre 1000 V), analizando la construcción y comportamiento frente a daños mecánicos de estos. Las principales recomendaciones son interconectar dos puestas a tierra si el acoplamiento de voltaje es mayor que un 33% entre ellas; diseñar la resistencia de neutro a tierra considerando la capacitancia distribuida provocada por los cables de arrastre mediantes cálculos aproximados, los cuales se ejemplifican; se debe monitorear de forma permanente el conductor de tierra y la resistencia de neutro a tierra, y no ocasionalmente; y siguiendo las normas para cables de arrastre subterráneos de tensiones mayores a 1000 Vac, estos confieren mayor seguridad que los cables de menor voltaje. Se propone como trabajo futuro analizar el sistema de puesta a tierra de una mina en particular siguiendo las recomendaciones propuestas en este trabajo; comparar las normas eléctricas en sistemas mineros canadienses y estadounidenses en cuanto a la seguridad conferida; y diseñar un monitor continuo de resistencia de neutro a tierra.

La renovación de la malla curricular que está viviendo la Universidad de Chile, en particular, el Departamento de Ingeniería Eléctrica, ha motivado la incursión en métodos de enseñanza que incorporen los avances tecnológicos en la materia. Se ha buscado actualizar los métodos pedagógicos recurriendo a modificaciones de las mallas curriculares, actualización de contenidos y cambios en la experiencia de los alumnos sometidos a clases prácticas. La renovación descrita es la motivación del desarrollo de esta memoria, la cual consiste en el desarrollo de un dispositivo móvil de adquisición de datos (DIMAD), que tenga por finalidad convertirse en una herramienta de análisis de fenómenos eléctricos, puntualmente, los fenómenos asociados a las máquinas que componen el conjunto de experiencias obligatorias del Laboratorio docente de Conversión Electromecánica de la Energía (LCEE). Este dispositivo deberá sustituir o complementar los instrumentos que originalmente se utilizan en este laboratorio y deberá tener la capacidad de funcionar con todos los distintos tipos de máquinas que posee este laboratorio. En cuanto a su característica de dispositivo de uso académico, significará una mejora en la experiencia de los alumnos respecto a la forma de trabajo tradicional. Durante el desarrollo de este documento se estudian los procesos mentales involucrados en el acto de aprender, llegando a la teoría constructivista, la cual explica el proceso de aprendizaje como una mezcla entre conocimiento nuevo y la utilización del conocimiento previo adquirido para poder incorporar un nuevo conocimiento. Esta mezcla puede ser resumida en una frase que lo explica, “conoce la realidad en relación a los contenidos de la mente”. También se estudian la ergonomía involucrada, ciencia que trata el tema de la relación entre el hombre y la máquina. Se hace un recorrido a través de los distintos métodos de adquisición de datos, las ventajas que representan. También se incorpora el entorno en el que se utilizará el DIMAD, esto es el LCEE, analizando las experiencias que deben ser cubiertas. Toda la información recopilada permite crear un criterio de diseño que sirve de pauta durante la construcción del DIMAD. Llegando a un producto final que se orienta a satisfacer los aspectos académicos y técnicos propuestos. Por el lado académico, se diseña un dispositivo que permite materializar la teoría constructivista del conocimiento. Por el lado de los aspectos técnicos, si tiene un instrumento capaz de incorporarse en cualquiera de las experiencias del LCEE. Por el lado ergonómico, se han incorporado aspectos que permiten motivar al alumno durante su aprendizaje, como la incorporación de colores, figuras, animaciones, etc. El DIMAD es entregado con una integración a la experiencia de la Micro Central Hidráulica, apoyado por un manual del usuario y una guía de ayuda para esta experiencia.

El presente trabajo de Tesis surge motivado por la necesidad de efectuar una adecuada instalación, desde el punto de vista de Compatibilidad Electromagnética (EMC), del Microscopio Electrónico de Transmisión (TEM), adquirido por el proyecto MECESUP “Red Nacional de Programas de Doctorado en Ciencias de Materiales”, de manera tal que con este equipo se puedan realizar observaciones en todos sus modos de operación. Para conseguir este objetivo se efectuó un estudio acabado de la EMC existente entre el TEM y su entorno, lo cual implicó introducirse en un tema específico denominado “Blindaje Electromagnético”. En esta Tesis se analiza, modela y propone, un blindaje electromagnético apropiado para el recinto que alberga en su interior al TEM. Dicho trabajo, se inicia con la recopilación bibliográfica necesaria para comprender el estado del arte en cuanto a los “Blindajes Electromagnéticos”, señalando: sus antecedentes (desde lo general a lo particular), fundamentos teóricos, tipos y técnicas de blindaje, etc. Luego, se presenta en detalle el "Método de los Momentos Modales – Modal/MoM” aplicado al caso de recintos rectangulares con aperturas también rectangulares, método con el cual se modeló en forma teórica el blindaje de la sala del TEM para diferentes casos. Dichos casos, a su vez, fueron resueltos utilizando un Software comercial denominado “FEKO”, con el cual se realizó el cálculo numérico de todos los problemas planteados. Los resultados obtenidos mediante la aplicación del MoM, fueron comparados con los resultados obtenidos mediante la aplicación de otros métodos más tradicionales, como por ejemplo: el método de elementos finitos (FEM) y el método de propagación de onda plana (PoOP). Para dar validez empírica a los resultados obtenidos en forma teórica, se desarrolló una extensa etapa experimental utilizando un instrumento medidor de campos electromagnéticos de tipo triaxial denominado “EMDEX II”, lo que permitió determinar los requerimientos de “Efectividad del Blindaje - (S.E.)” necesarios para proteger al TEM de las diversas “Interferencias Electromagnéticas - (EMI)” del entorno. A su vez, dichos requerimientos permitieron concluir y proponer que, para este caso particular, resulta más conveniente un blindaje de “lámina simple con junturas tipo sándwich”.

