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Ingeniero Civil Electricista / En la actualidad, existe un inmenso interés internacional por el desarrollo de tecnologías de generación con fuentes renovables. Particularmente, la tecnología de concentración solar ha alcanzado suficiente madurez para ser incluida en el mercado de generación y se espera que dentro de los próximos años sea una tecnología presente en la matriz energética de Chile debido principalmente a las condiciones privilegiadas de radiación en el norte del país y también por los incentivos por parte del Estado y también de privados para invertir en esta tecnología. Debido a que en una planta solar no es posible manipular la fuente de energía primaria (radiación solar), el objetivo general del presente trabajo consiste en el diseño de una estrategia de control predictivo basado en modelos (MPC) a nivel supervisor para una planta con colectores cilíndrico parabólicos, que permita aprovechar al máximo el recurso disponible. El trabajo se ha realizado utilizando el simulador de planta solar ACUREX, desarrollado en Matlab-Simulink, el cual representa el comportamiento del lazo de colectores de la plataforma solar de Almería, España. Los modelos predictivos de la planta desarrollados consisten en modelos lineales ARX (autorregresivo con entrada exógena) y ARIX (autorregresivo integral con entrada exógena); y un modelo no lineal difuso de T&S (Takagi & Sugeno), los cuales consideran como variable de salida a la temperatura de salida del aceite del campo colector y como variable de entrada su valor de referencia. Debido a que los modelos ARIX y de T&S presentan los mejores resultados, se propone el diseño de una estrategia de control predictivo a nivel supervisor en base a ambos modelos. Los resultados obtenidos muestran que su implementación reduce el error de seguimiento en 1%, se evita sobreimpulso en el sistema y se limita los cambios en la energía de control, haciendo el funcionamiento del sistema más seguro. En base a pruebas por simulación, se concluye que el MPC difuso supervisor basado en el modelo de T&S mejora el desempeño de la planta frente a cambios en la referencia y en condiciones anormales de operación en comparación con el control regulatorio original. Como líneas de investigación futuras se propone entregar robustez al sistema por medio de la integración de incertidumbre paramétrica en el modelo, incluir criterios económicos de operación e implementar el sistema de control en una futura planta solar en Chile.

Ingeniero Civil Mecánico / Un ciclo de refrigeración por absorción aprovecha la capacidad que presentan ciertas sustancias, de absorber a otra en fase de vapor, así el refrigerante evaporado es absorbido por otra sustancia que permanece en estado líquido, con lo cual para pasar a la etapa de alta presión se requiere bombear la mezcla y no comprimir el refrigerante en forma de vapor, lo cual conlleva un considerable ahorro de energía. Para desabsorber el refrigerante se requiere de un flujo de calor, el cual en este caso está dado por energía solar térmica. Para determinar la factibilidad técnica y económica, se considera un caso de estudio, el cual consiste en un galpón ubicado en la comuna de Antofagasta. A dicha construcción se le determina la carga de enfriamiento, sujeta a diferentes condiciones de uso, además de estudiar cómo influye la geometría y la orientación espacial del galpón en su carga de enfriamiento. El caso de estudio presenta una carga de enfriamiento de diseño de 25,6 [KW]. En cuanto a los ciclos termodinámicos por absorción, se estudian las parejas de fluido de agua-bromuro de litio y amoniaco-agua, en ciclos termodinámicos por absorción que satisfacen los requerimientos de la carga de enfriamiento del galpón. Se determina cómo influyen las diferentes combinaciones de fracciones másicas en ambas parejas de fluidos. Una vez determinados los ciclos termodinámicos, se tiene que para las temperaturas y cargas de enfriamientos del galpón, la pareja de fluidos que mejor se adapta a la situación corresponde a bromuro de litio-agua. De esta manera, se busca un chiller que sirve para dichas pareja de sustancia, encontrándose en el mercado dicho equipo. Los demás equipos requeridos para el sistema de climatización del caso de estudio, se encuentran en el mercado, con lo cual el proyecto es factible desde el punto de vista técnico. En cuanto a la evaluación económica, se determina que el ahorro de energía eléctrica que trae como beneficio la implementación de un sistema basado en absorción, no compensa la inversión inicial de los equipos adicionales que se requieren, así tampoco compensan los gastos asociados a la mantención y operación del sistema que provee energía solar térmica. Así, el caso de estudio no es factible desde el punto de visto económico, puesto que se obtiene un VPN de -$ 55.522.718.

