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ALTERNATIVAS A LA FORMULACIÓN DEL INFORME DE COSTOS DE CONEXIÓN PARA LOS PEQUEÑOS MEDIOS DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA (PMGD) CONECTADOS A LA RED DE MEDIA TENSIÓN
(2018-02) MARCOS LETELIER, PABLO IGNACIO; MARCOS LETELIER, PABLO IGNACIO; Gil Sagas, Esteban Manuel (Profesor Guía); Valdivia Lefort, Patricio (Profesor Guía); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; NOVOA, SEBASTIAN
La hipótesis que da sentido a este trabajo es que el desarrollo masivo de la generación distribuida en Chile se ha visto obstaculizado por fallas en la regulación de este tipo de generación eléctrica, dado que se están provocado enormes “listas de espera” para poder conectarse a los alimentadores. Sin considerar que muchos de estos proyectos finalmente no se construyen. Para conocer a que se enfrentan realmente los proyectos de generación, es que se simula el caso real de un Pequeño Medio de Generación Distribuida (desde ahora PMGD) mediante el software DigSILENT. El proyecto Eléctrica Altos de Tiltiles un proyecto de 3 MW que se conectará a las redes de media tensión de Enel Distribución, específicamente en Batuco, donde existen otros 3 PMGD con Informe de Costos de Conexión (desde ahora “ICC”) aprobada que no se encuentran en construcción, por lo tanto es exactamente el caso que se propone solucionar. Al realizar los estudios con la normativa actual, se puede dar cuenta que hay que realizar adecuaciones en la red para la conexión del proyecto. Sin embargo estos estudios consideran que todos los proyectos con ICC aprobada se construyen. Dado esto, se realizan distintos escenarios, en los cuales se considera que se construyen de manera secuencial los proyectos con ICC aprobada que se encuentran actualmente en el alimentador. Finalmente, se logró dilucidar que existen adecuaciones que se debían realizar antes de que el PMGD Tiltil se conectara a la red. Dados estos resultados, y la experiencia internacional, se propone 2 alternativas a la formulación de los costos de conexión traspasados al desarrollador del PMGD. La primera considera que las adecuaciones del alimentador, se realicen de manera secuencial según qué proyectos se construyen realmente. Y la segunda alternativa propone que la distribuidora se haga cargo de los costos de las adecuaciones, traspasando estos costos a los peajes de distribución.
Análisis de la forma de onda en descargas parciales durante el crecimiento de árboles eléctricos con excitación de frecuencia variable
(2022) Muñoz Bustamante, Osvaldo Nicolás; Muñoz Bustamante, Osvaldo Nicolás; Schurch Brandt, Roger Steffan (Profesor Guía); Ardila Rey, Jorge Alfredo (Correferente); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
El fenómeno de los árboles eléctricos es considerado uno de los principales mecanismos de falla en equipos de alta tensión (AT) de aislamiento polimérico, estos se describen como canales de degradación interna que se propagan en polímeros aislantes, asociando su desarrollo y crecimiento a la acción de las descargas parciales (DP), descritas como una ruptura localizada en el sistema aislante eléctrico. Dada la directa relación entre los árboles eléctricos y las DP, es que estas se han usado para monitorear el crecimiento de árboles, con la finalidad de efectuar diagnóstico del estado del aislamiento y estimación de la vida útil de equipos de AT. Los árboles eléctricos se caracterizan por ser defectos de tipo progresivos que se propagan a una tasa de crecimiento no uniforme, provocando que las DP tengan un comportamiento dinámico que se influencian directamente por la forma de onda de la excitación aplicada al sistema aislante, donde par´ametros como la frecuencia, amplitud y nivel de distorsión armónica (THD) tienen relevancia. En particular, en la actualidad, la presencia armónicos en la red genera dificultades para el diagnóstico usando DP, debido al creciente aumento en el uso de convertidores de potencia que estresan los sistemas dieléctricos de equipos de AT con diversidad de frecuencias superpuestas, situación que complica la interpretación y el análisis de las DP por métodos convencionales. Dado lo anterior, es que se ha vuelto relevante explorar el fenómeno de las DP en árboles eléctricos desde el punto de vista de otras técnicas de análisis y bajo excitaciones con diferente amplitud y frecuencia. En este trabajo en particular, se aborda la utilización de técnicas basadas en la forma de onda, desarrolladas en el contexto de separación de fuentes, para describir el crecimiento de árboles eléctricos; usando para comparar las técnicas tradicionales como el análisis resuelto en fase (PRPD) y análisis de secuencia de pulsos (PSA). En total se analizaron 52 probetas, ensayadas bajo tensiones sinusoidales de 10 - 12 - 14 - 16kVrms con frecuencias de 0.1 a 550Hz; cada probeta se fabricó en resina epóxica con una configuración punta-plano, y los ensayos se llevaron a cabo en el laboratorio de alta tensión (LAT) de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM), en su casa central en Valparaíso. En el análisis desarrollado en esta investigación se estudió el desempeño de las diversas técnicas de clasificación y separación de descargas, evaluando su habilidad para describir el desarrollo de árboles eléctricos. El análisis se centró fundamentalmente en visualizar parámetros calculados de la forma de onda de las DP, con el fin de identificar sus tendencias o cambios en las diferentes etapas del desarrollo de árboles eléctricos. En un análisis preliminar, se pudo observar que la transformada de