Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / En el siguiente documento se muestra el proceso de diseño y construcción de un sistema undívago para extracción de energía de las olas del mar. El documento comienza con un acercamiento a esta materia destacando el recurso energético disponible en las olas del mar, las tecnologías que hoy lideran el mercado y su clasificación. Luego se detalla el equipamiento experimental construido e instalado en el laboratorio, previo y necesario para el diseño del sistema undívago. Se construye un generador de olas y se deja instalado en el estanque de agua del laboratorio de Síntesis de Máquinas Inteligentes del DIMEC . El costo del generador de olas es de $54.500. La etapa de diseño está caracterizada por la elaboración de modelos a escala que se prueban en el estanque de agua y el generador de olas. Se selecciona una estructura a construir y se realizan modelos analíticos del comportamiento dinámico que tendría la estructura en el ambiente marino. Luego se diseña la estructura final con todos sus componentes mecánicos, procurando que pueda ser construida en los talleres de la FCFM y el laboratorio de Fabricación Digital (Fab Lab) de la Universidad. Se elaboran los planos de las piezas a fabricar y la lista de materiales a comprar. El capítulo 5 muestra todos los procesos de manufactura utilizados para la construcción de las piezas diseñadas, adjuntando fotos y descripciones detalladas. Se construye el sistema y se nombra Nahuenrew, que en la lengua Mapudungun significa energía de las olas. Se realiza una prueba a Nahuenrew en el ambiente marino, en la playa de Pichidangui. Los resultados fueron más bajos de lo esperado pero satisfactorios pues se cumplen los objetivos propuestos para el trabajo. El costo del sistema Nahuenrew es de $658.000. Finalmente se analiza el comportamiento del sistema Nahuenrew durante la prueba en el ambiente marino y se propone mejoras que pueden ser ejecutadas tanto en el corto plazo como otras más elaboradas que requieren tiempo. Se estima también la potencia que sería posible generar mediante un aerogenerador ideal con la energía extraída durante la prueba. Esta potencia tiene un límite máximo de 50[W].

Ingeniera Civil Mecánica / La energía undimotriz es una energía limpia, abundante y promisoria, pero aún no se ha explotado a gran escala. Como consecuencia, existen prototipos que aprovechan de manera distinta las olas incidentes según distintos supuestos de operación. La zona sur y central de Chile aparece con una de las mayores concentraciones de energía undimotriz en el mundo. Esto, sumado a la extensión de su costa, lo hace atractivo para llevar a cabo una evaluación en profundidad de las posibilidades de explotación del recurso. El objetivo del presente trabajo es obtener y analizar la potencia generada por un conversor undimotriz oscilante bajo las condiciones de oleaje de la costa chilena, mediante la simulación en Ansys ® AqwaTM y WEC-Sim de distintas geometrías. El dispositivo corresponde a una placa de grandes dimensiones que se encuentra fija en el fondo marino y que oscila por la incidencia de las olas accionando dos pistones hidráulicos. El circuito hidráulico incluye acumuladores de alta y baja presión, un motor hidráulico y un generador eléctrico. Primero se seleccionaron 5 ubicaciones cercanas a la costa y con distinto recurso con la ayuda del Explorador Marino Undimotriz. La profundidad de los sitios seleccionados fue de 14 metros. Luego se crearon 3 geometrías distintas en SolidWork® para la placa oscilante basadas en un dispositivo existente llamado Oyster ® que fue desarrollado por la empresa Aquamarine Power Ltda.. Después se define el sistema en Ansys ® Hydrodynamic DiffractionTM para obtener, a partir de la simulación, coeficientes hidrodinámicos en un rango de frecuencias. Estos coeficientes son necesarios para el cálculo de las fuerzas de difracción y de radiación presentes en la ecuación de movimiento de la placa. Los datos inerciales de la geometría más los coeficientes hidrodinámicos permiten, mediante la simulación en WEC-Sim, calcular las potencias obtenidas por el dispositivo, esto es, potencia absorbida, mecánica y eléctrica. Para conseguir las potencias se asumieron olas regulares, el flujo del pistón se consideró compresible y se omitieron las distintas variaciones que pueden presentarse en el circuito hidráulico. Los resultados muestran que de las 3 geometrías, la placa basada en Oyster® es la que mejor se comporta alcanzando niveles de potencia de 700 kWe en uno de los sitios cercanos Puerto Montt. Esto además sucede para una ubicación cercana a Puerto Corral y con un factor de captura de 55% a 60% en ambos casos. Con respecto a las ubicaciones estudiadas, para las 3 geometrías se presentó una mejora en su desempeño en Puerto Montt y Puerto Corral, además, todos generan su menor potencia en Puerto San Vicente. De todas maneras la potencia generada no es lo único importante en el estudio de estos dispositivos, sino que también importa la variabilidad del recurso estacional, que para el caso de Chile es baja, permitiendo generar no sólo un buen nivel de potencia, sino que además se mantiene en el tiempo. Por último, se realizó un estudio de la variación de la potencia en función del periodo de ola y su altura, para rangos típicos de las olas chilenas. Analizando las 3 geometrías con el estudio, se observó que el dispositivo con geometría similar a Oyster presenta la mayor estabilidad de funcionamiento con respecto a la variabilidad del recurso.

