Ingeniero Civil Eléctrico / La gran minería de Chile se encuentra localizada, en su mayoría, en la alta montaña lo que hace vulnerable al sistema eléctrico a distintas condiciones climáticas como nieve y viento. El presente trabajo de título pretende caracterizar los distintos efectos asociados a estos fenómenos naturales. Asimismo se mostrarán las opciones de mitigación existentes en el mercado para evaluar desde el punto de vista técnico y económico si resulta pertinente comprar e instalar dichas opciones. En este caso en particular se estudiará el complejo minero de El Teniente perteneciente a la Corporación Nacional del Cobre. Los dos grandes fenómenos que afectan a las líneas de alta tensión producto de nieve y viento son el efecto galloping y el ice jumping. Ambos, de características similares, tienen las mismas soluciones desde el punto de vista técnico, a través del uso de separadores. Se encontró durante el curso de la investigación, que los contrapesos también resultan útiles para evitar fallas por ice jumping. Consecuentemente se consideraron ambos dispositivos para el análisis. La metodología propuesta consiste en identificar las líneas que presentan fallas debido a estos fenómenos y luego calcular el costo de la eventual falla producida. Posteriormente este valor se contrasta con el precio de compra de los dispositivos, entregados por empresas proveedoras. Se concluye que los dispositivos evaluados resultan atractivos de instalar siempre y cuando se tenga bien identificado dónde ocurre el problema y los costos que los disturbios traen. En particular para la división El Teniente se considera que la instalación de separadores para la línea Sauzal Minero mitigaría de manera importante las fallas que se producen en invierno.. En el caso de la línea Coya Colina no resulta conveniente la instalación de dispositivos de mitigación por diversos factores. En primer lugar la antigüedad de la misma hace difícil cualquier tipo de trabajo de implementación Otro motivo es que no se tiene identificado de manera satisfactoria los vanos en los cuales se registran con mayor frecuencia las fallas y finalmente se tiene un sistema eficiente de mitigación para la acumulación de nieve en los conductores, que es la condición de derretidor de nieve.

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.

Seminario para optar al grado de Ingeniero Comercial, Mención Administración / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / En Agosto del año 2013, un amigo me comenta con respecto a un proyecto que tiene pensado. Luego de traer productos de todo tipo desde China para comercializarlos en el país y utilizarlos en eventos, se percata de la posibilidad de traer dispositivos de iluminación de bajo consumo para la industria chilena. A la hora de elegir una industria a la cual proveer en Chile, la primera opción lógica es pensar en la minería debido a la cantidad de recursos que esta industria mueve. Luego de comentarlo con un empleado en una importante minera, me comenta de este proyecto y de la posibilidad de poder desarrollarlo. Debido a mi formación como Ingeniero Comercial de la Facultad de Economía y Negocios de la Universidad de Chile, cuento con las herramientas necesarias para preparar y evaluar un proyecto, por lo que le propongo desarrollar el plan de negocios del proyecto como mi Seminario de Título de manera de poder tener una base tangible con la cual eventualmente podamos llevar las ideas a la práctica. A priori la propuesta de vender dispositivos de iluminación basados en la tecnología LED (light-emmiting diod) a la industria minera tiene cierto sustento Facultad de Economía y Negocios Universidad de Chile 7 dadas las condiciones actuales del mercado. La profesada crisis energética, los precios a la baja de los minerales y los problemas de seguridad con los que se enfrentan los trabajadores de la industria son factores que promoverían la implementación de una alternativa de iluminación más durable, resistente y eficiencia lumínica que puede llegar a ser hasta 80% superior a la alternativa halógena (dadas buenas condiciones, componentes e instalación). El sustento no es solo técnico, ya que en Chile nos encontramos en la mitad de un proceso de recambio tecnológico en términos de iluminación, tanto en términos domésticos con las llamadas “ampolletas de ahorro de energía”, como en industrias. Dado este nuevo escenario se plantea la siguiente pregunta que da origen a este plan de negocio “Es factible desarrollar un proyecto exitoso basado en la venta de dispositivos LED de origen chino a las empresas mineras de Chile”. Con este trabajo se pretende recopilar información con respecto a la variedad de temas directamente relacionados con el proyecto, definir la estrategia y directrices de acción, que agreguen valor al proyecto en su totalidad. También es necesario determinar los riesgos inherentes y circunstanciales de desarrollar un proyecto de estas características y con los recursos disponibles. Motivado por las condiciones a priori favorables con respecto a la puesta en marcha de un proyecto de las características mencionadas es que realizo este Plan de Negocios, con los distintos análisis que ello implica.

