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Análisis comparativo y propuestas de mejora para pliegos técnicos de la normativa eléctrica chilena de baja tensión
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Bertinelli Manzano, Mario Luchiano; Departamento de Electricidad; Gil Sagás, Esteban Manuel
Esta memoria de titulación efectúa un análisis comparativo de los Pliegos Técnicos Normativos (RIC) N°02, 04, 05 y 06 de la reglamentación eléctrica chilena, contrastándolos con estándares de Alemania, EE.UU., España, Japón y Reino Unido. El estudio identifica divergencias clave en la normativa chilena, tales como la falta de una exigencia generalizada de Dispositivos de Detección de Falla de Arco (AFDDs), diferencias en los requisitos de certificación y marcado para tableros (ej. SCCR), un código de colores para conductores no armonizado con el estándar IEC y un enfoque en valores de resistencia para la puesta a tierra en lugar del desempeño integral del sistema de protección. A partir de estos hallazgos, se formulan recomendaciones concretas para modificar los RIC analizados, buscando robustecer la seguridad, claridad y actualidad de la normativa mediante la incorporación de tecnologías avanzadas y una mejor armonización internacional. Se concluye resaltando la necesidad de una revisión regulatoria continua para responder a la evolución tecnológica y los estándares de seguridad globales.
Análisis del comportamiento de un esquema de control predictivo para Grid-Forming en una micro-red aislada mediante Hardware in the Loop
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Urquieta Valdés, Christhopher Alexanders; Huerta, Guillermo; Departamento de Electricidad; Norambuena Valdivia, Margarita Andrea
El documento presenta un estudio sobre la implementación y análisis de un esquema de control predictivo para un sistema Grid-Forming (GFM) en una micro-red aislada con generación fotovoltaica y respaldo de un sistema de almacenamiento de energía, Battery Energy Storage System (BESS). La motivación radica en la creciente necesidad de soluciones energéticas sostenibles y autónomas, especialmente en regiones rurales sin acceso a la red eléctrica. El estudio se enfoca en una localidad cercana a Vicuña, en la región de Coquimbo, Chile, caracterizada por alta irradiancia solar, lo que la hace ideal para el uso de paneles solares. El trabajo describe la modelación matemática de la micro-red, la configuración de los convertidores (DC-DC y DC-AC tipo T) y los controladores utilizados, con un énfasis en el control predictivo de tipo Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC). Para evaluar la efectividad del sistema, se realizaron simulaciones en PLECS y pruebas en tiempo real mediante Hardware-in-the-Loop (HIL) con la plataforma Real Time Digital Simulator (RTDS Simulator) y una Digital Signal Processor (DSP) C2000. Los resultados destacan la robustez del control predictivo, mostrando un buen desempeño en la estabilización de la tensión y la corriente, especialmente con el método de intermuestreo implementado. Sin embargo, se observa que en condiciones de menor potencia, la distorsión armónica relativa es más significativa. El documento concluye que la implementación del control GFM y el uso de tecnologías avanzadas como HIL permiten una validación efectiva del comportamiento del sistema bajo condiciones realistas. Se sugieren futuras mejoras en la estrategia de control y en la optimización del uso de recursos de CPU de la plataforma de control.
Análisis del impacto de las medidas de ajustes de precios a clientes regulados, considerando PEC y eliminación de tarifa de invierno
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Novoa Arce, Leandro Antonio; Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres
El presente trabajo de memoria tiene por objetivo analizar el impacto de las medidas de ajuste en los precios de la tarifa eléctrica, en particular la incorporación del Precio Estabilizado al Cliente (PEC) y la eliminación de la tarifa de invierno. Este análisis se lleva a cabo mediante una evaluación económica que permite determinar si dichos cambios resultan favorables para los clientes regulados, así como proyectar sus efectos a futuro. Para ello, se realizó un estudio de la normativa vigente asociada a los ajustes tarifarios mencionados. Asimismo, se recopilaron los datos necesarios desde la Comisión Nacional de Energía (CNE) para construir y simular el monto de la boleta eléctrica, considerando distintas condiciones según nivel de consumo y zona geográfica del cliente regulado. Además, se definieron tres escenarios con distintas variaciones en los cargos asociados al PEC. La herramienta utilizada para las proyecciones fue Microsoft Excel, a través de la función Tendencia, mientras que la emulación automatizada de las boletas eléctricas se desarrolló mediante el lenguaje de programación ‘Visual Basic for Applications’ (VBA). Esta implementación permitió aplicar de forma adecuada las restricciones de la tarifa de invierno, asignar precios según zona y consumo, y modelar la variación de los cargos conforme a los escenarios propuestos. Se elaboraron gráficos que muestran la evolución del monto final de la boleta eléctrica proyectado hasta el año 2035, así como también gráficos comparativos entre la condición actual y la condición inicial, y entre los distintos escenarios propuestos en el presente estudio. Finalmente, se concluye que, en promedio, los clientes regulados no se ven favorecidos económicamente por las medidas de ajuste implementadas en la tarifa eléctrica, considerando el comportamiento de consumo condicionado previamente por el desincentivo asociado a la tarifa de invierno. No obstante, bajo la estructura tarifaria actual, los clientes pueden verse beneficiados si incrementan su consumo invernal hasta superar un determinado umbral, a partir del cual el monto final de la boleta resulta inferior al que se habría obtenido bajo la condición anterior. Asimismo, se observó que los escenarios proyectados presentan diferencias marginales respecto del escenario base; sin embargo, estas variaciones podrían tener un impacto significativo para clientes con altos niveles de consumo o pertenecientes a segmentos socioeconómicos vulnerables. Por otra parte, a partir del primer período tarifario del año 2028, se evidencia una reducción considerable en el monto final de la boleta eléctrica, lo que contribuye a mitigar parcialmente las alzas acumuladas por los clientes regulados durante los años previos.