Fourier (FFT) de los pulsos DP tendió a tener un “movimiento” de potencia espectral de una banda de alta frecuencia a una de baja frecuencia, situación ocurrida a medida que el árbol progresa al contra-electrodo sin tocarlo. Por otro lado, con el análisis de mediciones posteriores se evidenció que parámetros calculados en el dominio de la frecuencia tienden a decrecer en su valor a medida que el árbol avanza hacia el contra-electrodo, pero que cuando ocurre el cruce estos tienden a crecer; ocurriendo algo similar con parámetros calculados en el dominio del tiempo, que muestran tendencias inversas; esta situación pudo constatar la capacidad y el potencial que tienen estas técnicas para describir el crecimiento de los árboles eléctricos. Finalmente, fue posible dividir el desarrollo de los árboles en tres etapas relevantes de desarrollo, diferenciadas principalmente por el tamaño del árbol y la morfología de las ramas, mostrando la posibilidad de clasificar las DP en grupos con capacidad para identificar etapas de crecimiento en los árboles. En un análisis general de los tiempos de ensayo para las probetas, se observó que el tiempo de ruptura tuvo resultados concordantes con trabajos anteriores en resina epóxica, mostrando que este tiempo decrece a medida que se aumenta la frecuencia de alimentación, pasando de ser cercano a 24h para 0.1Hz, al orden de 10 - 20min para 550Hz. Se analizó también el tiempo que demora el árbol eléctrico en progresar hasta el contra-electrodo, logrando visualizar que a menor frecuencia el tiempo disminuye al igual que el tiempo de ruptura. En el caso de este último, se observó que para ensayos en 50Hz llegó a ser hasta cuatro veces mayor, situación que cambió al aumentar la frecuencia, donde ambos tiempos se hicieron similares, pero nunca iguales. Lo anterior indica que el parámetro de frecuencia tiene clara influencia en la vida útil de un aislamiento, confirmando la importancia de evaluar aislantes variando este parámetro. Las imágenes de árboles eléctricos se analizaron para todos los ensayos realizados, observando que los árboles que crecieron con frecuencias por debajo de los 50Hz fueron del tipo rama, y por sobre esta frecuencia fueron del mismo tipo, pero con una cantidad más abundante de ramificaciones, sin llegar a ser de tipo arbusto. De forma transversal, se observó que los ensayos realizados con frecuencias desde los 50Hz hacia arriba y con probetas fabricadas con agujas Ogura, tuvieron un comportamiento similar que permitió separar el progreso del árbol en etapas o fases de desarrollo. Se observaron fases donde se desarrollaron ramas filamentarias de color gris claro con baja actividad de DP, y también se observaron fases donde el desarrollo del árbol fue por medio de ramas gruesas y oscuras con mayor actividad de DP, llegando a detectar desarrollo de árboles inversos. El análisis de las imágenes permitió correlacionar la morfología de las ramas desarrolladas con los parámetros calculados a los pulsos DP, asociando descargas con un comportamiento “lento” en cuanto a frecuencia y tiempo equivalente, con ramas de tipo filamentaria gris; y descargas con un comportamiento “rápido”, con el engrosamiento y oscurecimiento de ramas. Lo anterior indica que las DP se ven influenciadas por el tipo de rama que se desarrolla, mostrando que los parámetros de la forma de onda pueden ser un fuerte indicador de las características del árbol que crece en alguna etapa específica. Un aspecto importante observado a partir del análisis de las DP, es que las tendencias en los parámetros calculados de la forma de onda son independientes de la tensión y frecuencia de alimentación usada para ensayar, situación que se reflejó en el comportamiento de los parámetros, los cuales no mostraron gran variabilidad entre ensayos, sino más bien la variación se dio durante el crecimiento de los árboles. Lo anterior indica ser una ventaja del análisis basado en la forma de onda, ya que entrega la posibilidad de analizar y comparar ensayos independiente de la excitación con la que se hayan realizado. Por otra parte, se observó que las técnicas tradicionales fueron útiles para describir el cruce del árbol eléctrico al contra-electrodo, pero que los parámetros obtenidos del análisis cuantitativo de los diagramas PRPD, presentan un comportamiento con alta variabilidad entre ensayos en comparación con los parámetros de forma de onda, indicando que es más viable la utilización de estos últimos para generar una técnica de diagnóstico que sea aplicable de forma automática Dentro de las contribuciones de este trabajo de tesis ha sido la caracterización del crecimiento de árboles eléctricos en resina epóxica bajo excitación de tensión de frecuencia variable, la aplicación de técnicas de separación para describir la progresión de los árboles y la identificación de etapas de desarrollo, basadas en las características morfológicas de las ramas. Cada una de las contribuciones mencionadas apuntan al desarrollo de una herramienta de identificación de etapas de crecimiento en árboles eléctricos y, por ende, a la posibilidad de mejorar la capacidad de diagnóstico de equipos por medio de la medición de DP. Sin embargo, aún queda trabajo por realizar, como la correlación de los parámetros de la forma de onda con la dimensión fractal (Df ) o la aplicación de machine learning para pensar en automatizar la identificación en base a plantear un problema de clasificación usando los parámetros de forma de onda como conjunto de entrenamiento, el cual permitiría realizar diagnóstico de equipos en base al análisis directo de las DP medidas.