Doctor en Ingeniería Eléctrica / Las micro-redes están convirtiéndose en un componente clave de la red eléctrica futura, las cuales representan la combinación de tecnologías de información y comunicación, junto con fuentes de energía y cargas, en un sistema unificado y activo. Los beneficios de las micro-redes han promovido esfuerzos globales para expandir su penetración en los sistemas eléctricos. Sin embargo, todavía hay algunos desafíos relacionados con su diseño, control y operación. Uno de los problemas más importantes por resolver es el desarrollo de nuevos sistemas de protección, considerando que los esquemas convencionales, diseñados para flujos de potencia radiales, y con altas magnitudes de corrientes de falla, no funcionarán correctamente en este nuevo entorno. El uso de un adecuado sistema de protección es esencial para el funcionamiento seguro y confiable de la micro-red. La adopción de un sistema de protección adquiere mayor relevancia dada la presencia de fuentes de energía altamente variables, con cambios continuos en las condiciones de operación y topológicos. En este sentido, los enfoques de protección adaptativos están siendo considerados como una solución viable, ya que su función protectora cambia en función del comportamiento de la micro-red, satisfaciendo los requisitos de confiabilidad, selectividad, rapidez y sensibilidad. En esta tesis, se presenta un novedoso sistema de protección adaptativo para micro-redes. El esquema de protección se basa en funciones protectoras que incluyen diferentes elementos, operando de manera coordinada. Entre las principales contribuciones de la tesis se encuentra la conceptualización del problema de las fallas y anomalías en las micro-redes. Además, se destaca la forma en que se adaptan los parámetros de los dispositivos de protección, utilizando un enfoque de optimización robusta, resolviendo un conjunto finito de escenarios de falla. Los escenarios se generan en función de las predicciones sobre la energía disponible y demanda. Para cada paso de decisión, un problema de optimización robusta se resuelve en línea, basado en el pronóstico con una banda de confianza para representar la incertidumbre. Asimismo, el sistema de protección realiza un diagnóstico de las plantas fotovoltaicas, para detectar fallas y definir sus condiciones de operación. El sistema de protección fue probado y comparado utilizando datos reales de una micro-red existente en Chile. Los resultados obtenidos muestran que el dispositivo de protección propuesto fue capaz de despejar las fallas. Por ejemplo, en la configuración radial, la metodología propuesta eliminó el 100% de las fallas; mientras que una metodología alternativa lo hizo en el 92%. En la configuración de malla, la metodología propuesta despejó el 96% de las fallas; mientras que la alternativa lo hizo en un 75%. Asimismo, la metodología de detección de fallas de las plantas fotovoltaicas fue sensible a los cambios en las condiciones de operación. El modelo de celda fotovoltaica obtuvo un coeficiente de determinación de 0,992 para el voltaje, y 0,999 para la potencia, lo que significa que se logró un buen ajuste del modelo. Como trabajo futuro, se deberán abordar sistemáticamente los problemas de confiabilidad relacionados con fallas en el sistema de comunicación. Finalmente, se deberán considerar dentro de la metodología las acciones correctivas realizadas por los sistemas de gestión de carga, con el fin de mejorar el rendimiento del sistema de protección. / Este trabajo de tesis ha sido financiado por: Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile Universidad de Costa Rica

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De acuerdo a la legislación vigente en Chile cada cuatro años se deben realizar estudios para determinar el valor anual de los sistemas de subtransmisión (VASTx), a modo de mantener una tarificación adecuada para el sistema y conservar correctamente la distribución de ingresos entre las empresas participantes de éste. El VASTx se forma a partir de la determinación del valor de inversión (VI) de las instalaciones y de los costos de operación, mantención y administración (COMA) de los sistemas de subtransmisión. El presente trabajo de título tiene por finalidad definir una metodología para calcular los valores de inversión, tanto de líneas de transmisión, como de subestaciones eléctricas que se encuentren catalogadas como de subtransmisión, la cual puedan utilizar las empresas del rubro, consultores o inversionistas. Se realiza una revisión general del sector de transmisión de energía eléctrica, para posteriormente centrarse en determinar cómo se regula el sector denominado de subtransmisión en Chile. Además se presentan los principales componentes del estudio de determinación del VASTx que influyen en el cálculo del valor de inversión. La metodología que se propone permite manejar la gran cantidad de información que se debe ordenar para valorizar las instalaciones de los sistemas de subtransmisión, tanto eléctricas como asociadas a obras civiles. A modo de aplicación del modelo del modelo de valorización desarrollado, se efectúa la valorización de la línea perteneciente al SIC6, 66 kV Valdivia – Los Lagos, y de las subestaciones extremo, de manera de poder obtener el valor económico del tramo. Como conclusión se obtiene que la metodología implementada resulta ser efectiva para determinar los costos de un sistema de subtransmisión y evita trabajar con grandes volúmenes de datos, al mantener una segmentación adecuada de éstos. Particularmente, el trabajar con bases de datos permite mantener un orden respecto de lo que se está valorizando facilitando la extracción de datos dependiendo de lo que se requiera particularmente.