Ingeniero Civil Industrial / La realización de este trabajo es de desarrollar un plan de negocio que sustente idea emprendedora de empresa de servicios energético (ESCO), la cual se incorporara en el mercado de equipos fotovoltaicos domiciliario. Esta empresa ofrecerá más que el diseño e instalación del equipo, el cual es el servicio característico del mercado, el cual se encuentra en una etapa inicial, a espera de tener un gran desarrollo. Esta idea tomo fuerza al existir condiciones en el entorno que favorecen su incorporación, entre las que se encuentran: la entrada en vigencia de Ley de Generación Distributiva, que principalmente decreta el derecho que cualquier cliente regulado que disponga de un equipo de generación amigable con medio ambiente, puede inyectar energía a la red de distribución eléctrica, o que implica una disminución considerable en la inversión a realizar, ya que no será necesario la compra de artefactos como: controlador de carga y de baterías. Además, existe: una tendencia a la baja de los precios de artefactos fotovoltaicos, una sociedad cada vez con mayor conciencia ambiental, ser una de los países con mayor valor de suministro eléctrico en la región y que en la mayoría del territorio chileno tiene buenas condiciones de radiaciones. El modelo de negocio de ESCO se basa en diseñar, operar y mantener equipos fotovoltaicos que serán incorporados en oferta habitacional desarrolladas por compañías inmobiliarias, el trabajar con ellas tiene el objetivo de obtener economías de escala en diversos aspectos. La incorporación de esta tecnología en nuevas viviendas, traerá una mayor plusvalía y al incorporar un aspecto diferenciador y de buena recepción por futuros propietarios, da a entender que se tendría un aumento en la velocidad de venta de los inmuebles. Los ingresos de este modelo de negocio vendrán del contrato de suministro y venta de energía que se firmara con propietarios de viviendas. El desarrollo del presente trabajo académico; se inicia con una investigación del entorno que ESCO se incorporará, terminando esta etapa con la realización de herramientas de análisis PESTEL y las fuerzas de Porter. Luego se definirá modelo de negocio, para seguir profundizando este, a través de la descripción de planes funcionales necesarios para poner en marcha el emprendimiento. Si bien cada etapa de proyecto habitacional tiene características propias, para realizar la evaluación económica se determina un caso base, el cual es una etapa construida en el sector sur poniente de la región metropolitana. En trabajo se describen dos escenarios de adquisición de clientes, la realista (cada año se instala los equipos en una nueva etapa, 40 casas aproximadamente) y la optimista (incorpora 3 etapas nuevas anualmente). Los resultados obtenidos al 2035 y con una tasa de descuento de 15% fuero un VAN negativo cercano a los $1.000 millones, la inexistencia de TIR en escenario realista y una de 3,3% para el escenario optimista. Resalta para optimista, se consiguieron tener flujos positivos al tener una cartera mayor a los 1.000 cliente. Además, al realizar una disminución del costo de inversión y ofrecer un porcentaje menor de ahorro a residente es posible obtener una TIR de 9,9%, que para inversionista del sector eléctrico es un número a tener en cuenta.

