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Análisis comparativo del cálculo de los costos marginales en el mercado eléctrico chileno con y sin vinculación multi-período interhorario para el año 2043
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Sanhueza Ávila, David Eduardo; Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andrés
Este estudio analiza los costos marginales locacionales en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) de Chile bajo dos esquemas tarifarios: con y sin vinculación multiperíodo intertemporal. En el contexto de la transición energética hacia fuentes renovables no convencionales (ERNC), cuya intermitencia impone mayores exigencias de flexibilidad, se evalúa un escenario proyectado para el año 2043 mediante simulaciones con datos oficiales del Ministerio de Energía. Se adopta una metodología cuantitativa, utilizando la herramienta LGPLAN©, simulando días típicos de cada mes del año. El estudio evalúa el impacto de implementar costos marginales locacionales temporales (TLMP) sobre los ingresos netos de los participantes del mercado, con énfasis en centrales térmicas y sistemas de almacenamiento con diferentes restricciones operativas. Los resultados muestran que el esquema TLMP genera impactos diferenciados según la tecnología. Particularmente, las centrales con bajas tasas de rampa y los sistemas de almacenamiento de corta duración (4h) presentan disminuciones significativas en sus ingresos netos respecto al esquema LMP tradicional, mientras que los sistemas de mayor duración (12h) tienden a beneficiarse. Estos efectos se mantienen a lo largo del año, con variaciones influenciadas por la estacionalidad y las necesidades de flexibilidad del sistema. El análisis demuestra la relevancia de las restricciones de rampa y del estado de carga en la formación de precios bajo TLMP, subrayando la importancia de considerar la flexibilidad operativa en el diseño tarifario futuro.
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 de la implementación de nuevas técnicas de protección anti-isla eléctrica en pequeños medios de generación distribuida de acuerdo con normativa vigente
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Araya Castillo, Matías Ignacio; Pulido Venegas, Esteban Samuel; Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres
Este trabajo busca ser un aporte en la investigación de nuevas técnicas para la detección de operación en isla eléctrica en Pequeños Medios de Generación Distribuida, evaluando la viabilidad técnica y normativa de métodos desarrollados como alternativa a las técnicas tradicionales implementadas en nuestro país, con el fin de disminuir los tiempos de detección de la formación de isla eléctrica y disminuir la cantidad de eventos no detectados. El estudio contextualiza la problemática de la isla eléctrica no intencional en sistemas de generación distribuida en Chile, destacando el crecimiento de las energías renovables y los desafíos asociados a su integración en la red eléctrica. Se introduce al lector a los sistemas eléctricos de potencia y las características de los sistemas de protección, así como los elementos de protección eléctrica utilizados comúnmente en distribución. Para el análisis, se seleccionan tres métodos innovadores de detección de isla eléctrica de acuerdo con el estado del arte: ROCOPV, ROCOAP-ROCORP y Comp. simétrica, y se compara su desempeño contra los métodos tradicionales contemplados en la norma vigente: ROCOF y Salto Vector. Para ponerlos a prueba se elige el sistema de potencia propuesto en el estándar IEEE Std 399-1997 como modelo base para realizar el estudio y se implementa junto con las protecciones en el software DIgSILENT PowerFactory, destacando el uso del lenguaje de simulación DSL para construir los modelos dinámicos de la protecciones. Los resultados revelan que las protecciones nuevas son competitivas en tiempos de detección y confiabilidad a las protecciones tradicionales en la detección de operación en isla eléctrica. En total, se realizan 45 simulaciones, concluyendo que las protecciones ROCOPV, ROCOAP-ROCORP y Comp. simétricas son alternativas viables para el reemplazo de las protecciones tradicionales ROCOF y Salto Vector. El estudio propone un marco de pruebas útil para investigaciones futuras en protecciones eléctricas y respuestas transitorias en sistemas de distribución.
