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Anteproyecto de vivienda unifamiliar con diseño eficiente energéticamente, ubicada en la comuna de Hualpén
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Salazar Pardo, Isis; Departamento de Construcción y Prevención de Riesgos; Hernández Aravena, Sergio Eduardo
Chile atraviesa una crisis ambiental y climática severa que exige soluciones urgentes en el sector de la vivienda, el cual es altamente vulnerable y contribuye significativamente a la demanda energética. El consumo de energía en los hogares es crítico, con la calefacción representando el 50% a nivel nacional (y el 63% en zonas como Hualpén). Para enfrentar esto, el gobierno implementó la Ley de Eficiencia Energética y actualizó la "Reglamentación Térmica" (mayo 2024). Esta nueva normativa establece exigencias más rigurosas de aislamiento, introduce una zonificación climática más detallada y mejora los estándares de ventilación y hermeticidad. La propuesta de un anteproyecto de diseño eficiente en Hualpén se alinea y busca aplicar estos nuevos estándares para mejorar el confort térmico en la vivienda.
Aplicación del modelo térmico 1R-1C, en 2 recintos de la Universidad Federíco Santa María -Sede Concepción
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Nova Pizarro, César Israel; Departamento de Construcción y Prevención de Riesgos; Valdebenito Oñate, Reinaldo Roberto
El trabajo consiste en verificar la aplicabilidad del modelo térmico simplificado 1R–1C en dos recintos reales, mediante una metodología que combina caracterización de envolvente, medición experimental y simulación numérica. La lógica del estudio se organiza de forma progresiva: primero se describe cada recinto y su composición constructiva; luego se determinan parámetros globales de intercambio térmico a partir de la envolvente; posteriormente se desarrolla una campaña de medición planificada; y finalmente se implementa el modelo en un entorno computacional y se comparan curvas simuladas con curvas medidas. Para resolver el modelo se utilizan dos esquemas numéricos (Euler explícito y Runge–Kutta de cuarto orden), y el contraste con los registros experimentales se centra en evaluar si el modelo reproduce el ciclo térmico diario observado (tendencia de enfriamiento nocturno, calentamiento diurno y comportamiento del peak). El informe sostiene que el modelo captura adecuadamente la tendencia general, mostrando un desempeño más consistente en el recinto con condiciones más estables, mientras que en el recinto más complejo aparecen desviaciones atribuibles a condiciones reales difíciles de representar con un modelo lumped (operación del recinto, infiltraciones y representatividad de las condiciones de borde).
Bomba de Calor como nueva alternativa de calefacción en el marco del plan de prevencion y descontaminacion atmosférica (PPDA) del gran Concepción
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Aedo Díaz, Pedro Exequiel; Departamento de Construcción y Prevención de Riesgos; Monroy Morales, Sergio
La contaminación atmosférica en el Gran Concepción, principalmente asociada al uso intensivo de calefactores a leña, constituye una de las principales problemáticas ambientales y sanitarias de la región. El material particulado fino (MP₂,₅), producto de este proceso, es responsable de un número significativo de muertes prematuras y de la degradación de la calidad del aire. Frente a este escenario, el Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica (PPDA) ha impulsado programas de recambio tecnológico, promoviendo alternativas como estufas a pellet y sistemas de aire acondicionado inverter. No obstante, tecnologías de alto rendimiento como la bomba de calor aerotérmica, ampliamente utilizadas a nivel internacional, aún no han sido consideradas formalmente en dichos programas. Esta investigación evalúa la viabilidad técnica y económica de incorporar bombas de calor en el sector residencial privado del Gran Concepción, tomando como base una vivienda tipo de 92 m². El estudio contempla cuatro etapas: i) análisis del contexto de contaminación atmosférica local, ii) determinación de la demanda térmica de la vivienda mediante la Calificación Energética de Viviendas (CEV), iii) caracterización técnica de tres alternativas de calefacción —bomba de calor, aire acondicionado inverter y estufa a pellet—, y iv) evaluación económica bajo distintos escenarios de inversión y operación. Los resultados muestran que la bomba de calor ofrece la mayor eficiencia energética, menores costos operativos y beneficios ambientales asociados a cero emisiones locales, posicionándola como la alternativa más sostenible en el mediano y largo plazo. Así, este trabajo entrega evidencia aplicable tanto al ámbito privado como a la formulación de políticas públicas, contribuyendo a la reducción de emisiones y a la modernización del parque térmico residencial.
Diseño de un plan de mantenimiento basado en confiabilidad para buses eléctricos Zhongtong
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Olivares Agüero, Giancarlo Andrés; Departamento de Mecánica; Garay Burgos, Carlos Boris
Hoy en día, la electro movilidad se ha transformado en un eje clave para avanzar hacia un transporte más eficiente y sustentable. En ese escenario, los buses eléctricos han incrementado su presencia debido a su aporte en la reducción de emisiones contaminantes, la optimización del consumo energético y la disminución de la contaminación acústica. Sin embargo, su operación depende de componentes de alta tecnología, por lo que requieren estrategias de mantenimiento especializadas que aseguren la disponibilidad operativa y la confiabilidad de sus sistemas. En este contexto, el presente trabajo de título desarrolla una propuesta orientada a diseñar un plan de mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM) para buses eléctricos Zhongtong que operan en la línea Rutas Las Playas. Para ello, se consideran los distintos tipos de mantenimiento y se analizan los componentes del activo, con el objetivo de identificar los sistemas críticos asociados a fallas funcionales. Asimismo, se utiliza un conjunto de herramientas y metodologías propias del mantenimiento industrial para diagnosticar el estado operativo de los buses y priorizar acciones según su impacto en la operación. A partir de estos resultados, se estructura un plan con actividades de inspección y mantenimiento definidas por frecuencia (diaria, semanal, mensual y por kilometraje), con el propósito de disminuir tiempos de inactividad, optimizar recursos y fortalecer la gestión de activos. Finalmente, se concluye que la propuesta entrega una base técnica aplicable para mejorar la disponibilidad operativa y el rendimiento de la flota, aportando a una operación más segura y eficiente.
Memoria explicativa inversores de corriente
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Oberreuter Loaiza, Ulises Rodolfo; Departamento de Electrónica; Vásquez Concha, Nelson Artemio
Los inversores de corriente son dispositivos de electrónica de potencia que convierten corriente continua (DC) en corriente alterna (AC) con voltaje y frecuencia controlables. Este trabajo analiza su funcionamiento basado en modulación por ancho de pulso (PWM), clasificándolos según forma de onda (sinusoidal pura, modificada, cuadrada), configuración (monofásicos, trifásicos) y aplicación específica. Se detallan los componentes principales: semiconductores de potencia (IGBT, MOSFET), circuitos de control digital, filtros de salida y sistemas de protección. El documento aborda criterios de diseño incluyendo cálculo de potencia, selección de componentes, gestión térmica y optimización de eficiencia. Las aplicaciones cubren cuatro áreas principales: sistemas fotovoltaicos con MPPT, almacenamiento en baterías bidireccional, tracción en vehículos eléctricos con frenado regenerativo, y sistemas UPS para cargas críticas. El trabajo concluye destacando el rol estratégico de los inversores en la transición energética, proponiendo mejoras futuras mediante semiconductores de banda ancha (SiC, GaN), control inteligente con IA, integración en microrredes y fortalecimiento de ciberseguridad. Los inversores se consolidan como elementos clave para la eficiencia energética, la integración de renovables y el desarrollo de redes eléctricas inteligentes.
