Depósito Campus Casa Central Valparaíso

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Análisis comparativo y propuestas de mejora para pliegos técnicos de la normativa eléctrica chilena de baja tensión
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Bertinelli Manzano, Mario Luchiano; Departamento de Electricidad; Gil Sagás, Esteban Manuel
Esta memoria de titulación efectúa un análisis comparativo de los Pliegos Técnicos Normativos (RIC) N°02, 04, 05 y 06 de la reglamentación eléctrica chilena, contrastándolos con estándares de Alemania, EE.UU., España, Japón y Reino Unido. El estudio identifica divergencias clave en la normativa chilena, tales como la falta de una exigencia generalizada de Dispositivos de Detección de Falla de Arco (AFDDs), diferencias en los requisitos de certificación y marcado para tableros (ej. SCCR), un código de colores para conductores no armonizado con el estándar IEC y un enfoque en valores de resistencia para la puesta a tierra en lugar del desempeño integral del sistema de protección. A partir de estos hallazgos, se formulan recomendaciones concretas para modificar los RIC analizados, buscando robustecer la seguridad, claridad y actualidad de la normativa mediante la incorporación de tecnologías avanzadas y una mejor armonización internacional. Se concluye resaltando la necesidad de una revisión regulatoria continua para responder a la evolución tecnológica y los estándares de seguridad globales.
Análisis de impacto económico para los chilenos por reemplazo de vehículos tradicionales a vehículos eléctricos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-09) Cortés Valenzuela, Ignacio Alonso; Urrutia Mundaca, Andrea Cristina; Departamento de Ingeniería Comercial; Rubio Romero, Patricio
Actualmente los altos niveles de contaminación son un tema de preocupación en Chile y el mundo, es por esto por lo que se han propuesto nuevas formas de funcionamiento y la innovación en busca de nuevas tecnologías. Una de estas nuevas tecnologías es la Electromovilidad, que corresponde a la implementación de vehículos eléctricos, característicos principalmente por no producir emisiones de gases contaminantes para el medioambiente. Este tipo de tecnología ha revolucionado el mercado automotriz, logrando que las marcas comiencen a invertir más en la fabricación de estos tipos de vehículos. Se ha demostrado que la aplicación de estas tecnologías genera un impacto positivo para el medioambiente y la calidad de vida futura. Sin embargo, aún presenta barreras que dificultan su correcta aplicación en muchos países, entre ellos se encuentra Chile. En este estudio se busca identificar si la población en Chile se encuentra en condiciones económicas y ver que tan dispuestos se encuentran para adaptarse a estas nuevas formas de transporte, identificando que tanto se verán afectados económicamente debido a las diferencias en los costos de adquisición en comparación de los vehículos convencionales. Esto con el fin de determinar la viabilidad de la implementación y en base a esto generar propuestas de mejora, que permitan disminuir la carga económica que significa para las personas y una implementación más eficiente de las estrategias a nivel nacional.
Analisis de la resistencia al tracking de probetas de silicona bajo corriente continua y diferentes condiciones ambientales emuladas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Núñez Araya, Osvaldo Esteban; Ardila Rey, Jorge Alfredo; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Schurch Brandt, Roger Steffan
La consolidación de un proyecto HVDC en Chile obliga a comprender con mayor profundidad el desempeño de los aisladores poliméricos expuestos a tensión continua en entornos áridos y salinos. En este contexto, la presente memoria estudia la resistencia al {tracking} y a la erosión de un compuesto de silicona HTV cuando actúan, de forma combinada, la polaridad del sistema, distintos niveles de contaminación superficial y el envejecimiento por radiación ultravioleta. El trabajo se justifica por la ausencia de datos públicos para condiciones locales y porque las normas IEC vigentes siguen basadas, en gran medida, en ensayos bajo corriente alterna. La investigación se estructura en tres etapas. Primero, se revisa la literatura técnica para identificar procesos normados que se puedan aplicar en línea con la investigación, para que todo lo realizado sea replicable en cualquier laboratorio y por todo el que lo requiera. En la segunda etapa se adapta el método de plano inclinado a un esquema DC de {$\pm$3.5}{kV}, se implementa un protocolo reproducible de deposición contaminante (clases E2, E3 y E5) y se acelera el envejecimiento mediante una dosis controlada de radiación UV equivalente a varios días de exposición real en el norte de chile. Se registran corrientes de fuga, pérdida de masa, cambios en la hidrofobicidad superficial y se inspecciona la integridad de los electrodos. Los resultados confirman que la severidad del fenómeno depende de la sinergia entre los tres factores estudiados. Bajo polaridad positiva se observan corrientes de fuga y tasas de erosión notablemente superiores a las registradas en polaridad negativa, mientras que la contaminación severa provoca incrementos sustanciales en los picos iniciales de corriente y acelera la pérdida de hidrofobicidad. El envejecimiento UV modifica las propiedades superficiales de la silicona y, al combinarse con contaminación salina, genera trayectorias de carbonización más extensas y profundas. Se constata, además, daños en los electrodos metálicos, lo que introduce un nuevo escenario de riesgo que suele omitirse en las evaluaciones convencionales centradas sólo en el polímero(...).