Análisis de la iniciación y crecimiento de árboles eléctricos en probetas de resina epóxica con impurezas metálicas y vacuolas de aire
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-08) Lemus Báez, Maximiliano; Ardila Rey, Jorge Alfredo; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; Schurch Brandt, Roger Steffan
Este estudio explora la dinámica de las Descargas Parciales (DP) en sistemas eléctricos, enfocándose en cómo las imperfecciones de aislamiento afectan la iniciación y el crecimiento de árboles eléctricos en probetas de resina epóxica. El objetivo principal de la investigación es analizar estos efectos, y para ello se han desarrollado metodologías innovadoras para la creación de probetas que incorporan imperfecciones como limaduras de hierro y vacuolas de aire. Este enfoque resuelve una importante laguna en los modelos de estudio existentes, ofreciendo una comprensión más profunda de cómo las imperfecciones del aislamiento influyen en la formación de árboles eléctricos. Se diseñaron y construyeron probetas de resina epóxica utilizando las dos metodologías más efectivas: para las muestras con limaduras de hierro, se empleó una base de resina epóxica totalmente curada, mientras que para las muestras con vacuolas, se insertó la vacuola por la zona inferior de la muestra mediante una aguja de cromatografía. Estas técnicas permitieron estudiar con precisión la arborización eléctrica en presencia de imperfecciones. Los análisis realizados mediante los métodos PRPD (Patrón de Descargas Parciales Relativo) y PSA (Análisis de Fase de Pulso) mostraron diferencias sustanciales con respecto a las muestras normales sin imperfecciones. Se observaron patrones distintos y cambios en la forma de onda de los parámetros, indicando que las imperfecciones influyen significativamente en el comportamiento de las DP, con un mayor crecimiento de las descargas parciales en las zonas afectadas. Los resultados obtenidos sugieren que las imperfecciones en los aislamientos eléctricos tienen un impacto notable en la dinámica de las DP, lo cual es crucial para el mantenimiento predictivo y la prevención de fallos en sistemas eléctricos de alta tensión. La información generada en este estudio puede mejorar las estrategias de diagnóstico y monitoreo de aislamientos eléctricos. Sin embargo, se destaca la necesidad de realizar más investigaciones para obtener una base estadística más sólida y generalizable. Además, se recomienda continuar explorando la forma de onda de los parámetros para profundizar en la comprensión de cómo las imperfecciones afectan la dinámica de las DP. Este trabajo no solo avanza en la comprensión de las DP en condiciones específicas, sino que también establece un precedente al demostrar la capacidad de diseñar muestras que abren nuevas perspectivas a nivel mundial. La investigación proporciona un marco sólido para futuras innovaciones en el estudio de las DP y contribuye significativamente al campo del mantenimiento predictivo en sistemas eléctricos.
ANÁLISIS DE LA RECUPERACIÓN Y MANTENCIÓN DE UNA BATERÍA DE ALTA CAPACIDAD
(1986) CANCINO HERMOSILLA, FRANKLIN; COFRÉ RUANO, FIDEL; RIQUELME OBREQUE, JUAN; SCHMIDT RUFF, LUIS; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
La industria utiliza como fuentes de poder alternativas, en caso de emergencia, bancos de baterías de plomo—Ácido de alta capacidad. Además la tecnología moderna está utilizando estos elementos como una fuente de energía opcional frente al problema de crisis energética existente en estos momentos (automóviles, buses, naves marítimas, etc.). (Ver Anexo 1)...
ANÁLISIS DE LA VIABILIDAD EN LA MATRIZ ENERGÉTICA DE CHILE DE POLÍTICAS Y METODOLOGÍAS INTERNACIONALES DE DESCARBONIZACIÓN
(2020) ASPE OSSES; ASPE OSSES; GIL SAGAS, ESTEBAN; ROZAS VALDERRAMA, RODRIGO; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; GOYENECHE ROJAS, PATRICIO
Chile, como un país comprometido en combatir el cambio climático y seguir las medidas dispuestas en el Acuerdo de Paris de 2015, ha optado por la descarbonización del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), contando con la experiencia internacional para escoger la metodología que mejor pueda adaptarse en el país, ejecutando el proceso con una planificación de largo plazo. El presente trabajo ha recopilado diversas experiencias internacionales en el proceso de descarbonización, considerándose para cada país analizado; planes de generación, condiciones de operación y principal enfoque en la metodología implementada para cada proceso. Así como también, han sido evaluadas alternativas de reemplazo de centrales a carbón con tecnologías alternativas al carbón, teniéndose en cuenta las cualidades de Chile como país de gran potencial ante sus características geográficas y fuentes naturales privilegiadas. Finalmente, traspasándose a la evaluación del contexto nacional, se ha propuesto el cierre de las unidades en base a carbón más antiguas del sistema, teniéndose en cuenta su distribución geográfica y potencial impacto de salida por el nivel generacional de cada central carbonera. En base a lo anterior, fue elaborada una propuesta para el tren de salida de las centrales a carbón, cuya implementación ha sido simulada mediante la herramienta conocida como PLP (Programación de Largo Plazo), incorporándose los antecedentes de las obras de generación declaradas en construcción y aquellas que se encuentran como proyectos próximos a ser declarados como tales a la fecha de octubre de 2019. De manera paralela, y conservando la incorporación de las obras de generación en el escenario con el tren de salida, fue evaluado el escenario sin la salida de centrales a carbón, a modo de tener una comparativa del impacto económico-ambiental entre ambos. La implementación del escenario en que han sido retiradas del sistema las centrales carboneras repercute en un aumento considerable en el despacho de centrales con tecnología principalmente del tipo solar y eólica, supliendo en gran medida la inyección de las centrales que van saliendo del sistema. Así también se logra corroborar una clara baja en los costos de operación y Costos Marginal a nivel general del sistema, cuyo registro se hace más evidente con el paso de los años dentro del periodo evaluado, además de la importante disminución en los niveles de emisión de elementos contaminantes, siendo el CO2 el principal agente a combatir en el proceso de implementación de la descarbonización en el SEN.