Análisis de la influencia de la contaminación y la altitud en el cálculo de la distancia de fuga de aisladores
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2019-11) Araya Salinas, Jersim Daniel; Schurch Brandt, Roger Steffan; Departamento de Electricidad; Montaña Chaparro, Johny Hernan
En el presente trabajo de título se estudió el desempeño de un aislador bajo distintos niveles de contaminación tipo A y a distintas altitudes de operación. Para el desarrollo del estudio se dibujó un prototipo de aislador de vidrio con las características del aislador de referencia clase U120B, este fue utilizado para realizar las simulaciones con las condiciones de interés. El programa elegido para ejecutar estas simulaciones fue el software comercial “COMSOL Multiphysics”, el cual es utilizado para dar solución al problema electrostático y de capa conductiva por medio del método de elementos finitos. La contaminación fue representada como una delgada capa conductiva e ingresada como condición de borde del modelo por todo el camino de fuga del aislador. La conductividad de la capa (σ) se varió dentro del rango de 0,004 a 0,4 [𝑆/𝑚] y los espesores (𝑒) entre 20 a 40 [μ𝑚], la elección y combinación de estos parámetros es determinado por el nivel de severidad de contaminación del sitio (SPS). Para representar el efecto de la disminución de la rigidez dieléctrica en la frontera aire-aislante por la disminución de la presión atmosférica producto del aumento de altitud, fueron utilizados factores sugeridos por la norma IEC 60071-2 y CIGRE 361-1 y aplicados sobre la tensión de operación, distancia de fuga y distancia de paso del aislador seleccionado. Para determinar el desempeño eléctrico del aislador se analizó la distribución de potencial y el campo eléctrico tangencial en la superficie. Los resultados dejaron una evidente dependencia del aumento de la intensidad de campo eléctrico tangencial con el aumento de la conductividad de la capa de contaminación, superando en un 52,6% para la conductividad de 0,4 [𝑆/𝑚] respecto al valor mínimo. Mientras que el aumento del espesor no significó grandes variaciones para la distribución de potencial ni campo eléctrico tangencial, obteniéndose menos del 2% de diferencia entre sus valores máximos. El aumento de las distancias de fuga y de paso necesarias para todas las altitudes estudiadas mostraron una mejoría en el rendimiento respecto a los resultados sin corregir, sin embargo, las distancias obtenidas deben ser revisadas y comparadas con las distancias calculadas para la corrección con los efectos de la contaminación, ya que estas representan un sobredimensionamiento mayor respecto a las distancias corregidas por altitud.
Análisis de los indexadores en licitaciones de contratos de suministro eléctrico para clientes regulados en Chile: pasado, presente y futuro
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) De La Fuente Wilk, Rodrigo Tomas; Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres
La problemática que motivó esta memoria fue la quiebra y la terminación de contratos de suministro a clientes regulados por parte de empresas de generación, debido a condiciones desfavorables provocadas por métodos de comercialización y problemas sistémicos. En base a esto, se buscaron causas y soluciones para mejorar esta situación. Primero, se revisó el contexto histórico previo a las Licitaciones de Suministro Eléctrico a Clientes Regulados, identificando las causas de su creación, y se profundizó en su funcionamiento y cambios regulatorios a lo largo del período de estudio. Se comparó el abastecimiento eléctrico a clientes residenciales en Chile con la experiencia internacional en España, Reino Unido y Estados Unidos. Luego, se analizaron los resultados de las licitaciones desde 2006 hasta 2023, con énfasis en los precios de adjudicación, energía adjudicada e indexadores utilizados. Realizando la indexación de los contratos, se determinaron los ingresos por retiros de energía para abastecer a las distribuidoras en el período 2013-2023. Se identificó un período crítico (2021-2023) caracterizado por altos costos marginales. En este contexto, se cuantificó la problemática, destacando los contratos más críticos de la Licitación del 2015, que a pesar de generar ingresos totales de 1.420 [MM USD], tuvieron pérdidas de 23 [MM USD].
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.