En la presente tesis se muestra la mejora de los procesos de atentación del área de logística de equipos de una empresa líder de soluciones de ingeniería y construcción de proyectos. Según el informe registrado por el Organismo Supervisor de la Inversión de Energía y Minería, determina que la demanda de energía aumentara para el 2016 en 400MW (un crecimiento anual del 10%), lo cual implica la elaboración de nuevos proyectos para la transmisión de la energía, tales como: CH Quitaracsa, Cheves, Chaglla, CH Pucará y otros. Ante ello se puede inferir que la empresa está presente en los sectores más relevantes de la economía, como generación y distribución de energía, dado esta oportunidad de crecimiento sostenible nacional la empresa tiene la oportunidad de aprovechar la presente coyuntura. Por lo cual es importante indicar que la implementación de la presente tesis contribuirá significativamente en el aumento de la disponibilidad de equipos para la ejecución de los proyectos de la presente empresa. Inicialmente se estableció la base temática del desarrollo de la propuestas de mejoras del proceso, conjuntamente se buscó identificar y analizar los factores que producen un impacto negativo actual en la atención de los equipos alquilados. Luego se formularon propuestas de mejora para la cual se utilizó una metodología que se soporta bajo el concepto continúa de los procesos. Posteriormente, la implementación de las propuestas de mejora permitirá eliminar progresivamente las principales causas que afectaban la adecuada atención de equipos utilizados en los diferentes proyectos. Finalmente, se realizaron las conclusiones y recomendaciones respectivas basándonos en la información recopilada durante en el estudio realizado en las instalaciones de la empresa / Tesis

Ingeniero Civil en Biotecnología / Como una alternativa al uso de combustibles fósiles líquidos se propone utilizar bioetanol, con lo que se obtendría una reducción de los problemas asociados a la quema de los primeros. Bioetanol es un biocombustibles renovable que produce menos dióxido de carbono. Su producción es limitada por temas económicos, ya que sus costos no compiten con los combustibles convencionales. Dentro del proceso productivo de bioetanol de segunda generación, la etapa de hidrólisis de la biomasa es una de las asociadas a mayores costos, lo que repercute directamente en los mayores precios que alcanzan los biocombustibles de este tipo. En este documento se presenta un estudio realizado sobre xilanasas de origen fúngico. Estas enzimas intervienen en la hidrólisis del material lignocelulósico, degradando la cadena principal del xilano, que es el constituyente más abundante de la hemicelulosa y que dificulta el acceso de otras enzimas a la celulosa. La búsqueda de xilanasas se realizó en el contexto del proyecto FONDECYT 1121088, en que se busca identificar enzimas auxiliares que intervienen en la hidrólisis de la lignocelulosa, para generar mezclas celulolíticas mejoradas. El objetivo general del trabajo consistió en identificar xilanasas producidas por los hongos Trametes versicolor y Gloeophyllum trabeum, para evaluar su desempeño en la hidrólisis de paja de trigo. Se estudió las enzimas a través de dos enfoques: en el primero se clono los genes que codifican la información de las xilanasas y se estudió propiedades derivadas de la secuencia predicha para cada una; adicionalmente se realizó un estudio de las proteínas, purificándolas parcialmente desde cultivos de los hongos, así se evaluó la capacidad de hidrólisis de xilano y paja de trigo pre-tratada que tiene cada xilanasa. Se comprobó la expresión de xilanasas por ambas especies fúngicas al suplementar cultivos líquidos de paja de trigo pre-tratada 1% (p/v). Específicamente, se identificó dos xilanasas de G. trabeum: GTXYL1 y GTXYL2, y una de T. versciolor: TVXYL1. Se secuenció el gen que codifica para la xilanasa GTXYL1. Utilizando herramientas bioinformáticas se predijo un punto isoeléctrico de 4,57, un peso molecular de 37,9[kDa] y la presencia de una secuencia señal de exportación en el extremo amino y un dominio de la familia 10 de las glicosil hidrolasas. En el caso de T. versicolor se logró identificar tres grupos de fracciones con actividad xilanasa por cromatografía de intercambio aniónico. Por otro lado, a través de esta estrategia se separó la xilanasa GTXYL1 de G. trabeum. Se logró enriquecer 16,8 veces la actividad xilanasa, con una recuperación del 39% de la actividad del cultivo. En ensayos de hidrólisis de paja de trigo se detectó la liberación de xilosa por las muestras provenientes del medio extracelulares de los hongos, con esto se concluye que las xilanasas de estos hongos son capaces de degradar la hemicelulosa presente en biomasa lignocelulósica. Se recomienda seguir los estudios, clonando el gen obtenido de GTXYL1 en un vector de expresión para producir la enzima de forma recombinante y, de este modo, caracterizarla y evaluar su capacidad de hidrólisis sobre compuestos lignocelulósicos.

