Ingeniero Civil Electricista / El Microformer (MF) es un transformador de poder desarrollado por un grupo de estudiantes de postgrado de la Universidad de Wisconsin-Madison EEUU, entre ellos el académico joven de la U. de Chile Patricio Mendoza, como una alternativa de bajo costo para la transmisión de energía en sectores rurales. A partir de hornos microondas descompuestos se rescatan los equipos transformadores de razón de tensión 220/2200V y capacidad de 1kVA aproximadamente, modificándolos para adecuarlos al objetivo de distribución eléctrica. Para ello se extraen las barras magnéticas de los transformadores, disminuyendo la impedancia serie; se añaden espiras al enrollado primario, reduciendo la alta corriente de excitación; y se sumerge el equipo en aceite. En investigaciones previas se han estudiado los parámetros del circuito equivalente básico. Asimismo, se ha construido proyectos demostrativos del MF, los que se han aplicado en proyectos piloto en la materia. En el presente trabajo de título se construyen seis prototipos de MF, los que se someten a las pruebas eléctricas y térmicas comprendidas en los estándares internacionales del IEEE con respecto a transformadores de poder inmersos en aceite. Los resultados son comparados con los requerimientos generales propuestos en la literatura y, adicionalmente, con los elementos que exige la normativa en Chile. Se discuten las limitaciones, ventajas y desventajas de las modificaciones realizadas a los transformadores seleccionados, en función del cumplimiento de la normativa internacional y nacional. Asimismo, se desarrolla un método más preciso para determinar el número de espiras adicionales para el enrollado primario, considerando una razón de transformación objetivo. Se determinan además los parámetros del circuito equivalente eléctrico a partir de las pruebas realizadas, se implementa este circuito en el software Simulink y se simula una prueba de carga resistiva para comprobar el modelo. La precisión alcanzada es de un 2% en promedio. Por otra parte, se utiliza un modelo térmico de circuito equivalente tradicional para determinar la respuesta de temperatura del equipo. La determinación de parámetros se realiza a partir de pruebas de calentamiento y se simula una prueba adicional que considera escalones de corriente de alimentación, obteniéndose una precisión del 5,5% en promedio. Por último, considerando la relación resistencia-temperatura, se crea un modelo híbrido uniendo los circuitos eléctrico y térmico, el cual muestra una precisión promedio del 3,5%, en la prueba de escalones de corriente. Se concluye que existen limitaciones del MF para satisfacer los estándares internacionales y la norma nacional, en particular respecto de su desempeño térmico. En respuesta a lo anterior, se proponen 3 escenarios: primero, reducir la corriente nominal del equipo tal que se cumpla con los límites térmicos establecidos; segundo, instalar un MF sólo si las condiciones de operación son menos exigentes que la prueba de calentamiento en cortocircuito e incluir un interruptor térmico; tercero, situar los MF sólo en zonas aisladas, sin acceso de personas garantizando su seguridad. Como trabajo futuro se propone disminuir la temperatura alcanzada por el MF modificando el contenedor y encontrando el líquido más adecuado para su refrigeración. Adicionalmente, con el objetivo de minimizar las pérdidas, se plantea calcular un punto óptimo entre las vueltas añadidas al enrollado primario y la eficiencia asociada. Finalmente, valiéndose del estudio del MF en diferentes universidades, se sugiere la construcción de una base de datos de prueba centralizada, cuyo ingreso de resultados se realice por Internet, formando una biblioteca de fichas de diferentes transformadores.

