Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título tuvo como objetivo evaluar técnica y económicamente, a nivel de factibilidad, la instalación de una planta de secado de madera en la ciudad de Osorno, X región de Los Lagos, por parte de la sociedad de inversiones Comercial Primavera. La finalidad inicial de la planta apunta a comercializar leña seca certificada y a futuro también vender maderas ornamentales de mayor valor agregado. Para analizar la viabilidad del proyecto se comienza por estudiar y caracterizar el mercado forestal chileno y el mercado de la leña en el sur de Chile, buscando determinar una especie arbórea óptima para ser comercializada como leña certificada. Los criterios para realizar esta elección abarcan todos los aspectos relevantes de la leña: abundancia, disponibilidad, dendroenergía, preferencias del consumidor, entre otras. El eucalipto nitens resulta ser la especie escogida. Luego se revisa el estado del arte de los secadores utilizados industrialmente para escoger un tipo de secador que cumpla con los criterios de la empresa patrocinante, los cuales se remiten principalmente a los factores tiempo de secado, costos, calidad y capacidad. La alternativa escogida es un secador solar tipo invernadero de pared inclinada (SSTI-pi) que opera por convección forzada. Para la capacidad de producción deseada de 2000 [m3/año] se divide a la planta de secado en 5 SSTI-pi de 400 [m3] de capacidad individual. El colector diseñado para cada secador está compuesto por una cubierta única de polietileno, absorbedor de zincalum corrugado en V, aislante de lana mineral y circulación de aire de doble paso. En relación a la evaluación económica, el proyecto de planta de secado para comercializar leña seca es conveniente en los tres escenarios analizados (proyecto puro, con financiamiento externo de un 50% y de un 100%) y puede generar la rentabilidad que la empresa patrocinante espera. Los valores actuales netos obtenidos para el proyecto base van desde 14 800 000 [CL$] hasta 22 900 000 [CL$] y las tasas internas de retorno, también para el proyecto base, van desde un 17% hasta un 59%, todo esto considerando un costo de oportunidad del 11% anual y una tasa de interés del 8% anual. Se recomienda elaborar un plan de negocio que en parte consista en (i) Acordar un préstamo por el 70-80% de la inversión inicial a una tasa de interés del 7% o menor, (ii) ejecutar el proyecto base hasta estandarizar el funcionamiento de la planta, (iii) al tercer o cuarto año realizar una expansión de la producción de al menos 800 [m3] (idealmente de 2000 [m3]) con un aumento anual de 2% en el precio de venta.

Ingeniero Civil Mecánico / Chile es uno de los países con mayor costo a la energía pese a que el país cuenta con excelentes recursos naturales, recursos que podría aprovechar al hacer uso de tecnologías energéticas renovables no-convencionales, en particular destaca el recurso solar en la región. Un desarrollo de esta tecnología podría reducir las elevadas tarifas a la energía. El presente proyecto tiene como objetivo principal determinar la factibilidad de incluir productos nacionales para la confección de Colectores Lineales Fresnel. Este equipo es uno de los diseños de mayor facilidad para ser desarrollado dado que utiliza reflectores primarios planos, y no espejos curvos como hace la tecnología de cilindros parabólicos. El presente trabajo se ha dividido en dos secciones. Por un lado se estudia el mercado de los componentes del colector Fresnel y por otro el de los componentes asociados los sistemas que complementan la operación del equipo. Para lograr el objetivo general se debe primero identificar los procesos de manufactura y requerimientos de los componentes considerados. Luego se debe estudiar la industria nacional, a modo de encontrar empresas que cuenten con la capacidad para trabajar los procesos de manufactura correspondientes. Finalmente se utiliza el software SAM para estimar cuanta energía se podría producir con los equipos propuestos. Se ha encontrado que Chile cuenta con una industria metalmecánica y constructora bien establecida, capaz de suplir las necesidades estructurales del equipo. Adicionalmente el país cuenta con capacidad para producir fluidos de transferencia y almacenamiento térmico. Se observó la potencial sinergia entre empresas que fabrican luminarias con la confección de reflectores secundarios. También se cuenta con una industria capacitada para confeccionar equipos de transferencia de calor, bombas y válvulas. La nación incluso cuenta con instalaciones capacitadas para fabricar espejos de vidrio, por rocío de nitrato de plata, y una compañía que adiciona material de absorción selectiva a cañerías de cobre. Se observó que la utilización de productos nacionales permite producir en torno a 3,8 MWt-h al utilizar 10,000 m2 de espejos, con una inversión de 4,2 MMUSD. Por otro lado al importar los reflectores, absorbedor, bombas y válvulas de mayor calidad se puede aprovechar hasta 4,8 MWt-h, usando la misma superficie y considerando una inversión tan solo 13% mayor.

