Ingeniero Civil Industrial / Las energías renovables no convencionales (ERNC) han adquirido renombre y relevancia en el medio nacional debido principalmente a la promesa de generación eléctrica con un menor impacto ambiental, en comparación a la generación mediante combustible fósil. Es en este contexto donde la instalación de plantas generadoras de energía eléctrica a partir de la radiación solar, aprovechada por los módulos fotovoltaicos, cobra importancia en un mercado incipiente y con grandes proyecciones de crecimiento, donde se estima que los 450 MW instalados en la actualidad puedan aumentar hasta en 20 veces su valor al año 2020. El objetivo general de la memoria es diseñar un plan de negocio para una empresa de servicios eléctricos dedicada a la instalación de plantas fotovoltaicas, con la idea de participar en un mercado en crecimiento, en el cual se estima un tamaño de mercado objetivo cercano a los US$ 300 millones anuales. El plan de negocios se desarrollará en función de la determinación de las cualidades propias y valiosas de la organización, donde el respaldo de la Ingeniería y componentes de la industria Alemana, podrán ser reconocidos y valorados por los potenciales clientes. Dichos clientes son los grandes desarrolladores solares, quienes buscan en la industria nacional, asociaciones del tipo Bussines to Bussines (B2B) con instaladores locales que conozcan el mercado chileno y sus características particulares. De esta forma la hipótesis de investigación consiste en que el aumento del número de proyectos fotovoltaicos que se instalan en Chile abrirá un espacio de mercado que los instaladores de plantas solares podrán aprovechar. Esta hipótesis se contrastará con el modus operandi de los potenciales clientes y la valoración que estos tengan de los atributos de la empresa. Luego de un estudio del mercado solar fotovoltaico en Chile, se presenta el plan de empresa, donde se detalla el modelo de negocios y propuesta de valor que el negocio seguirá, junto con la proyección de costos e ingresos que se generarán a partir del mismo. La evaluación financiera de este negocio entrega una VAN de $MM 358 y una TIR del 26% cumpliendo en ambos casos los criterios necesarios para afirmar que el negocio resulta rentable y atractivo económicamente. La recomendación es implementar el negocio, buscar alianzas estratégicas en terreno nacional que permita la disminución de costos y revisar de manera periódica las dinámicas condiciones de este mercado.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniero Civil Mecánico / La generación de energía eléctrica se está convirtiendo en un problema como consecuencia de la contaminación producida por las centrales termoeléctricas. Las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI) aumentan cada año debido a las crecientes necesidades energéticas de los países, lo cual contribuye al calentamiento global. Para disminuir estas emisiones es posible realizar programas de eficiencia energética en conjunto con el desarrollo de sistemas de generación eléctrica mediante fuentes de energías renovables no convencionales (ERNC). Chile, debido a sus características geográficas, tiene un enorme potencial para desarrollar ERNC en el corto plazo. Dentro de los lugares con mayor potencial se encuentra el norte de Chile, donde se tiene una de los mayores niveles de radiación solar en el mundo. Este trabajo tiene como objetivo principal el dimensionamiento de una central solar termoeléctrica cilindro parabólico con sistema de almacenamiento térmico (SAT) para la generación de energía eléctrica en el norte de Chile. Junto con esto, se dimensiona la central con distintos tamaños de SAT, con lo que junto a un análisis económico se intenta obtener el tamaño de SAT óptimo que minimice el costo normalizado de generación eléctrica (LEC). Para lograr el objetivo del estudio se genera una plataforma de simulación en el software TRNSYS, donde se obtienen los parámetros de funcionamiento de la central para los distintos tamaños de SAT a lo largo de un año de operación. Dentro de los resultados de la simulación obtenidos se encuentran: energía térmica producida por el campo de colectores, energía térmica en el SAT, energía eléctrica neta producida por el bloque de potencia y factor de planta de la central. Los casos en estudio fueron tamaños de SAT de: 0, 1, 3, 6, 7,5, 9, 12 y 15 horas; donde se obtiene que el rango de menor LEC se encuentra entre las 9 y 12 horas de capacidad. Además, para este rango se logran factores de planta de 63 a 72%, llegando a incluso un 79% para un SAT de 15 horas; valor muy cercano al factor de planta de centrales térmicas convencionales. Finalmente, se estima que el costo de generación eléctrica de la central solar con SAT ronda los 80$/kWh. Con lo que, junto a estimaciones futuras de costos en el SING y de la tecnología cilindro parabólico, se proyecta que este tipo de centrales solares se tornarían completamente competitivas entre los años 2016-2018 en el norte de Chile.

