No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo general del presente trabajo de título es evaluar el mercado de las Energías renovables no Convencionales (ERNC), dado que la Ley Nº20.257 incorpora la obligación por parte de los generadores de acreditar que el 5% de sus ventas de energía corresponden a ERNC; se espera proveer información suficiente, de modo de esclarecer las condiciones de mercado de los certificados de energías renovables. En la actualidad, la seguridad energética es uno de los principales desafíos de Chile. Nuestro País importa casi tres cuartas partes de la energía que consume, esto lo posiciona en una situación vulnerable en un contexto internacional caracterizado por alta volatilidad de los precios de los insumos e interrupciones en el suministro. En este aspecto, las políticas de gobierno están promoviendo medidas de corto y largo plazo para el desarrollo de la seguridad energética en miras de la diversificación de nuestra matriz energética y promoviendo el uso eficiente de esta y creación de energía limpias. Ante esta situación se aprobó una modificación en Ley General de Servicios Eléctricos respecto de la generación de la energía eléctrica con fuentes de energías renovables no convencionales (ERNC). Esta propone un mecanismo de cuotas de retiros de energía en base a ERNC, exigidas a los grupos generadores, en un comienzo establecida en 5% desde el año 2010 hasta el 2014, para luego aumentar 0,5% anualmente hasta alcanzar el 10% el Año 2024. En este contexto, se tiene como finalidad, disponer de un análisis técnico económico, que en términos generales, dimensione el potencial impacto de esta Ley, en el Mercado de las energías renovables no convencionales tanto para el SING como para el SIC. El resultado final fue un déficit de certificados emitidos por fuentes de ERNC, para los principales generadores que operan en nuestro país. Este déficit se presenta para el mercado global desde el año 2011, segundo año de puesta en marcha la Ley Nº20.257. Esté mercado global lo constituyen las sistemas SIC y SING por su característica de potencia instalada superior a 200MW. Estos déficit pueden llegar a 8,5 millones de dólares en el SIC y 6,4 millones de dólares para el SING, por motivos de multa, al no cumplimiento de la cuota del 5% de generación por medios de ERNC. Se concluye que el mercado de acreditación de ERNC, incorporado por la Ley Nº20.257, está supeditado al ingreso de nuevas fuentes de ERNC por parte de inversionistas que cuentan con la Aprobación Ambiental de sus proyectos. Se recomienda a los Grupos Generadores, la compra de estos certificados potenciales que se incorporarán al nuevo mercado de la ERNC. Además se puede establecer que los proyectos de ERNC, corresponden a más de 1.200MW potenciales con aprobación de impacto ambiental a la fecha de junio de 2009, para entrada en operación en un mediano plazo.

Se estudian aspectos de la generación nucleoeléctrica, a fin de establecer algunos conceptos a considerar para la posible incorporación de potencia nuclear a la matriz energética chilena. Un aumento de un 6% anual de la demanda energética nacional, crecientes dificultades de suministro de gas natural e hidroelectricidad, así como una reducida incidencia de las energías alterativas, motivan el interés por considerar la inclusión de energía nuclear en nuestra matriz energética a mediano o largo plazo. Se enfatiza en este estudio el aspecto termohidráulico de la recuperación de la energía generada en el núcleo de un reactor. Se describe la tecnología de reactores nucleares, que en su constante evolución desde los años 50, ha creado la llamada tercera generación de modelos, basados en mejoras de los sistemas previamente existentes de reactores de agua en ebullición y de agua presurizada, ampliamente operados y analizados. Del estudio se desprende que son éstos últimos los que presentan mayores perspectivas para su aplicación en Chile, dado nuestro grado de evolución tecnológica. Se ha identificado tres diseños similares de reactores de 1000 [MW(e)], producidos por empresas líderes en el mundo en la fabricación de estos dispositivos. En base a criterios termohidráulicos, y considerando la capacidad del sistema interconectado de incluir nuevas centrales, se identifica el reactor más factible de aplicar en nuestro país (AP1000 de Westinghouse). Para dicho modelo de reactor, se realizó un análisis termohidráulico, consistente en balances energéticos en la fase de generación de calor en el núcleo del reactor, donde se realiza la transferencia de energía a un fluido primario presurizado (agua). Luego el fluido primario transfiere calor a un fluido secundario (agua en ebullición), que realiza un ciclo Rankine sin sobrecalentamiento. Los resultados principales son los caudales de fluidos, presiones, y temperaturas en la operación normal y estacionaria de estos reactores, cuyas dimensiones son de dominio público. Las temperaturas alcanzadas son especialmente críticas en cuanto a la seguridad de operación. En particular, se obtiene una temperatura máxima en el núcleo de 1401 [K] (temperatura más alta en todo el sistema), mientras que en el intercambio entre fluido primario y secundario, la pared de los tubos del intercambiador térmico alcanza 560 [K]. Los cálculos implementados son del tipo contraparte, en que se analiza la performance de un equipo que es ofrecido para su adquisición. Tales cálculos son gran importancia en el caso de evaluar tecnologías transferidas desde el exterior, especialmente tan complejas como las de generación nucleoeléctrica.

