Ingeniero Civil / La escasa disponibilidad del agua es un tema de primera importancia a nivel nacional y mundial, es por este motivo que se evalúa el desarrollo de un proyecto de micro central de pasada de generación hidroeléctrica en el Fundo Santa Isidora de Coibungo, Comuna de Villa Alegre, Séptima Región del Maule. El objetivo de este tema a desarrollar, es mejorar la eficiencia del uso al agua, logrando así beneficios en el sector agrícola, con recursos actualmente desaprovechados. Los caudales para la central de pasada corresponden a caudales de los canales Quinilahue o La Finca, Bustamante, Cunaco, Coibungo, Rosas Fabry que son canales de riego y el estero Lun Tornicura. Para poder estimar el caudal disponible se realizaron aforos de los canales existentes, con el propósito de relacionar las acciones de derechos de aguas inscritas en los canales, con los caudales reales que circulan en los distintos canales. Los derechos disponibles para el proyecto suman un máximo de 2,25 m3/s en el mes de Abril y un mínimo de 0,95 m3/s en el mes de Octubre. Además se tiene una caída neta de 4,5 metros. La central tiene un caudal de diseño de 1,35 m3/s y un factor de planta de 0,89. Con estos parámetros se puede instalar una central de potencia máxima de 51,6 kW. La central, genera ingresos por venta de energía, venta de potencia y por venta de certificados de Energía Renovable No Convencional. La inversión necesaria para la realización del proyecto es de USD 334.112. Además el proyecto es viable económicamente y tiene un TIR estimado de 9,46%.

Ingeniera Civil Químico / Debido al agotamiento de las reservas de combustibles fósiles y la creciente demanda de consumo, al cambio climático producido por los gases de efecto invernadero y al cada vez mayor interés de los países de independizarse energéticamente, es que surge la motivación para el estudio de nuevas fuentes de energías no convencionales, como los biocombustibles. Por su parte, el bioetanol de segunda generación proviene de biomasa lignocelulósica, donde las fibras de celulosa están contenidas en una matriz de lignina y de hemicelulosa, lo que requiere de un pretratamiento que permita el acceso de las enzimas al material. Este trabajo se basó en el pretratamiento con Líquidos iónicos (LI), que son sales que se encuentran en estado líquido a temperatura ambiente y que están compuestos únicamente por iones. Los PILs (líquidos iónicos próticos) se diferencian de los AILs (líquidos iónicos apróticos) en que los primeros presentan un protón disponible para realizar el mecanismo de acción y disolver la celulosa. El objetivo general de este trabajo es evaluar el proceso de producción de bioetanol de segunda generación pretratada con Líquidos iónicos próticos (PILs). Como objetivos específicos, se evaluó el efecto del tiempo de Sacarificación y Fermentación Simultánea (SSF) que permita mejorar el proceso de producción de bioetanol. Además, se evaluó rendimiento del pre tratamiento con PIL en distintas condicionesy se hizo una comparación entre rendimiento del pretratamiento con PILs respecto al pretratamiento con AILs. El trabajo pretende establecer parámetros de operación en el proceso de producción de bioetanol que puedan ser una guía para la producción industrial. Para esto, se evaluaron diferentes tiempos (1, 3 y 5h), temperaturas (70 y 110°C) y razón biomasa/LI (1/3, 1/6, 1/10) en el pretratamiento, además del tiempo de SSF (24, 48 y 72 h). Se utilizó el PIL 2 - HEAA, como control positivo el AIL [EMIM] [Ac] y se utilizó como control negativo material sin pretratamiento. Al evaluar el pretratamiento con 2 HEAA, se determinó que las condiciones que logran la mayor producción de etanol tanto en el pretratamiento como en SSF, son: 1 hora de pretratamiento, 110 ºC de temperatura, razón biomasa/LI de 1/3 y luego de 24 horas de SSF. Para la determinación de estas condiciones