Magíster en Ingeniería de Redes de Comunicaciones / Las sociedades modernas son cada vez más dependientes de los suministros de electricidad confiable y segura que aportan al crecimiento económico y la prosperidad de la comunidad. En Chile y en el resto del mundo se piensa contar con varias micro-redes que pueden estar aisladas o pueden apoyar la labor de las plantas eléctricas, llevando a cabo la generación y administración eficiente de energía para determinadas zonas y/o poblaciones distantes. Para la construcción de tales redes es necesario poseer elementos de almacenamiento como baterías y elementos de generación de energía renovables, ya que estos desaceleran el consumo de combustibles fósiles. Para un control eficiente de los elementos de la micro-red existe un considerable número de datos que se deben manejar, tabular y calcular, estos son una herramienta clave en el momento de tomar distintas acciones de generación, almacenamiento o distribución de la energía eléctrica en la red eléctrica. Para el buen manejo de parámetros en la micro-red existen estándares que permiten tener a la mano los datos importantes en tiempo real, ofreciendo velocidad, confiabilidad, interconectividad y un sin fin de buenas características para que de este modo se transporten y gestionen los datos de la mejor manera posible. Uno de los estándares usados en la actualidad que cumple con estas características es el servicio de distribución de datos (DDS, Data Distribution Service) de Object Management Group (OMG). La implementación de este estándar involucra equipos de comunicación configurados con DDS para tener un intercambio de datos entre los distintos elementos de la red. Para el desarrollo de este proyecto se utilizará la versión de software DDS que ofrece la empresa RTI bajo una licencia académica gratuita de un año. Si se desea llevarlo a aplicaciones comerciales la licencia como tal tiene costo. El estándar ha sido implementado a nivel mundial, ya que es rápido, confiable y se pueden configurar de distintas formas para lograr la mayor eficiencia en el intercambio de datos de control y medición. Debido a las buenas características de este estándar, en esta oportunidad se implementará la instalación, configuración y pruebas de este en una red de comunicación compuesta por Single-board Computers (SBC), que son computadores económicos, rápidos, confiables y de fácil adquisición en el mercado. Una vez configurado el estándar de comunicación DDS se pondrá a prueba con la transmisión de la frecuencia de línea, una variable importante en el control y manejo de las micro-redes. Esta prueba de concepto demuestra que se puede recolectar cualquier parámetro de importancia y distribuirla por toda la micro-red.

La presente investigación es de tipo aplicada, de nivel descriptiva y de causa-efecto, se determinó el porcentaje en el que las distorsiones armónicas producidas por los variadores de frecuencia que usan los ascensores del pabellón H de la Universidad Continental, sede Huancayo, afectan a los indicadores de tensión y frecuencia, teniendo en cuenta que existen diversos factores que afectan la calidad, tales como: interrupciones, voltajes transitorios, disturbios, armónicos, ruido de alta frecuencia, factor de potencia y sistemas de tierra. / Tesis

En el actual escenario de fomento y desarrollo de energías renovables en Chile, surge la necesidad de estudiar el impacto que genera esta nueva clase de tecnologías en la operación de los sistemas eléctricos. En esta línea, el presente trabajo contribuye mediante el desarrollo de un modelo de despacho económico para uso como herramienta de programación de la operación, orientado a un sistema que involucre el recurso viento como parte importante de su matriz de generación. En el trabajo se describe, basado en una revisión bibliográfica, el impacto que genera el recurso eólico en los sistemas eléctricos. Se enfatiza los efectos sobre la operación, en donde destacan las consecuencias sobre el control secundario de frecuencia, y los nuevos algoritmos de despacho que abordan la falta de certeza en la estimación del energético primario en una evaluación que incorpora restricciones de seguridad. Para incorporar energía eólica en el esquema general de operación del sistema, es necesario un mecanismo, ajeno a la operación económica, que permita predecir la potencia generada por este tipo de centrales en un horizonte de tiempo definido y con algún grado de certeza. Bajo este contexto, una forma de evaluar el recurso es mediante la extrapolación de perfiles eólicos a partir de datos históricos de viento. Usando dichos valores e incorporando todos los elementos propios de un parque eólico, es posible reducir la información a un par de