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 Gestión y Dirección de Empresas / Este trabajo presenta un modelo de negocios para la implementación de paneles fotovoltaicos en casas nuevas construidas por empresas inmobiliarias, evaluando la factibilidad del negocio para casas con precios desde las UF 1500, ya sea en la Región Metropolitana o fuera de ella. En la investigación de mercado realizada se estimó la cantidad de viviendas construidas durante los años 2011 y el primer semestre de 2012, segmentándolas por precio, ubicación geográfica y por empresa constructora para luego definir el mercado objetivo. Se espera que el mercado nacional de ERNC implementadas en hogares crezca y se haga más dinámico en el mediano plazo. Esto avalado por la política energética impulsada por los últimos gobiernos así como por la creciente conciencia verde en la población. El modelo de negocios Canvas de Alexandre Osterwalder, utilizado en este trabajo establece cuatro áreas principales para un negocio, estas son: clientes, oferta, infraestructura y viabilidad financiera, las que son cubiertas por nueve bloques con el fin de hacer llegar la propuesta de valor a los clientes. El valor propuesto a las empresas inmobiliarias es mejorar su imagen por el uso de tecnologías amigables con el medio ambiente, agregar valor a sus construcciones haciéndolas más atractivas para el usuario final mediante el ahorro en el pago de la energía domiciliaria, y el pago de la instalación fotovoltaica a largo plazo junto con su casa. El costo de los componentes para las instalaciones es clave al momento de fijar el precio ofrecido a las empresas inmobiliarias y así rentabilizar el negocio. El precio de esta tecnología aun es relativamente superior a los convencionales y la tendencia mundial es a su disminución a medida que se logren avances en la eficiencia de los paneles y la disminución en los costos de producción, ya sea por el mejoramiento de la tecnología disponible en su fabricación o por economías de escala. Se realizaron simulaciones de flujos de caja para períodos de 10 años, suponiendo que se abarca el 2% del mercado meta el primer año, con un crecimiento de 50% los tres años siguientes, 25% para los siguientes tres años y de un 10% para los últimos tres años.

Magíster en Gestión y Políticas Públicas / El presente estudio analiza el proceso de inclusión en la agenda de gobierno, formulación e implementación de una política pública en Chile, basado en el caso de la política pública de fomento a la energía solar térmica (Ley 20.365/2008). El trabajo se estructura según el modelo analítico propuesto por Subirats et al. (2008) que permite analizar cada una de las etapas de una política pública, así como caracterizar a los actores involucrados, y los elementos constitutivos y estratégicos que definen el proceso. A partir de la información recopilada, mediante entrevistas semi- estructuradas aplicadas a 14 actores clave (tanto públicos como privados), análisis de documentos oficiales e información de prensa, el estudio explica por qué este incentivo tributario se incluyó en la agenda de gobierno, cómo fue diseñado, cuáles fueron los principales resultados y logros obtenidos a partir de su implementación, por qué se toma la decisión de extender la franquicia y, por último, cuál fue el rol que desempeñaron los diferentes actores sociales. La política de incentivo a la energía solar térmica es una iniciativa que surge en el año 2004, luego de una importante crisis energética que se experimenta en el país. Esta iniciativa se expresa finalmente en una política pública con la Ley 20.365 sobre la franquicia tributaria a los sistemas solares térmicos. El objetivo de esta política es dar un impulso al desarrollo del mercado de la energía solar térmica, y sentar las bases técnicas y legales para el buen funcionamiento del mismo. Lo interesante de este incentivo tributario, es que constituye la primera política energética formulada para una fuente de energía renovable no convencional, con efectos positivos tantos para el usuario final como para el Estado. Según se pudo observar, existe un significativo déficit de implementación que se relaciona con algunas inexactitudes generadas durante la formulación de la Ley. El perímetro temporal establecido (2009 2013) y el grupo objeto de intervención seleccionado, no permitieron una fluidez en la en la puesta en marcha de la política y, en consecuencia, el incumplimiento del objetivo propuesto. No obstante lo anterior, la percepción generalizada de los actores vinculados no está relacionado con el fracaso de la política sino más bien en que los resultados obtenidos, generaron un logro importante en el aumento del parque instalado de colectores solares, y productos reglamentarios y técnicos que sin la existencia de ésta nunca se hubiesen desarrollado; todavía existen desafíos, ya que el mercado se encuentra en una etapa muy incipiente de desarrollo. Por lo anterior, se encuentra en etapa de aprobación en el Congreso Nacional, un proyecto modificatorio que sustenta la necesidad de prorrogar esta política, de manera de dar una segunda oportunidad al desarrollo del mercado solar térmico en Chile. El ciclo de la política vuelve a comenzar y se refuerza la idea de que las políticas públicas son incrementales, es decir, van cambiando sobre experiencias pasadas.