Doctora en Ingeniería Eléctrica / El objetivo de esta tesis es el diseño de estrategias de control predictivo (MPC) para plantas de ciclo combinado con colectores solares integrados (ISCC), que permita optimizar su funcionamiento en términos operacionales y económicos. Para que este tipo de plantas sea factible, el lugar en que se construyen debe tener altos niveles de radiación solar. Considerando que Chile es el país que tiene la radiación más alta del mundo, es que en esta Tesis se trabaja con plantas ISCC. Para el diseño de las estrategias de control, se desarrolló un simulador en Matlab ® Simulink de una planta ISCC. El sistema se implementa a partir de un simulador existente de una planta de ciclo combinado y de un simulador de una planta de colectores solares distribuidos (DSC). El desarrollo incluye el diseño de un generador de vapor solar y del sobrecalentador de la planta ISCC. Se diseña un MPC difuso para la planta solar, como parte de la planta ISCC. Los resultados se comparan con un MPC lineal, obteniéndose que el MPC difuso tiene mejor comportamiento ante cambios en las condiciones normales de operación. Utilizando un modelo ARIX (autorregresivo integral con entrada exógena) se diseña un MPC supervisor para la presión de vapor de la caldera de la planta ISCC. Los resultados se comparan con un controlador PI de nivel regulatorio. Se evalúan las estrategias de control, utilizando el simulador desarrollado y se concluye que el MPC supervisor disminuye el consumo de combustible de la planta ISCC, en régimen permanente y frente a cambios en la potencia de la turbina de vapor y de la turbina de gas. Con el simulador desarrollado, se pueden diseñar diferentes estrategias de control, para plantas ISCC, además de estudiar el comportamiento de sus variables. Dentro del marco del MPC, se puede realizar la optimización de las plantas ISCC considerando diferentes criterios, modos de operación y restricciones. Las principales contribuciones de estas tesis son: i) El desarrollo de un simulador de una planta ISCC. ii) El diseño de una estrategia de control predictivo difuso para una planta DSC. iii) El diseño de una estrategia de control predictivo supervisor para la planta ISCC.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 444659.pdf: 4115289 bytes, checksum: e6ebcff21b41e004c9f6cc0c468b25ab (MD5) Previous issue date: 2012-11-27 / The aim of this work is to develop and optimize processes for manufacturing of bifacial silicon solar cells with n+pp+ structure and by using 150 μm thick p-type Cz-Si and FZ-Si wafers. Local BSF was implemented by Al deposited by screen-printing and diffused in a belt furnace and surfaces were passivated by SiO2. Initially, the process for thinning the wafers was optimized and the average value of (146 ? 4) μm was obtained after texturing, obtaining an average reflectance of 11.2 %. The Al and Ag/Al pastes diffusion/firing was optimized as well as analyzed different approaches to passivate the surfaces with SiO2. It was observed that the best temperature for diffusion/firing was 840 ?C for cells without passivation oxide and 850 ?C for those with a SiO2 layer with a thickness of approximately 10 nm. The analysis of the minority-carrier lifetime showed that phosphorus diffusion produced gettering, but due to contamination in belt surface, minority-carrier lifetime decreased, reaching values similar to the initial. In order to improve the cell efficiency when it is illuminated by p face with local Al-BSF, boron (PBF20) was deposited on the rear face and two different orders of boron diffusion in the process were checked. For the process called α, in which the boron was diffused after phosphorus, the best efficiency obtained was 11.2% when the n+ face was illuminated and it was 8.3% when the cell was illuminated by the p+ side. For the process called β, with boron diffusion performed before the phosphorus diffusion (producing a n+ region with sheet resistance of 43 Ω/□) and with antireflective coating (AR) on both sides, the efficiency achieved was 14% when the solar cell was illuminated by n+ face and it was of 10.4% when illuminated by p+ face. With the comparison of experimental results of the Cz-Si and FZ-Si cells, it was possible to conclude that, there is no advantage in using substrates higher life time of minority carriers considering the developed processes. / Este trabalho tem como objetivo desenvolver e otimizar processos para fabrica??o de c?lulas solares bifaciais com estrutura n+pp+ , espessura da ordem de 150 μm, em substratos de sil?cio Czochralski (Si-Cz), tipo p, com difus?o localizada de alum?nio realizada em forno de esteira, metaliza??o por serigrafia e passiva??o com SiO2. Para compara??o dos par?metros el?tricos, tamb?m foram utilizadas l?minas de sil?cio Float Zone (FZ). Inicialmente, foi otimizado o processo de afinamento da espessura alcan?ando o valor de (146 ? 