Análisis de la situación actual del mercado eléctrico chileno, sus principales desafíos y potenciales soluciones de cara a una matriz 100% renovable al 2050
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-09) Vargas Moreno, Sergio Igor; Paredes Buzeta, Lorena Andrea; Valenzuela Oyaneder, Lionel AndrÉs; Departamento de Ingeniería Comercial; Tapia Gertosio, Juan Francisco
El mercado eléctrico chileno ha avanzado significativamente durante la última década en el proceso de descarbonización de su matriz energética, donde a diciembre de 2024, con una capacidad instalada total de 38,9GW, las energías renovables no convencionales (ERNC) representan aproximadamente el 51% de la capacidad instalada en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) (Acera, 2025). Muchas han sido las empresas multinacionales / inversionistas que han arribado al país atraídos por su gran estabilidad económica, clara regulación en materia energética, políticas públicas sólidas de largo plazo y sin duda por el gran recurso con el que cuenta; alta irradiación en el norte y centro y muy buena velocidad de viento en general, todas estas características que se constituyen como ingredientes claves para la obtención de proyectos con interesantes retornos para los inversionistas. El país ha crecido de manera constante en materia de inversión energética durante los últimos años, lo que se puede constatar a través del reporte emitido en noviembre del 2023 por Bloomberg New Energy Finance, en el cual se ubica a Chile en el tercer lugar entre los mejores países emergentes para invertir en energías renovables, ranking liderado por India y China Continental y con Filipinas y Brasil en tercer y cuarto lugar respectivamente (Bloomberg, 2023). En el 2024, Chile atrajo inversiones en energía limpia por US$5.695 millones, lo que se debe principalmente a su sector eléctrico bien estructurado, que cuenta, entre otros, con subastas de energías renovables para contratos estandarizados de compra de energía (PPA) denominados en dólares estadounidenses, así como la posibilidad de que los desarrolladores firmen contratos bilaterales fuera del mercado regulado con grandes consumidores (ACERA, 2025)(...).
Análisis de los requisitos técnicos y normativos necesarios para la implementación de tecnologías del tipo Grid forming en Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-09) Vattier Reyes, Anaís Samantha; Huerta Soto, Guillermo; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Gil Sagas, Esteban Manuel
La transición energética que enfrenta Chile ha impulsado una alta penetración de Energías Renovables Variables (ERV), principalmente solar y eólica, gracias a sus condiciones geográficas privilegiadas. Si bien este proceso representa un avance hacia un sistema eléctrico más limpio y sustentable, también ha generado desafíos técnicos importantes para la operación segura y estable de la red. Uno de los principales problemas radica en la creciente presencia de recursos basados en inversores (IBR), que, a diferencia de los generadores síncronos tradicionales, no aportan inercia al sistema, reduciendo su capacidad para resistir perturbaciones de frecuencia o tensión. En este contexto, surgen tecnologías del tipo Grid forming (GFM) como una alternativa prometedora para enfrentar dichos desafíos. A través de esquemas de control que permiten a los IBR comportarse como fuentes de tensión, los sistemas GFM pueden contribuir activamente a la estabilidad de frecuencia, soporte de tensión, sincronismo y capacidad de respuesta ante fallas, incluso en redes débiles o de baja inercia. No obstante, su implementación a nivel nacional requiere de un marco normativo y regulatorio adecuado que aún no ha sido completamente desarrollado en Chile. Esta memoria tiene como objetivo analizar, desde una perspectiva técnica y normativa, los aspectos necesarios para recomendar condiciones habilitantes que favorezcan la incorporación de tecnologías GFM en el sistema eléctrico chileno. Para ello, se realiza una revisión exhaustiva de los fundamentos técnicos de este tipo de control, clasificando las distintas estrategias disponibles y evaluando sus ventajas, limitaciones y requerimientos operativos. Posteriormente, se analizan y comparan las exigencias establecidas en la Norma Técnica de Seguridad y Calidad del Servicio (NTSyCS) con los códigos de red de países que han avanzado en esta materia, como Australia, Estados Unidos (IEEE 2800 y CAISO), Reino Unido y España. Esta comparación evidencia importantes vacíos en la normativa nacional, tales como la falta de requisitos técnicos mínimos para el comportamiento dinámico de IBRs, ausencia de pruebas específicas para tecnologías GFM y falta de definiciones que diferencien entre controles Grid Forming y Grid Following. Como resultado de este análisis, se proponen recomendaciones regulatorias orientadas a facilitar la integración de tecnologías GFM en Chile(...).