se estableció la productividad de etanol por hora de pretratamiento (g EtOH/h-Pretratamiento) y por hora de SSF (g EtOH/hSSF), y a la cantidad de LI utilizado (g EtOH/g LI). En las condiciones antes mencionadas, las productividades más altas fueron: 0,0012 g EtOH/hSSF, 0,015 g EtOH/hpretratamiento y 0,0043 g EtOH/g LI. Además, se pudo demostrar que comparativamente, el pretratamiento con líquido iónico aprótico [EMIM] [Ac] es muy superior al líquido iónico prótico 2-HEAA, produciendo hasta un 382% más etanol que lo generado pretratando con PIL. Este último produce10% de rendimiento porcentual en la SSF, en el mejor de los casos, en comparación al 50% obtenido por el pretratamiento con [EMIM] [Ac]. Se puede concluir que el comportamiento del 2 HEAA aún dista mucho de lo obtenido por el [EMIM] [Ac] y es insuficiente para ser aplicado en el proceso productivo de bioetanol. Sin embargo, puede ser útil hacer un estudio similar con otro PIL o realizar un estudio de factibilidad económica con los datos entregados en este trabajo, de modo de determinar si pueden disminuirlos costos de producción al ser este PIL más económico.

Ingeniero Civil Mecánico / El tema a tratar en este trabajo de título corresponde al modelamiento fluidodinámico de una turbina en base al tornillo de Arquímedes que opere con relaves. Este trabajo está orientado a realizar un análisis por volúmenes finitos a una porción del fluido entre los álabes de la turbina, con el propósito de aprovechar eficientemente el recurso hidráulico disponible. Este tema está motivado principalmente por la búsqueda de nuevas fuentes de energía eléctrica limpia y rentable. El objetivo general de este trabajo de título es realizar un modelamiento fluido dinámico de una turbina en base al tornillo de Arquímedes (sinfín), con el fin de determinar la potencia máxima de generación en función de la RPM, para un caudal de relaves que transitan por un canal rectangular. Como objetivos específicos se tienen: elaborar un modelo basado en un volumen de control para determinar potencia; analizar la dependencia de la potencia respecto de la velocidad de rotación; desarrollar un modelo en CFD, para determinar esfuerzos sobre los álabe, carcasa y eje, calcular torque en turbina usando agua como fluido de trabajo; determinar revoluciones adecuadas para mejorar potencia; y modelar el comportamiento del relave en espacio entre álabes. La metodología cuenta como primera etapa la recopilación y análisis de los desarrollos actuales del tornillo de Arquímedes utilizado como turbina. También se analizan antecedentes de la turbina operando con agua, sus dimensiones y condiciones de operación. Posteriormente se implementa un modelo computacional usando volúmenes finitos en el software Ansys para determinar el comportamiento de un cubo de agua y su influencia sobre la potencia total de tornillo, tanto para la operación con agua como para la operación con relaves,. Los resultados de este análisis entregan las revoluciones adecuadas para lograr el máximo provecho del recurso. Como resultados se obtienen los esfuerzos de presión y de corte sobre todas las caras del volumen, se registra una disminución del momento total a medida que aumentan las revoluciones de operación. La componente del momento debido a la presión en el álabe inferior es la encargada de transmitir la mayor cantidad de momento al eje y esta depende mayormente del peso del fluido, Los esfuerzos de corte que se generan en la superficie del volumen se oponen al movimiento del mismo y este comportamiento se intensifica a medida que aumentan las revoluciones. Las conclusiones de este trabajo reflejan que en el caso de maximizar potencia son predominantes las revoluciones de operación por sobre los esfuerzos viscosos que se oponen al movimiento de la turbina. La máxima RPM posible para el caudal disponible del canal de relave es 10RPM.