perfiles que denoten el funcionamiento esperado del parque con una probabilidad de ocurrencia asociada. Estos perfiles se ingresan como dato de entrada a un modelo de programación de despacho económico para un horizonte de tiempo en particular. El modelo de despacho económico propuesto consiste en un algoritmo que minimiza el costo total esperado de operación, bajo diversos escenarios determinados por la existencia de contingencias en adición con los errores de estimación en el viento y los consumos; y en los cuales debe cumplirse la restricción de balance de carga mediante la imposición de restricciones de seguridad basadas en la definición de reservas para regulación primaria y regulación secundaria. Si bien se optimiza en forma conjunta todos los escenarios contemplados, las consignas de potencia y reserva son únicas para el conjunto de estados del sistema. Del modelo se obtienen cinco productos específicos, que son comunes para todos los escenarios en consideración: la consigna de potencia de las centrales, las reservas primarias de subida y bajada; y, las reservas secundarias de subida y bajada. El modelo desarrollado se valida mediante su implementación en un sistema uninodal de tres generadores – uno de ellos eólico – y bajo distintos casos de análisis. Finalmente se implementa el modelo propuesto en estudios de operación de corto plazo del SING, mediante la inserción de un parque eólico de 100 MW de capacidad instalada. Se aprecia, para dos casos particulares de estudio, una disminución en el costo marginal promedio del sistema en 15 [$/MWh] – en comparación con su símil sin recurso eólico – y un aumento en la reserva secundaria disponible debido a cambios de configuración en los ciclos combinados. Dada la suficiente reserva en giro y las elevadas tasas de toma de carga, el sistema posee la holgura suficiente para cubrir los escenarios de viento descritos para el tiempo de simulación sin recurrir a una reasignación de recursos entre las unidades previamente programadas por el predespacho. Como trabajo futuro es evidente la necesidad de estudiar el impacto del viento en el modelo de predespacho, junto con implementar el modelo aquí presentado en estudios online, incorporando dispositivos SCADA en las simulaciones.

Ingeniero Civil Electricista / Para el sector industrial resulta de suma importancia la calidad y continuidad del suministro eléctrico. Principalmente debido a la alta sensibilidad de diferentes equipos a las variaciones rápidas de voltaje, ocasionando cuantiosas pérdidas monetarias por paradas intempestivas del proceso productivo. Una depresión rápida de la tensión o hueco de tensión se define como una caída momentánea del valor rms de voltaje, que puede producir la operación errónea o desconexión total de un equipo o sistema. Estimar la magnitud y frecuencia de estos fenómenos en las instalaciones del sistema interconectado central chileno se vuelve de gran utilidad a la hora de decidir invertir en nuevas instalaciones o seleccionar puntos de conexión para éstas. El objetivo de este trabajo es estimar estocásticamente la ocurrencia de huecos de tensión en las barras del sistema troncal del SIC. La estimación estocástica emplea datos de falla de las instalaciones y pronostica la ocurrencia de los huecos a través de simulaciones de falla en el sistema, esto último requiere mucho menos tiempo que estimar los huecos de tensión mediante el monitoreo del sistema. Para realizar esta estimación estocástica se calculan las magnitudes del voltaje durante fallas en diversos puntos del sistema y se combina esta información con la tasa de falla de las posiciones de falla consideradas. Los resultados permiten caracterizar el sistema en términos frecuencia y magnitud de huecos de tensión en las distintas barras. De igual manera se encontraron las áreas donde al ocurrir una falla se afecta a barras sensibles del sistema, conocidas como áreas de vulnerabilidad, se contempló una para cada zona norte, centro y sur del sistema. Los resultados muestran que la zona norte del sistema interconectado es la que experimenta más huecos de tensión de severidad media a profunda durante un año, y que la zona sur es la que menos se ve afectada por huecos severos. Lo anterior justificado por la topología del sistema en la zona norte, líneas largas de un circuito y poca generación. Las áreas de vulnerabilidad encontradas son extensas para las tres barras estudiadas, siendo las fallas en el sistema de transmisión de 500 kV las que afectan a mayores zonas geográficas en términos de huecos de tensión. Con esta información la planificación del sistema tiene otra herramienta para tomar decisiones técnico-económicas que ayuden al correcto desarrollo del sistema eléctrico.