Análisis técnico-económico de un sistema GESS (gravity energy storage system) en minería chilena contribución a la sostenibilidad y descarbonización al 2050
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Soumastre Molina, Vicente Andrés; Espín Sarzosa, Danny Alexander; Departamento de Electricidad; Norambuena Valdivia, Margarita Andrea
El presente trabajo analiza la viabilidad técnica y económica de implementar un sistema de almacenamiento gravitacional de energía GESS (del inglés, Gravity Energy Storage System) en la minería chilena, específicamente en la Mina Los Colorados, propiedad de la Compañía Minera del Pacífico (CMP). Este estudio se aporta en el desafío nacional del Plan de Descarbonización al 2050, que busca reducir la dependencia del carbón mediante la incorporación de fuentes renovables, destacando la necesidad crítica de soluciones de almacenamiento energético. Ante los retos ambientales y de suministro asociados a los sistemas de almacenamiento electroquímico tales como los sistemas BESS (del inglés, Battery Energy Storage Systems), particularmente aquellos basados en litio, se propone el GESS como alternativa sustentable. Este sistema opera almacenando energía mediante la elevación de masas utilizando excedentes de energía renovable y generando electricidad al descender dichas masas. Su implementación permite aprovechar infraestructuras mineras existentes y reutilizar residuos mineros como elementos de almacenamiento, reduciendo significativamente los costos iniciales y contribuyendo a la sostenibilidad ambiental. El análisis técnico realizado comprende la evaluación del sistema mecánico de almacenamiento mediante rieles y bloques, considerando variables como pendiente, velocidad, coeficientes de fricción y la elección óptima de cables y rieles específicos. Se complementa con un análisis económico detallado que incluye estimaciones de costos (CAPEX y OPEX), determinación del costo nivelado de la energía LCOE (del inglés, Levelized Cost of Energy), costo nivelado del almacenamiento LCOS (del inglés, Levelized Cost of Storage), valor actual neto (VAN) y tasa interna de retorno (TIR). Finalmente, este estudio concluye que el sistema GESS presenta ventajas significativas frente a otras tecnologías, especialmente en términos de vida útil, sostenibilidad ambiental y potencial económico, posicionándolo como una solución viable y estratégica para el almacenamiento energético en el contexto de la transición energética chilena hacia el año 2050.
Control MPPT de paneles fotovoltaicos utilizando mini-inversor fuente de corriente
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-12) San Martín Amador, Miguel Angel; Departamento de Electricidad; Valdivia Lefort, Patricio; Sánchez Squella, Antonio
La presente memoria de titulo tiene el objetivo principal de estudiar el comportamiento y proponer un esquema de operación óptimo de paneles fotovoltaicos mediante la utilización de un mini-inversor fuente de corriente y control MPPT. Para lograr un tamaño adecuado del inversor se propone conmutaciones de alta frecuencia, la cual reduce el tamaño de los componentes necesarios, así como un método de modulación de manera analógica para lograr esta conmutación a alta frecuencia de manera sencilla. La simulación del sistema se llevó a cabo en el programa MATLAB SIMULINK en conjunto de PLECS Blockset. Además se realizó el diseño y montaje del circuito de modulación analógica, el cual fue satisfactorio, logrando generar los pulsos de disparo necesarios para el funcionamiento de un CSI. Como conclusión se logró llegar a un esquema de operación el cual cumple los requerimientos de diseño propuestos (control y alta frecuencia), el cual en trabajos próximos podría ser implementado.