ANÁLISIS DE LAS PÉRDIDAS REALES EN CLIENTES DE ALTA TENSIÓN MEDIDOS EN BAJA TENSIÓN, A TRAVÉS DE LA INSTALACIÓN DE EQUIPOS COMPACTOS DE MEDIDA. ADMINISTRACIÓN LA LIGUA, CONAFE
(2007) TERNICIEN MONTENEGRO, LUIS ALFONSO; FUENTES BOMBIN, SERGIO HÉCTOR (Profesor Guía); LEIVA BLANCO, NELSON (Profesor Guía); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
En el presente trabajo, se analizan las pérdidas de energia eléctrica reales que existen en las Ilneas de media tensiOn de propiedad particular a través de Ia instalaciôn de equipos compactos de medida de 23 [kVLL], en suministros que actualmente son medidos en baja tension en Ia base del transformador (clientes AT-MB), dentro de Ia AdministraciOn La Ligua perteneciente a Ia compania eléctrica CONAFE. Se analizará en detalle como se comportan las pérdidas antes mencionadas versus el 3,5% que deben cancelar dichos clientes por concepto de pérdidas por transformaciOn estipuladas en el decreto de formulas tarifarias N°276 del 04 noviembre de 2004. La comparaciOn apunta a poder obtener cuanto es Ia pérdida real existente en Ia administración incorporando este dato dentro del cálculo que actualmente se efectüa en Ia companIa, junto con evaluar si el recargo del 3,5 % por concepto de pérdidas eléctricas por transformaciOn, financia las pérdidas reales que efectivamente se producen Si el servicio tuviera instalado un equipo compacto de medida. Se desarrollará un cálculo teOrico para analizar el comportamiento de las pérdidas reales en los arranques de media tension particulares y se comparará con las mediciones realizadas en terreno en dos suministros pertenecientes a Ia AdministraciOn.
Análisis del comportamiento de sistemas de generación fotovoltaica ante fallas internas y externas.
(2022-08-18) Fernández Vásquez, Susana Angélica; Fernández Vásquez, Susana Angélica; Pulido Venegas, Esteban Samuel (Profesor Guía); Lezana Illesca, Pablo Andrés (Profesor Correferente); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Chile está experimentando un aumento en la potencia instalada de la generación solar fotovoltaica, dado el gran potencial solar que posee el territorio en el norte y centro del país. Lo anterior se sustenta en la crisis climática que afecta al planeta y en la continua búsqueda de generar energía eléctrica de una forma amigable con el medio ambiente, preservando la calidad y seguridad del suministro eléctrico hacia los consumidores. Este importante cambio, hace necesario contar con estudios y análisis que permitan verificar si estos sistemas de generación fotovoltaicos están operando acorde a los estándares de seguridad definidos para el Sistema Eléctrico Chileno en los diferentes niveles de generación. Para ello, se debe estudiar el comportamiento antes, durante y después de las fallas, dado que estas contingencias pueden poner en riesgo el funcionamiento del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), llegando a situaciones catastróficas si es que no se tratan de forma adecuada. En este contexto, este trabajo describe los componentes principales de los sistemas de generación fotovoltaica tanto a gran como a mediana escala, con el fin de compararlos y recolectar la normativa y marco regulatorio aplicable, además de los parámetros y requisitos que deben cumplir tanto los parques fotovoltaicos de gran escala como los sistemas de generación distribuida, en diferentes condiciones de operación. Usando datos públicos proporcionados por los Estudios de Análisis de Falla (EAF) disponibles en el sitio web del Coordinador Eléctrico Nacional (CEN), se analizó el comportamiento de parques fotovoltaicos ante fallas reales, durante el periodo abarcado entre los años 2017 y 2021, de lo cual se recaudaron 11 EAF relacionados con fallas internas y externas que influían en centrales fotovoltaicas, donde bajo los parámetros definidos por la NTSyCS [1] se fiscalizó el cumplimiento de esta normativa, obteniendo que de todas las centrales analizadas, sólo la central PFV Puerto Seco Solar cumplía con todos los artículos evaluados en este trabajo. Con los datos de monitoreo a sistemas de generación distribuida tipo Net Billing otorgados por una empresa del rubro de operación y mantenimiento para este tipo de sistemas, se analizaron las fallas registradas en 5 diferentes proyectos de hasta 300 kW, en instalaciones tanto en suelo como en techo. Estos datos se obtuvieron de la plataforma SolarWeb de los inversores instalados, permitiendo el tratamiento y análisis de ellos en tiempo real. Lo anterior, hizo posible obtener las posibles causas de las perturbaciones y recomendar acciones correctivas. Dentro de los casos de alerta, se encontraron fallas por: sobrecalentamiento del inversor, sobretensión, subtensión y error de aislamiento. Finalmente, con la información recopilada, se compararon los diferentes sistemas en cuanto a sus componentes, normativas y reglamentos aplicables, y su comportamiento ante las fallas analizadas. De lo anterior, se evidencia que es necesario tener en cuenta la escala del sistema SFV 2 fotovoltaico, su ubicación geográfica y su tipo de conexión, para poder llevar a cabo un adecuado diseño de éste. A medida que la escala es mayor, se complejiza el análisis de las fallas, dado que se debe verificar una serie de artículos definidos por la NTSyCS, junto a la evaluación de la operación de los sistemas de protección y como éstos se relacionan con el resto del SEN.