Ingeniero Civil Industrial / El objetivo de este informe es analizar y caracterizar el mercado de los paneles solares del sector residencial en Chile para conocer las oportunidades de negocio y estimar la demanda con el fin de proyectar el mercado a mediano plazo. Para esto se estudia el panorama nacional e internacional de la energía fotovoltaica y se realizan entrevistas para medir las fuerzas de actores de mercado. La metodología para estipular los niveles de ventas consiste en determinar los tamaños de mercados objetivos para los paneles, y su crecimiento a mediano y largo plazo. Luego se establecen los motores que impulsan las ventas de paneles térmicos y fotovoltaicos. Estos motores actualmente los componen quienes compran paneles de forma independiente, y otros sectores que compran paneles con el uso de beneficios económicos que disminuyen los costos. Para cada motor se establece un nivel de penetración basado en datos de años anteriores o en datos internacionales según corresponda. Por último se calculan en base a las ventas pronosticadas de paneles las cantidades de empleos generados y las inversiones de mercado. Se proyecta instalar entre 2016 y el año 2020 un total de 47.443 sistemas por la Ley de Franquicia Tributaria, 28.000 sistemas por el Programa de Protección al Patrimonio Familiar, 47.334 sistemas térmicos independientes y 11.235 sistemas fotovoltaicos independientes. Además se proyecta que a fines del año 2019 se hayan creado alrededor de 5.200 puestos de empleo relacionados al mercado solar. Esta cifra es 6 veces mayor a la cantidad actual de empleos generados en el sector solar residencial, por lo que se sugiere comenzar a capacitar a los profesionales que trabajarán en el futuro en este campo. A partir del Estudio efectuado, se concluye que existe un gran potencial económico en este mercado. La cifra de inversión por instalaciones en el mercado térmico y fotovoltaico superaría los 376 millones de USD hasta 2025. Para alcanzar o superar estas cifras es necesario aumentar la publicidad de energía solar distribuida (para aumentar así el público dispuesto a invertir) y diferenciar los productos o soluciones otorgadas (para no disminuir la participación de mercado de las empresas). Además es importante reformular la Ley de Net Billing para equiparar las condiciones de inversión al comprar un sistema solar.

Ingeniero Civil Mecánico / En la minería del cobre (MC) los métodos de procesamiento corresponden a hidrometalurgia para los minerales oxidados y pirometalurgia para los minerales sulfurados. Las principales fuentes de energía consisten en combustibles y electricidad. El presente trabajo de título tiene como objetivo general diseñar un manual de eficiencia energética para minería chilena (MCh). Los objetivos específicos son: i) desarrollar una caracterización de sistemas de consumo de energía (SCE) e identificar sistemas energéticamente relevantes (SER), ii) identificar oportunidades de EE aplicables, iii) desarrollar una metodología para análisis de oportunidades y medidas de EE (MEE), iv) desarrollar una metodología para construcción del proyecto de inversión en EE (PIEE), y v) desarrollar un ejemplo de oportunidad y MEE. Los principales resultados del proyecto señalan que: i. En MC los SER consisten en sistemas de combustibles y sistemas eléctricos. Los primeros se conforman de los sistemas motrices de combustión interna, sistemas para generar calor directo y sistemas de calderas. Los sistemas eléctricos se conforman de sistemas motrices eléctricos y sistemas electroquímicos. ii. En MC la mayoría de las oportunidades de EE corresponden a mejora de gestión y control de parámetros de operación. iii. La metodología de análisis de oportunidades y MEE consiste en el análisis del consumo energético, análisis de usos energético, estudios de pérdidas y oportunidades de mejora en los procesos, determinación de la factibilidad técnico-económica de cada MEE, y finalmente priorización según criterios de la empresa. iv. La metodología de construcción del proyecto de inversión en