Los compromisos asumidos por España, junto con la Unión Europea, con la entrada en vigor del protocolo de Kioto y el compromiso de Montreal son la reducción de las emisiones de CO2 fósil emitidas al ambiente. Una de las principales fuentes de emisión de CO2 tiene su origen en la necesidad de climatizar los edificios (calefacción, refrigeración y ACS). Con esta finalidad España establece el Real Decreto RD 47/ 2007 de certificación energética en edificios de nueva construcción, cuya finalidad es informar sobre las emisiones de CO2 fósil emitidos por los edificios. Para determinar la etiqueta energética, se ponen a disposición de los técnicos, métodos generales de certificación, implementados en los programas CALENER VYP y CALENER GT. Estos programas realizan una simulación del edificio, determinando las demandas y consumos de energía de los mismos. A partir de coeficientes de paso (conversión de energía a emisiones de CO2) se calcula la calificación energética del edificio. En este trabajo se propone un método alternativo al programa oficial (CALENER VYP) de certificación energética dirigida a edificios del tipo residencial. Este método es abreviado, pero realiza una simulación del edificio similar a los métodos generales. Como ventajas presenta un cálculo rápido, la fácil entrada de datos y los resultados permiten evaluar el impacto de distintas alternativas en las características del edificio, ayudando a profesionales a mejorar el diseño de los mismos. El método propuesto en la simulación utiliza factores de respuesta para determinar los fenómenos de transferencia por conducción. Para contabilizar el intercambio energético entre los cerramientos interiores de la zona, el método aplica como una aproximación el método de las series temporales radiantes "Radiant Time Series". La validez de la aproximación ha sido evaluada comparando con el programa EnergyPlus. Programa que utiliza para el cálculo el método del balance. / Lamas Sivila, EV. (2011). ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN NUEVO MÉTODO DE SIMULACIÓN ABREVIADO PARA LA CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICIOS RESIDENCIALES [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10986 / Palancia

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / El presente trabajo tiene como finalidad determinar la eficiencia de remoción de arsénico del agua a través de la foto-oxidación y adsorción del contaminante, con la ayuda de nanomateriales, que corresponde a un mix de TiO2 y de carbón activado y luz solar simulada. Para esto, se llevan a cabo tres etapas. La primera etapa consiste en caracterizar los nanomateriales, es decir, determinar algunas propiedades que presenta el dióxido de titanio (TiO2) y el carbón activado (CA), de manera de comprobar que son buenos candidatos para la remoción de arsénico en el agua. En el caso del primer nanomaterial, se analiza la energía de separación de banda, las fases cristalinas que presenta y el tamaño de las partículas, mientras que, para el segundo, se determina el pH superficial. En la segunda etapa, se ejecutan pruebas de foto-oxidación de arsénico en un simulador solar, en donde se realiza un seguimiento cinético del contaminante y se determina, por el método de colorimetría, la concentración de arsénico que presenta la solución a lo largo del tiempo. En estas pruebas, se compara el efecto que tiene utilizar sólo TiO2, versus la utilización del mix de TiO2 y CA, el pH y el efecto de usar diferentes tipos de lámparas (UV-C, UV-A y visible), en proporciones similares al espectro solar que llega a la superficie terrestre. En base a los resultados en el simulador solar, se desarrolla SolArsenic, una instalación que permite la remoción de arsénico del agua mediante el uso de estos nanomateriales, una combinación de lámparas y un colector solar, el cual permite concentrar y reflejar la luz sobre un tubo de borosilicato que contiene el agua contaminada. Los resultados de las propiedades de los materiales reflejan ser los indicados para tratar el agua contaminada con arsénico. En relación al TiO2, producido en el laboratorio, este absorbe en una longitud de onda en el espectro UV-A, muy cercano al visible y presenta una predominancia de la fase anatasa a escala de nanopartícula. Por su parte, el carbón activado dopado con hierro, CAP-CO2-Fe, presenta un pH ácido, es decir, con tendencia a unirse a especies negativas, como ocurre con el As(V), en pH mayores a 2. Por otro lado, se tiene que las mejores condiciones para la foto-oxidación, son bajo la presencia del mix de TiO2 y CA, con lámparas visibles y UV-A, razón por la cual se diseña SolArsenic, incorporando estas características, además de un colector solar, que permita mejorar el proceso. La incorporación de SolArsenic como tecnología de tratamiento del agua contaminada con arsénico, propone un sistema eficaz, que puede remover grandes concentraciones del contaminante, como lo son 5000 [ppb] y utilizando fuentes naturales de energía, como lo es la luz solar.