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE UN MOTOR ASINCRÓNICO, ROTOR JAULA DE ARDILLA, AL SER ALIMENTADO CON FRECUENCIA VARIABLE
(1984) MARDONES, ARTURO; RAMÍREZ RAMÍREZ, GONZALO; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
El presente trabajo analizará el comportamiento que presenta un motor de inducción asincrónico, rotor jaula de ardilla, al variar la frecuencia de alimentación. Par motivos do sencillez, mejor comprensión, y debido a que es Un tema relativamente nuevo, se trabajará a partir del ya conocido circuito equivalente aproximado y algunas leyes fundamentales; realizando algunas consideraciones como par ejemplo: el análisis hecho se basa considerando una forma de onda sinusoidal con poca distorsión. Para los efectos de cálculos no se tomara en cuenta el coeficiente de steimetz (varía entre 1,6 y 2,5). Como tampoco se trabajará numéricamente con las constantes de histéresis y Foucault. Además el trabajo presenta algunas limitaciones dadas en los ensayos, como por ejemplo el no poder trabajar a potencia nominal. Estas limitaciones serán explicadas en el desarrollo mismo del trabajo. El análisis hecho está tomando en cuenta el torque, la potencia desarrollada, el rendimiento, el factor de potencia, la regu1ación porcentual de velocidad y la temperatura. Dando una mayor importancia al torque desarrollado, ya que es en el fondo una de las limitaciones más importantes; puesto que de éste depende la mayoría de las otras características.
ANÁLISIS DEL CRECIMIENTO DE ARBOLES ELÉCTRICOS Y DESCARGAS PARCIALES BAJO EXCITACIÓN DE MUY BAJA FRECUENCIA (VLF) MEDIANTE MEDICIONES DE ULTRA ALTA FRECUENCIA (UHF)
(2020-04) GALECIO DIAZ, ENZO MATIAS; GALECIO DIAZ, ENZO MATIAS; SCHURCH BRANDT, ROGER; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; ARDILA REY, JORGE
En esta memoria se analiza el desarrollo y crecimiento del fenómeno de arborescencia a través de ensayos en laboratorio a ocho probetas de resina epódica, las cuales son excitadas a tensión constante de 12, 14 y 16 kV a frecuencia industrial (50 Hz) y VLF hasta provocar su ruptura. El registro de las mediciones corresponde a variables tanto de tipo eléctrica como de radio frecuencia de las descargas parciales internas al objeto ensayado. Posteriormente con los datos adquiridos se aplican diferentes métodos de análisis de DP internas, utilizando diagramas de análisis de secuencia de pulsos, descargas parciales resulta en fase y análisis del contenido de frecuencia aplicando la transformada rápida de fourier en el caso de las mediciones de los campos electromagnetismos. Con dos objetivos bien marcados en el camino, determinar si la excitación a VLF permite obtener conclusiones certeras del estado del aislamiento y correlacionar las mediciones convencionales (método eléctrico) con las mediciones realizadas con antenas de radio frecuencia. Además de los análisis mencionados se desarrolla un estudio del tipo estadístico de la data, para tener un parámetro de comparación cuantitativo que avale las conclusiones y resultados. Finalmente se determinó que es posible determinar el estado de un aislante mediante excitación a VLF, los resultados son muy parecidos a los ensayos a frecuencia industrial, se puede decir que son más limpios (contienen menos ruido) pero también son experimentos más lentos, requiriendo un mayor tiempo de desarrollo en el laboratorio. En lo que respecta a las mediciones con las antenas de radio frecuencia, se captaron frecuencias dentro de las resonancias correspondientes a cada antena, por lo que es posible obtener ciertas conclusiones sobre estos resultados, pero al mismo tiempo existe un alto grado de datos que pueden ser clasificados como ruido los que se posiblemente se deben a la saturación de los equipos de medición, la cercanía de las antenas al objeto de ensayo y a ondas electromagnéticas externas.