Ingeniero Civil Eléctrico / En los últimos años, la capacidad instalada de energías renovables en Chile ha crecido sostenidamente y cada vez más empresas están invirtiendo en estas tecnologías. Sin embargo, todavía existen barreras de entrada en varias etapas de estos proyectos y en particular en las etapas tempranas. Algunas de estas barreras están relacionadas con el acceso a información, como por ejemplo conocer la institucionalidad o tener una intuición de cuál será el comportamiento del sistema eléctrico en el presente y en el futuro. En este contexto, el presente trabajo propone una herramienta de acceso público que contribuya a derribar barreras de entrada al mercado eléctrico chileno, en particular en lo referente a la operación futura del sistema de transmisión troncal. La herramienta propuesta tiene tres funciones principales: estimar peajes de transmisión troncal, mostrar información del pago de peajes por tramos para las empresas y centrales existentes y ofrecer un acceso vía internet a estos análisis. Para lograr esta herramienta, se programó una rutina de cálculo de prorratas y peajes en DeepEdit (Plataforma de simulación del Centro de Energía), que como datos de entrada utiliza simulaciones de la operación de largo plazo mediante la herramienta PLP (Programación de Largo Plazo). La herramienta es validada a través de un caso ejemplo y utilizada para el estudio de peajes de transmisión troncal en el sistema nacional: permite calcular los peajes atribuibles a centrales existentes como asimismo una estimación asociada a futuros proyectos. Utilizando esta rutina se obtuvo resultados de costos de peajes de transmisión troncal en el SIC para dos casos: SIC interconectado con el SING mediante el tramo Mejillones - Cardones 500 y SIC sin inteconexión. Estos resultados son incorporados al sitio web www.peajeselectricos.com de acceso público especialmente creado para este fin. El sitio web consta un estimador de peajes y un explorador de peajes. El primero permite hacer estimaciones de costo de peajes de transmisión troncal para una central de cualquier tecnología en cualquier barra del sistema y el segundo permite ver estimaciones de pago de peajes de tranmisión troncal para generadores y empresas en el SIC. Utilizando el sitio web, con el fin de mostrar uno de los posibles usos del estimador de peajes, se analiza el costo que tendría que pagar una central fotovoltaica de 25MW en las barras Diego de Almagro 220 y Pan de Azúcar 220, obteniéndose que para esta central el costo de transmisión troncal sería un 66 % más caro en la barra Diego de Almagro 220 para el caso con interconexión, y un 63 % en el caso sin interconexión. Este tipo de resultados del estimador de peajes, usado en conjunto con el explorador de peajes, permite disponer de una idea bastante clara del comportamiento del pago de peajes en el SIC. Estos resultados pueden ser incluidos en estudios de prefactibilidad de proyectos de generación en el SIC, lo que se espera sea un aporte a derribar barreras de entrada a nuevos actores al sistema eléctrico. Como trabajo futuro se recomienda expandir las funcionalidades de la herramienta, tanto a nivel de los casos de estudio como en la precisión de las estimaciones de peajes.

Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo, tiene como objetivo determinar la factibilidad de instalar de una planta de generación de energía eléctrica a partir de biogás, para la empresa Besalco Energía Renovable. La empresa en la actualidad no posee proyectos de biomasa, por lo que está buscando nuevas opciones para diversificar su cartera de proyectos. La empresa está buscando proyectos de energía, los cuales generen como mínimo 11.000 [MWh]. La materia prima utilizada para el proyecto corresponde a residuos del proceso de producción de pisco (como lo son el orujo de uva, escobajos, borras y vinazas), de los cuales se dispone de un total de 48.400 [ton/año], considerando cuatros plantas pisqueras. El proyecto contempla la selección de las tecnologías requeridas, diseño del proceso y el dimensionamiento de los equipos principales. Se realizó un modelo de generación en una planilla de cálculo, con el objetivo de optimizar el uso y distribución mensual de materia prima que se tiene disponible, y de esta forma, maximizar las ganancias. Para esto, se utilizó un toolbox de optimización de dicha planilla. El análisis económico realizado, tomando un horizonte de evaluación de 20 años, muestra como resultado que, bajo el escenario de venta de energía al mercado spot, el proyecto no es rentable para la empresa, ya que requiere de una inversión inicial de 3.000.000 [ USD] y con un VAN de 4.890.000 [USD]. Por lado, bajo el escenario de venta mediante contrato de compra y venta de energía, tampoco es rentable, puesto que requiere de 2.120.000 [USD] de inversión y con un VAN de 4.850.000 [USD]. Los altos costos de transporte y baja disponibilidad de biomasa, a causa de su estacionalidad, provocan que el proyecto no sea rentable para la empresa. El proyecto es atractivo para la empresa en el caso de que disponga de 200.000 [ton/año] de biomasa en total. Se deja propuesto a la empresa, estudiar la opción de aumentar los ingresos, mediante la venta del bioabono producido en el proceso, el cual no se consideró en la evaluación económica, debido a que no pertenece a la actividad principal de Besalco. Para proyectos a futuro, se recomienda buscar otros tipos de materia prima que no tengan problema de estacionalidad, o bien, considerar otro tipo de biomasa que pueda utilizarse en conjunto con la que ya se dispone, y de esta manera suplir la baja disponibilidad que se tiene actualmente.