Análisis técnico-económico del impacto de los sistemas de almacenamiento de energía en los servicios complementarios y la potencia de suficiencia
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Moreno Soza, Valentín; Cárdenas, Alfredo; Departamento de Electricidad; Valdivia Lefort, Patricio; Barrueto Guzman, Aldo
La mancomunión de los esfuerzos de diferentes organizaciones mundiales para mitigar los efectos del calentamiento global ha encontrado en el alto volumen de las emisiones de CO2, un problema que debe ser solventado, especialmente en las industrías que registran un mayor volumen de emisiones, como la energética; esto ha desembocado en un auge de los Sistemas de Almacenamiento de Energía, señalados como una tecnología central en la transición energética a la carbono neutralidad, debido a su capacidad de almacenar la energía en un determinado momento para luego ser inyectarla. Otra tecnología de vital importancia para la transición energética son las tecnologías de generación de energía eléctrica mediante fuentes renovables no convencionales, las que ya han demostrado poder contribuir a la reducción de las emisiones en comparación con las tecnologías de generación cuyos insumos son combustibles fósiles; sin embargo, también han complicado la mantención de los estándares de seguridad y calidad del suministro de energía eléctrica causado por la alta variabilidad del insumo del cuál se sirven las tecnologías renovables. En consecuencia, se ha visualizado en la capacidad de carga y descarga de los Sistemas de Almacenamiento de Energía, la posibilidad de complementar y solventar el defecto de la intermitecnia de las centrales de generación renovables no convencionales. Las empresas interesadas en estudiar la implementación de estos proyectos han encontrado en la normativa chilena existente un marco legal definido que faculta el estudio de la viabilidad de los Sistemas de Almacenamiento de Energía en el mercado eléctrico de Chile. En consecuencia, es posible estudiar su desempeño no solo en el mercado mayorista de energía, sino que también se puede extender su modelo de negocio hasta el mercado de servicios complementarios y potencia de suficiencia, mercados fundamentales para garantizar la seguridad y calidad del servicio eléctrico y principalmente dominados por las tecnologías convencionales. En el presente trabajo se evaluaron técnicamente 18 Sistemas de Almacenamiento de Energía diferentes, para luego visualizar el desempeño económico de los 6 artefactos que resultaron mejor evaluados en la etapa previa y así poder dilucidar la viabilidad de estos proyectos en Chile mediante una proyección de ingresos(...).
Caracterización de descargas parciales de vacuolas en resina epóxica generadas a partir de diferentes tipos de gases
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Videla Santibáñez, Gabriel Octavio; Departamento de Electricidad; Ardila Rey, Jorge Alfredo; Schurch Brandt, Roger Steffan
En el presente documento, se detalla el método de fabricación de probetas de resina epóxica con vacuolas de dimensiones específicas en su interior, cada una con un contenido gaseoso diferente. El objetivo es caracterizar las descargas parciales (DP) dentro de estas cavidades. Las vacuolas son pequeñas cavidades que se generan por diversas causas al interior de los materiales aislantes creando imperfecciones en él. La composición varía en un espectro de gases donde es posible identificar algunos compuestos repetitivos. Estos defectos, generalmente se producen durante los procesos de fabricación y/o manipulación de los elementos aislantes, también durante su uso se generan compuestos volátiles característicos de los componentes utilizados. Además, al someter el material a alta tensión, el campo eléctrico al interior de estos desperfectos puede alcanzar una magnitud suficiente para provocar descargas parciales y comenzar a degradar progresivamente el aislador. Finalmente, producto de estas descargas al interior de las vacuolas, aumentan las probabilidades de que ocurra una falla que comprometa el material aislante resultando en un daño mayor. Para identificar los efectos que tienen las descargas parciales al interior del aislador según el gas que contenga, se procede a emular vacuolas con gases específicos en probetas de resina epóxica para luego caracterizar las descargas mediante representación gráfica a través de diagramas PRPD (Phase Resolved Partial Discharge) y mapas T-F (TiempoFrecuencia), herramientas que grafican la distribución de las descargas parciales en función de la fase y la relación entre el tiempo y la frecuencia, respectivamente, junto con análisis estadístico. Se fabricaron seis probetas, dos idénticas por cada mezcla gaseosa. Las prime ras fueron de hidrógeno puro, otras dos con una mezcla de aire y metano, y las últimas con una mezcla denominada patrón, que incluye diferentes proporciones de hidrocarburos y otros compuestos presentes en transformadores eléctricos con diversos niveles de fallas.
