Memoria para optar al título de Geógrafo

Tesis para optar al título de Arquitecto / En el Archipiélago de Chiloé, se encuentra la Isla Tac, quien dispone de electricidad las veinticuatro horas desde el año 2000. Sin embargo, en la actualidad no presenta ningún estudio sobre las consecuencias de su condición energética. De allí, que el propósito de la presente investigación consistió en analizar las transformaciones territoriales generadas por la instalación de energía en Tac desde el año 1990 hacia su proyección al 2029. Para ello, se realizó un balance del estado territorial de la Isla Tac durante los últimos treinta años, producto de la instalación de energía eléctrica y que determinó el diseño de una planificación territorial en aras del desarrollo, hacia el año 2029, con un enfoque en las Energías Renovables No Convencionales (ERNC). La presente tesis se justificó en la responsabilidad que le cabe a la arquitectura de participar activamente en el proceso de electrificación desde su inicio; innovando e integrando la planificación territorial, la administración de la energía y el desarrollo sostenible. El estudio, tomó como referencia las experiencias de la Unión Europea para los territorios insulares. Metodológicamente el trabajo investigativo, presenta un sustento de tipo cualitativo y cuantitativo, con un carácter descriptivo-exploratorio, orientado a develar las transformaciones territoriales de Isla Tac producto de la instalación de energía eléctrica. Todo esto, mediante el acopio de datos y trabajo de campo. Los resultados obtenidos de esta tesis arrojaron que es vital la aplicación de una planificación territorial para Isla Tac, la cual debe incluir estratégicamente el rol de las ERNC, conservando el medioambiente, integrando a la sociedad y respondiendo de manera acertada a los requerimientos económicos, de manera que todos los esfuerzos apunten a la misma dirección: el desarrollo de Isla Tac.

El problema a resolver en este Trabajo de Título corresponde a la planificación de la expansión del parque generador del Sistema Interconectado del Norte Grande (SING), para el periodo 2012-2030. La problemática se aborda desde el enfoque de la planificación centralizada y se utiliza un programa especializado para la optimización. Las etapas dentro de la planificación son: proyección de la demanda y precios de combustible; modelación del sistema existente; propuestas de escenarios de expansión para el sistema; análisis de resultados y sus conclusiones; propuestas de trabajo futuro. En la etapa de proyección de demanda se utiliza un crecimiento diferenciado. Para grandes clientes mineros se utiliza en el mediano plazo la información recopilada por la empresa consultora Electroconsultores Ltda, para el resto de los clientes se utiliza un crecimiento tipo vegetativo. La proyección de precios de combustible utiliza como valor base los precios actualmente disponibles, estos precios evolucionan anualmente dependiendo del tipo de combustible, en el caso particular del gas natural licuado (GNL), combustible de cuyo precio depende su orden de merito para despacho y su competitividad frente a carbón, se sensibiliza los resultados con dos proyecciones. El SING en el corto plazo se modela según la información disponible en distintas fuentes, de modo de reflejar más fielmente lo que ocurre actualmente en el sistema, incluidos los cambios que se esperan con la finalización del terminal de regasificación de GNL en Mejillones. Las propuestas de expansión del sistema contemplan tecnologías convencionales dentro del SING como son centrales carboneras y ciclos combinados, además de la integración de Energías Renovables no Convencionales (ERNC) como centrales solares, eólicas y geotérmicas. Se realiza un análisis especial a la incorporación de centrales nucleares modulares de pequeña escala (centrales de 50 y 300 MW) como competidoras de las expansiones en carbón. Ello bajo la hipótesis de que ya estuviera normada la inclusión de dicha tecnología en nuestro país. Las principales conclusiones del trabajo desarrollado son: Dentro de los próximos 10 años en el SING se necesita instalar alrededor de 1600 MW; los precios de GNL tiene gran influencia en los costos marginales de energía del sistema, los que a largo plazo oscilan entre los 80-100 US$/MWh en función de las premisas consideradas; las centrales nucleares son competitivas frente a centrales carboneras si su costo de inversión es inferior a 4100 US$/kW; sin forzar la incorporación de centrales ERNC, óptimamente se alcanza una participación, de este tipo de centrales, sobre el 10% el año 2021; El costo de desarrollo del sistema es del orden de los 100 US$/MWh para centrales carboneras, nucleares y geotérmicas. Como trabajo futuro se propone el estudio de la interconexión SIC-SING dentro del horizonte de planificación, y la incorporación de la planificación de la transmisión y localización de las centrales.