Ingeniera Civil en Biotecnología / En las últimas décadas se han estudiado y utilizado las energías renovables no convencionales como una alternativa a los combustibles fósiles. Dentro de éstas se encuentra el bioetanol de segunda generación, producido a partir de residuos lignocelulósicos, siendo la hidrólisis de celulosa una de las etapas claves en el proceso productivo. Uno de los métodos de hidrólisis, es el uso de enzimas producidas por hongos de pudrición que degradan naturalmente la madera. Bajo este marco se define el objetivo general de este trabajo, que es estudiar la producción de proteínas hidrolíticas para la degradación de lignocelulosa por el hongo de pudrición blanca Trametes versicolor. La metodología se dividió en dos ejes principales: definir las condiciones de cultivo de T. versicolor que induzcan la producción de proteínas hidrolíticas, y caracterizar tales proteínas mediante ensayos de actividad de celulasas y ligninasas, utilizando sustratos puros y paja de trigo. El cultivo del hongo se realizó a 28ºC, 50 rpm de agitación y en oscuridad. El medio elegido fue adaptado del artículo de Suwannarangsee et al. (2012), y contenía además 1% p/v de paja de trigo. Este cultivo se inoculó con el hongo en una preparación líquida, y se incubó por 11 días, alcanzando una actividad celulasa de 0,5 [IU/ml] (promedio de los 6 matraces) al cabo de este periodo. La separación de proteínas obtenidas del cultivo se hizo mediante cromatografía de filtración en gel en columna Sephacryl S-100. En esta etapa se recuperó un 18% de proteínas totales, y se logró un enriquecimiento enzimático de 35,96 [IU/mg proteína], triplicando el valor obtenido por el extracto proteico que fue cargado en la columna. Estas proteínas fraccionadas se sometieron a ensayos de celulasas y ligninasas, en los cuales se obtuvo que los mayores valores de actividad estaban entre las fracciones 23 a 28, coincidentes con el peak de absorbancia a 280 nm. Además, se pudo constatar un alto enriquecimiento de xilanasas con 32,9 [IU/mg prot.], versus el extracto proteico con 3,1 [IU/mg prot.]. Por otro lado, se realizó una hidrólisis con paja de trigo, para comparar la acción enzimática de las fracciones proteicas con respecto a Celluclast. Se pudo concluir que no existe sinergia entre ambos componentes, pero si hay una contribución a la acción de la enzima comercial por parte de las proteínas de T. versicolor. Esto se evidenció principalmente en la medición de xilosa, en la cual hubo un mejoramiento de un 47% en la fracción 27. El rendimiento enzimático fue de 2,11 [mg xilosa/mg proteína], siendo más del doble de lo obtenido por las celulasas comerciales en la hidrólisis de paja de trigo. Finalmente, se concluyó que el sistema de separación es eficiente para tener una primera aproximación de las enzimas buscadas dentro de las fracciones cromatográficas, y enriquecer tales fracciones con las proteínas de interés. También fue posible constatar que existe un gran potencial hidrolítico dado por la batería enzimática del hongo T. versicolor, especialmente por las xilanasas producidas por éste. Esto es muy relevante para la etapa de sacarificación, ya que el xilano como sustrato es el segundo más abundante después de la celulosa, y por ende, con gran potencial fermentativo.

Ingeniero Civil Electricista / Los sistemas del almacenamiento de energía están siendo considerados cada vez más a nivel mundial como una buena solución a la creciente incorporación en sistemas eléctricos de fuentes de generación de naturaleza intermitente. En particular, se han desarrollado sistemas de almacenamiento de energía basados en baterías (BESS), que desde hace más de una década se han estado utilizando en sistemas interconectados, demostrando así su factibilidad técnica y que poseen grandes ventajas. El objetivo de esta memoria es estudiar cómo podrían integrarse estos equipos en los sistemas eléctricos del país, a través de proyectos económicamente rentables. El trabajo comienza con un estudio detallado del estado del arte actual de los BESS y otros sistemas de almacenamiento de energía, analizando las distintas tecnologías que existen hoy comercialmente, y comparando las ventajas y limitaciones de cada una. A continuación, se realiza una estimación de los costos de estos equipos, desglosándolos en sus componentes básicos y basándose en la experiencia práctica de proyectos llevados a cabo en otros países. Posteriormente, se propone tres tipos de proyecto distintos en los que se utilizan BESS conectados a la red, para cumplir distintas funciones que pueden generar utilidades a los diferentes actores del mercado eléctrico. El primero consiste en el uso de estos equipos por parte de clientes regulados para abastecerse de energía durante las horas de punta, reduciendo así su gasto en electricidad. El segundo se basa en que generadores de energía eólica almacenen energía en horas valle para venderla en momentos en que su precio es más alto. El tercero consiste en utilizarlos para ayudar a la regulación de frecuencia de los sistemas, en remplazo de la reserva en giro que se asigna a algunos generadores para cumplir esta función. Cada uno de estos casos se simula bajo distintos escenarios, llevando a cabo una evaluación económica completa. Los resultados muestran que el primer proyecto sólo es económicamente factible bajo ciertas condiciones específicas, siendo su rentabilidad negativa en la mayoría de los casos, por lo que, si bien es posible que en el futuro se utilicen BESS para aplicaciones como ésta, aún falta que disminuyan sus costos de manera sustancial. De la misma manera, los resultados para la segunda aplicación son negativos, por lo que se sostiene aquí que la utilización de BESS en esta forma no es practicable en el corto plazo, considerando la forma en que opera el mercado eléctrico actualmente. Por último, para el tercer caso, se concluye que el proyecto sí es altamente rentable en casi todos los escenarios, por lo cual es probable que en el futuro cercano se vea más de estos equipos en Chile aportando a la regulación de frecuencia de los sistemas.

Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente, existe dentro de la sociedad el debate sobre cómo queremos generar en un futuro la energía que nos permita seguir desarrollándonos como país. Para ello, existen varias fuentes y medios por los cuales se puede obtener, usándose principalmente en Chile las energías provenientes del agua, carbón y petróleo. Sin embargo, como país se poseen otro tipo de fuentes que aún no han sido explotadas y que tiene un futuro alentador dado los desarrollos tecnológicos que se están llevando acabo como por el interés de las personas en que estas se lleven a cabo, las cuales son de tipo solar, geotérmica, mareomotriz y eólica. Es en este último tipo de fuente en la cual se enfocará el desarrollo de la presente memoria con un énfasis al desarrollo de la obtención de este tipo de energías pero a pequeña escala. El objetivo principal de la memoria es realizar un análisis de las curvas características de una turbina mediante un análisis de los coeficientes aerodinámicos presentes en los álabes de las turbinas eólicas, con el fin de comparar dos diferentes perfiles alares a utilizar, los cuales se diferencian por poseer una aerodinámica diferente como también un proceso de fabricación distinto, lo cual discutir cuan conveniente es realizar una mejora aerodinámica al perfil en base a la potencia obtenida. En conjunto con esto se podrá visualizar, mediante un modelamiento a través de ANSYS FLUENT, los efectos aerodinámicos del funcionamiento de la turbina sobre el viento incidente a causa del impacto del viento sobre los álabes Los alcances son el poder lograr comparar los datos obtenidos entre lo realizado analíticamente por la teoría de momentum DMS y lo obtenido mediante el modelamiento computacional. Además, el desarrollo del problema computacional se realizará mediante un modelo 2D dado que según los antecedentes presentados, las diferencias entre los resultados obtenidos para casos 3D no difieren mucho de los 2D, pero el recurso computacional necesario para su ejecución es considerablemente mayor al caso 2D.

Ingeniera Civil Química / El presente proyecto de título tiene como finalidad evaluar técnica y económicamente, a nivel de prefactibilidad, la instalación de una planta de producción de un combustible sólido maderero en la Región de Los Lagos. El objetivo principal de la planta es la reutilización de los residuos de aserrado de la madera, ampliamente generados en la zona y disminuir, mediante el uso del combustible producido, las emisiones de material particulado causantes principales de la contaminación atmosférica en la región. Para ello, se analizó comparativamente los combustibles aserrín, leña, briquetas y pellets, considerando como objetivos bases: (i) la utilización del producto en el mercado industrial de generación de energía térmica; y (ii) su conversión energética mediante procesos de combustión, cuya elección fue previamente realizada a partir de la revisión del estado del arte de las tecnologías de obtención de energía a partir de la biomasa. Los criterios considerados para la evaluación comprenden aspectos típicos relevantes para la caracterización de un combustible biomásico, como poder calorífico, humedad, porcentaje de cenizas y emisión de contaminantes, además de aspectos cualitativos asociados a su manipulación y uso, proceso productivo e impacto de producción y consumo. El resultado de este análisis entregó como la alternativa más adecuada los pellets de aserrín, realizándose posteriormente el dimensionado de su planta productiva. La estimación de las etapas y equipos requeridos en el proceso de elaboración de pellets se realizó considerando como caso base, la utilización de los volúmenes de residuos madereros de pino radiata generados por el aserradero de Madexpo, los cuales ascienden a los 2.100 [m3/mes] de aserrín y viruta, además de la oferta de mercado de equipos para el proceso en desarrollo. La planta dimensionada es de escala pequeña, con una capacidad productiva de 4.190 [t/año]. En relación a la evaluación económica del proyecto, se analizaron tres escenarios de financiamiento, obteniendo un valor actual neto de -23.350.204 [$CL] para el proyecto puro; 3.536.302 [$CL], para el proyecto con financiamiento parcial del 50%; y 30.215.463 [$CL], con deuda total. Se destaca el proyecto es rentable sólo en los escenarios financiados, mostrando mayor sensibilidad a la tasa de interés del crédito, el volumen productivo y su precio de venta. Como recomendación se plantea la realización del proyecto bajo los escenarios financiados y utilizar la capacidad ociosa de la planta inyectando más materia prima, para de esta forma reducir los costos productivos y utilizar los recursos locales disponibles. Cabe mencionar que esto último implicaría la utilización de nuevas etapas de pre-tratamiento no incluidas en el estudio.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Ingeniero Civil en Biotecnología / El creciente consumo de energía a nivel mundial y la escasez de combustibles fósiles han dado espacio a nuevas fuentes de energía de carácter renovable y con un impacto ambiental menor. Entre estas fuentes de energía aparece el material lignocelulósico, que puede ser utilizado para producir bioetanol de segunda generación, el cual es un sustituyente o complemento de la gasolina utilizada para el transporte terrestre. La producción de bioetanol a partir de material lignocelulósico consta principalmente de tres etapas: pretratamiento, hidrólisis enzimática y fermentación. En el presente trabajo se realizó una comparación entre tres pretratamientos: explosión a vapor, organosolv y líquidos iónicos (utilizándose emimCl en este caso) y dos residuos de distintos tamaños: eucalipto: 1 2 mm; álamo: 1 30 mm. Estas técnicas se compararon por medio de una caracterización física y química, con lo que se estableció el principal efecto que tienen sobre el material y la propiedad más relevante para comprender la conversión de glucosa obtenida en la hidrólisis enzimática. En cuanto al análisis químico se obtuvo que el organosolv generó el material con mayor contenido porcentual de glucosa (eucalipto: 90,12%; álamo: 77,82%), removiendo casi la totalidad de la lignina y parte de la hemicelulosa. La explosión a vapor fue el método que más hemicelulosa removió, pasando de un 17,5% a solo un 4,5% para el eucalipto y de un 17,2% a un 7,2% para el álamo. El material pretratado con emimCl no presentó cambios significativos en su composición química. Por otro lado, la caracterización física del material consistió en medir su área superficial, cristalinidad, grado de polimerización, longitud de fibra y accesibilidad enzimática. En todas ellas, el organosolv presentó condiciones más favorables para la hidrólisis enzimática que los otros pretratamientos. En la hidrólisis que contenía 2% de sólidos, para el material pretratado por organosolv, se obtuvo una conversión de 82,3% para el eucalipto y 70,8% para el álamo, mientras que para la explosión a vapor fueron de 71,9% para el eucalipto y 60,9% para el álamo. Para el material pretratado con emimCl todas las conversiones fueron inferiores al 10%, por lo que se concluyó que el tratamiento no resultó efectivo en las condiciones utilizadas de 60 min a 150°C. Para las hidrólisis de alta consistencia (10% sólidos y 10% glucosa), las conversiones obtenidas fueron inferiores (32 48,3%) debido a limitación en la transferencia de masa convectiva. Sin embargo, las conversiones fueron siempre mayores para el eucalipto debido al menor tamaño de chip inicial. Todas las propiedades físicas fueron afectadas de acuerdo a la teoría, a excepción de la longitud de fibra para el eucalipto, donde el resultado fue afectado por la severidad del pretratamiento. El grado de polimerización post pretratamiento, inferido a partir de la viscosidad, resultó ser el mejor indicador para evaluar la conversión de celulosa a glucosa en la hidrólisis, por lo que se ajustó un polinomio de segundo grado que relaciona esta conversión en función de la viscosidad y el tamaño inicial de chip utilizado. En conclusión, el organosolv resultó ser el pretratamiento que genera las mejores condiciones tanto físicas como químicas para la hidrólisis enzimática en ambas biomasas y el grado de polimerización es el mejor indicador para predecir esto.