EE (PIEE) consiste en seleccionar el subconjunto de MEE que integran el PIEE, evaluar el impacto productivo del subconjunto de MEE en la operación de la empresa, evaluar la nueva estructura de costos de producción, realizar la evaluación económica del PIEE y, por último, evaluar el mecanismo de financiamiento del PIEE. v. El desarrollo de un ejemplo de gestión de flota de camiones como MEE, con respecto a la carga, refleja que disminuir la carga por debajo de la capacidad de diseño es ineficiente pues aumenta el consumo de combustible. En efecto, para una operación similar a la de la minera Gaby, cargar un camión bajo el 100% de su carga útil puede producir aumento de los costos de combustibles entre USD$ MM 1 - USD$ MM 3 por año. El trabajo desarrolla un texto guía de EE para minería, en el cual se describe un procedimiento que permite recolectar la información necesaria para conocer el comportamiento de la energía en la faena; de esta forma se pueden tomar decisiones que proporcionen reducciones en energéticos, disminuyendo los costos de operación, lo que repercute en una mejor competencia en el mercado internacional de cobre.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Ingeniero Civil de Minas / El procesamiento de escorias de fusión, mediante molienda y flotación, se inicia con el enfriamiento de la escoria fundida, etapa durante la cual existe sedimentación y coalescencia de gotas de especies de cobre. Como resultado del enfriamiento controlado, precipita y solidifica una fase sulfurada de mata de cobre que se retorna a la operación unitaria de conversión; igualmente se forma una escoria sólida que se envía a molienda y flotación. Es así como la velocidad de enfriamiento determina la generación de distintos productos, en términos de masa y composición. El presente trabajo tiene como objetivo investigar el efecto de la etapa de enfriamiento controlado en el consumo de energía y la recuperación de especies valiosas en el procesamiento de escorias de fusión por molienda y flotación. Para ello, se generaron diversas escorias mediante pruebas de enfriamiento controlado a escala de laboratorio, considerando una escoria industrial de fusión, tecnología Convertidor Teniente, como alimentación. El consumo energético se estudió por medio del desarrollo de tests de Bond y la recuperación de valiosos mediante pruebas de flotación, ambas a escala de laboratorio. Igualmente, se efectuaron simulaciones integradas del proceso molienda-flotación y conjunto fundición, clarificando la operación y la optimización técnica-económica del estudio. En relación al test de Bond, el work index de la escoria de fusión, sin una etapa previa de enfriamiento controlado, fue de 27.88 [kWh/t]. En cambio, las escorias obtenidas por enfriamientos controlados rápido y lento presentaron work index de 18.23 y 17.12 [kWh/t], respectivamente. Lo anterior, sumado a la recuperación másica obtenida durante el enfriamiento controlado representan un ahorro energético, con respecto a la escoria de fusión, de 44.34 [%] para el enfriamiento rápido y de 47.83 [%] para el enfriamiento lento. Respecto a los resultados de las pruebas de flotación, en el caso de la escoria de fusión, sin una etapa previa de enfriamiento controlado y un P80 de 48.4 [μm], se alcanzó una recuperación de cobre de 89.99 [%] con un contenido de cobre en el relave de 1.90 [%]. En cambio en las pruebas de flotación aplicadas a las escorias enfriadas controladamente, se generaron relaves con contenidos de cobre entre 0.59 y 0.40 [%], alcanzando recuperaciones conjuntas de cobre entre 97.23 y 98.11 [%] al considerar las etapas de enfriamiento controlado y de flotación. Finalmente, las simulaciones integradas, considerando la etapa de fusión y de procesamiento posterior de las escorias por molienda y flotación (solo flotación rougher), revelaron que la recirculación de los concentrados rougher de escorias al conjunto fundición, conlleva la necesidad de incorporar algún tipo de combustible en la etapa de fusión para asegurar el balance térmico del reactor.