Memoria para optar al título de Arquitecto

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / El objetivo de este trabajo es el de desarrollar una metodología para analizar la factibilidad de una interconexión eléctrica entre dos sistemas adyacentes y ensayar su aplicación al caso de una interconexión eléctrica entre los sistemas eléctricos SIN Boliviano y SING Chileno. Como punto de partida, se realizó una revisión de la producción científica en este campo. De este ejercicio lo más sobresaliente es la muy notable evolución entre los sistemas eléctricos de países Europeos respecto a otros continentes. En Sudamérica la producción científica es en comparación muy limitada. La metodología general seguida se resume en tres etapas: I) Definición del objetivo y acotación del alcance del trabajo. II) Revisión de contexto y requerimientos de información. III) Identificación de los componentes clave y relacionamiento lógico entre ellos como base para construir una metodología y definir: criterios de factibilidad, indicadores y conclusiones. El modelo propuesto para la evaluación de la factibilidad de una interconexión se plantea en torno a tres aspectos: 1) Identificación del potencial de exportación de cada sistema. 2) Robustez física de las redes eléctricas de cada sistema ante la hipótesis de interconexión. 3) Efectos de una interconexión en los mercados eléctricos. Se consideran como las principales contribuciones de este trabajo: 1) Un modelo diferente para la identificación del potencial de exportación de un sistema eléctrico centrado en la demanda. 2) Visualización del potencial de exportación por días típicos para identificar el potencial de intercambio entre dos sistemas y para la simulación de la operación simultánea bajo hipótesis de interconexión. 3) La metodología para evaluar la factibilidad de una interconexión eléctrica binacional. Los principales resultados alcanzados al aplicar la metodología al caso SIN y SING son: 1) Haber estimado el potencial teórico de exportación de energía eléctrica de éstos, p.ej.: 300 MW con un 76% de disponibilidad anual para el SIN y 150 MW con un 75% de disponibilidad anual para el SING. 2) La determinación de una cota máxima para la capacidad que una línea de transmisión eléctrica binacional podría tener, de 150 MW, sin afectar negativamente la operación individual de los sistemas involucrados. La aplicación del modelo de intercambio se realizó con datos reales de operación de 2007, se observó en el SIN un comportamiento esencialmente exportador y en el SING uno esencialmente importador. Para el exportador los resultados estimados de ingresos anuales fueron de 71 MUSD aprox., con el parque generador existente. Los costos anuales asociados a la producción de energía adicional se estimaron en 36 MUSD aprox. Para el Importador se estimaron 69 MUSD/año aprox. de ahorros en generación de energía y se estimaron 20 MUSD/año aprox. en costos relacionados a la importación de energía.

Actualmente la conciencia acerca de la falta de energía ha impulsado la creación y desarrollo de nuevas tecnologías capaces de mejorar la eficiencia energética de aquellos sistemas que pierden gran parte de energía al ser disipada en forma de calor. Estas tecnologías proponen la captura y recolección de parte de la energía que se pierde y como consecuencia elevar la eficiencia energética. El presente trabajo plantea una propuesta para el desarrollo e implementación de un sistema capaz de recuperar energía que sería disipada en forma de calor durante el frenado de los ascensores y almacenarla para su reutilización. El desarrollo de este sistema integra conceptos de electrónica y control. Se busca energizar a los sistemas de ventilación e iluminación con corriente directa proveniente de la regeneración de energía y a su vez cumplir con las normas vigentes relacionadas a las condiciones óptimas en las que debe trabajar un ascensor. Se realizará la implementación de un circuito prototipo con el cual se simularán a escala las condiciones de trabajo a escala del ascensor y la captura, almacenaje y utilización de energía. Finalmente, se presentan los resultados experimentales que validan el correcto funcionamiento del circuito y recomendaciones para futuras mejoras con el objetivo de que el sistema propuesto sea utilizado en los ascensores de Lima. / Tesis