4) μm, ap?s ocorreu a textura??o, resultando na reflet?ncia m?dia de 11,2 %. Foi realizado o processo de difus?o/queima das pastas de Al e Ag/Al bem como foram analisadas diferentes formas de passivar as superf?cies com SiO2. Observou-se que a melhor temperatura para a difus?o/queima foi de 840 ?C para c?lulas sem ?xido passivador e de 850 ?C para aquelas com uma camada de SiO2 com espessura da ordem de 10 nm. A an?lise do tempo de vida dos portadores minorit?rios mostrou que a difus?o de f?sforo produziu gettering, mas devido ? contamina??o no forno de esteira, o tempo de vida dos portadores minorit?rios no final do processo ficou pr?ximo ao valor inicial. Com o objetivo de aumentar a efici?ncia das c?lulas quando s?o iluminadas pela face p, com campo retrodifusor local de Al, foi depositado o dopante boro (PBF20) e testadas as diferentes ordens de difus?o do boro no processo. Para o processo denominado de α, no qual o boro foi difundido depois do f?sforo, a melhor c?lula solar obteve efici?ncia de 11,2 % quando iluminada pela face n+ e 8,3 % quando iluminada pela face p+. Para o processo β, com a difus?o de boro antes da de f?sforo, com a regi?o n+ tendo resist?ncia de folha de 43 Ω/□ e com deposi??o de filme antirreflexo em ambas as faces, atingiu-se a efici?ncia de 14 % quando a c?lula solar foi iluminada pela face n+ e de 10,4 % quando iluminada pela face p+. Com a compara??o dos resultados experimentais das c?lulas de Si-Cz e Si-FZ pode-se concluir que n?o h? vantagem em usar substratos de maior tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios inicial com os processos desenvolvidos.

O modelo de duas bandas é aplicado na análise térmica de um coletor solar com absorvedor aletado. O sistema íntegro-diferencial não linaer resultante do balanço de energia no coletor é resolvido numericamente. A análise dos resultados mostra que o chamado "efeito cavidade", induzido pela presença das aletas, tende a aumentar a eficiência do coletor, pois tende a diminuir as perdas de radiação. Observou-se também que este efeito está presente em situações em que existe convecção entre as superfícies do coletor e o ambiente. Os resultados obtidos na análise do problema de radiação foram também utilizados no estudo do problema de transferência de calor no fluido em escoamento no canal do coletor, o que permite a determinação de grandezas relevantes ao projeto dos sistemas. Foi feita uma camparação das eficiências dos coletores com absorvedores aletados com as dos coletores de colméia e constatou-se que a substituição das colméias por aletas não provoca uma grande queda no desempenho dos sistemas, o que indica a possibilidade econômica de utilização de coletores com absorvedores aletados, tendo em vista a maior facilidade de fabricação destes.

En muchas zonas del Perú, debido a su difícil acceso y ubicación, es complicado que la energía eléctrica se extienda hacia ciertas comunidades lejanas, lo que significa una merma en el avance tecnológico y conlleva a un retraso si se compara con otras comunidades con mayor población y mucho más con las ciudades, que sí cuentan con energía eléctrica. Entonces, existe la necesidad en ciertos pueblos y zonas rurales de nuestro país, de contar con energía eléctrica que se pueda obtener a partir de una fuente segura y confiable; dado que esto llevaría consigo un desarrollo tecnológico; además, un fuerte desarrollo económico por las múltiples opciones de mejoras en los procesos de elaboración de productos que ellos comercializan, entre los que se pueden citar: una mejor producción de ganado vacuno y sus productos derivados, así como alimento para el ganado. Por ello, se tiene como objetivo, diseñar un sistema con paneles solares para poder cargar baterías y así, energizar motores para picadoras que se proyecta utilizar en la comunidad Micaela Bastidas en el distrito de Barranca, Lima. Se harán visitas a la comunidad Micaela Bastidas en la quebrada Venado Muerto con el fin de observar sus principales actividades y cómo, mediante el uso de la energía solar, se pueden mejorar las mismas. Se verá, con los pobladores y campesinos, sus necesidades reales para que el sistema diseñado vaya acorde con estas. Se evaluará, en el marco económico, el ahorro que les generaría un sistema así, los beneficios que presenta comparado con el sistema de carga de baterías que tienen actualmente. Finalmente, nuestro sistema se dimensionará de acuerdo a todo estos datos, para así satisfacer las necesidades energéticas de la población. / Tesis