Ingeniero Civil Electricista / Se entenderá por calidad de servicio el conjunto de propiedades y estándares normales que, conforme la Ley y el Reglamento Eléctrico son inherentes a la actividad de distribución concesionada, y constituyen las condiciones bajo las cuales dicha actividad debe desarrollarse. Esta incluye la calidad de servicio comercial, la calidad de suministro y dentro de ésta la calidad de producto y la disponibilidad del servicio eléctrico. Se entenderá por calidad de suministro la disponibilidad del servicio, la cual se medirá a través de las interrupciones de suministro: cantidad y duración de ellas. Estas definiciones encuentran su sustento legal en la Ley General de Servicios Eléctricos (DFL 4/2006), el Reglamento Eléctrico (DS 327/1997) y las normas técnicas. Actualmente las exigencias de calidad de suministro establecen índices ligados a las empresas y zonas de concesión de distribución, estableciéndose exigencias en base a índices poblacionales, kilómetros de redes de distribución y criterios que no dan cuenta de la densidad de consumo, criterio que determina necesariamente la calidad que se necesita. El presente trabajo propone una metodología de asignación de grupos de consumidores dentro del territorio nacional a índices de calidad representativos mediante técnicas de minería de datos (clustering), con independencia de la empresa suministradora, la topología de las redes existentes o las distinciones demográficas. La agrupación se basa en parámetros geográficos y de consumo anual de energía. La metodología se deriva de una serie de tentativas de agrupación de datos reales correspondientes a los consumos de la octava y novena región, realizada con tres programas computacionales que implementan una serie de algoritmos de clustering. La metodología se basa en tres etapas: una etapa de pre-procesamiento donde se llevan los datos a un formato manejable y se filtran para eliminar datos no pertinentes para el análisis, una etapa de clustering en donde los datos son agrupados a través del algoritmo K-means. Luego se realiza el cálculo de los vecinos más cercanos para cada cluster, el cual orienta en la elección del parámetro épsilon para el algoritmo DBSCAN utilizado para realizar una nueva agrupación basada en densidad para cada uno de los cluster, produciéndose subclusters cuya característica es tener distintas densidades. Para todas las etapas de clustering se utiliza una métrica basada en datos geográficos (coordenadas x e y de los datos) y el consumo anual de energía. La tercera etapa de post-procesamiento permite asociar a cada uno de los subclusters un índice de densidad de consumo por área. Finalmente, se escogió un esquema de regresiones lineales con los índices de densidad de consumo para determinar las zonas de exigencias. Se aplica la metodología y se contrasta con el esquema actual, a través del análisis de algunos casos de interés. Se comprueba que esta metodología corrige limitantes que el esquema actual no considera.

Para efectos del presente trabajo, se detallará la estructura actual del mercado eléctrico peruano, incluida la composición de los sistemas de transmisión y distribución del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), para posteriormente analizar la figura de los mandatos de conexión, así como los principales criterios adoptados por el Regulador al momento de emitirlos. Finalmente, y a la luz de los vacíos legales identificados en la normativa actual, se proponen algunas modificaciones regulatorias, con su respectivo análisis costo-beneficio, para lo cual se ha utilizado la Metodología de Impacto Regulatorio (MIR) elaborada por la Gerencia de Políticas y Análisis Económico del Osinergmin. Existe confianza en que las modificaciones propuestas harán que las solicitudes de conexión a estas infraestructuras esenciales sean atendidas de manera eficaz y oportuna, de forma que se minimicen los costos de transacción para los actores involucrados y se garantice la confiabilidad del SEIN, lo cual redundará, en última instancia, en un beneficio para la sociedad.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo aborda la eficiencia energética desde la cogeneración o generación simultánea de electricidad y calor a partir de una única fuente energética (CHP). Al aplicar CHP, se reduce el consumo de combustible y las emisiones contaminantes. El objetivo general del proyecto es evaluar técnica-económicamente la implementación de tecnologías CHP en sectores residenciales comparando tres distintos tipos de tecnologías: celdas de combustibles, Stirling y combustión interna. Los objetivos específicos son: realizar un estudio bibliográfico del estado del arte de la cogeneración a pequeña escala, establecer configuraciones de diseño para su implementación en consumidores tipo, determinar el perfil de consumo requerido en cada caso, diseñar instalaciones a nivel de perfil para la implementación de las tecnologías y efectuar la evaluación técnico-económica de las mismas. La metodología para desarrollar el proyecto incluye revisión bibliográfica, sus ventajas con respecto a la generación convencional y de las tecnologías disponibles para su aplicación. Para el análisis de casos y tecnologías se seleccionan tres establecimientos de pequeña escala definiendo su emplazamiento, demanda térmica, eléctrica y arquitectura. El diseño de los sistemas CHP considera conexión a la red mediante generación distribuida. Se establece la disposición y control de los equipos en layout y P&ID, se ejecuta análisis de eficiencia energética, se calcula la reducción de emisiones y se determina la viabilidad técnico-económica por medio de análisis marginal de sistemas CHP vs sistema de suministro convencional. Los resultados obtenidos muestran que los cogeneradores impulsados por motores a combustión interna, Stirling y celdas combustibles son técnicamente factibles para aplicaciones a pequeña escala; siendo la tecnología de celdas combustible la más onerosa y la que menos impacto en el medio ambiente genera. El proyecto se encarga de analizar sistemas CHP en una vivienda, un hostal y en un distrito logrando soluciones de suministro energético técnicamente factibles. Como los casos analizados se caracterizan por una alta variabilidad en las demandas térmica y eléctrica, no es posible balancear per se el suministro CHP por lo que es necesario suplir la demanda a través de generación distribuida, almacenamiento térmico y caldera auxiliar en stand-by. La factibilidad económica no se logra con celdas combustibles por su alta inversión inicial, en Stirling se obtienen ganancias marginales para la magnitud de la inversión y en cogeneradores a combustión interna se observa una rentabilidad aceptable. Con todas las tecnologías se observan reducciones considerables de las emisiones contaminantes, además se consigue una alta confiabilidad en el suministro de energía. Estos beneficios sociales sumados a la factibilidad técnica y, según el caso, económica de sistemas de cogeneración hacen concluir que su inversión en proyectos de eficiencia energética, en el sector residencial, son una opción limpia y fiable para el desarrollo sostenible del país.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Los procesos de conminución, en particular la molienda, constituyen una de las operaciones de mayor relevancia en el procesamiento de minerales, tanto por su importancia para las etapas de concentración posteriores como por el costo asociado a la cantidad de energía consumida. Actualmente, el recurso energético se ha transformado en la principal preocupación, debido a su alto precio y a la escasés del suministro a nivel nacional. Lo anterior ha repercutido sobremanera en la industria del cobre, requiriéndose de costos operacionales cada vez mayores para satisfacer las altas demandas productivas que rigen actualmente. En dicho escenario, la optimización de la molienda, que consume el mayor porcentaje de la energía de la planta de procesos, adquiere un rol fundamental. El siguiente trabajo se enfoca en el estudio de los circuitos de molienda SAG, los de mayor aceptación actualmente, para el desarrollo de una herramienta predictiva orientada a la optimización energética y productiva del molino Semiautógeno. Se diseñan 3 modelos predictivos: uno para la potencia consumida por el molino SAG, otro para su consumo específico de energía y un tercero para el tonelaje de alimentación fresca al circuito de molienda. El desarrollo de dichos modelos y su validación, se basa en información operacional de 4 circuitos correspondientes a 3 faenas nacionales de molienda SAG que procesan minerales de cobre. La metodología empleada consiste, en primera instancia, en la identificación de correlaciones entre las variables claves del circuito de molienda SAG, a través del análisis de la faena con mayor cantidad de información disponible (DB.M1). Posteriormente, se evalúa si las tendencias más relevantes evidenciadas para esta base de datos, se dan también para los demás circuitos de molienda considerados. Lo anterior permite descartar o validar la existencia de comportamientos de tipo genérico, que permitan el desarrollo de una o varias herramientas predictivas. La metodología empleada permite obtener 3 modelos que consideran como variable de entrada principal a la granulometría presente en la alimentación fresca, en particular el porcentaje retenido +1 -6 . Los modelos estiman satisfactoriamente el valor de las variables modeladas, siendo el de potencia consumida el de mayor calidad predictiva, con un error promedio de 3,7%, mientras que el modelo para el consumo específico de energía del molino SAG registra el peor ajuste, con un error de 6,8%, considerado aun aceptable. El mayor error asociado a este último modelo reside en la falta de representatividad de los datos de tonelaje de alimentación fresca utilizados para su construcción, en los cuales se identifica la existencia de un sesgo debido a perturbaciones externas. Los 3 modelos obtenidos constituyen un aporte inédito, al considerar como variable de entrada la granulometría de alimentación fresca, parámetro que hasta el momento no había sido incluido en modelos de esta naturaleza. Se recomienda seguir perfeccionando el actual trabajo, adicionando al mismo mayor cantidad de datos reales y actualizados que permitan mejorar la calidad predictiva de los modelos desarrollados.