Una estructura que presenta vibraciones excesivas genera en los usuarios la sensación de inseguridad y disconformidad. Las maneras de disminuir estas vibraciones son múltiples y una de las alternativas es el uso de disipadores de vibración de masa sintonizada. Este trabajo busca solucionar el problema que existe para evaluar la efectividad de un dispositivo disipador de vibraciones, pues las mediciones sin y con dispositivo normalmente corresponden a excitaciones diferentes. Se hace necesario, entonces, contar con un dispositivo excitador para realizar mediciones que sean homologables de un caso a otro. En este trabajo se diseña y construye un dispositivo que genera vibraciones verticales estandarizadas y replicables en una pasarela peatonal ya existente. La pasarela donde se instala el generador de pulsos sinusoidales es de hormigón post tensado, se encuentra ubicada en la comuna de San Bernardo, emplazada sobre una vía férrea, y presenta problemas de vibraciones excesivas. El generador de vibraciones utiliza un mecanismo que convierte el movimiento rotacional de un motor eléctrico en un movimiento vertical que desplaza masas que generan una fuerza periódica en la estructura. Este dispositivo cuenta con un sistema de control de frecuencias que permite adaptarse a las frecuencias propias de la estructura. Con esto se solicita dinámicamente a la pasarela de forma controlada y reproducible logrando medir la efectividad de un disipador de vibraciones instalado en ella, comprobando que su uso permite reducir vibraciones según la configuración que adopta el disipador.

En la última década se ha observado una creciente preocupación por el cambio climático y un mayor interés en la responsabilidad que tiene el hombre en dicho fenómeno. Por esto es que, a nivel mundial, se han firmado diversos acuerdos que buscan mitigar el impacto en el ambiente de las prácticas realizadas por el hombre. Dentro de estos tratados se encuentra el tratado de Montreal, que busca la disminución en la liberación de gases que agotan la capa de ozono, y además el tratado de Kyoto, que busca la reducción de las emisiones de CO2 en los países desarrollados. Chile ha ratificado los tratados de Montreal y Kyoto, demostrando así su preocupación en esta materia. El interés por el buen uso de la energía tiene, además de una arista medioambiental, importancia desde el punto de vista de la sustentabilidad energética de Chile, ya que es un país dependiente a nivel de producción energética, por lo tanto el uso eficiente de ésta es una nueva fuente de generación. Es posible realizar esfuerzos de eficiencia energética en cada nivel de la economía y en particular en el sector residencial, en dónde es posible obtener ahorros mediante la compra o recambio de artefactos energéticamente eficientes. En un hogar el refrigerador representa un 32% del gasto de electricidad. Actualmente dentro del parque instalado cada refrigerador tiene un consumo promedio de 652 KWh/año, lo que implica para un hogar un gasto anual de $61.620. Si este aparato es cambiado por uno eficiente, cuyo consumo es de 270 KWh/año, un hogar ahorraría en el año $36.127. La diferencia en el precio de compra entre un refrigerador eficiente y uno que no lo es, de similares características, es en promedio $19.900, por lo tanto esta diferencia se paga en menos de un año de uso, por medio de los ahorros producidos. Luego de una comparación con las acciones realizadas a nivel internacional y de proyectar el consumo y parque de refrigeradores instalado en Chile, a 15 años, se obtuvo que mediante una campaña publicitaria que genere un aumento de 2,5% anual en la tendencia de compra de refrigeradores clase A es posible lograr ahorros de MM$ 2.294. Si la campaña alcanza un aumento de 5,0% anual en la tendencia de compra los ahorros ascienden a MM$ 6.799. Por otro lado, si además se realiza una campaña de recambio de 5.000 refrigeradores, de más de 10 años de antigüedad, por unidades más eficientes se obtiene un ahorro de hasta MM$ 5.990 adicionales. Finalmente se estima que en Chile un recambio de refrigeradores no es del todo necesario, dado que la población es mucho más reducida que la de los países que han realizado con éxito esta iniciativa. Además como no se ha llevado cabo ninguna medida directa en este tema cualquier esfuerzo provocará resultados positivos, en particular, una campaña publicitaria bien dirigida provocaría un recambio total del parque instalado en el año 2010 en aproximadamente 13 años.