En el Perú, la electrificación de zonas rurales se ha intensificado debido a programas de electrificación rural elaborados por el Estado y otras entidades no gubernamentales. Sin embargo, hoy en día existen comunidades rurales cuya demanda de potencia en los hogares es cubierta ineficientemente con el uso de baterías de 12 voltios, lo cual genera racionalización del uso de sus artefactos eléctricos, así como los priva de un crecimiento sostenible a nivel socio-económico. Dichas baterías, mayormente de plomo-ácido, son cargadas mediante proveedores externos, lo que causa una dependencia a este servicio e incurre en gastos mensuales mayores a los que ellos demandarían si utilizaran un sistema de recarga fotovoltaica propia. El presente trabajo tomó como muestra a la comunidad de Micaela Bastidas, ubicada al norte del departamento de Lima en la provincia de Barranca, debido a su alto coeficiente de irradiación solar. Se realizó el diseño de un cargador de baterías de 12 voltios para ser utilizado con un panel fotovoltaico y así facilitar la recarga de la misma. Se seleccionaron los componentes adecuados para su diseño, además del panel fotovoltaico y la batería a utilizar, para satisfacer, de manera personalizada, la demanda de potencia promedio a consumir por cada familia de dicha localidad. Se realizaron satisfactoriamente las simulaciones de dicho cargador, con lo que se obtendría una carga óptima de la batería y se prolongaría su vida útil. Por último, en el análisis de costos, se realizó la simulación de venta de un sistema fotovoltaico, por familia, en la comunidad de Micaela Bastidas. Se concluyó que los dos valores agregados principales que sostendrían la competitividad del producto, a nivel nacional, serían: la personalización del diseño del cargador y dimensionamiento del panel fotovoltaico y la batería, según la máxima demanda de potencia promedio actual o futura del usuario, y el suministro de un servicio de asesoría técnica de capacitación y mantenimiento del sistema. / Tesis

La presente tesis tiene como objetivo principal cuantificar las diferencias entre los diversos modelos de producción de neutrinos en NAGs, debidas a los parámetros que describen este flujo y determinar si el telescopio de neutrinos IceCube va a tener la sensibilidad necesaria para extraer información relevante sobre dichos parámetros, información que está contenida en el número total de eventos detectados inducidos por neutrinos muónicos. De esta forma se establecerán los casos (conjunto de parámetros) para los cuales estas diferencias sean estadísticamente relevantes y permitan distinguir y discriminar entre los modelos de los parámetros. / Tesis

Orientador: Francisco Carlos Lavarda / Banca: Luiz Carlos da Silva Filho / Banca: Fernando Sato / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atvidades de pesquisa de diversos campi / Resumo: Atualmente existe uma intensa busca por novos materiais com propriedades ajustadas para utilização em células solares orgânicas de modo de obter um aumento em sua eficiência de conversão para que possa substituir os dispositivos de silício. O politieno [3,4-b]-tiofeno-co-benzoditiofeno (PTB7) é um polímero recentemente proposto na literatura e com propriedades muito interessantes em células solares orgânicas, o que o coloca como uma possível alternativa ao amplamente utilizado poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Tem sido relatadas modificações diferentes posições da unidade monomérica deste copolímero, tanto na etrutura benzoditiofeno (BDT), quanto no estrutura tienotiofeno (TT), que o compõe. Estas modificações levaram a novos polímeros com propriedades diferentes e por vezes mais interessantes que aquelas do PTB7 sem substituições. O trabalho que será apresentado visou estudar as propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do PTB7 e possíveis alterações ocorridas devida às modificações químicas realizadas na estrutura do BDT de suas unidades monoméricas. Tal estudo utilizou ferramentas de otimização de estruturas como Mecânica Molecular, Dinâmica Molecular e o método semi-empírico Parametric Method 6 (PM6), assim como de cálculo de estrutura eletrônica de materiais, como a Teoria do Funcional da densidade (DFT) e de cálculos de propriedades ópticas como a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo (TD-DFT). Concluímos que o PTB7 no estado sólido pode ser considerado planar. Com o nosso modelo para o PTB7, obtivemos uma diferença de energia entre o Último Orbital Molecular Ocupado HOMO (do inglês Highest Occupied Molecular Orbital) e o Primeiro Orbital Molecular Desocupado LUMO (do inglês Lowest Unoccupied Molecular Orbital) de aproximadamente 1,84 eV, sendo que este valor está em boa concordância com o valor experimental. Em relação às substituições químicas, estudamos... / Abstract: Currently there is an intensive search for new materials with turned properties for use in organic solar cells to obtain an increase in its conversion efficiency and replace silicon devices. The polythieno[3,4-b]-thiophene-co-benzodithiophene (PTB7) is a polymer recently proposed in the literature and with very interesting properties in organic solar cells, which places it a a possible alternative to the widely used poli(3-hexilthiophene) (P3HT). It has been reported changes in different