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE PULSOS UHF DE DESCARGAS PARCIALES (DPS) EN LA CARACTERIZACIÓN DE DEFECTOS INTERNOS EN SISTEMAS DE AISLAMIENTO
(2017-12) SALINAS VERDEJO, NICOLÁS ALEJANDRO; ARDILA REY, JORGE ALFREDO (PROFESOR(A) GUÍA); MONTAÑA CHAPARRO, JOHNY (PROFESOR(A) GUÍA); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Las descargas parciales se pueden entender como pequeñas ionizaciones de carácter transitorio y de baja energía que pueden afectar microvolumenes, puntas con radio de curvatura pequeño o bien la superficie del aislamiento eléctrico, estos defectos se producen en el material aislante de transformadores, lineas de Alta Tensión, motores y generadores que pueden causar el fallo total de estos equipos, por lo cual es muy importante tener un mecanismo de control y monitoreo de estas descargas. Actualmente el mecanismo de monitoreo convencional es el establecido por la norma IEC60270, que emplea un circuito eléctrico para la medición de descargas compuesto por un transformador de Alta Tensión, un condensador de acoplamiento, una impedancia de medida e instrumentos de medidas, éstos mediante previa calibración permiten obtener la descarga aparente de cada pulso de corriente o de tensión que es una aproximación de la energía disipada por la descarga. El problema de este método es que para poder determinar la condición del activo eléctrico y medir la actividad de descargas parciales presentes en él, es necesario sacarlo de servicio, lo que podría producir un mal funcionamiento del sistema eléctrico próximo a este elemento, generando pérdidas monetarias e insatisfacción de los usuarios de la red eléctrica. En los recientes años se han estudiado otros mecanismos de monitoreo, llamados no convencionales, los cuales se establecen en la norma IEC62478, la gran fortaleza de éstos es que no necesitan de la intervención eléctrica del elemento monitoriado, lo cual es una gran ventaja frente al método convencional, debido a los problemas antes mencionados. Sin embargo, son métodos que aún no están bien establecidos puesto que no se ha logrado demostrar que pueden caracterizar con la misma precisión las descargas parciales. Cuando se produce una descarga parcial, se genera una aceleración de carga eléctrica la que provoca radiación electromagnética, gracias a este fenómeno es que se puede realizar una medición de estas descargas mediante antenas que captan dicha radiación, este es uno de los métodos no convencionales recogidos en la norma IEC62478 y el principal utilizado en el estudio que comprende esta memoria. Por todos estos motivos es que la presente memoria tiene como objetivo principal encontrar relaciones entre el método eléctrico IEC60270 y la medición con antenas frente a las mediciones de descargas parciales, para poder establecer finalmente si las mismas variables estadísticas y eléctricas obtenidas mediante el método convencional se pueden homologar con la medición con antenas o bien mediciones proporcionales que entreguen información parecida para poder caracterizar de forma confiable una descarga parcial.
Análisis técnico, económico y regulatorio de brindar Control Secundario de Frecuencia por Sobrefrecuencia en Planta Fotovoltaica Pampa Tigre utilizando optimización estocástica
(2023-04) Olave Gutiérrez, José Ignacio; Olave Gutiérrez, José Ignacio; Gil Sagas, Esteban Manuel (Profesor Guía); Pérez Leiva, Marcelo Alejandro (Profesor Correferente); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
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ANÁLISIS Y COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE FUENTES DE DESCARGAS PARCIALES EN ALTA FRECUENCIA, PARA MÚLTIPLES FUENTES ACTUANDO SIMULTÁNEAMENTE
(2018-05) SALAZAR CANDIA, NICOLÁS ALBERTO; SALAZAR CANDIA, NICOLÁS ALBERTO; ARDILA REY, JORGE ALFREDO (PROFESOR(A) GUÍA); SCHURCH BRANDT, ROGER STEFFAN (PROFESOR(A) GUÍA); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
En entornos industriales, los impulsos provenientes de múltiples fuentes de descargas parciales pueden superponerse entre ellos y también al ruido eléctrico, provocando alteraciones en los resultados obtenidos de una medición. Estas alteraciones pueden conducir a interpretaciones erróneas de la naturaleza de la fuente de descarga parcial. Cada tipo de descarga puede provocar un daño diferente al aislante y su mitigación es diferente en cada caso, por lo tanto, la separación e identificación de las descargas parciales y el ruido se ha convertido en una tarea fundamental para establecer un diagnóstico preciso a los equipos bajo estudio. Para lograrlo, se han desarrollado los mapas Power - Ratios y Time - Frequency, que permiten realizar una separación de fuentes de descargas parciales en clústers ubicados en un mapa bidimensional. En este trabajo se presenta el desarrollo de ambos mapas y se ponen a prueba bajo diversos escenarios con el fin de cuantificar, de manera lineal, su capacidad de separación de fuentes de descargas parciales.
APLICACIÓN DE PLC EN UN SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN Y LLAMADO DE PERSONAL DE ENFERMERÍA
(1995) BARRA LUENGO, LUIS E.; GAETE RAINQUEO, PATRICIO E.; MEDEL HIDALGO, ÓSCAR; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
El siguiente trabajo se realiza con el objetivo de completar el Plan Curricular de la carrera de Electricidad, y así alcanzar la meta, que es la titulación como Técnico Universitario en dicha carrera. Este trata sobre la aplicación de PLC en un sistema de señalización y llamado de Personal enfermería, el cual es un conjunto de dispositivos de intercomunicación local de clínicas, que posibilita la comunicación entre pacientes y personal de enfermería. Lo que se pretende es realizar una Propuesta Técnica con un tipo de tecnología moderna, que presente una serie de ventajas sobre los sistemas existentes. Debido a que la mayoría de estos tienen relación con elementos electromagnéticos; que poseen una vida útil corta; altos costos de mantención; altos consumos propios de energía; necesidad de un espacio físico mayor para su montaje, en comparación con la tecnología utilizada para la propuesta. Es por esto que la tecnología escogida para el estudio es la de microprocesadores, utilizando en este caso un Controlador...