La creciente demanda mundial por energías limpias y renovables, en oposición a las energías convencionales, para reducir el impacto ambiental, ha despertado el interés y supervisión de los gobiernos, organizaciones ambientales, comunidades, prensa especializada, clientes con nuevas expectativas y empleados activistas. Cuál es el rol de la comunicación corporativa en este escenario, en la difícil tarea de acompañar a sus empresas y clientes en el camino de la transformación energética? Para responder a esta pregunta contaremos con la presencia de Alejandra Sepúlveda, periodista y Gerente de Comunicaciones Externas de ENGIE Chile.

Ingeniera Civil / El presente trabajo de título tiene como objetivo la creación de un manual técnico apropiado para que profesionales encargados del reacondicionamiento térmico puedan utilizarlo en su trabajo y hacer éste de forma eficiente, optimizando el ahorro de energía y reduciendo la probabilidad de que la intervención de la vivienda no se realice correctamente, además de dar a conocer el sistema de calificación energética en el país y su aplicación. En Chile, cerca del 25% de la energía generada se utiliza en el sector residencial, siendo aproximadamente el 56% de ésta usada en calefacción de viviendas. Es por ello que es muy importante reducir el consumo de energía en calefacción, para contribuir así a una disminución en el consumo total de energía en el país. Los principales combustibles utilizados son la leña y la biomasa (lo que corresponde a un 59% del total del consumo de combustibles), seguidos en menor cantidad por el gas licuado (17%), electricidad (15%) y gas natural (7%). Si se logra un correcto reacondicionamiento de la vivienda, es posible disminuir el consumo de estos combustibles, alrededor del 30%-40% según características de la vivienda como la orientación, su nivel de aislación previo, su forma y la zona térmica en que se encuentre, lo que se traduce en una menor contaminación y por ende una mejor calidad de aire dentro y fuera de la vivienda junto con una mejor calidad de vida para los usuarios. De este trabajo se puede concluir que las medidas óptimas a considerar al aislar una vivienda dependen de diversos factores, tales como la zona térmica en la que se encuentre, la orientación de sus ventanas, su superficie construida, materialidad y el tipo de vivienda (si es aislada, pareada o se trata de un departamento). Conociendo esto, y si la vivienda no presenta ningún tipo de aislación (que es el caso más común en viviendas en Chile), se debe aislar primero el complejo de techumbre (con espesor mínimo exigido por la O.G.U.C.), seguido de muros (idealmente con espesores mayores a los exigidos por la O.G.U.C); mientras que ventanas y pisos ventilados se deben reacondicionar sólo si es necesario y se poseen los recursos, ya que sus aportes al ahorro energético son menores y no necesariamente son rentables. En el caso de pisos no ventilados no se recomienda su intervención, debido a la dificultad que presenta. Por otro lado, si se trata de un departamento, se debe considerar su ubicación dentro del edificio y la superficie de muros y ventanas que posea hacia el exterior para decidir la opción más conveniente de intervención, aunque la opción más económica es aislar muros y posteriormente ver el cambio de ventanas. Una vez que la vivienda esté aislada térmicamente, y solo una vez intervenida, se debe estudiar el cambio del sistema de calefacción utilizado y las medidas de ventilación que puedan ser necesarias.