positions of the monomeric unit of this copolymer, both in benzodithiphene (BDT) structure, as in the thienothiphene (TT) structure that compose it. These modifications led to new polymer with different properties and sometimes more interesting than those of PTB7 without substituions. The work to be presented aimed to study the structural, electronic and optical properties of PTB7 and possible changes due to chemical changes made in the BDT structure of its monomeric units. This study employed optimization tools like Molecular Mechanics, Molecular Dynamics and Parametric Method 6 (PM6), as well as calculations of the electronic structures with the Density Functional Theory (DFT) method, and optical properties such as the Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) calculations. We conclude that the PTB7 chains in the solid state can be considered planar. With our model for PTB7, we obtained a difference between the Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) and the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) of approximately 1.84 eV, and this value is in good agreement with the experimental value. Regarding chemical substantions, we studied theoretically 8 derivatives of PTB7 and the results showed that it is possible to obtain compounds with a significant decrease in and that it is possible to obtain compounds with HOMO and LUMO energy values more adjusted to the widely employed acceptor material phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) / Mestre

Orientador: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Talita Mazon / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Luiz Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Claudia longo / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materais de diversos campi / Resumo: O desenvolvimento das células solares de perovskita foi acompanhado por uma revolução no campo dos dispositivos fotovoltaicos. Células solares de perovskita atingiram eficiências de conversão de energia maiores que 21% em apenas 5 anos após sua descoberta, colocando-as em competição com as células solares comerciais de silício. Apesar de promissores, os dispositivos de perovskita enfrentam desafios que impedem sua comercialização, sendo o maior deles o problema de estabilidade. Nesse âmbito, a presente tese teve como principal foco o desenvolvimento de células solares de perovskita baseadas em filmes nanoestruturados de Nb2O5 e TiO2, visando melhor compreensão do funcionamento desses dispositivos afim de se obter a solução dos problemas hoje enfrentados. Os resultados obtidos mostram eficiências maiores que 13% para o sistema: filme compacto de Nb2O5/ filme mesoporoso de TiO2/ CH3NH3PbI3; e eficiências tão elevadas quanto 15% para sistema usando filme compacto e mesoporoso de TiO2/ CH3NH3PbI3. As melhores células solares montadas com filmes compactos de Nb2O5 apresentaram correntes de curto circuito de 19 mA/cm2, tensão de circuito aberto de 960 mV, fator de preenchimento de 75% e eficiências de 13%. Para as células formadas com filmes de compactos de TiO2 foram obtidas correntes de curto circuito de 20 mA/cm2, tensão de circuito aberto de 1V, fator de preenchimento de 70% e eficiências de 15%. A estabilidade dos dispositivos e a presença de histerese nas curvas de tensão-cor... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The development of perovskite solar cells was accompanied by a revolution in the photovoltaics field. Perovskite solar cells have reached higher energy conversion efficiencies of 21% in just 5 years after its discovery, putting them in competition with commercial silicon solar cells. Although promising, the perovskite devices face some challenges which delay their commercialization, and one of most important is the stability. In this context, the present thesis intended the development of perovskite solar cells based on nanostructured films of Nb2O5 and TiO2, in order to better understand the functioning of these devices. Efficiencies up to 13% were obtained for the system composed of: compact Nb2O5 / mesoporous TiO2/ CH3NH3PbI3 and efficiencies as high as 15% for compact system using compact TiO2/ mesoporous TiO2/ CH3NH3PbI3. The best solar cells prepared using compact Nb2O5 films showed a short circuit current of 19 mA/cm 2, open circuit voltage of 900 mV, fill factor of 75% and 13% of efficiency. Devices prepared using compact TiO2 films reached short circuit current of 20 mA/cm2, open circuit voltage of 1V, fill factor of 70% and 15% of efficiency. The stability of the devices and the presence of current-voltage hysteresis were studied by changing parameters such as the composition and the thickness of the compact layer (TiO2 vs. Nb2O5), as well as the synthesis method used to prepare the perovskite films (sequential deposition method vs solvent-engineering method). Ove... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor