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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; Universidad Técnica Federico Santa María. 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 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; Universidad Técnica Federico Santa María. 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 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 EXPOST DEL EFECTO DE LA LEY CORTA II N° 20.018 EN LOS PRECIOS DE LOS CONTRATOS DE SUMINISTRO DE LARGO PLAZO DE LAS DISTRIBUIDORAS
(2016) Rozas Valderrama, Rodrigo Andres; Departamento de Industrias
En este trabajo se exponen de manera general las razones para la creación dela Ley Corta II, así como sus principales objetivos y el proceso de discusión enel Congreso. Esto para dar un contexto al objetivo principal de esta tesis, quebusca establecer el impacto económico para la sociedad que han tenido losprocesos de licitación desarrollados entre 2006 y 2015 bajo el alero de la LeyCorta II a partir de un análisis de los contratos adjudicados en cada proceso ylos retiros de energía atribuibles a dichos contratos entre enero del 2010 ydiciembre del 2015.Se determinó que el proceso del año 2006 tuvo un impacto positivo en losprecios fínales a clientes regulados, implicando a diciembre de 2015 un ahorrode más de MMUSD 2000 para la sociedad si lo comparamos con el métodovigente previo a la promulgación de la Ley Corta II, consistente en valorizar laventa de potencia y energía al Precio Nudo de Corto Plazo.Las razones para este ahorro son la gran cantidad de energía licitada, los bajosprecios obtenidos y los indexadores elegidos por los oferentes, que han tenidoun comportamiento moderado entre el 2010 y el 2015.Sin embargo, los procesos de licitación del 2008, 2010, 2012 y 2013 al seranalizados de la misma forma arrojan un aumento de los precios al compararloscon los PNCP, especialmente en el proceso del año 2008 que provocó unperjuicio superior a los MMUSD 1200 entre enero del 2010 y diciembre del2015. La causa principal de esto son los altos precios adjudicados, reflejo de losmarginales presentes durante el 2008 y que dieron a los oferentes un impulso aofrecer precios elevados, sabiéndose pocos los competidores con la capacidadde ofertar las magnitudes de energía licitadas, y a la elección como indexadorprincipal del CPI lo que da una tendencia alcista permanente a los precios.La decisión de indexar esas ofertas en base a CPI en desmedro de los insumosprincipales (como se hizo en el proceso del 2006) refleja una apuesta especulativa de los generadores en cuanto a que las condiciones del sistema ymercado que elevaron de forma tan importante los marginales durante el 2008eventualmente desaparecerían, lo que en efecto ha sido así y ha dado grandesdividendos a quienes se adjudicaron esos Contratos, entre ellos ENDESA yColbún.Aun así, en el global los Contratos adjudicados bajo las condiciones de la LeyCorta II han representado para la sociedad un ahorro total de MMUSD 461 adiciembre del 2015, a pesar de las falencias descritas.Sin embargo, el análisis demuestra que este beneficio tiende a revertirse, y enbase a la proyección de los pagos de las distribuidoras producto de los pagosfuturos de los contratos vigentes más los contratos que entrarán en vigencia seestima que, para el año 2025, la sociedad habrá incurrido en un sobrecosto deunos MMUSD 5500. Si además se consideran loa posibles resultados delproceso de licitación en curso durante el primer semestre del 2016, el resultadoglobal (para el año 2040) sería de un sobrecosto entre los 1.000 y 8.500millones de dólares estadounidenses.
Diseño y Validación de un Prototipo Experimental para la Generación Controlada de Fallas tipo T1, T2 y T3 en Muestras de Aceite Dieléctrico
(2024) Rodríguez Espinoza, Álvaro Manuel; Cerda Luna, Matías Patricio; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; Ardila Rey, Jorge Alfredo
La presente memoria diseña y evalúa un prototipo experimental para la emulación controlada de fallas térmicas del tipo T1, T2 y T3 en aceites dieléctricos utilizados en transformadores. Estas fallas representan escenarios críticos en la operación de transformadores, y su análisis es esencial para garantizar la fiabilidad y seguridad de los sistemas eléctricos de potencia. El trabajo combina ensayos experimentales y simulaciones por elementos finitos para diseñar, implementar y validar un sistema que reproduzca las condiciones reales de fallas térmicas. En este contexto, la problemática radica en la falta de herramientas experimentales confiables que permitan emular fallas térmicas en condiciones controladas, lo que obstaculiza la mejora de los métodos de diagnóstico. Además, la dependencia de interpretaciones normativas no contempla factores críticos como el tiempo de exposición térmica, lo que puede llevar a diagnósticos imprecisos. Estas limitaciones subrayan la necesidad de desarrollar prototipos que reproduzcan estas fallas de forma segura y repetible, permitiendo así un análisis más profundo y validaciones efectivas.