Tesis para optar al Grado de Magíster en Dirección y Administración de Proyectos Inmobiliarios / En Chile, se realizan esfuerzos importantes en reducir la vulnerabilidad y alta dependencia de energéticos del exterior. Cifras, señalan que el consumo de energía a nivel residencial se estima cercano al 14,99% (BNE, 2014). Por lo anterior se han potenciado iniciativas que van en el eje de mejorar el uso de la energía, destacando el Programa de Calificación Energética de Viviendas nuevas. (CEV) El estudio buscó explorar la aplicabilidad del programa CEV en términos de rentabilidad hacia el mercado inmobiliario. La metodología planteó el análisis, revisión y síntesis de la oferta disponible en la base de proyectos publicadas por el MINVU para sectores medios, y analizar el Listado Oficial de Soluciones Constructivas Térmicas para extraer las soluciones que permitieron el ascenso en la calificación energética. Por otro lado, el análisis de mercado, concluyó que 19 de 20 proyectos evaluados fueron viviendas pareadas construidas en albañilería armada, cuyo precio de venta promedio fue 1547 UF, ubicadas en comunas periféricas del Gran Santiago. El perfil socio-energético que se definió luego del análisis para la construcción del modelo de estudio fue el segmento C2-C3, con una renta alrededor de 805 mil y gasto promedio de 32 mil en calefacción, cuyos energéticos principales ordenados jerárquicamente por uso fueron gas licuado, parafina y electricidad. El instrumento de cuantificación de la demanda y consumo de energía fue la herramienta que propone la CEV, bajo el método estático; aplicado inicialmente a un modelo de 18 soluciones constructivas para cuantificar sus ahorros respecto del caso base y se eligieron aquellas que permitieron ir obteniendo progresos en la calificación para luego hacer la evaluación económica. Se evaluaron una a una bajo tres parámetros: VAN, TIR y PAYBACK o período de recuperación contemplando una tasa de descuento de un 10% de rendimiento del capital. La evaluación económica, potenció a la electricidad como energético limpio cuyo VAN fue positivo con una certeza de hasta 99%, en desmedro de energéticos más contaminantes como el gas licuado y parafina cuyo VAN en varios casos fue negativo. En términos de nuevo precio de venta para el producto inmobiliario se estimó un alza probable de un 12,5% al pasar de una letra E a una letra A de calificación. Los ahorros de energía permiten alcanzar ahorros económicos, los que se traducirán en beneficios cuantificables para la oferta y demanda en la medida que suba el gasto familiar en calefacción. El sector inmobiliario sabe que la inversión inicial es una barrera importante que frena la venta de proyectos con atributos de eficiencia energética, los resultados del VAN por cada mejoramiento concluyó lo relevante de horizontes de evaluación y períodos de recuperación más largos. Lo irreversible de las inversiones y la incertidumbre propia de las variables de entrada que se comprobaron en el modelo bajó la probabilidad para determinar de forma precisa ahorros económicos. Sin embargo, se reconoce al programa CEV como instrumento valioso en medir la reducción de la pobreza energética y alcanzar viviendas más confortables, mejor calidad de aire interior y confort principalmente para sectores medios y vulnerables.