Desarrollo de una formulación MILP para resolver problemas de operación con horizonte de largo plazo utilizando un modelo reducido del Sistema Eléctrico Nacional
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-05) Araya Maldonado, Luis Felipe; Departamento de Electricidad; Hinojosa Mateus, Víctor Hugo; Gil Sagas, Esteban Manuel
Este estudio, realizado en el marco del proyecto FONDEF “Desarrollo de una plataforma de información interactiva –ecoEnergy3e– basada en un modelo IO híbrido de equilibrio (IO-HE) del sector eléctricopara la evaluación del impacto de transformaciones en la matriz energética”, aborda la formulación de un modelo de programación lineal entera-mixta (MILP) aplicado a la operación del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) en Chile. Utilizando como base la planificación energética de largo plazo (PELP), desarrollado por el Ministerio de Energía de Chile, se desarrolla inicialmente una formulación MILP que incorpora todos los elementos modelados por la PELP. El modelo propuesto permite realizar simulaciones para comparar los resultados obtenidos con la PELP y validar su precisión. El principal desafío abordado en esta memoria es la optimización de los tiempos de simulación sin comprometer significativamente la precisión. Para ello, se propone una formulación reducida que simplifica tanto el modelo como el número de elementos considerados en la optimización. Esta reducción ha demostrado ser efectiva, logrando una considerable disminución en los tiempos de simulación, lo cual es crucial para la evaluación rápida de múltiples escenarios energéticos en contextos de planificación y toma de decisiones. Los resultados obtenidos muestran que, si bien existen algunas diferencias en comparación con la PELP, estas se deben en gran medida a la distinta naturaleza de los modelos: la PELP resuelve un problema lineal, mientras que el modelo MILP formulado introduce variables binarias para el Unit Commitment. Sin embargo, la pérdida de precisión es mínima en comparación con la ganancia en eficiencia computacional, lo que valida la utilidad del modelo reducido como una aproximación rápida para la simulación de largo plazo del SEN. Este estudio no solo contribuye al avance del proyecto FONDEF, sino que también establece una metodología robusta para futuras investigaciones en simulación y optimización de sistemas eléctricos. Además, el programa de simulación desarrollado estará disponible en una plataforma interactiva, permitiendo a los usuarios realizar análisis de sensibilidad sobre diversas variables críticas y personalizar las bases de datos para correr simulaciones adaptadas a sus necesidades.
Desarrollo de una modelo de planificación de una microrred considerando aspectos de contaminación lumínica
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Cortés Poblete, Andrés Guillermo; Hinojosa Mateus, Víctor Hugo; Departamento de Electricidad; Espín Sarzosa, Danny Alexander
Este trabajo se enmarca en el contexto de la transición energética, proceso global que busca reemplazar los sistemas energéticos basados en combustibles fósiles por alternativas renovables en todo el país. La motivación principal radica en que uno de los propósitos clave de esta transición es ''el acceso equitativo de los servicios energéticos y calidad de vida''. Para lograrlo, una medida fundamental es la descentralización energética, en la que las microrredes emergen como una solución estratégica. Estos sistemas capaces de operar de forma aislada o conectados a la red principal, habilitan el acceso a la energía en comunidades remotas y desatendidas, permitiendo cumplir con estándares de confort térmico y lumínico esenciales para el bienestar humano. No obstante, en octubre de 2024 entró en vigencia el Decreto Supremo 1 que establece la norma de emisión de luminosidad artificial generada por el alumbrado exterior. Por tanto, perseguir estándares de confort lumínico exige el cumplimiento de las regulaciones ambientales sobre contaminación lumínica. Este desafío adquiere especial relevancia en las regiones con observatorios astronómicos, así como por sus efectos en la salud humana y los ecosistemas. Con este propósito, el estudio presenta el desarrollo de un modelo de planificación de microrredes que incorpora restricciones asociadas a la contaminación lumínica, con el objetivo de garantizar el cumplimiento de la normativa lumínica. Este modelo matemático integra variables técnicas, económicas y ambientales, considerando tanto las particularidades del sistema eléctrico como las exigencias normativas sobre alumbrado público, en especial de alumbrado vehicular. Para validar su aplicabilidad, se utiliza el sistema de prueba IEEE de 37 barras, el cual fue adaptado para representar una microrred aislada con datos reales de un sistema en la región de Antofagasta, permitiendo evaluar su desempeño bajo diferentes escenarios(...).
Diseño de inductores acoplados para convertidores DC-DC boost Interleaved para uso en electromovilidad
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Rodríguez Gutiérrez, Pablo Ignacio; Rengifo Santana, Johnny Wladimir; Departamento de Electricidad; Sanchez Squella, Antonio
Los inductores son elementos que almacenan, transfieren y regulan energía eléctrica. Estas capacidades son esenciales para la gestión de energía en los sistemas relacionados con la batería, inversores, reducción de armónicos de corriente y filtrar ruido en los sistemas de control y potencia. El correcto diseño de inductores se vuelve crítica para maximizar la eficiencia energética, minimizar las pérdidas de potencia y garantizar un rendimiento óptimo del sistema.
Diseño De Sistema De Puesta A Tierra De Baja Tensión Para Proyecto Educacional Fab-Lab Universidad Técnica Federico Santa María Concepcion
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-12-03) Oporto Arias, Gonzalo; Departamento de Electricidad; Diaz Montt, Esteban Ignacio
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Diseño e implementación de una red neuronal de entrenamiento mixto para el control de un flying capacitor trifásico de tres celdas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Dawson Abd-El-Kader, Sofía Anette; Lezana Illesca, Pablo Andrés; Departamento de Electricidad; Norambuena Valdivia, Margarita Andrea
En la electrónica de potencia, los convertidores multinivel, como el de capacitores flotantes (FCC, del inglés Flying Capacitor Converter), destacan por su eficiencia y alta calidad en las formas de onda, aunque presentan desafíos complejos en su control, como la necesidad de mantener el balance de tensiones entre capacitores en tiempo real, evitando condiciones que comprometan su estabilidad. Las estrategias tradicionales, tales como el Control Proporcional-Integrativo (PI) y el Control Predictivo basado en Modelo (MPC, del inglés: Model Predictive Control), aunque son efectivas, enfrentan limitaciones en adaptabilidad y costo computacional, pues el control PI resulta poco adecuado para sistemas multivariables con dinámicas rápidas, mientras que el MPC, si bien ofrece una mejor dinámica de respuesta, presenta error en estado estacionario y además exige una capacidad de cómputo considerable para resolver optimizaciones en línea, lo que restringe su implementación en entornos con recursos limitados. Esto ha motivado la exploración de enfoques de control más flexibles e inteligentes, como las redes neuronales artificiales (ANN, del inglés: Artificial Neural Network). El presente trabajo se centra en el diseño e implementación de una estrategia de control avanzada basada en ANN para un convertidor FCC de tres celdas. A partir del estudio de controles tradicionales como el PI y el MPC, se desarrollaron dos enfoques novedosos: el primero constó de la integración de dos redes neuronales basadas en control lineal y control MPC, mediante un control por bandas de histéresis, y el segundo en una única red neuronal dual que combina características de ambos controles. Estos métodos fueron evaluados en simulaciones y en un prototipo experimental, evaluando su desempeño en términos de comportamiento en transitorios y estado estacionario, mediante el análisis de las corrientes y tensiones de salida. Los resultados muestran que la propuesta con ANN Dual se destaca por sobre la propuesta de unión de ANN mediante histéresis, principalmente debido a su adaptabilidad en el entorno experimental y a las limitantes de las redes neuronales utilizadas para el control de unión de ANN con histéresis. Los resultados confirman que la ANN Dual cumple con los objetivos planteados, mostrando un desempeño competitivo tanto en simulación como en aplicaciones reales. Sin embargo, se identificaron áreas de mejora, principalmente en el proceso de entrenamiento de la red, para aumentar su adaptabilidad a convertidores con parámetros variables y mejorar la calidad de las señales de salida. Este enfoque demuestra el potencial de las ANN para reemplazar y optimizar los controles tradicionales, reduciendo el costo computacional y ofreciendo sistemas más robustos y versátiles para aplicaciones avanzadas en la electrónica de potencia.
Diseño óptimo de tren de propulsión para vehículos eléctricos híbridos con mínima capacidad en pila de combustible de hidrógeno más batería
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Loyola Alfaro, Pablo Ignacio; Flores, Ricardo; Morales, Felipe; Departamento de Electricidad; Sanchez Squella, Antonio
El presente trabajo aborda el diseño y optimización de un tren de propulsión híbrido compuesto por una pila de combustible (FC) y baterías (BAT), con el objetivo de minimizar la potencia de la FC y, consecuentemente, reducir costos, peso y tamaño de la pila de combustible. Para lograr esto, se propusieron dos metodologías principales: un algoritmo secuencial y un agente de aprendizaje por refuerzo (Reinforcement Learning, RL) basado en el método Deep Q-Network (DQN). El objetivo del algoritmo es comparar los resultados con aquellos obtenidos mediante el agente RL para verificar la validez de la solución y analizar las ventajas y desventajas de cada enfoque. El algoritmo secuencial dimensiona iterativamente la FC, partiendo de un valor inicial mínimo de potencia y ajustando el número de baterías necesarias para satisfacer las demandas de los ciclos de conducción. Posteriormente, se realiza una optimización enteramixta basada en el costo de las FC disponibles en el catálogo. Por otro lado, el agente RL entrenado mediante el enfoque DQN selecciona directamente las FC del catálogo, maximizando recompensas proporcionales que integran restricciones de potencia, masa, volumen y estado de carga de las baterías (SOC). Los resultados se analizaron en tres casos representativos: uno con el ciclo WLTP combinado, otro adicionando el New York City Cycle (NYCC), y un tercero con ciclos más exigentes posicionados de forma aleatoria dentro de un ciclo completo (FTP-72, FTP-75 y HWFET). En el caso más exigente, el sistema optimizado utilizó una FC de 20 kW y 388 baterías adicionales, logrando una autonomía de 286,3 km con un consumo de 1,96 [kg] de hidrógeno por cada 100 [km], manteniendo el SOC mínimo por encima del 61% y reduciendo el costo un ΔUSD = -80.536$USD.
Diseño y construcción de una jaula corona para generación y medición de fenómenos asociados al efecto corona en líneas de transmisión
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Bozo Guajardo, Álvaro Antonio; Schurch Brandt, Roger Steffan; Departamento de Electricidad; Montaña Chaparro, Johny Hernán
El efecto corona es un fenómeno que se presenta en sistemas de alta tensión, generando pérdidas energéticas, ruido audible, radiointerferencia, entre otros. Su estudio experimental permite comprender mejor su comportamiento y diseñar soluciones que lo mitiguen. En este contexto, el presente trabajo tuvo como objetivo diseñar y construir una jaula corona funcional, con la cual se pudieran medir y analizar distintos fenómenos asociados a este efecto, en particular la medición de corriente de fuga en la jaula. Para ello, y apoyándose en la teoría existente, se diseñó y construyó una jaula corona de tipo cilíndrico, con un diámetro de 1 [m]. Esta jaula está compuesta por tres secciones: dos secciones cilíndricas conectadas a tierra, de 45 [cm] de largo cada una, y una sección de medición de 120 [cm] de longitud. Además, se implementó un sistema de montaje que permitiera mantener el conductor lo más tenso posible durante los ensayos. En las pruebas realizadas se utilizaron dos tipos de conductores, uno de aluminio y otro de cobre. El sistema fue energizado mediante una fuente de tensión en corriente alterna (AC), alcanzando hasta 100 [kV]. La corriente de fuga se midió mediante una resistencia shunt de 100000 [Ω], instalada en el exterior de la jaula y conectada a tierra. Las formas de onda de la corriente se observaron mediante un osciloscopio. Los resultados obtenidos indican que la jaula corona construida es efectiva para la medición de corrientes de fuga, como se evidenció en las gráficas adquiridas. Estas formas de onda correspondieron a pulsos cuya magnitud varió desde decenas de μA para el conductor de aluminio hasta centenas de μA para el conductor de cobre. Asimismo, se comprobó que las tensiones de inicio de corona calculadas teóricamente mediante la fórmula de Peek fueron superiores a las tensiones observadas experimentalmente, observándose inicio de efecto corona a tensiones menores. Esta diferencia se atribuyó principalmente a las condiciones ambientales durante las mediciones, siendo la humedad relativa un factor determinante. Otro aspecto relevante fue la diferencia observada en la magnitud de la corriente de fuga entre ambos conductores. El conductor de cobre presentó corrientes significativamente mayores que el de aluminio. Este resultado se atribuyó a las diferencias en el estado superficial de los materiales: mientras el cobre puede presentar microdefectos que intensifican localmente el campo eléctrico, el aluminio desarrolla naturalmente una capa de óxido que puede actuar como una barrera pasiva, atenuando dichos efectos.
Efecto de campos electromagnéticos de alta intensidad en el funcionamiento de marcapasos implantables
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Vicencio Espinoza, Sebastián Andrés; Alvear, Camilo; Departamento de Electricidad; Ardila Rey, Jorge Alfredo
La presente memoria de título se centra en el análisis exhaustivo del comportamiento de los marcapasos implantables cuando se encuentran expuestos a interferencias electromagnéticas externas, con un enfoque especial en la comparación de los efectos provocados por campos eléctricos de corriente alterna (AC), corriente continua (DC) y de pulsos electromagnéticos. Esta investigación, realizada en el contexto de la compatibilidad electromagnética, tiene como objetivo principal identificar y comprender los mecanismos mediante los cuales estas interferencias pueden afectar el funcionamiento de los marcapasos (principalmente en la aplicación de la terapia cardiaca), dispositivos fundamentales para la regulación del ritmo cardiaco en pacientes con diversas afecciones cardiacas. El estudio se desarrolló mediante la implementación de experimentos controlados, en los cuales se expuso un marcapasos a distintos niveles de intensidad de campos electromagnéticos, incluyendo corriente alterna, corriente continua y pulsos electromagnéticos generados por ensayos de impulso. Estos experimentos se realizaron bajo un estricto protocolo de medición que define los diferentes niveles de exposición del dispositivo. además, se utilizó el programa FEMM (Finite Element Method Magnetics) para simular el campo eléctrico mediante el método de elementos finitos, con el fin de corroborar los niveles de tensión necesarios, y se establecieron configuraciones específicas de circuitos para la generación de campos eléctricos y pulsos electromagnéticos. Los resultados obtenidos revelan que, a pesar de que los marcapasos están diseñados con diversas medidas de protección, como carcasas apantalladas y filtros electronicos, aun presentan una susceptibilidad significativa a las interferencias electromagnéticas. Se observo que las señales de tensión del pulso del marcapasos pueden experimentar acoplamientos por inducciones electromagnéticas y por radiación que, aunque no alteran de manera critica la forma de onda programada, generan tensiones inducidas en diversos rangos de frecuencia. Estas interferencias presentan el potencial de alterar el rendimiento del marcapasos, lo que destaca la importancia de realizar un análisis exhaustivo en entornos que reproduzcan condiciones reales. A pesar de los avances logrados, el estudio identifica varias áreas de mejora. Se sugiere aumentar el número de dispositivos de ensayo y considerar una gama más amplia de variables internas del marcapasos. Asimismo, se recomienda llevar a cabo investigaciones en condiciones que reproduzcan con mayor fidelidad el entorno interno del cuerpo humano, incluyendo factores como salinidad, humedad y presión interna. Esto permitirá obtener datos más representativos de las condiciones reales a las que se enfrentan los marcapasos implantables. Profundizar en la comprensión de estos fenómenos permitirá mejorar el diseño y la protección de estos dispositivos, garantizando un funcionamiento más seguro y eficaz frente a los escenarios de exposición indeseados. Este conocimiento contribuirá a la evolución de los marcapasos, asegurando una mayor confiabilidad y seguridad para los pacientes que dependen de estos dispositivos para mantener una función cardiaca estable y saludable.
Estudio para el mejoramiento de la confiabilidad del elevador de capacho
(2015) Carrasco Rivero, Felipe Alejandro; MEDEL HIDALGO, OSCAR; Departamento de Electricidad; DIAZ MONTT, ESTEBAN IGNACIO; RAMIREZ RAMIREZ, GONZALO
Planta Bioenergía Viñales, empresa generadora de energía eléctrica en base a desechos combustibles de la madera (biomasa forestal: viruta, despunte, aserrín y corteza), se estima que se dispone de aproximadamente 1674000 m3/año de desechos combustibles. Se tiene una capacidad en la caldera de poder máxima de 210 ton/h de flujo de vapor sobrecalentado a una presión 85 bar y a una temperatura de 485 °C pero la generación de vapor podrá llegar a 190 ton/h de flujo de vapor desde la caldera de poder con el cual se alcanza la máxima capacidad de generación de la turbina. Con esto el turbogenerador con extracciones libre y controlada, y descarga a condensación; tiene una capacidad nominal de generación de 41 MW. Así se subástese los consumos del complejo Arauco (remanufactura, aserradero y consumos propios) lo que son aproximadamente 8 MW, entregando los excedentes de producción al sistema de interconectado central (SIC) considerando a capacidad máxima llegando a excedente de aproximadamente de 32 MW. Planta Bioenergía Viñales consta con un generador con el cual se trabaja con un proceso continuo los 365 días del año y las 24 horas del día.En planta Bioenergía Viñales el sistema de extracción de ceniza forma parte importante en el funcionamiento diario y continuo de la caldera de poder para la producción de vapor hacia el turbogenerador; el sistema de extracción de cenizas es el sistema encargado de evacuar y desechar la ceniza que procede del interior del lecho y pasa por el precipitador electroestático que se utiliza como filtro hacia la atmósfera. Las partículas son dirigidas hacia la tolva de descarga, transportada hacia el silo de ceniza.En el presente trabajo de título el tema principal consiste en realizar un estudio para el mejoramiento de la confiabilidad del elevador de capacho; con particular atención en los posibles problemas que ocurren cuando la ceniza circula por las diferentes partes móviles y su efecto sobre estas instalaciones.
Evaluación de los impactos en las tarifas de clientes regulados a raíz de los desafíos técnico/económicos que presenta la transición energética: desarrollo de un modelo tarifario predictivo y adaptable
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) del Valle Morilla, Juan Pablo; Zurita Oyarzún, Danilo; Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andrés
La presente memoria tiene como objetivo principal evaluar los impactos en las tarifas de clientes regulados frente a los desafíos técnico-económicos derivados de la transición energética. Para ello, se diseñó y desarrolló una herramienta de cálculo tarifario adaptable a distintos escenarios, integrando información relevante sobre contratos de suministro y las metodologías de cálculo empleadas en el mercado eléctrico chileno. En primera instancia, se recopiló información clave sobre contratos vigentes y futuros, incluyendo sus fórmulas de indexación y mecanismos de ajuste, permitiendo construir una base de datos robusta. Esta base de datos sirvió como soporte para modelar escenarios de análisis relacionados con cambios contractuales, términos anticipados de contratos y la incorporación de nuevas licitaciones. Adicionalmente, se integraron proyecciones de demanda, precios de combustibles, costos de transmisión y distribución, elementos Críticos para la evaluación tarifaria. La herramienta desarrollada fue validada con datos reales de los semestres 2023-1 y 2024-1, demostrando márgenes de error reducidos. Entre los casos de estudio analizados, destacan escenarios de renegociación de contratos y términos anticipados. Los resultados evidencian que escenarios con cambios contractuales en licitaciones como la de 2013/03 2 generan una disminución progresiva en los precios del sistema, mientras que situaciones de dependencia de combustibles fósiles, como el escenario de precios altos del petróleo, incrementan levemente los costos para los clientes regulados, dado que esta proyección no fue muy brusca en el alza de índices. Se concluye que la incorporación de tecnologías renovables, junto con mecanismos de ajuste en los contratos, es clave para la reducción de la tarifa regulada en el contexto de la transición energética. Además, la herramienta propuesta evidencio ser altamente adaptable
Evaluación técnico económica de la transformación de un automotor eléctrico alimentado con catenaria, a operación autónoma utilizando H2 como vector energético
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Urrutia Parada, Catalina; Morales, Felipe; Departamento de Electricidad; Sanchez Squella, Antonio