El presente trabajo consiste en el diseño de una fuente de poder para ensayos de electroforesis horizontal en gel de agarosa. La electroforesis es un método de separación de biomoléculas usado en los laboratorios de biología molecular. Dentro de las técnicas y tipos de electroforesis existentes, la variante horizontal en gel de agarosa es la que utiliza menos equipamiento. Esta variante se usa para separar proteínas y ácidos nucleicos, teniendo otras áreas de aplicación como la investigación en criminalística, los exámenes clínicos, entre otros. El equipamiento necesario para el tipo de electroforesis mencionado es una cámara de ensayos y una fuente de poder, siendo este último componente sobre el cual se centrará el presente trabajo. Debido a los inconvenientes que puede acarrear la obtención de estos equipos del extranjero, como retrasos en el tiempo de entrega, incremento del costo por el envío, posible daño del equipo al momento del traslado, regulaciones del país, etc., sumado a la iniciativa del estado peruano por el avance tecnológico del país y a una propuesta del grupo de investigación Grupo de Desarrollo de Equipos para Laboratorios Biológicos “Equi-LaB” es que se decidió por el desarrollo de este tipo de equipos. Este diseño es el resultado de la experiencia obtenida en el diseño y construcción de un modelo previo de una fuente de poder para electroforesis, cuyo autor es el mismo que el del presente trabajo. Las características eléctricas máximas del modelo anterior (al que llamaremos “modelo Alfa”) eran de 150 V y 150 mA, las cuales fueron incrementadas hasta los valores de 300 V y 400 mA en el presente diseño (al que llamaremos “modelo Beta”), ya que con estos últimos valores se obtienen características que pueden ser competitivas contra las fuentes de poder para electroforesis comerciales. Para realizar el diseño electrónico de la fuente, siendo este el objetivo principal, fue necesario completar los siguientes objetivos específicos: i) Entender el principio de electroforesis, ii) Consultar la teoría y recomendaciones para el diseño, iii) Diseñar los circuitos teniendo como base los requerimientos de la fuente y iv) Simular los principales circuitos del diseño y analizar los resultados.

This article discusses the structure of the electricity supply. This system mainly consists of three subsystems: the generation, transmission and distribution of electricity. Each system is comprised of different features like its regulation. Given the above, the author tells us the Peruvian case, on the body called the Committee of Economic Operation of the System (COES). / El presente artículo trata sobre la estructura de la provisión de electricidad. Este sistema consta principalmente de tres subsistemas: la generación, la transmisión, y la distribución de electricidad. Cada sistema está conformado por diferentes características al igual que su regulación. Ante lo mencionado, el autor nos comenta el caso peruano, sobre el organismo llamado Comité de Operación Económica del Sistema (COES).

Mantener la calidad de servicio al usuario de una red de comunicaciones móviles de tercera generación, impone desafíos en la planificación de la etapa de acceso de red y de conmutación de paquetes. La información disponible corresponde a estadísticas de cada elemento de red y no del sistema completo (end to end) para conocer como el usuario percibe el servicio entregado en especial cuando existen problemas en el acceso en la interfaz inalámbrica. El objetivo general de esta memoria de título es diseñar e implementar un modelo de calidad de servicio para una red de datos HSDPA para el entorno local. El diseño realizado está basado en Redes Bayesianas dada la naturaleza probabilística de las variables consideradas, permitiendo al modelo implementado, estimar el throughput de un usuario de la red. El throughput es un parámetro particular de calidad de servicio y que se utiliza para caracterizar la velocidad con que el usuario recibe y envía datos desde y hacia la red. El modelo diseñado está basado en la arquitectura, componentes y funcionamiento de un sistema HSPA Release 5, que está operativa en la red de datos móviles de Entel PCS Telecomunicaciones S.A. La metodología se basa en un enfoquebottom-up, partiendo desde el nivel más bajo de la arquitectura de capas y considerando la degradación acumulada del desempeño debida a los efectos introducidos por las diferentes capas y sus interacciones. El modelo fue aplicado a un escenario real correspondiente a una zona de la ciudad de Santiago definida por el operador y sus resultados fueron comparados mediante un test de hipótesis con mediciones de red. El indicador de calidad de servicio para el caso de transferencia de archivos entregado por el modelo difiere del obtenido con las mediciones en un 5%, demostrando que el diseño realizado es satisfactorio para las necesidades del operador. Se concluye que el modelo diseñado es promisorio para estimar con exactitud el throughput que recibirá el usuario al conocer las características de la red, permitiendo al operador caracterizar la calidad de servicio, realizar una adecuada planificación de la red de datos y hacer un uso más eficiente de los recursos.