Monitoreo en tiempo real de variables eléctricas asociadas a un proceso de carga de vehículos eléctricos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-01-08) Pradenas Inostroza, Manuel Ignacio; Departamento de Electrónica e Informática; Díaz Montt, Esteban Ignacio
El proyecto desarrolla el diseño y validación de un sistema de monitoreo en tiempo real de variables eléctricas asociadas a un punto de carga de vehículos eléctricos instalado en la universidad. Actualmente, el cargador Wallbox Pulsar Plus no cuenta con registro histórico ni supervisión técnica detallada, lo que limita su uso académico y dificulta la detección de anomalías eléctricas. Para resolver esta situación, se propone integrar un analizador de energía EM112, un PLC Siemens S7-1200 y un sistema de registro y visualización basado en Modbus, Data Logging y WinCC Unified View of Things. El sistema permite adquirir variables como tensión, corriente, potencia, energía y factor de potencia, procesarlas y visualizarlas desde un navegador web en la red local. Se estudian diversas alternativas de comunicación entre el EM112 (Modbus RTU – RS-485) y el PLC, incluyendo módulos Siemens (CM1241, CB1241), conversores industriales (USR-N510) y gateways avanzados (Hilscher netTAP 50). Finalmente, la validación se realiza en un entorno completamente simulado usando TIA Portal V19, PLC SIM Advanced y Modbus Poll, comprobando la correcta adquisición, registro periódico y visualización web de los datos eléctricos. El proyecto incluye, además, el diseño de la protección eléctrica necesaria para la fuente de 24 V DC, considerando márgenes de diseño y selección de protecciones AC y DC.
Optimización del rendimiento y sostenibilidad en sistemas fotovoltaicos: un enfoque práctico para el mantenimiento preventivo en la comuna de Florida
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Rifo Mellado, Bryan Fernando; Departamento de Mecánica; Quiroz Neira, Marcelo Enrique
En los últimos años, la comuna de Florida ha experimentado avances significativos en el ámbito de las energías renovables, especialmente en la incorporación de sistemas solares fotovoltaicos como parte de una estrategia para fomentar la eficiencia energética, reducir costos eléctricos y contribuir a la sostenibilidad ambiental. Diversas organizaciones comunitarias, como juntas de vecinos, han sido beneficiadas con proyectos financiados por el Fondo de Acceso a la Energía (FAE) del Ministerio de Energía, permitiendo la instalación de sistemas fotovoltaicos de generación distribuida. Uno de los casos más destacados corresponde a la Junta de Vecinos N°18 de Cancha Los Monteros, donde se instalaron dos paneles solares de 550 W, logrando una reducción cercana al 70 % en el consumo eléctrico de la sede vecinal. Este tipo de iniciativas no solo permite disminuir significativamente los gastos en electricidad, sino que también fortalece el compromiso comunitario con el desarrollo sostenible. Además, Florida ha sido una de las comunas seleccionadas dentro de un plan regional que abarca 17 proyectos similares en organizaciones sociales, impulsando el uso de energía limpia y equitativa. Aunque aún no se reportan implementaciones masivas a nivel domiciliario, la comuna cuenta con el potencial técnico y social para expandir el uso de la energía solar fotovoltaica hacia hogares y pequeñas empresas, a través de futuros programas como Casa Solar, también impulsado por el Ministerio de Energía. En términos de impacto, la instalación de paneles solares ha generado beneficios económicos, ambientales y sociales. Se ha promovido una mayor conciencia energética en la comunidad y se han sentado las bases para una transición energética local sostenible. La experiencia exitosa de estos proyectos demuestra que, con el apoyo adecuado, es posible avanzar hacia una matriz energética más limpia y descentralizada en comunas rurales y semiurbanas como Florida.
Planificación de mantención preventiva a los accionamientos eléctricos y motor principal de un torno paralelo
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-06-25) Hernández Tapia, Javier Ignacio; Llanos Torres, Fernando Alonso; Acencio Barrientos, Iván Orlando; Departamento de Electricidad; Díaz Montt, Esteban Ignacio
El torno paralelo es una herramienta crucial en el mecanizado de piezas cilíndricas y cónicas en industrias como la metalurgia, aeronáutica y automotriz. Existen diversos tipos de tornos, cada uno adaptado a necesidades específicas de mecanizado, pero todos requieren un mantenimiento adecuado. Para garantizar su rendimiento y prolongar su vida útil, se emplean estrategias de mantenimiento industrial como el correctivo, preventivo, predictivo y el mantenimiento centrado en la confiabilidad, entre otros. El mantenimiento del torno incluye limpieza, inspección, lubricación y ajuste, siendo la lubricación fundamental para evitar el desgaste. En este contexto, el trabajo de título propone un plan de mantenimiento preventivo para los accionamientos eléctricos y el motor principal del torno paralelo en la Maestranza Barcéna. El plan incluye tres mecanismos: medición de aislamiento, uso de termografía y un mantenimiento específico para los componentes eléctricos del tablero, como contactores y fusibles. Este enfoque busca maximizar la productividad, mejorar la seguridad y reducir fallos mecánicos y eléctricos.