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 uso de energías renovables en sistemas de climatización y riego para invernaderos destinados a la pequeña empresa agrícola en el Valle Central de Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) Paschke Celedón, Jorge Ricardo; Verdugo Montecinos, Ignacio; Departamento de Industrias; Demarco Bull, Rodrigo Andrés
El aumento de la población y la creciente demanda por alimentos ha generado una fuerte expansión agrícola en el mundo, lo que conlleva la destrucción de ecosistemas y la biodiversidad circundante. La solución a este problema es aumentar el rendimiento de la producción agrícola por metro cuadrado, lo cual se logra optimizando las condiciones climáticas requerida por los cultivos para su desarrollo, mediante la utilización de invernaderos especialmente si estos cuentan con un sistema de enfriamiento y de calefacción. Dicha tecnificación implica una alta inversión, pero a su vez genera altos beneficios mediante un incremento de las ventas de productos de gran calidad, debido al mayor rendimiento del suelo y al aumento de la cantidad de temporadas de producción anual, lo que justifica la evaluación técnica y económica de un proyecto de este tipo. Para la calefacción de invernaderos típicamente se utilizan calderas a diésel y cuando la ventilación natural no es suficiente para el enfriamiento, una solución es utilizar ventiladores energizados desde la red. Debido a esto, en el presente estudio se evaluó técnica y económicamente la incorporación de energía solar y biomasa como ERNC, obteniendo como resultado que la energía renovable factible de utilizar es la biomasa, la cual es utilizada para reemplazar en un cierto porcentaje el calor generado por el diésel. La evaluación económica se focaliza en la Pequeña Empresa Agrícola debido a la importancia que tiene en la producción de hortalizas en Chile y por el acceso a financiamiento para solventar la gran inversión en la climatización de un invernadero. El invernadero que se estudió es de tipo multicapilla de 2.000 m2, el cual va a estar ubicado en la comuna de San Felipe y producirá tomate de primera, en dos temporadas(...).
Análisis econométrico de la demanda y modelado de capacidad: determinación de recursos óptimos para la atención de emergencias en empresa de gas natural
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10-13) Cabrera Segura, Diego Ignacio; Departamento de Industrias; Pincheira Sarmiento, Bernardo Eugenio
La atención oportuna de emergencias en la distribución de gas natural constituye un aspecto esencial tanto para la seguridad de los usuarios como para el cumplimiento de estándares en la organización. En este contexto, la dotación de móviles de emergencia se configura como un recurso crítico cuya planificación debe equilibrar eficiencia operativa, costos y niveles de servicio. El presente estudio aborda esta problemática mediante el desarrollo de un marco metodológico que combina análisis exploratorio de datos, modelos econométricos, teoría de colas, simulación estocástica y evaluación costo–beneficio. A partir de registros históricos de llamadas de emergencia de una empresa distribuidora de gas en Chile, se construyó una base de datos que permitió caracterizar la demanda, identificar patrones de tipos de emergencias y focalización, así como estimar la probabilidad de ocurrencia y simultaneidad de eventos. En la primera etapa, el análisis exploratorio de datos permitió describir el comportamiento histórico de las emergencias, con apoyo de herramientas como RStudio, Python y Excel, evidenciando diferencias significativas entre tipos de emergencia, distinta focalización de llamadas (interior, exterior/medidor y sin suministro), carga horaria, patrones de distribución por comunas y patrones de cumplimiento de tiempos de respuesta y simultaneidad de eventos. Posteriormente, se desarrollaron modelos econométricos Logit y Probit para estimar la probabilidad de ocurrencia de emergencias y de cumplimiento de los estándares establecidos, generando un marco cuantitativo robusto. Adicionalmente, se ajustaron distribuciones de probabilidad a la cantidad de llamadas diarias mediante técnicas de máxima verosimilitud, seleccionando aquellas con mejor ajuste (ej. Binomial Negativa, Lognormal, Gamma) y validándolas con criterios de información (AIC)(...).