El presente trabajo de título tiene como objetivo general estudiar, por medio de la experimentación y simulación, el circuito primario del Sistema Solar Térmico (SST) instalado en una vivienda energéticamente eficiente. Para realizar el estudio experimental se registran variables relevantes del SST que permiten, en base a cálculos energéticos, caracterizar su funcionamiento. Luego, realizando un análisis detallado de los equipos y registros, se utiliza el software TRNSYS para generar un modelo computacional que se ajuste al comportamiento real del sistema. Los objetivos de este modelo son conocer cómo se desenvuelve el sistema durante el año y explorar cambios no invasivos que permitan mejorar su rendimiento. Los cálculos realizados con la información del registro de datos indican que el sistema presenta un rendimiento del 26%, aportando 123,08 [kWh] durante la semana de medición. De esta misma forma, la situación simulada corresponde a un rendimiento del 24%, aportando un total de 111,3 [kWh] semanales. Esto indica que el modelo posee un error relativo menor al 10% en la aproximación del comportamiento de la vivienda. Por otro lado, al proceder con la simulación anual del sistema se obtiene un rendimiento de un 42%, lo que significa un aporte anual de 7642,5 [kWh]. Este aporte en energía renovable evita la emisión de 1,6 toneladas de CO2 anuales. En relación a las modificaciones que se pueden realizar para mejorar el rendimiento, se procedió identificando los puntos más sensibles del SST en base a los resultados detallados del registro, resolviendo cómo actuar frente a ellos para optimizar el funcionamiento del sistema. En este contexto, se identificó como uno de los puntos más críticos al sistema de control, al cual se le aplicaron cambios que significaron un incremento en el rendimiento desde un 24% a un 26%, implicando un aumento en el aporte solar del orden de 10 [kWh] durante la semana de simulación. Gracias a los resultados obtenidos se concluye principalmente que es posible utilizar el registro de datos y la simulación computacional para estudiar el comportamiento de un sistema existente, proponiendo soluciones que mejoren su desempeño en base a la simulación de distintos escenarios. De esta forma, se posee la capacidad de evaluar en el corto plazo una gran cantidad de soluciones con un elevado nivel de representatividad, existiendo la posibilidad de escoger la que más se ajuste a las necesidades del sistema en estudio.