Propuesta de mejora al plan de mantenimiento en la cinta transportadora de coque CR-1401, orientado a la lubricación
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Galdames Jorquera, Gerardo Andrés; Departamento de Ingeniería Mecánica; Cariñe Avendaño, Fabrizzio Javier
Desde la Revolución Industrial, las cintas transportadoras han sido esenciales en los procesos productivos por su eficiencia en el traslado de materiales. Su uso nos permite optimizar tiempos, reducir costos y aumentar la competitividad industrial. Producto de su rol crítico dentro de la cadena de producción, es que, su correcto funcionamiento es clave para evitar desviaciones que generen pérdidas económicas. Por lo que, una falla no programada puede afectar seriamente la productividad y compromiso de entrega. Por consiguiente, el mantenimiento preventivo resulta indispensable para prolongar la vida útil de los componentes. Esta memoria de título surge de una falla inesperada en uno de los componentes de una cinta transportadora en ENAP refinerías Bío-Bío, que involucra el área de lubricación. A raíz del evento ocurrido en la cinta transportadora CR-1401, se utilizó algunos métodos de análisis de falla como: Ishikawa, árbol de problemas y análisis de causa-raíz. En donde se identificaron causas asociadas a una inadecuada frecuencia y una brecha en el método de lubricación. Esto permitió establecer una línea base para definir mejoras. En base a los análisis, se realiza una propuesta de mejora enfocándolo específicamente a las actividades de lubricación. Se verificó si el lubricante utilizado era el óptimo, frecuencia de re-engrase y se propone incorporar dispensadores automáticos de lubricante buscando disminuir los tiempos de ruta de lubricación y asegurar la continuidad operacional del equipo. Finalmente, se realizó un análisis costo-beneficio con el objetivo de evaluar la viabilidad de la inversión necesaria para implementar la mejora propuesta. Para este análisis se consideró costos asociados a insumos, personas trabajadoras, y tiempos de instalación. A partir de estos datos, fue posible comprobar si la propuesta es viable tanto técnica como financieramente.
Propuesta de plan de mantenimiento preventivo a planta peletizadora de la empresa Innapel
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Necul Norín, Américo David; Departamento de Mecánica; Quiroz Neira, Marcelo Enrique
Innapel es una empresa ubicada en la comuna de Talcahuano, que se dedica a la producción y comercialización de pellet de madera de clase A para consumo domiciliario En la actualidad el pellet es un producto que está teniendo buena recepción en el público en general. Al ser catalogado como un biocombustible limpio y con alto poder calorífico, este ha mostrado ser una opción viable para la calefacción de los hogares. Es por esta razón que su demanda ha ido en crecimiento. Y la empresa Innapel para mantenerse competitiva en el mercado y mejorar su stock, se ha propuesto como desafío aumentar su plan operativo de producción. Sin embargo, los múltiples problemas que tienen con el mantenimiento mecánico actual de la planta, está afectando la disponibilidad de los equipos y la continuidad operativa del proceso. Lo que se traduce planes operativos incumplidos y un aumento en los costos de mantención. Este trabajo está destinado a resolver esta problemática, mejorando el control y orden de las acciones y tareas del mantenimiento mecánico. Entre los desafíos, esta implementar una nueva estrategia de mantenimiento basado en una mantención con enfoque preventivo. Para ello se realiza un levantamiento de varios antecedentes problemáticos que fueron extraídos directamente de la planta. El cual mediante análisis de este factor se determina los puntos más críticos a mejorar. Entre ellos se detecta la inexistencia de planificación de los trabajos, la falta de control y medición, en el seguimiento a los equipos, falta de una base de datos solida de los equipos de planta, personal insuficiente, entre otras. Todas estas problemáticas son el reflejo de un mantenimiento estancado en lo correctivo. Por ende, el departamento mecánico a petición de la gerencia de Innapel, decide trabajar en buscar brechas que signifiquen oportunidades de mejora para fortalecer el mantenimiento de la planta. Por esto mismo, en primera instancia se dispuso a realizar un levantamiento de los activos de la planta, para hacer un reconocimiento general y generar una base de datos de los equipos. Además de generar los mecanismos y herramientas necesarias para adoptar y mejorar la gestión del mantenimiento. Por último, se realiza una evaluación económica anual, con los equipos que han presentado mayor costo en mantención para la empresa.