Análisis espaciotemporal del uso de suelo en zonas de localización de plantas fotovoltaicas en la región de Valparaíso
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07-11) Palma Díaz, Sebastián Andrés; Verdugo, Ignacio; Departamento de Industrias; Demarco Bull, Rodrigo Andrés
Esta memoria analiza el impacto territorial, económico y ambiental de la expansión de plantas solares fotovoltaicas (FV) en la Región de Valparaíso entre 2015 y 2023, integrando herramientas de Sistemas de Información Geográficos (SIG), modelación estadística y análisis económico-ambiental. El objetivo fue evaluar si la expansión FV es compatible con la conservación de suelos agrícolas y vegetacionales, considerando tanto la rentabilidad como la captura de carbono natural. El análisis espaciotemporal reveló que, si bien el suelo agrícola ha sido el más transformado históricamente, desde 2019 se observa una expansión creciente sobre bosques y praderas, especialmente en proyectos de gran escala. En lo económico, se proyectaron ingresos por hectárea para cultivos (trigo, uva y palta) y para FV. La palta destacó con una rentabilidad creciente, superando a la FV a partir de 2029. En lo ambiental, se estimaron las emisiones evitadas por FV bajo distintos modelos de factor de emisión y se compararon con la captura de CO₂ de bosques y praderas. Los resultados indicaron que, en escenarios de descarbonización acelerada, la conservación de vegetación nativa ofrece mayores beneficios climáticos desde 2029 (modelo polinomial) o 2041 (modelo Holt–Winters). Se concluye que, aunque la FV es clave para la transición energética, su expansión debe planificarse cuidadosamente. La rentabilidad es alta, pero existen cultivos competitivos como la palta. Además, la instalación sobre suelos con cobertura vegetal solo es climáticamente ventajosa mientras el sistema eléctrico mantenga altos factores de emisión. Se recomienda priorizar suelos degradados o de baja productividad para futuros proyectos, integrando criterios de ordenamiento territorial y sostenibilidad.
Análisis técnico económico de generación de energía eléctrica utilizando la tecnología compressed hydro energy storage chex en reservorios de hidrocarburos abandonados
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-03) Friedli Fernández, Damián Cristóbal; Romero Vieyra, Christian; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Ortiz Rojas, Adrián Enrique
El presente estudio aborda el análisis técnico y económico de la implementación de la tecnología Compressed Hydro Energy Storage (CHEX) en reservorios de hidrocarburos abandonados, con el objetivo de almacenar aire comprimido para luego generar energía eléctrica. El caso de estudio se centra en la región de Magallanes, al sur de Chile, donde existen numerosos pozos de hidrocarburos abandonados que poseen características geológicas adecuadas para el almacenamiento de aire comprimido. Se analizaron cuatro escenarios definidos por diferentes presiones de fondo del pozo: 10, 25, 50 y 100 [bar], evaluando el impacto de estos parámetros en el desempeño técnico y económico del sistema. La metodología incluyó el diseño de compresores, turbinas, estanques de agua y el cálculo del número de pozos y reservorios necesarios. Además, para el análisis económico se consideró el ahorro económico en función del costo que representaría adquirir la misma cantidad de energía y potencia instalada a través de la tarifa eléctrica actualmente vigente en la región de Magallanes. El sistema propuesto utiliza energía eólica para alimentar compresores que almacenan aire comprimido en reservorios conectados por pozos de hidrocarburos abandonados. Durante periodos de alta demanda, el aire comprimido desplaza agua hacia turbinas hidráulicas, generando electricidad. Los resultados muestran que la presión de cabezal del pozo es más sensible a cambios en profundidades mayores cuando la presión de fondo es alta. El caso más favorable, con una presión de fondo de 10 [bar] y una eficiencia cíclica del 40,2%, requiere un volumen de reservorio de 5.691.641 [m³] y 49 pozos. El caso menos favorable, con una presión de fondo de 100 [bar] y una eficiencia cíclica del 18,0%, necesita un volumen de reservorio de 569.164 [m³] y solo 5 pozos. El diseño propuesto incluye 3 cadenas de 3 compresores, 2 turbinas hidráulicas de 50 [MW] y 3 estanques por turbina, cuyos volúmenes aumentan cuando la presión de fondo del pozo es mayor. En cuanto al análisis económico, se observó que el principal costo de inversión corresponde a la planta eólica, seguida por los componentes principales del sistema(...).