Efecto en la energía de fractura requerida al pre-acondicionar rocas mediante impulsos eléctricos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2023) Meneses Riquelme, Camila Alejandra; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales; Estay Huidobro, Rodrigo
En minería, el proceso de conminución consiste en la reducción de tamaño de materiales rocosos para su posterior procesamiento. Las etapas que componen este proceso se denominan chancado y molienda, las que requieren de altos niveles de energía eléctrica, con valores cercanos al 70% del consumo energético total utilizado en una planta minera, lo que puede aumentar si se quiere conseguir un tamaño de partícula aún menor. El objetivo principal de este estudio radica en la importancia de desarrollar nuevas técnicas que permitan una disminución del consumo energético en las distintas etapas del proceso minero. A partir de esto se analiza el impacto en la energía de chancabilidad, también conocida como energía de fractura, de rocas ante la aplicación de impulsos eléctricos que favorecen la propagación de fracturas, con el propósito de reducir el consumo de energía en el proceso de conminución. El trabajo de laboratorio que se desarrolló en este estudio requiere de un total de 36 muestras de roca, de las cuales 18 son sometidas a la aplicación de impulsos eléctricos y el resto se mantiene en sus condiciones iniciales. El generador de impulsos es cargado inicialmente con un voltaje de 80 kV y se aplican 15 pulsos a cada muestra, con un intervalo de 1 s entre cada uno. Luego, las 36 muestras son sometidas al Ensayo de impacto de Bond con el objetivo de determinar la energía de fractura requerida. El análisis general de los resultados revela que la energía de chancabilidad requerida para fracturar las rocas que fueron sometidas a la aplicación de impulsos eléctricos es menor que la de las rocas que no se sometieron al pretratamiento eléctrico, con un valor promedio de 40,75 J para el primer caso y de 69,56 J para el segundo. Por lo anterior es posible afirmar que el estudio desarrollado comprueba experimentalmente que la aplicación de impulsos eléctricos de alta tensión sí provoca un efecto en la disminución de la energía de fractura requerida en rocas.
Impacto de la incorporación de esquemas de protección especial para el manejo de congestiones de corto plazo en las decisiones de inversión en transmisión de mediano plazo
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2023) Meza Labra, Eduardo Ignacio; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; Alvarez Malebran, Ricardo Javier
En este estudio se analizó la viabilidad de incorporar Esquemas de Protección Especial (SIPS) como alternativa de expansión para la planificación del sistema de transmisión eléctrica de mediano plazo en Chile. La metodología desarrollada permite identificar congestiones en la red eléctrica y diseñar un SIPS específico para resolver la congestión detectada. Luego, el SIPS diseñado se incorpora como alternativa de expansión en una herramienta de planificación óptima de la transmisión de mediano plazo. Esta solución contribuiría a obtener soluciones de expansión más económicas y con un menor impacto social y ambiental. Esta metodología representa una sólida base para el análisis y desarrollo de SIPS en este ámbito, ya que se hace uso de herramientas como DeepEdit y Flex-Tran, que tienen una base sólida para desarrollar este tipo de estudios. Para este análisis, se desarrolló un caso base en el que la solución a los problemas de congestión es construir nuevos circuitos que permitan aumentar la capacidad del corredor. La propuesta que incorpora SIPS se comparó con el caso base en cuanto a costos y beneficios. Los resultados mostraron que la propuesta que incorpora SIPS resulta más económica en costos de inversión de proyectos y costos de operación. El principal beneficio de la implementación de SIPS, además del económico, es que permitiría evitar la construcción de circuitos, lo que reduciría significativamente los tiempos de implementación y los costos asociados a ellos. Aunque en Chile, el uso de los SIPS está determinado por factores técnicos y no económicos, se espera que estos resultados fomenten el desarrollo de nuevas investigaciones sobre la implementación de SIPS en la planificación de la expansión de la transmisión eléctrica, ya que representan una alternativa valiosa para el desarrollo y expansión del sistema de transmisión eléctrica.