Caracterización del crecimiento de árboles eléctricos en probetas con vacuolas e imperfecciones mediante análisis de componentes principales de parámetros característicos en señales de descargas parciales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Reyes Morales, Cristóbal Sebastián; Departamento de Electricidad; Schurch Brandt, Roger Steffan; Ardila Rey, Jorge Alfredo
La integridad de los materiales aislantes en los sistemas de Alta Tensión es fundamental para la confiabilidad y seguridad operacional de los sistemas eléctricos de potencia, impactando directamente en el bienestar del consumidor final. La degradación de estos materiales representa un desafío ingenieril histórico, que ha impulsado una vasta gama de investigaciones y avances tecnológicos enfocados en entender las dinámicas de deterioro y desarrollar estrategias correctivas para prolongar la vida útil de los equipos. En este contexto, el presente trabajo de título se centra en el análisis de la arborescencia eléctrica en resinas con presencia de vacuolas e imperfecciones, con el propósito de evaluar la efectividad de técnicas avanzadas seleccionadas para caracterizar el crecimiento y la evolución de este fenómeno. A pesar de la utilidad de las metodologías tradicionales en la identificación de ruido y la clasificación de fuentes de descargas parciales, existen escasas publicaciones asociadas al estudio y su capacidad para analizar de manera exhaustiva las descargas parciales y su relación con la progresión de la arborescencia eléctrica en todas sus etapas. Con el objetivo de superar estas limitaciones, se propone una metodología innovadora que integra el análisis de mapas tiempo-frecuencia, técnicas cromáticas, y evaluación temporal y frecuencial de la señal, complementado con el Análisis de Componentes Principales (PCA). Este enfoque permite una exploración detallada de las descargas parciales desde perspectivas de tiempo y frecuencia, facilitando la reducción de la dimensionalidad y el descubrimiento de patrones clave en los datos, lo que resulta en una comprensión más profunda de la arborescencia eléctrica y el papel que juegan las imperfecciones en su desarrollo.
Construcción de un sensor de detección de descargas eléctricas atmosféricas para ser integrado a la red World Wide Lightning Location Network - WWLLN
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2019-05) Araya Jaramillo, César Miguel; Departamento de Electricidad; Montaña Chaparro, Johny Hernan
A pesar del rápido avance que ha tenido la electrónica en las últimas décadas, el desarrollo e investigación de sensores y redes de detección de descargas atmosféricas se ha visto mermado y limitado a intereses meramente económicos, como lo son la detección de descargas eléctricas atmosféricas para la navegación y aviación. Una vez resuelto este problema, no había habido un interés comercial que guiara a profundizar el conocimiento de este fenómeno, por lo que la liberación y propagación de la información ha sido acotado. Además, las redes de detección existentes hoy en día, están limitadas a territorios geográficos específicos y la información de ellos es procesada de forma independiente entre una red y otra. La World Wide Lightning Location Network (WWLLN) es una red internacional, liderada por el profesor Robert Holzworth, la cual busca generar una red internacional de detección de descargas atmosféricas, a través de lazos de cooperación académicos con universidades del mundo. La expansión de la red está definida y guiada desde la WWLLN, viendo limitada su agenda de expansión al presupuesto de investigación anual, resultando una expansión restringida a añadir sensores en donde la densidad de estos sea momentáneamente más baja. Una de las grandes ventajas que se encuentran en este sistema es que la cobertura de la red está enfocada en todo el mundo, y la información proporcionada podrá resultar clave en un futuro próximo en donde se sabe que se está viviendo un cambio climático y en donde Chile es uno de los países más afectados. Además dada la característica de alta propagación de las señales VLF, se hace posible el registro e investigación de descargas que ocurren en el océano, lugar donde no es posible instalar sensores de ninguna característica. Con el sensor instalado en Valparaíso, se tiene un radio de detección de 5000 kilómetros, con el cual es posible detectar descargas hasta Isla de Pascua. La expansión de la red y el aumento de su contabilidad a lo largo del mundo, ayudará a que los países pobres que no cuenten con una red propia de detección, puedan tomar los datos de esta red como referencia para su propio país. Por otra parte los países que cuentan con redes propias y/o en aquellos en donde se esté realizando cooperaciones con los países vecinos para expandir su red de información, se podrá utilizar los datos de la WWLLN para contrastar su información y aumentar así la confiabilidad de sus datos. En la presente memoria se hace pública la información para la construcción de un sensor VLF, para la cooperación con la red WWLLN, con este aporte, la mejora en la eficiencia de detección y cobertura de la red WWLLN queda también en manos de todo aquel que investigue las descargas eléctricas atmosféricas, descongestionando en parte la WWLLN y fortificando lazos de cooperación desde Latinoamérica hacia el mundo. Además todos los sistemas de detección ya existentes en los países, podrán abrirse a la colaboración con la WWLLN y de esta forma, tener datos de un segundo sistema, para contrarrestar las propias mediciones y aumentar así su confiabilidad.