CÁLCULO, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA SOLDADORA POR PUNTOS
(1986) VÁSQUEZ PACHECO, ALFREDO E.; MEDEL HIDALGO, ÓSCAR; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Elección del tema: El tema fue elegido por la inquietud presentada al haber observado una máquina soldadora por puntos que se encuentra en el Taller Eléctrico, investigando las formas típicas y los datos de sus características de trabajo, lo cual resultó interesante, llegando a la realización de un trabajo práctico analizado más adelante…
CARACTERÍSTICAS DEL CONTROLADOR PROGRAMABLE GOULD MODICON
(1985) VILLARROEL, CARLOS; MEDEL HIDALGO, ÓSCAR; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
En las últimas décadas el avance tecnológico ha alcanzado un gran auge al incorporar día a día nuevos elementos que han contribuido al mejoramiento de las condiciones de la vida actual. Este avance ha permitido grandes cambios en la vida del hombre, tanto en el ámbito personal como en laboral, en que generalmente se ocupan con mayor frecuencia todos estos adelantos que permiten un mayor logro de todos los objetivos trazados...
CARACTERIZACIÓN DE LA CONDICIÓN DE OPERACIÓN DE GRANJAS SOLARES BASADO EN EL ANÁLISIS DE VARIABLES ELÉCTRICAS
(2018-12) CÁRDENAS BRAVO, CARLOS RODRIGO; VALDIVIA LEFORT, PATRICIO (PROFESOR(A) GUÍA); SÁNCHEZ SQUELLA, ANTONIO (PROFESOR(A) GUÍA); BARRAZA VICENCIO, RODRIGO SEBASTIAN (PROFESOR(A)CORREFERENTE); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
El gran impacto que ha tenido la energía solar fotovoltaica (desde ahora FV) supone una serie de nuevos desafíos en la industria que no se tenían contemplados años atrás. Entre ellos se sitúa la pregunta de, “¿cuándo se debe realizar la limpieza sobre los paneles solares?”. Dicho cuestionamiento no es simple de responder ya que depende específicamente de la zona geográfica de estudio, además del precio de la energía y el costo de limpieza. El presente trabajo se centra en identificar algún patrón especial de comportamiento sobre un panel solar de baja potencia sometido a diferentes condiciones de operación. Los distintos ensayos se dividen principalmente en dos: iluminados y en oscuridad. Por un lado, los ensayos bajo excitación lumínica responden a pruebas donde el panel solar es cargado con una resistencia conocida de manera súbita o se somete a un ensayo de curva IV. Por otro lado, los ensayos en oscuridad excitarán el panel solar con tensión a modo de verificar su respuesta dinámica y estacionaria. Además, se realizarán pruebas de excitación sinusoidal en los terminales del panel solar FV. Los ensayos antes mencionados se realizarán sobre paneles ECODELTA de 10 [W], los cuales poseen 36 celdas solares en serie. Un panel se ensayará totalmente limpio, otro medianamente sucio y finalmente uno completamente sucio. La herramienta de análisis será la Transformada Rápida de Fourier (FFT) para verificar algún comportamiento especial en la frecuencia, las funciones temporales y las curvas de corriente y tensión.
Co-optimización del problema de planificación de la capacidad de generación y transmisión considerando acciones operacionales correctivas y calidad del servicio
(2024-01) Bugueño Valenzuela, David Iván; Hinojosa Mateus, Victor Hugo (Profesor Guía); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Actualmente, la planificación de la transmisión y generación se realizan por separado usando aproximaciones DC. Sin embargo, recientemente se han realizado esfuerzos para obtener una planificación conjunta basada en este mismo tipo de aproximaciones. Impulsados por estos resultados y con el propósito de acortar la distancia con los sistemas reales, se presenta este trabajo de titulación donde se resuelve la planificación de la expansión de transmisión y generación de forma conjunta, utilizando factores de sensibilidad y el método de cancelación de flujos en el problema de transmisión. La metodología incorpora las correcciones de la planificación por pérdidas en líneas y tensiones en barras, para lo cual se presentan tres algoritmos: correcciones sólo por pérdidas en líneas, correcciones sólo por tensiones en barras, y correcciones por ambas. En cada corrección propuesta por los algoritmos se realiza una nueva planificación completa hasta alcanzar los criterios de convergencia definidos en el trabajo. Para la validación de los algoritmos se realizaron simulaciones en varios sistemas tipo IEEE que van desde 9 a 39 barras. En primer lugar, se observa un aumento en los tiempos de simulación a medida que crece el tamaño de los sistemas, porque el algoritmo necesita más variables de decisión y debe satisfacer más condiciones. En segundo lugar, se aprecia un aumento en los costos de planificación cuando se incorpora la corrección por pérdidas (metodología I), por tensiones (metodología II) o por ambas (metodología III). Esto se explica por la variación en la cantidad de pérdidas del sistema que debe abastecer el generador slack. Además, en la segunda y tercera metodología, el algoritmo incluye generadores para cumplir con las regulaciones de voltaje. El efecto de la carga en las líneas de transmisión también es analizado en los sistemas de potencia de prueba de forma de verificar si la planificación es factible. Obteniéndose una reducción de la cargabilidad a valores más cercanos al punto de operación real. Posteriormente, se resuelve el problema de planificación considerando ambas correcciones, lo que resulta en una mejor solución para las pérdidas de transmisión y una reducción en la carga de las líneas. Además, si se compara esta solución con el caso donde sólo se utilizó corrección de tensiones, se obtiene que las tensiones en barras se encuentran más cercanas al valor de 1 [pu] y se corrigen las violaciones en barras en igual o menor cantidad de iteraciones. Finalmente, de manera de encontrar un mejor resultado para la cargabilidad de las líneas se resuelve el problema de planificación aplicando la metodología III al sistema de 39 barras e incorporando una reducción a la capacidad de las líneas de un 5 %, 10 %, 15% y 20%, logrando obtener mejores soluciones para las pérdidas en líneas y cargabilidad al aplicar una reducción del 20 %.