Propuesta de mejora de criterios de planificación de la transmisión de sistemas zonales incorporando generación de pequeña escala
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2023) Hernández Ramírez, Miguel Ignacio; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres; Barrueto Guzman, Aldo
La planificación de la transmisión del sistema eléctrico en sus redes nacionales y zonales es abordada en el artículo 87° de la Ley General de Servicios Eléctricos (LGSE o Ley), donde se establecen consideraciones generales que debe tomar en cuenta la planificación de la transmisión. Por otro lado, existe como normativa el Reglamento de los Sistemas de Transmisión y Planificación de la Transmisión (Reglamento), que establece los criterios y la metodología aplicable al proceso de planificación anual de la transmisión a realizarse conforme a los dispuesto en el artículo 87° de la LGSE. Se identifica que la regulación vigente de la planificación de los ST ocupa iguales criterios de planificación de los sistemas de transmisión nacional (STN) y los sistemas de transmisión zonal (STZ). Sin embargo, las características y necesidades técnicas, territoriales y de desarrollo evidencian diferencias a considerar en la planificación de los STZ de la STN. Ante esta situación, este trabajo abarca la problemática de forma separada, identificando las necesidades y características del sistema de transmisión zonal y su desarrollo. Además, se identifican oportunidades de mejora en el proceso y la metodología utilizada en la planificación de la Tx. El objetivo de este estudio es diseñar una propuesta de mejora en la planificación de redes zonales del Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Para esto se determina el estado actual de planificación de redes zonales existente en Chile estudiando el Reglamento de los Sistemas de Transmisión y Planificación de la Transmisión y el proceso llevado a cabo por los diferentes participantes como son el Coordinador Eléctrico Nacional (Coordinador), la Comisión Nacional de Energía (CNE o Comisión), el Ministerio de Energía (Ministerio), y los Promotores de Proyectos de expansión. Además, se investigan criterios internacionales de planificación analizando la experiencia de Estados Unidos y Australia. A continuación, se busca diagnosticar el estado de proyecto de generación de pequeña escala tipo Pequeños Medios de Generación Distribuida (PMGD) y Pequeños Medios de Generación (PMG) en subestaciones, teniendo como objetivo la identificación de una metodología de evaluación de redes zonales, que facilite el ingreso eficiente de generación de pequeña escala, diseñando de esta forma criterios de planificación que mejoren el proceso de expansión de la transmisión zonal con mayor atención en las mejoras para la incorporación de medios de generación de pequeña escala.
Propuestas conceptuales de diseño de un mercado en base a ofertas, para mercado mayorista de corto plazo de energía eléctrica al 2030
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2023) Reyes Espinoza, Cristopher Gabriel; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Electrónica; Gil Sagas, Esteban Manuel
El objetivo de este documento es desarrollar propuestas conceptuales para el diseño de un mercado en base a ofertas para el actual mercado mayorista de corto plazo de energía eléctrica en Chile al 2030. Se espera que este mercado entregue las herramientas a sus participantes para integrar energías limpias a la matriz energética nacional de manera competitiva sin afectar de forma negativa al consumidor final. A lo largo de este documento se incluye un análisis del actual mercado mayorista de energía de corto plazo de Chile, y una revisión a diversas experiencias internacionales de mercados de energía basados en oferta con el fin de visualizar falencias del actual mercado y proyectar mejoras. Además se realiza un análisis de operación del actual mercado mediante Plexos para identificar el comportamiento de los agentes y los rasgos que se deben tener en consideración para establecer las reglas de un futuro mercado de energía basados en ofertas. Finalmente, se establece que migrar a un mercado basado en ofertas es un desafío dadas las características actuales que posee el mercado en términos de concentración de mercado, ya que es posible que se ejerza poder de mercado de 3 maneras, se retenga capacidad, se aumente o disminuya la oferta para obtener beneficios, o se utilice los desacoples históricos del sistema con el fin de obtener mayores ganancias. Es por ello que se plantean diversas propuestas con el fin de que este mercado funcione de la manera más transparente y justa para los participantes, y que su funcionamiento no afecte al consumidor final. Se espera que este diseño propuesto aporte a un mercado más eficiente y sostenible, con una mejor integración de las energías renovables y aportando al desarrollo sostenible del país a largo plazo.

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