Construcción de una máquina soldarora rotativa
(1987) Flores Muñoz, Edgardo Antonio; Vásquez Avello, Miguel Ángel; Yáñez Maturana, Alfonso; Departamento de Electricidad
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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.
Control sensorless de un convertidor modular multinivel
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Jiménez González, Cristian Eduardo; Morales Flores, Felipe; Departamento de Electricidad; Sanchez Squella, Antonio
Los convertidores modulares multinivel han surgido como una solución efectiva ante aplicaciones de alta tensión y potencia. Su modularidad les otorga la capacidad de aumentar el nivel de tensión agregando submódulos en serie, lo que permite mejorar la calidad de la energía entregada en términos de contenido armónico. Sin embargo, esto obliga a que se aumente el número de sensores usados en el convertidor, lo que aumenta sus costos y complejidad. En el presente trabajo se estudia el control de un convertidor modular multinivel, sin medición de sus variables internas, monofásico de 5 niveles con topología medio puente en sus submódulos. Esto se realiza mediante un observador de estados basado en un Filtro de Kalman Extendido, con el que se estiman las tensiones de condensador de submódulos, corriente circulante y corriente de salida del convertidor. Luego, estas estimaciones son usadas para reemplazar las señales adquiridas por los sensores correspondientes del convertidor. Este estudio se realiza tanto en simulación como en implementación experimental, bajo 4 casos: arranque del estimador con condiciones iniciales cero, cambio de referencia a lazo abierto, cambio de referencia a lazo cerrado con y sin mediciones. Los resultados obtenidos para simulación entregaron errores menores al 22% en la estimación de sus variables de control en estado estacionario para índices de modulación superiores a 0,5. Además, la respuesta dinámica del sistema de estimación se mantiene similar a la del convertidor. Por otra parte, al implementar experimentalmente este sistema se obtuvieron errores menores al 22% al igual que en simulación. Sin embargo, en este caso si se observa una variación en la respuesta dinámica. Se detecto que la principal causa del error corresponde al tiempo muerto en los pulsos complementarios y a la dinámica de encendido/apagado de los semiconductores, los cuales no se modelan en el observador de estados.
Desarrollo de algoritmo para la estimación de parámetros del modelo dinámico en paneles fotovoltaicos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Inostrosa Muñoz, Felipe Andrés; Sanchez Squella, Antonio; Departamento de Electricidad; Valdivia, Patricio
En el presente trabajo de memoria, se buscar desarrollar una herramienta que permita realizar la estimación de parámetros de un modelo representativo de paneles fotovoltaicos, para posteriormente, dar pie a una futura implementación y pruebas en terreno. El desarrollo del algoritmo fue realizado en Matlab/Simulink, utilizando como referencia el trabajo On-line Identification of Photovoltaic Arrays’ Dynamic Model Parameters, en donde se entrega la metodolog´ıa para la aplicaci´on del Dynamic Regressor Extension and Mixing, desde ahora en adelante DREM, en un modelo circuital que incluye el efecto de la capacitancia parasita. El funcionamiento de la herramienta fue evaluada por medio de un bloque que simula la operación de un panel fotovoltaico, para lo cual, fueron introducidos sus parámetros y los valores de temperatura e irradiancia. A partir de las señales de tensión y corriente, se ejecuta la herramienta diseñada y se logra de forma satisfactoria, el desarrollo de 3 estimadores para distintos modelos fotovoltaicos, que son capaces de calcular los valores introducidos a partir de las señales de tensión y corriente. Por otro lado, también se puso a prueba la respuesta de los estimadores diseñados frente a cambios en la operación de un panel fotovoltaico, logrando la estimación en aproximadamente 10 [ms]. Frente a los resultados obtenidos, utilizando un bloque que representa la operación de un panel fotovoltaico, se dio inicio al montaje experimental que incluye el acople de un convertidor boost, por lo cual, se espera evaluar la herramienta con señales de tensión y corriente experimentales en un futuro próximo.