Proyecto de utilización y mantenimiento de energía renovable para la alimentación de la ilumaria de la escuela Diego Portales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Salcedo Salcedo, José; Larson Munoz, Guillermo Felipe; Departamento de Mecánica; Valdebenito Cartes, Víctor Hugo
El siguiente informe presenta un diseño de un sistema de energía renovable no convencional para alimentar el sistema de iluminación de la escuela Diego Portales, para así fomentar el uso de este tipo de energías ya que son una solución muy buena para satisfacer las necesidades energéticas del tipo de consumo planteado. Cabe destacar que el sistema que se plantea se basa en un previo estudio de las energías renovables en general, pudiendo seleccionar entre ellas en base a los requerimientos energéticos del establecimiento la más apropiada para logarlo. Es por todo esto mencionado anteriormente que se plantea un diseño de solución a través de paneles fotovoltaicos, la cual será evaluada económicamente para ver su rentabilidad. Finalmente, cabe señalar que este trabajo solo tiene fines teóricos por lo cual no se llevara nunca su puesta en marcha, por lo que no se asegura la efectividad al 100% en la práctica.
Respaldo de energía y monitoreo de variables a través de IOT para planta Quiriquina
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Ferranti Pereira, Franco Fabiano; Departamento de Electrónica e Informática; Figueroa Pedreros, Israel Alfonso
Hoy en día el avance de las tecnologías ha permitido desarrollar sistemas inteligentes capaces de solucionar diversos problemas de la vida cotidiana tanto como en el mundo industria, una de estas tecnologías es Internet de las cosas (IOT) que nos permite controlar, monitorear y automatizar procesos en tiempo real a través de redes de comunicación. Dentro de una gran variedad de dispositivos capaces de implementar el Internet de las cosas se destaca uno de los microcontroladores de última generación como el ESP32 el cual integra conectividad inalámbrica como Wifi, una alta capacidad de procesamiento y un bajo consumo energético, convirtiéndose en una herramienta clave para implementar soluciones de monitore y control a distancia. Bajo este contexto en este trabajo de titulo se diseñara un prototipo de sistema de control para el respaldo del suministro eléctrico en la planta repetidora de telecomunicaciones isla Quiriquina usando el ESP32 y un conjunto de sensores con el fin de poder controlar la partida automática de un generador auxiliar en el caso de un corte de suministro y a la vez poder monitorear variables del generador como nivel de combustible, temperatura y Potencia suministrada a la planta a través de IOT siendo estas variables monitoreadas de forma remota en la radio estación marítima de Talcahuano mediante dashboards en tiempo real.
Sistema de gestión de energía eléctrica multiplataforma
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Martínez Alvarado, Natacha; Cisternas Venturelli, Diego; Departamento de Electrónica e Informática; Vásquez Concha, Nelson Artemio
El presente trabajo de título desarrolla un Sistema de Gestión de Energía Eléctrica multiplataforma, diseñado en conformidad con los lineamientos de la norma ISO 50001:2018 y en coherencia con la Ley de Eficiencia Energética N.º 21.305, basado en herramientas de software de código abierto, orientado al monitoreo, registro, almacenamiento y visualización de variables eléctricas. El sistema permite registrar la información de consumo eléctrico y de producción, generar trazabilidad de los datos y calcular indicador de desempeño energético (EnPI), específicamente la relación entre la energía consumida y la tonelada producida, facilitando el análisis del desempeño energético, la mejora continua y la toma de decisiones, en concordancia con lo establecido por la regulación nacional e internacional. El sistema desarrollado representa una alternativa confiable, flexible, escalable y de bajo costo frente a soluciones propietarias, contribuyendo al cumplimiento normativo vigente y al fortalecimiento de la gestión eficiente de la energía en entornos industriales y comerciales.