Un alto porcentaje de fallas en las líneas en transmisión es producido por impactos de rayos. A su vez, en líneas con cables de guardia, las fallas más comunes producidas por descargas atmosféricas son las causadas por arco inverso, las cuales se deben a una elevación de potencial en la torre provocada principalmente por la corriente de rayo circulante por la estructura o que se drena vía la resistencia de puesta a tierra. En función de lo anterior, el objetivo principal de esta memoria es determinar el valor de diseño de la resistencia de puesta a tierra a pie de torre en líneas de transmisión de alta tensión con el fin de reducir la tasa de fallas producidas por arco inverso, como parte de la coordinación de aislamiento. La metodología llevada a cabo en este trabajo consistió en realizar una búsqueda bibliográfica especializada, para luego implementar un método de cálculo de la tasa de fallas producida por arco inverso en función del valor de la resistencia de puesta a tierra. El método fue desarrollado en VBA (Visual Basic for Applications), lenguaje de macros de Microsoft Excel. Los resultados que se obtuvieron con el programa fueron comparados con datos de operación reales de líneas de transmisión, donde se obtuvieron resultados aceptables. Además, se revisaron otros métodos para mejorar el desempeño de una línea de transmisión con respecto al impacto de rayos y se realizó un caso de estudio para una línea de transmisión de 345 kV ubicada en zonas cordilleranas altiplánicas del norte de Chile. Como conclusión, se logró comprobar que el programa de cálculo de la tasa de fallas producidas por arco inverso es adecuado para dar una estimación del valor de la resistencia de puesta a tierra, con el fin de obtener un desempeño aceptable para la aislación de una línea en relación al fenómeno de arco inverso. Como trabajo futuro se podrían realizar mejoras al programa, ya sea incluyendo más variables, o agregando la tasa de fallas de blindaje de las líneas.

Magíster en Gestión para la Globalización / En el presente trabajo de tesis se aborda el diseño de la estrategia de incorporación de fuentes de Energía Renovables No Convencionales (ERNC) para la división Codelco Norte (DCN). Este diseño aborda el por qué incorporar este tipo de fuentes energéticas, cómo hacerlo y una estimación de su costo para distintos tipos de tecnologías de ERNC. De la revisión y análisis del contexto tanto nacional como internacional en el que opera DCN, destacan la alta participación de combustibles fósiles en la matriz energética, lo que impone volatilidad en los precios y ‘ensucia’ medioambientalmente la producción de cobre. Esto se suma a la creciente presión global por controlar las emisiones de CO2, lo que se podría traducir, en el mediano plazo, en restricciones de acceso a mercados e impactos sobre la imagen de la División, afectando su ‘licencia social’ para operar. Por otra parte, el término en el año 2017 de los actuales contratos de abastecimiento de energía eléctrica, que deberán se renegociados, abren un espacio para reemplazar parte de la cantidades contratadas con ERNC. Sin embargo, DCN al ser parte una empresa del Estado tiene la responsabilidad de entregar los mejores resultados a su dueño, manteniendo sus costos en niveles competitivos. Para la incorporación de ERNC a la matriz energética de DCN se propone un modelo de negocios del tipo contrato de suministro. De este modo, DCN evita que iniciativas de ERNC compitan por financiamiento con otros proyectos propios de las operaciones mineras. También, la División evita entrar en el negocio de generación energética, donde no tiene expertise. Para llevar a cabo este modelo de negocios se propone que DCN provea los incentivos para que empresas terceras inviertan y entreguen el suministro energético. De este modo, en la evaluación de una situación general, donde se reemplaza consumo eléctrico proveniente del Sistema Interconectado del Norte Grande por un suministro en base a ERNC, se determina la tarifa máxima a pagar para cuatro alternativas de tecnología y bajo distintos escenarios de tamaño de planta y tasa de descuento del proveedor. Los resultados señalan que sin duda la alternativa más conveniente es la geotérmica, ya que es la que significa la menor tarifa en todos los escenarios, y es la que permite reducir emisiones de CO2 ahorrando aproximadamente US$45 por cada tonelada de CO2. Por otra parte, las tecnologías solares resultan más caras, debido principalmente a sus altos montos de inversión y bajo factor de planta.

Ingeniero Civil Eléctrico / Actualmente las políticas energéticas en todo el mundo están apuntando al uso de fuentes de energías más limpias y eficientes, debido a múltiples factores tales como la escasez de combustibles fósiles como gas natural o petróleo diesel; aumento sostenido del precio del crudo a nivel mundial; y la incipiente contaminación atmosférica derivada de su uso. Es por ello que la energía hidráulica cumple un rol fundamental en la matriz energética de cualquier país, y en especial de Chile, debido a su gran cantidad del recurso hídrico. Bajo este contexto, la empresa "Hidroeléctrica Río Huasco S.A. ha solicitado efectuar el estudio de impacto sistémico debido a la conexión de la nueva Central hidroeléctrica al sistema interconectado, verificando que cumpla con las características exigidas por la Norma Técnica de Seguridad y calidad de servicio (NT SyCS). El proyecto contempla la inyección de una Potencia nominal de 5,7 [MVA] 5,12 [MW]. Dicho proyecto se emplazará en la región de Atacama, específicamente entre las localidades de Vallenar y Alto del Carmen, a la fecha de mayo de 2013. La Central Huasco, se compone de dos generadores síncronos que, a través de un conductor, lleva su energía a una subestación elevadora y mediante un Transformador de Poder de 5,7 [MVA], se aumenta la tensión de 6,6 [kV] a 110[kV] aportando energía a la línea que une Alto Del Carmen con Vallenar. En cuanto a la conexión de la Central, esta es realizada por una línea de circuito simple de 190 [m] de longitud, con una tensión nominal de 110 [kV], voltaje en la cual se encuentra la línea Alto Del Carmen El Edén que es donde se ubicará el punto de conexión a través de un Tap off. El objetivo del presente trabajo de título consiste en establecer la factibilidad de conexión de la Central al tramo Alto del Carmen - El Edén, para ello se analizaron los estudios solicitados por el Centro de Despacho Económico de Carga (CDEC-SIC) para la conexión al Sistema Interconectado Central. Dichos estudios comprenden análisis sobre los Flujos de Potencias Activa y Reactiva, revisión de los niveles de tensión y capacidades de líneas de transmisión, definición de los niveles de cortocircuito, revisión de las Capacidades de Ruptura de interruptores, estudio del comportamiento dinámico de las máquinas síncronas a través del diseño de controladores de tensión y velocidad, además de un esquema de protección para los elementos de la Central en cuanto a criterios de ajuste y coordinación se refiere. Los resultados obtenidos mediante la simulación en el software Power Factory DIgSILENT, indican que la conexión mediante Tap-Off es completamente factible desde el punto de vista sistémico, al no observarse repercusiones negativas al sistema adyacente Atacama debido a la puesta en servicio del proyecto microhidráulico Huasco. De las diversas simulaciones realizadas se concluye que todos los elementos presentes diseñados cumplen con la Norma establecida; las cartas de operación de los generadores tienen capacidad de compensación, las líneas tienen el dimensionamiento necesario para los flujos en diversas condiciones de operación, los controladores estabilizan la central ante contingencias de diversa severidad, los interruptores soportan las distintas corrientes de falla y las protecciones aíslan de forma selectiva, coordinada, rápida y confiable, además de tener la sensibilidad adecuada para detectar condiciones anormales de operación.