Desarrollo de mecanismos regulatorios para el incentivo de infraestructura que brinde al sistema eléctrico nacional niveles de inercia y de potencia de cortocircuito eficientes
(2023-07) Reyes Sanhueza, Ariel Alejandro; Canales, Felix; Departamento de Electricidad; Gil, Esteban; Zurita, Danilo
Chile ha establecido metas ambiciosas para incrementar la participación de las energías renovables no convencionales (ERNC) en su matriz energética. Este estudio aborda algunos de los desafíos y recomendaciones para el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) en el contexto de una creciente penetración de energías renovables no convencionales, lo que requiere el desarrollo de herramientas técnicas, económicas y regulatorias para asegurar la seguridad y calidad del servicio. La transición hacia una matriz energética con mayor presencia de ERNC plantea retos en la operación del sistema eléctrico. Específicamente, las tecnologías basadas en electrónica de potencia, como la energía eólica y fotovoltaica, impactan la robustez del sistema eléctrico. Dos parámetros fundamentales para medir esta robustez son la inercia sistémica, que evalúa la estabilidad de la frecuencia, y la potencia de cortocircuito, que representa la "rigidez" del voltaje en una barra. Para abordar estos desafíos, se analizan diversas tecnologías que pueden fortalecer el sistema eléctrico, destacando dos de ellas: los condensadores sincrónicos y los convertidores formadores de redes (GFM). Luego, se realiza una evaluación económica de la instalación de esta infraestructura, presentando cinco casos de estudio. Las recomendaciones y conclusiones principales del estudio se basan en el análisis de experiencias internacionales, con énfasis en dos países líderes en este ámbito: Reino Unido y Australia. El Reino Unido ya ha llevado a cabo licitaciones para implementar nuevas infraestructuras que aporten robustez a su sistema, incluyendo la tecnología de convertidores GFM, mientras que Australia cuenta con una normativa técnica avanzada para medir y responder ante un déficit de inercia o potencia de cortocircuito.
Desarrollo de un 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(...).
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.
Determinación de la relación entre la robustez del SEN y los valores del índice ESCR para su implementación en Chile en el contexto de descarbonización de la matriz energética
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-11) Aparicio Espinoza, Camila Antonia; Rozas Valderrama, Rodrigo Andrés; Departamento de Electricidad; Álvarez Malebrán, Ricardo Javier
En esta memoria se evalúa la idoneidad técnica de los umbrales del índice Equivalent Short Circuit Ratio (ESCR) aplicados en Chile como herramienta para medir la robustez del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), en el contexto de su transición hacia una matriz energética descarbonizada y con alta penetración de recursos basados en inversores (IBR). Se describe el marco teórico relacionado con la estabilidad eléctrica, la influencia de los IBR en la robustez del sistema, y se analizan distintas metodologías para evaluar el nivel de cortocircuito. La evaluación se realiza a través de simulaciones RMS en DIgSILENT PowerFactory bajo diversos escenarios operacionales. Los resultados muestran que, si bien valores de ESCR menores a 1.5 generan mayores sobretensiones transitorias, no se detectan incumplimientos críticos de estabilidad ni colapsos de tensión. Se concluye que el umbral convencional de ESCR mayor a 1,5 podría ser flexibilizado bajo ciertas condiciones, especialmente considerando configuraciones con bajos despachos de IBR. Finalmente, se propone avanzar hacia la estandarización normativa del uso del índice ESCR, complementando su estandarización con simulaciones EMT para una caracterización más precisa.

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