CONTROL ELÉCTRICO MEDIANTE UN MICROCOMPUTADOR
(1990) VALENZUELA DÍAZ, PATRICIO; MOYA GÓMEZ, MAURICIO; MEDEL HIDALGO, ÓSCAR; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica
El gran desarrollo que han experimentado los controladores automáticos en lo que se refiere a la tecnología de construcción y las aplicaciones de estos en el campo de la electricidad, nos ha dado la motivación para dedicar nuestro trabajo de memoria a este tema y así obtener el título de técnico universitario...
Desarrollo de un programa computacional que permita analizar diferentes alternativas para la correcta coordinación de aislamiento en los equipos de una subestación de alta tensión
(2019-08-05) Ligueros Breskovic, Ignacio; Ligueros Breskovic, Ignacio; Montaña Chaparro, Johny (Profesor Guía); Ardila Rey, Jorge Alfredo (Profesor Guía); Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; Castro González, Rodrigo
Las instalaciones de Transelec SA., tales como líneas de transmisión y subestaciones, se encuentran ubicadas en gran parte del territorio chileno. Debido a la diversa geografía del país, la probabilidad de impacto a los equipos por rayos varía dependiendo de la zona, ya sea en ambientes costeros o de alta montaña de norte a sur. En consecuencia, dada la diversidad geográfica mencionada anteriormente, la coordinación de aislamiento, entendida como la determinación de los aislamientos necesarios para la óptima protección del sistema, no es única y debe analizarse considerando factores tales como: nivel ceráunico y densidad de rayos a tierra de la zona bajo estudio, niveles de tensión de los equipos al interior de las subestaciones, cantidad y longitud de las líneas que ingresan a las instalaciones, además de las alturas de las torres y las sobretensiones esperadas, entre otros. Lo anterior evidencia un importante espacio para mejorar y rediseñar las nuevas subestaciones a través de un nuevo enfoque, el cual buscará actualizar la metodología existente, dando mayor representatividad a los resultados obtenidos. El trabajo a realizar, buscará dar una referencia característica para la coordinación de aislamiento asociada a la realidad chilena, con base en la normativa existente. Además, se buscará comprobar y disminuir, en los casos que sea posible, el sobredimensionamiento de diseño en este proceso. En base a lo mencionado anteriormente, es posible justificar la necesidad de desarrollar el tema de memoria propuesto, ya que la inherente reducción del sobredimensionamiento, mientras se mantengan los márgenes de seguridad en rangos aceptables, traerán consigo una disminución de los costos en el diseño de las subestaciones de alta tensión. En consecuencia, se podrán utilizar los recursos de una manera más eficiente generando así un cambio en el paradigma del diseño de estas instalaciones y su coordinación de aislamiento.
DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA REALIZAR ESTUDIOS DE HOSTING CAPACITY APLICADA A LA SUBESTACIÓN MARGA MARGA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE VIÑA DEL MAR - CGE
(2019) VILLEGAS VALENCIA, JORGE ALBERTO; VILLEGAS VALENCIA, JORGE ALBERTO; HINOJOSA MATEUS, VICTOR HUGO; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Eléctrica; RIOS VIELMA, JAVIER IGNACIO
En esta memoria se presenta el desarrollo de una herramienta, que utiliza la metodología del hosting capacity para realizar estudios a las redes de media tensión (MT) que pertenecen al alimentador Vergara. Además se revisaron materiales académicos, técnicos y normativos relacionados con hosting capacity, generación distribuida y electromovilidad a nivel nacional e internacional, con la finalidad de establecer las bases para la creación de esta herramienta. Para programar esta herramienta, se ha utilizado Digsilent Programming Language (DPL) que es uno de los lenguajes de programación que admite el software Digsilent. El alimentador escogido se encuentra ubicado en la comuna de Viña del Mar y es parte de la subestación Marga Marga, propiedad de la empresa Compañía General de Electricidad S.A. (CGE). El motivo porque fue escogido este alimentador se debió a que actualmente posee en sus redes conectados netbillings junto a electrolineras. Con el propósito de definir los escenarios de estudio se revisó el comportamiento de la demanda diaria media, su proyección de la demanda mensual, el nivel de radiación solar para un día promedio y los tipos de clientes que son parte del alimentador. Toda esta información mencionada fue ingresada a la herramienta y luego se utilizó para realizar estudios considerando diferentes niveles de demanda, adicionalmente se consideró la incorporación de generación distribuida y electrolineras a cada una de las subestaciones de distribución del alimentador. Los criterios utilizados para la metodología del hosting capacity fueron la cargabilidad remanente de las líneas y la regulación de tensión. La entrega de resultados de la herramienta se realiza mediante mapas de calor, los cuales junto a los criterios de hosting capacity indican las zonas en las cuales se podrían conectar electrolineras y generación distribuida.

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