El robo de cables de línea férrea supera los 3.200 millones de pesos a la fecha, un hecho común en el área del transporte ferroviario en Chile, siendo las regiones O’Higgins y Ñuble las más afectadas [8]. Al cortar el único suministro de energía que poseen los trenes, los tiempos de reanudación del servicio y los costos asociados al reemplazo de conductores, privan al sector de confiabilidad y seguridad, perjudicando directamente la vida de las personas que suelen utilizar este transporte a lo largo del país. La viabilidad de un servicio ferroviario continuo, exento de las limitaciones asociadas a la disponibilidad de catenarias y los costos vinculados al robo de estas, podría transformar significativamente la eficiencia y la economía de este sistema de transporte. En este contexto, se plantea como solución la conversión de un automotor eléctrico UT-440 de la serie Renfe, originalmente alimentado mediante catenaria, a una modalidad de operación autónoma impulsada por hidrógeno. Esta propuesta no solo aborda las restricciones actuales del suministro eléctrico, sino que también posiciona a la tecnología del hidrógeno como un vector energético prometedor para la movilidad ferroviaria, potenciando la sostenibilidad y reduciendo los costos asociados a la infraestructura eléctrica convencional. Es importante señalar que Chile tiene el potencial para liderar la producción, uso y explotación de hidrógeno verde debido a la posición estratégica que posee en cuanto a la generación de energías renovables.
Fabricación y análisis de rendimiento del supercondensador tipo coin cell basado en electrodos de rGO/Ag2MoO4
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Aravena Coloma, Fabián Nicolás; Ardila Rey, Jorge Alfredo; Departamento de Electricidad; Vivas, Leonardo Alfredo
Este trabajo muestra la fabricación y caracterización de un supercondensador tipo coin cell basado en electrodos de óxido de grafeno reducido (rGO) y nanopartículas de óxido de molibdeno de plata (Ag2MoO4), diseñado para aplicaciones de almacenamiento de energía. Los materiales con que se fabrico el dispositivo se seleccionaron debido a que el rGO muestra un gran area superficial y las nanopartículas de Ag2MoO4 muestran propiedades de conducción eléctricas sobresalientes, que en conjunto aportan mejoras significativas en cuanto al rendimiento electroquimico del dispositivo. El supercondensador fue fabricado mediante una mezcla optimizada de materiales y ensamblado con un electrolito de KOH 5M. Las pruebas incluyeron voltametría cíclica, carga-descarga a corriente constante y espectroscopía de impedancia electroquímica, evaluando tanto el material como el dispositivo final. Los resultados mostraron una capacitancia específica de 269 [F/g] en configuración de tres electrodos y 0.855 [F/g] en el dispositivo coin cell, con una retención de carga del 60 % tras 5000 ciclos. Aunque su densidad de potencia obtuvo un buen resultado (86.7 [W/kg]), su densidad de energía (0.8 [Wh/kg]) resultó limitada frente a otros supercondensadores. El trabajo concluye que las nanopartículas de Ag2MoO4 mejoran significativamente el rendimiento del dispositivo, posicionándolo como una alternativa adecuada para aplicaciones que requieren alta potencia y rápida entrega de energía, aunque con limitaciones en el almacenamiento de energía a largo plazo.
Fabricación y testeo de un módulo de supercapacitores de bajo costo basado en carbón activado y gel electrolítico biodegradable
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Valdebenito Correa , Nicolás Andrés; Rengifo Santana, Johnny Wladimir; Departamento de Electricidad; Vivas, Leonardo Alfredo
En este trabajo se demuestra la factibilidad del escalamiento de dispositivos de almacenamiento de energía mediante supercapacitores (SC) económicos, seguros y amigables con el medio ambiente. Se fabricó y probó un módulo de almacenamiento basado en supercapacitores de estado sólido. Para ello, se elaboraron electrodos de carbón activado y un gel electrolítico biodegradable compuesto por agar de grado comestible, óxido de grafeno (GO) y sales iónicas. La síntesis del óxido de grafeno se realizó mediante el método de Hummers modificado, y los electrodos se prepararon utilizando polifluoruro de vinilideno (PVDF) como aglutinante. Para evaluar las prestaciones de los dispositivos SC en función de la conducción iónica de los geles, se fabricaron tres geles electrolíticos variando la proporción de las sales iónicas KOH y KI. Posteriormente, se ensamblaron SC utilizando cada uno de los geles y electrodos a base de carbón activado, y se caracterizó su capacidad de retención de energía mediante ensayos de voltametría cíclica y ciclos de carga y descarga, complementados con análisis a través de diagramas de Nyquist obtenidos por espectroscopia de impedancia. Los resultados revelaron el comportamiento típico de los SC, en el que la capacitancia específica disminuye al aumentar la velocidad de barrido, debido a la dificultad de penetración de los iones a altas velocidades. Asimismo, se identificó una elevada componente resistiva en los dispositivos, lo que afecta negativamente su eficiencia en la transferencia de energía. A partir de estos análisis, se seleccionó el SC con mejor desempeño, fabricado con el gel 2 (elaborado con 0,5 [g] de KI y 1 [g] de KOH), para ensamblar un módulo de almacenamiento conformado por la conexión en serie de seis SC encapsulados en una carcasa de PLA impresa en 3D, con el objetivo de evaluar su rendimiento como módulo de SC de estado sólido. El estudio de este módulo de SC, como dispositivo de almacenamiento de energía económico, seguro y amigable con el medio ambiente, demuestra la factibilidad del escalamiento de estos dispositivos. Sin embargo, es necesario complementar el estudio para optimizar las características de los geles y mejorar el desempeño global del dispositivo. No obstante, como primera aproximación al escalamiento, se logró poner en funcionamiento un banco de SC de estado sólido fabricado con materiales de bajo costo y respetuosos con el medio ambiente.