Dehydration or food drying is a simple and inexpensive way to preserve food for long time periods. Many areas of the planet lack access to electricity, therefore dehydration is only practical using solar energy. Further, in these areas the food supply is often precarious, especially for children, so the conservation of dry food provides an improvement to their living conditions. This work is designed to develop simple dehydration equipment for family use, which will improve the conditions to feed disadvantaged people. This research aims to preserve the maximum possible nutritional value of the food. To this end, an indirect drying system has been developed using solar energy to heat the air with which the food is dried. Essential features of the designed equipment are ease of use and low cost. Our work includes the assembly of a prototype at the Universitat Politècnica de València, which allows for verification and improvement of its operation. In addition, we have created a basic manual that can be sent to those interested to facilitate its assembly and use. Furthermore, the drying process of different fruits and vegetables is documented graphically; from these graphs their weight-loss curves and drying times can be easily obtained. This study includes the follow-up to the introduction process in Burkina Faso. It has been verified how its implantation has taken place, observing the problems that have arisen and we have developed solutions to solve them. Finally, we have developed practical exercises designed for the students of renewable energies at the Escuela Tecnica Superior de Ingenieria de Diseño de Valencia. With this exercises the students learn a different application of solar energy in addition to understanding the nutritional problems suffered by a significant part of the world population. / La deshidratación o secado de alimentos es una forma sencilla y económica de conservarlos durante largos periodos de tiempo. En muchas zonas del planeta no se tiene acceso a la electricidad, por lo que dicha deshidratación se debe hacer utilizando la energía solar. Además, la situación alimentaria es precaria, sobre todo en niños de poca edad, por lo que la conservación de alimentos secos aporta una mejora a sus condiciones de vida. Por ello se plantea este trabajo de diseño y desarrollo de un equipo de deshidratación para familias, que permita mejorar las condiciones de alimentación de personas desfavorecidas. Se pretende que el alimento conserve lo mejor posible sus propiedades nutricionales. Para ello se ha elegido un sistema de secado indirecto que utiliza energía solar para calentar el aire con el que se deshidratan los alimentos. Además se busca que el equipo diseñado sea barato y fácil de usar. El trabajo incluye el montaje de un prototipo en la Universitat Politècnica de València, que ha permitido comprobar su funcionamiento y mejorarlo. También la creación de un manual básico que pueda enviarse a las personas o entidades que estén interesadas, para que puedan montarlo y utilizarlo. Además se documentará gráficamente el proceso de secado de distintas frutas y hortalizas, de las que se obtendrán sus curvas de disminución de peso respecto al tiempo de secado. Este estudio incluye el seguimiento del proceso de introducción del equipo en Burkina Faso. Se ha comprobado cómo se ha producido su implantación, viendo los problemas que han surgido y las soluciones que hemos puesto en marcha para resolverlos. Por último se diseña una práctica para los alumnos que cursan asignaturas de energías renovables de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Diseño de Valencia. Con esta práctica los alumnos pueden conocer una aplicación diferente del uso de la energía solar, además de entender los problemas de alimentación que sufre una parte importante de la población mundial. / La deshidratació o assecat d'aliments és una forma senzilla i econòmica de conservar-los durant llargs períodes de temps. En moltes zones del planeta no es té accés a l'electricitat, motiu pel qual aquesta deshidratació s'ha de fer utilitzant l'energia solar. A més, la situació alimentària és precària, sobretot en els xiquets més menuts, per tant la conservació d'aliments secs aporta una millora a les seues condicions de vida. Per açò es planteja aquest treball de disseny i desenvolupament d'un equip de deshidratació per a famílies, que permeta millorar les condicions d'alimentació de persones desfavorides. Es pretén que l'aliment conserve tan bé com siga possible les seues propietats nutricionals. Per a açò s'ha triat un sistema d'assecat indirecte que utilitza energia solar per calfar l'aire amb el qual s'assequen els aliments. A més, es cerca que l'equip dissenyat siga barat i fàcil d'usar. El treball inclou el muntatge d'un prototip en la Universitat Politècnica de València, que ha permès comprovar el seu funcionament i millorar-ho. També la creació d'un manual bàsic que puga enviar-se a les persones que estiguen interessades perquè puguen muntar-ho i utilitzar-ho. A més es documentarà gràficament el procés d'assecat de diferents fruites i hortalisses, de les quals s'obtindran les seues corbes de disminució de pes respecte al temps d'assecat.  