Ingeniero Civil en Biotecnología. Ingeniero Civil Químico / Producto de la crisis energética actual y el consumo proyectado a futuro, se están buscando maneras de diversificar la matriz energética, abriéndose a diversas opciones de preferencia renovables. En este contexto surge la producción de energía a partir de biomasa como una alternativa viable debido principalmente a su carácter natural y renovable. Dentro de este tipo de energía los biocombustibles son candidatos prometedores debido a su capacidad de utilizarse en motores de combustión interna sin producir gases de efecto invernadero y sin la necesidad de modificar las tecnologías ya existentes para su uso, siendo el biobutanol la alternativa más destacada por sobre el resto. La producción de este tipo de biocombustible se ha tendido a desarrollar en los últimos años en plataformas biológicas, los llamados biocombustibles de tercera generación, debido principalmente al fácil acceso a la materia prima, las algas, y a la mayor eficiencia económica que este tipo de producción ofrece. La producción biológica del biobutanol se centra principalmente en dos rutas metabólicas: La ruta de síntesis de valina y la ruta de Ehrlich. Cinco enzimas regulan la síntesis del biobutanol mediante estas dos rutas metabólicas dentro de las cuales la que presenta los parámetros cinéticos más bajos y por ende es el cuello de botella del proceso de síntesis es la acetolactato sintasa. El objetivo del presente trabajo consiste en encontrar una enzima acetolactato sintasa en un microorganismo que presente parámetros cinéticos superiores a la mayoría de las enzimas de este tipo, para posteriormente expresar esta enzima en Escherichia coli de forma heteróloga y comparar los resultados en la producción de isobutanol con la enzima nativa de la bacteria. Se pretende además realizar mediante diseño racional in silico una mutación en la enzima heteróloga con el fin de mejorar la eficiencia catalítica de esta. Mediante búsqueda bibliográfica se determinó que la enzima acetolactato sintasa de Klebsiella pneumoniae posee parámetros cinéticos que la hacen una opción atractiva para este estudio. Se realizaron mutaciones sitio-dirigidas in silico en esta enzima y se estimaron los aumentos en la afinidad entre la enzima y el ligando. La mutación Y543R de la enzima presenta el mayor aumento en la afinidad por el sustrato dentro de las opciones probadas con un aumento del 12% en comparación con la original. No se logró expresar la enzima de forma heterologa en los experimentos de laboratorio debido a un error en el diseño de partidores que resultó en la expresión de una enzima oxido-reductasa de tamaño similar a la acetolactato sintasa. Se propone para futuros trabajos un ensayo de Nested PCR para la correcta obtención del gen que codifica la enzima acetotlactato sintasa a partir del DNA genómico de Klebsiella pneumoniae y una vez expresada correctamente la enzima realizar las comparaciones tanto en los parámetros cinéticos como en la producción de isobutanol con la enzima nativa de Escherichia coli y con la enzima heterologa mutada.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Química / La presente memoria evalúa el proyecto de producción de Combustible Alternativo Sólido (CAS), el cual encuentra su motivación en los crecientes requerimientos energéticos del país, en la necesidad de diversificar la matriz energética y en las escazas alternativas para la gestión de los residuos en Chile. Para enfrentar dicha realidad, se propone una alternativa para el tratamiento y gestión de los residuos, que corresponde a su co-procesamiento en la industria cementera, disminuyendo el porcentaje de desechos que se dispone en depósitos de seguridad o rellenos sanitarios. El proyecto considera como materia prima a aquellos residuos industriales que posean alto poder calorífico, bajo contenido de cloro y de otros compuestos, que dañan la operación de los hornos rotatorios, donde se ingresará el producto para ser utilizado como insumo energético. El estudio de mercado, determina que existe materia prima disponible en el mercado actual de residuos. El diseño de la planta considera un flujo de materia prima igual a 2,7[ton/h], el cual logra cubrir la demanda estimada de CAS. La materia prima se somete a etapas de separación por tamaño, trituración, mezclado, separación de metales, una nueva separación por tamaño y un mezclado final entre materiales sólidos y líquidos, logrando con ello producir 2,36[ton/h] de CAS. Gracias a la evaluación social y ambiental, se identifican beneficios del proyecto, como la reducción de residuos en Chile y el aumento de la vida útil de los depósitos de seguridad y rellenos sanitarios presentes en el país. Finalmente se concluye que sólo es recomendable realizar el proyecto, bajo ciertos supuestos del precio de venta, por lo que se deben acordar previamente tarifas con clientes para lograr aquellas tarifas que sustenten el proyecto. También es importante mencionar que el proyecto tiene aportes que superan lo exclusivamente económico, que se describen en el análisis integral, donde se utilizó la herramienta HAIN.