Tesis para optar al grado de Magíster en Dirección y Administración de Proyectos Inmobiliarios / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta Diciembre de 2018 / En el presente trabajo se realiza un análisis del marco teórico que permita desarrollar una metodología a emplear para estimar el dimensionamiento de un sistema de generación eléctrica mediante el uso del recurso eólico o solar y, de este modo, calcular los rangos de inversión necesarios a incorporar en proyectos de infraestructura que consideren el uso de respaldos energéticos a centros de consumo estratégicos en localidades rurales y que cuenten con una adecuada potencialidad de estos recursos. La alternativa de generación propuesta apunta a satisfacer unidades de consumo como postas, retenes, sedes municipales o de gobierno local, instalaciones de Agua Potable Rural (APR), centros comunitarios, rampas para embarque de pasajeros, u otros de servicio público. La necesidad de este estudio está ligado a la idea de promover el uso de sistemas alternativos de generación eléctrica renovable no convencional, que permita lograr un grado de independencia energética del Sistema Interconectado Central, o del Sistema Interconectado del Norte Grande (SIC o SING), por periodos acotados y para unidades de consumo específicos, empleando el recurso Viento y/o Solar, y en zonas donde estos recursos se encuentren en un nivel o potencial adecuado para este objetivo. Lo anterior permitiría asegurar el suministro energético en periodos de escasez del recurso hídrico, o en periodos de emergencia por fenómenos naturales. Para el objetivo descrito se pretende realizar una evaluación, empleando como ejemplo a simular el edificio Consistorial de la Municipalidad de Pelluhue debido a su lejanía con otros centros urbanos de mayor envergadura, y el riesgo latente de perder el suministro energético que proporciona la red de distribución, en condiciones de emergencia, del mismo modo como sucedió para el evento sísmico del 27 de Febrero de 2010. Adicional al objetivo planteado, se analizarán las condiciones para desarrollar iniciativas de autoconsumo o autogeneración aplicado en proyectos inmobiliarios. Para esto se emplea como ejemplo la simulación de un edificio en 3 la comuna de Recoleta, Región Metropolitana, estimando el coste que podría significar o incrementar el precio de venta para proyectos inmobiliarios que incorporen en sus instalaciones la autogeneración de parte o la totalidad del consumo demandado, producido mediante los recursos antes mencionados.

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Ingeniero Civil Industrial / El cuidado del medio ambiente y la sustentabilidad son temas que cobran cada vez más importancia en el mundo, en gran parte por la difusión de conceptos como el cambio climático. Para las empresas, esto significa una oportunidad para destacarse como sustentables, accediendo más fácilmente a ciertos mercados y captando nuevos clientes e inversionistas. En ese camino se encuentra VTR Globalcom S.A, cuya Estrategia de Sustentabilidad está claramente definida desde el año 2008 e incluye el foco de Ecoeficiencia Energética . Hoy en día, no existen indicadores para gestionar este ámbito, lo que se traduce en un inexistente control del consumo energético, poco conocimiento sobre dónde enfocar los esfuerzos y una nula medición del impacto real de los proyectos ya realizados en esta materia. Mejorar esto, beneficiará a la planificación de nuevos proyectos y potenciará la comunicación de su Responsabilidad Social Empresarial hacia los distintos grupos de interés. El proyecto presentado es el diseño de Indicadores de Desempeño Energético y su respectiva implementación. Para realizarlo, se utiliza una metodología propuesta por la AChEE, basada en el estándar ISO 50.001, y la metodología aplicada en el curso Diseño de Sistemas de Información Administrativos. Esta incluye: una revisión de experiencias internacionales, en cuanto a indicadores y proyectos; una revisión energética de la operación de la empresa; una propuesta de planificación energética; un diseño de proceso de gestión y la implementación de un prototipo informático de apoyo. Dentro de los resultados obtenidos se tiene que el consumo energético anual, controlado por VTR, asciende a MM$6.125, equivalentes a 305 millones de megajoules. De estos, un 79% está concentrado en el consumo de energía eléctrica de la Red de transmisión y los Sitios Técnicos. Sobre estas actividades se diseñan los indicadores, entre los que destacan: el Power Usage Effectiveness, kWh/Servicios Activos Mensual, MB Transmitidos/kWh Anual y kWh/$MM EBITDA Anual. Para cada uno se calcula su línea base y se proponen metas para el año 2013. En general, se muestra que la eficiencia ha ido mejorando con el tiempo gracias a los proyectos realizados en años anteriores, aunque existen oportunidades de mejora. Se identifican los Sitios Técnicos con mayores ineficiencias, correspondientes a Macul, Iquique y Curicó, donde se recomienda evaluar la instalación de Free Cooling, entre otras iniciativas. En el caso de la Red de transmisión, se propone mejorar la eficiencia en las localidades de Puerto Varas, Osorno y El Bosque, entre otras. El prototipo implementado incluye la participación de los departamentos de mantención de la empresa, además de personal de RSE. Se construye mediante el uso de Microsoft Excel y su herramienta PowerPivot, la que permite generar fácilmente diversos reportes de eficiencia energética, además de apoyar la administración de los Indicadores de Desempeño Energético.