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista / El objetivo del presente trabajo de título es usar un sistema de simulación cinético de plasma para analizar la factibilidad de que mediciones reales de un haz de electrones penetrando la atmósfera, sea la causa de amplificaciones naturales del modo ión acústico (NEIALs), y si las NEIALs pueden ser asociadas a la teoría del decaimiento paramétrico de ondas Langmuir. Las NEIALs son ampliamente estudiadas en zonas donde las líneas del campo magnético terrestre se encuentran abiertas a la entrada de partículas provenientes desde el espacio. El estudio de las NEIALs no sólo es atrayente por su parte científica sino que también por sus implicancias en ingeniería dentro de las comunicaciones satelitales y de posicionamiento global GPS, debido a las fallas de estos sistemas en presencia de las NEIALs. Los datos utilizados en esta memoria se basan en las mediciones del proyecto SERSIO, Frederick-Frost et al., 2007. Estas mediciones se realizaron en paralelo por un cohete enviado a la ionósfera y por los radares ionosféricos ubicados en Svalbard, Noruega. Se obtuvieron datos de la distribución del flujo de energía de un haz de electrones penetrando la ionósfera entre los 520-780 km. Se observaron NEIALs que fueron asociadas a ondas de frecuencia extremadamente baja (BBELF) y no a un posible decaimiento paramétrico de ondas Langmuir. Esto porque, las mediciones del haz no muestran seguir una distribución bump-on-tail a la altura medida por el cohete. Para encontrar la existencia de las NEIALs y su posible asociación al decaimiento de ondas Langmuir, se propone la utilización de dos programas computacionales: TRANSCAR y un código Electrostatic Parallel in Cell (EPPIC). TRANSCAR se usa para determinar la evolución de la distribución de velocidades del haz de electrones que penetra la ionósfera y encontrar evidencia que siguen una distribución bump-on-tail. Por otro lado, el código EPPIC se utiliza para analizar la interacción microscópica de las partículas ionosféricas con el haz de electrones. Al procesar los datos en TRANSCAR se encuentra que para bajas alturas dentro de la ionósfera el haz de electrones sigue un distribución bump-on-tail y se elige una de estas alturas para encontrar los parámetros de entrada al código EPPIC. Al obtener el espectro de potencia de los datos de salida del código EPPIC, queda de manifiesto que las NEIALs si pueden ser asociadas a fenómenos de decaimiento paramétrico de ondas Langmuir.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista / En esta memoria se propone un diseño para un módulo de interfaz digital-análogo, usado como modem, codificador y decodificador. Su función es enviar y recibir información digital a través de un canal de audio en radiofrecuencia. Se presenta además el estudio y análisis de la factibilidad técnica de este diseño. En periodos de catástrofe o en lugares aislados los servicios de emergencia y seguridad requieren plataformas de comunicación exclusivas, portables y de bajo costo (en lo posible desechables). Como eventual solución se plantean globos aerostáticos y/o vehículos aéreos autónomos (UAVs) de bajo costo que puedan actuar como repetidor de comunicación de audio. Sin embargo la posición GPS de estos objetos es necesaria para el monitoreo y toma de decisiones de la comunicación haciendo necesario un módulo interfaz que permita transmitir los datos digitales de la posición a través de este canal de audio. En particular el objetivo de este trabajo es el desarrollo de un prototipo del módulo interfaz que incluye tanto hardware como software. El hardware del módulo está compuesto principalmente por un microcontrolador y un modem de audio, mientras que el software de comunicación se basa en el protocolo APRS. En este documento se especifica el diseño del software y de los algoritmos que manejan el protocolo y las funcionalidades del sistema. El hardware de bajo costo, el cual es requisito para esta solución, dificulta el uso de protocolos de comunicación estándares dado el ruido y distorsiones de las señales que este producen. Debido a esto el software de comunicación debe ser más robusto que los protocolos usuales. El nuevo protocolo presentado en este trabajo cambia la estrategia de muestreo y decodificación de los datos. Finalmente se realiza un análisis funcional del software que controla el hardware del módulo. Los resultados de desempeño del módulo son presentados junto con estrategias de mejoras futuras.