Aquest estudi inclou el seguiment del procés d'introducció de l'equip a Burkina Faso. S'ha comprovat com s'ha produït la seua implantació, veient els problemes que han sorgit i les solucions que hem pres per resoldre'ls.  Finalment es dissenya una pràctica per als alumnes que cursen assignatures d'energies renovables de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Disseny de València. Amb aquesta pràctica els alumnes poden conèixer una aplicació diferent de l'ús de l'energia solar, a més d'entendre els problemes d'alimentació que pateix una part important de la població mundial. / Saiz Jimenez, JÁ. (2017). Diseño y realización de un equipo de deshidratación de alimentos mediante energía solar para aplicación a países en desarrollo [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90402 / TESIS

Ingeniero Civil Industrial / La realización de este trabajo es de desarrollar un plan de negocio que sustente idea emprendedora de empresa de servicios energético (ESCO), la cual se incorporara en el mercado de equipos fotovoltaicos domiciliario. Esta empresa ofrecerá más que el diseño e instalación del equipo, el cual es el servicio característico del mercado, el cual se encuentra en una etapa inicial, a espera de tener un gran desarrollo. Esta idea tomo fuerza al existir condiciones en el entorno que favorecen su incorporación, entre las que se encuentran: la entrada en vigencia de Ley de Generación Distributiva, que principalmente decreta el derecho que cualquier cliente regulado que disponga de un equipo de generación amigable con medio ambiente, puede inyectar energía a la red de distribución eléctrica, o que implica una disminución considerable en la inversión a realizar, ya que no será necesario la compra de artefactos como: controlador de carga y de baterías. Además, existe: una tendencia a la baja de los precios de artefactos fotovoltaicos, una sociedad cada vez con mayor conciencia ambiental, ser una de los países con mayor valor de suministro eléctrico en la región y que en la mayoría del territorio chileno tiene buenas condiciones de radiaciones. El modelo de negocio de ESCO se basa en diseñar, operar y mantener equipos fotovoltaicos que serán incorporados en oferta habitacional desarrolladas por compañías inmobiliarias, el trabajar con ellas tiene el objetivo de obtener economías de escala en diversos aspectos. La incorporación de esta tecnología en nuevas viviendas, traerá una mayor plusvalía y al incorporar un aspecto diferenciador y de buena recepción por futuros propietarios, da a entender que se tendría un aumento en la velocidad de venta de los inmuebles. Los ingresos de este modelo de negocio vendrán del contrato de suministro y venta de energía que se firmara con propietarios de viviendas. El desarrollo del presente trabajo académico; se inicia con una investigación del entorno que ESCO se incorporará, terminando esta etapa con la realización de herramientas de análisis PESTEL y las fuerzas de Porter. Luego se definirá modelo de negocio, para seguir profundizando este, a través de la descripción de planes funcionales necesarios para poner en marcha el emprendimiento. Si bien cada etapa de proyecto habitacional tiene características propias, para realizar la evaluación económica se determina un caso base, el cual es una etapa construida en el sector sur poniente de la región metropolitana. En trabajo se describen dos escenarios de adquisición de clientes, la realista (cada año se instala los equipos en una nueva etapa, 40 casas aproximadamente) y la optimista (incorpora 3 etapas nuevas anualmente). Los resultados obtenidos al 2035 y con una tasa de descuento de 15% fuero un VAN negativo cercano a los $1.000 millones, la inexistencia de TIR en escenario realista y una de 3,3% para el escenario optimista. Resalta para optimista, se consiguieron tener flujos positivos al tener una cartera mayor a los 1.000 cliente. Además, al realizar una disminución del costo de inversión y ofrecer un porcentaje menor de ahorro a residente es posible obtener una TIR de 9,9%, que para inversionista del sector eléctrico es un número a tener en cuenta.