Factibilidad del uso de MOF's como base para preparar nanofluidos dieléctricos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Steilen Sandoval, Joaquin Alexander; Ardila Rey, Jorge Alfredo; Departamento de Electricidad; Vivas, Leonardo Alfredo
Los transformadores eléctricos son una pieza esencial en la transmisión y distribución de energía, y dependen del uso de aceites dieléctricos para asegurar tanto el aislamiento interno como la disipación del calor generado durante su funcionamiento. Dado que los costos asociados al uso de estos aceites son elevados, ha surgido un interés creciente por encontrar alternativas que permitan reducir gastos y prolongar su vida útil sin comprometer el rendimiento. En este contexto, el uso de nanofluidos ha cobrado importancia en los últimos años como una solución viable para mejorar la eficiencia térmica en transformadores. Los nanofluidos consisten en suspensiones de un fluido base, como aceite o agua, que contienen nanopartículas metálicas o de óxidos, las cuales buscan incrementar notablemente la capacidad del fluido para transferir calor. Entre estos aditivos, las estructuras metalorgánicas (MOF) han captado gran atención debido a sus propiedades singulares, como su alta porosidad, amplia superficie específica y la posibilidad de ser diseñadas a nivel molecular. Estas características convierten a los MOF en candidatos muy prometedores para la formulación de nanofluidos más eficientes y estables en aplicaciones eléctricas. El presente trabajo explora la viabilidad de emplear MOF como base para la elaboración de nanofluidos dieléctricos. Para ello, se prepararon tres tipos distintos utilizando MOF de níquel, cobalto e hierro-molibdeno, los cuales fueron dispersados en aceite sintético estabilizado con ácido oleico. Se realizaron pruebas de rigidez dieléctrica y análisis de estabilidad mediante espectroscopía UV-VIS, con el fin de evaluar el comportamiento de las nanopartículas en suspensión y su efecto sobre las propiedades del fluido. Los resultados obtenidos permiten comparar el rendimiento de estos nanofluidos con el de los aceites tradicionales, aportando evidencia sobre su posible aplicación práctica en el sector energético.
Implementación de un sistema de control predictivo de par para un motor de flujo axial con imanes permanentes utilizado en aplicaciones de electromovilidad
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Jeria Rojas, Ian Franco Javier; Sanchez Squella, Antonio; Departamento de Electricidad; Rengifo Santana, Johnny Wladimir
Este trabajo de memoria de título tiene como objetivo evaluar, mediante simulaciones dinámicas, el desempeño de un esquema de control predictivo de par (MPTC) aplicado a un motor BLDC de flujo axial, accionado por un inversor fuente de tensión de dos niveles alimentado por un banco de baterías. Para ello, se desarrolló una metodología de control basada en el modelo discreto de la planta, con un horizonte de predicción de un paso. Inicialmente, los resultados de simulación demostraron una mejora significativa en el desempeño del esquema predictivo en comparación con el control clásico (DTC), destacándose una reducción del THD en las variables de salida, una disminución del rizado en las variables controladas y una mejora en la dinámica de control. Posteriormente, en virtud de mostrar su aplicación en electromovilidad, se definieron cuatro casos de estudio basados en ciclos de conducción estandarizados y empleados por organizaciones internacionales, lo cual, permitió operar el esquema en condiciones dinámicas reales. Los resultados evidenciaron un buen desempeño del control incluso en situaciones exigentes, como operaciones hipersincrónicas y de frenado regenerativo. Finalmente, se construyó un banco de pruebas del esquema propuesto, incluyendo el ensamblaje del conjunto motor-carga y del inversor. Este último fue integrado al sistema de control desarrollado en Simulink, utilizando la plataforma MicroLabBox como intermediario entre el hardware y el software, con el fin de realizar pruebas de funcionamiento.

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