Magíster en Gestión y Políticas Públicas / La Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC) a través de la historia ha ido evolucionando en su rol fiscalizador adecuándose al dinamismo del mercado energético, así como al empoderamiento y nuevas necesidades de los ciudadanos que demandan del Estado más y mejores servicios. De esta forma, ha reorientado su misión colocando al ciudadano al centro de su quehacer. Para abordar este desafío la SEC ha trabajado en los últimos 10 años en distintas acciones que han permitido redefinir su estrategia y orientarla hacia las personas. Lo anterior, asociado también a las orientaciones establecidas en la política de energía 2050, donde la SEC tiene un rol especial al ser la agencia pública fiscalizadora del mercado energético. Sin embargo, estos nuevos desafíos han llevado a que la Institución se encuentre en un constante movimiento estratégico, estableciendo ciertas orientaciones claras, pero que han generado otras acciones, proyectos y tareas muchas veces descoordinadas y difusas que han generado confusión tanto en los funcionarios como en los objetivos y proyectos estratégicos definidos. En ese mismo escenario, el Departamento de Administración y Finanzas (DAF), que entrega el soporte financiero, presupuestario, administrativo y de personal de la Institución, también se ve enfrentado a este devenir estratégico. El presente trabajo presenta una propuesta para establecer un modelo de Cuadro de Mando Integral (CMI) a nivel del DAF de forma de reorientar su misión hacia un rol de asesor institucional y que potencie la experiencia de servicio en los procesos DAF de forma que sea capaz de establecer una estrategia que la ponga en la vanguardia de las unidades de soporte de la SEC y que permita apoyar el cumplimiento de los objetivos institucionales. Para alcanzar el objetivo de este trabajo, se revisan los antecedentes de la SEC y el DAF, para luego realizar un análisis conceptual en cuanto al CMI y su adaptación al sector público. Posteriormente, por medio de entrevistas con actores relevantes y funcionarios DAF, más información de estudios, proyectos y trabajos desarrollados en la Institución, se realiza un análisis estratégico en cuanto a los factores externos, aplicando la metodología PEST y análisis FODA y a factores internos, tomando como referencia las encuestas de clima institucional. De esta forma, se analiza el modelo de negocio DAF y se establecen lineamientos para definir su estrategia, mapa estratégico, y los objetivos, indicadores y metas asociadas, concluyendo con recomendaciones para la implementación exitosa. Para alcanzar altos niveles de éxito en el proceso de planificación estratégica, se requiere de la participación efectiva de todos los estamentos que componen la unidad de análisis, así como también un adecuado conocimiento tanto del entorno, los clientes y de la organización. En este sentido, el CMI apoya en este proceso, simplificándolo y permitiendo generar una herramienta sencilla que permite monitorear y medir el desempeño de la unidad de análisis. Sin embargo, esto no asegura el éxito en la organización, ya que dependerá de la continua comunicación, de la clara definición de las responsabilidades para el logro de la estrategia, así como el compromiso de jefaturas y funcionarios y la implementación de un seguimiento sistemático tanto de los indicadores definidos como de las iniciativas asociadas a la implementación de la estrategia.

Ingeniero Civil Mecánico / El proceso de molienda en minería, en donde se procesa el mineral para pasar de una granulometría del orden de 1/2 pulgada, hasta aproximadamente 180 micrones, es un proceso que puede llegar a representar del orden del 35% del consumo energético de una mina. Por esto, sumado a la gran complejidad de esta operación, es de sumo interés realizar estudios en torno a ella, y en particular, predecir la potencia de consumo de los molinos de trituración. Los molinos usados en minería, son grandes equipos giratorios, con forma de cilindro orientado horizontalmente, que mediante el movimiento del mineral al interior de ellos, son capaces de reducir su granulometría. En este trabajo de título, se busca obtener un modelo matemático, que con información acerca de ciertas variables clave en el funcionamiento de un molino para molienda, es capaz de predecir potencia de consumo. El modelo busca ser capaz de incorporar variaciones en la geometría de la carga a lo largo de un molino, además de ser válido para un amplio rango de diámetros de molinos, así como distintos tipos de estos (SAG, AG y de bolas). Para obtener dicho modelo, se seleccionan variables que tengan relevancia física en la dinámica al interior del molino. Con esto, se describe una porción de la potencia que se quiere predecir realizando un balance energético para la carga al interior del molino, y la potencia restante se predice usando datos experimentales y el software Eureqa. Con estas ecuaciones, integrando numéricamente a lo largo del molino, se obtiene un programa en Matlab que es capaz de predecir la potencia de consumo de un molino de molienda. Luego, utilizando 77 mediciones de 66 molinos industriales, se estudia la capacidad predictiva del modelo. El modelo resultante muestra buena congruencia con los datos experimentales con los que se cuenta. Se destaca también, que se encuentran indicios que hacen pensar que las ecuaciones que describen los molinos de alta y baja relación de aspecto deben ser distintas.