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Ingeniero Civil Electricista / El objetivo principal de la presente memoria de título es realizar un análisis normativo y económico de las diferentes alternativas de negocio y estrategias para la utilización de la casa de fuerza Mantos Blancos. En primer lugar se consideró la operación directa de la central con participación en el mercado Spot y potenciales contratos. En segundo lugar, se analizó la posibilidad de utilizar la casa de fuerza como respaldo, considerando mantener las unidades actuales o comprar equipos de generación diesel nuevos, con el objetivo de contener eventos de falla del sistema. Como tercera opción, se analizó la posibilidad de cambiar la fuente de combustible por una renovable. Finalmente, se evaluaron las condiciones económicas necesarias para arrendar las instalaciones. Para esto, se recopiló información técnica, normativa y económica de informes previos realizados para Anglo American Norte respecto a la casa de fuerza; además, se utilizó documentación perteneciente al Centro de Despacho Económico de Carga y a la Comisión Nacional de Energía. Toda esta documentación permitió establecer las principales características operacionales de la casa de fuerza. Asimismo, se analizaron los procedimientos establecidos por las autoridades, que influyen durante el proceso de toma control y operación de la casa de fuerza. Para el primer escenario se calcularon los flujos económicos de los últimos 3 años, los cuales se usaron como base para realizar estimaciones hasta el año 2023, sensibilizando los parámetros que conforman el pago por potencia firme y la potencia instalada disponible. Para el escenario de respaldo, se destacaron las pérdidas en producción causadas por fallas y racionamientos, observando las ventajas y desventajas de utilizar las unidades de generación existentes o nuevas. En el tercer escenario, se observó la posibilidad de cambiar la fuente de generación por una renovable, analizando el caso de la instalación de un aerogenerador desde una perspectiva técnica económica. El último escenario, estimó los cobros que se deberían realizar en caso de arrendar las dependencias a un tercero en base al costo de oportunidad de las utilidades. Las opciones que destacan son la operación directa y el arriendo a un tercero, recomendando finalmente la primera opción por disponer de acceso al mercado Spot, lo que significa una oportunidad para gestionar contratos competitivos tanto para la faena Mantos Blancos como para todas aquellas conectadas al SING. El presente estudio puede ser utilizado como guía por Anglo American Norte para el manejo futuro de la casa de fuerza Mantos Blancos, sacando provecho de un activo cuya operación realizada por un tercero está próxima a terminar.

Ingeniero Civil Industrial / El objetivo principal del presente trabajo es realizar un análisis técnico y económico de la implementación de centrales termosolares en el norte de Chile. Para esto se estudiarán tanto el recurso solar como las tecnologías disponibles. La energía solar se considera una energía renovable no convencional (ERNC). Este tipo de energía posee un enorme potencial debido a que utiliza un recurso en esencia inagotable y que supera notablemente a sus contrapartes convencionales (fósil o nuclear) en términos de cantidad disponible. El norte de Chile, particularmente el desierto de Atacama, presenta características únicas para iniciar el desarrollo de distintas tecnologías que utilicen la energía solar. Entre estas características se destacan una alta irradiancia diaria y ausencia de nubosidad la mayor parte del año. En este trabajo se revisó el estado del arte de la tecnología termosolar, para luego -a través de comparaciones- escoger dos tecnologías para evaluar con mayor detalle y estudiar su factibilidad económica. Para conseguir esto, se modeló el recurso solar del norte grande y se escogió como posible ubicación un sitio cercano a la estación Crucero, debido a sus buenas condiciones solares y cercanía a la red de distribución eléctrica. Implementando el modelo de Perrin de Brichambaut se estimó la radiación solar disponible en el lugar escogido. Para el análisis en detalle y la evaluación económica se seleccionan dos tecnologías termosolares, tanto por su madurez tecnológica como por su potencial futuro, los colectores cilindro-parabólicos y los concentradores centrales de torre. Utilizando datos reales de la industria más las estimaciones de ingresos y costos, el análisis económico indica que con las condiciones actuales, las centrales no son rentables para tamaños de 9 y 100 MW. Este resultado cambia significativamente cuando se consideran las reducciones potenciales de costos o la inclusión de políticas de fomento a las tecnologías termosolares, ya que todos los proyectos logran factibilidad económica, con TIRs de 16 y 17% para las centrales de 100 MW y 15% para las de 9 MW. El cálculo del LCOE muestra que las centrales se vuelven rentables cuando el costo marginal de la energía supera los 140 USD/MWh. Se concluye que la tecnología cilindro-parabólica resulta más rentable en el corto plazo, pero la de torre tiene un mayor potencial en el largo plazo. Además se destacan las condiciones del desierto de Atacama y se propone a futuro realizar la ingeniería de detalle y analizar la implementación conjunta con otras tecnologías renovables o combustibles fósiles.