Análisis técnico-económico de un sistema de extracción de agua ambiental alimentado por energía fotovoltica con prueba piloto en Taltal
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Moro Quezada, Camila Paz; Lezana Illesca, Pablo Andrés; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Norambuena Valdivia, Margarita Andrea
La crisis hídrica es un problema creciente en diversas regiones del mundo, y la comuna de Taltal no es la excepción. Con precipitaciones prácticamente nulas y una disponibilidad limitada de fuentes de agua para riego y consumo, es una tarea fundamental buscar alternativas sostenibles para la obtención de agua. En este contexto, la presente memoria propone un análisis técnico-económico de un sistema de extracción de agua ambiental alimentado por energía fotovoltaica. El objetivo principal es evaluar la factibilidad técnica y económica de implementar un sistema de deshumidificación fotovoltaica en Taltal, aprovechando el microclima único que tiene el sector para generar agua apta para regadío. Para ello, se analizarán datos climáticos de la zona, incluyendo temperatura, humedad relativa y radiación solar, se estudiará la capacidad del deshumidificador TTK27 para extraer agua bajo distintas condiciones climáticas monitoreando de forma continua su consumo de potencia y se dimensionará el sistema fotovoltaico que sea capaz de garantizar la autonomía energética del sistema de forma amigable con el medioambiente. Metodológicamente, el estudio abarcará una evaluación integral del sistema, donde se verificará la capacidad del deshumidificador para extraer agua de forma continua y se realizará un análisis de costos y beneficios para determinar su viabilidad económica. Adicionalmente, se llevará a cabo una prueba piloto del sistema integrado en una comunidad rural de agricultores en Taltal para evaluar el desempeño del sistema en condiciones reales. Los resultados esperados incluyen la cuantificación de la producción de agua, la eficiencia del sistema y una comparación entre costos y beneficios asociados a su implementación. De confirmarse su viabilidad, este proyecto podría ofrecer una solución innovadora y sostenible para mitigar la escasez de agua que enfrentan los pequeños agricultores en la región, sentando las bases para futuras aplicaciones en zonas con características climáticas similares. Se espera que este estudio contribuya al desarrollo de tecnologías limpias y eficientes en el ámbito de la energía renovable y que sea un paso para la agricultura sostenible en pequeñas comunidades agrícolas afectadas por la sequía y la escasez hídrica.
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 y modelado de un motor sincrónico para molienda SAG: evaluación de eventos y fallas mediante simulación computacional
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-09-15) Vásquez Flores, Rodrigo Alejandro; Lezana Illesca, Pablo Andrés; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Juliet Avilés, Jorge Andrés
Este trabajo presenta el modelado, simulación y análisis dinámico del sistema que compone el accionamiento de una máquina sincrónica de doble estator para aplicaciones de molienda en la minería, mediante la herramienta de simulación PLECS. El objetivo principal es implementar un modelo representativo de la máquina, considerando sus ecuaciones eléctricas y mecánicas, con el fin de evaluar su comportamiento ante diferentes condiciones de operación. Se aborda el desarrollo del modelo matemático de la máquina a partir de las ecuaciones de tensión en coordenadas rotatorias más la ecuación mecánica de la máquina. El sistema es implementado en forma modular mediante diagramas de bloques, facilitando la validación por secciones y la comprensión de cada subsistema. El modelo es sometido a diversas pruebas de simulación, incluyendo un evento de caída de tensión de campo, con el fin de evaluar el desempeño dinámico del control. Se analizan variables clave como tensiones y corrientes de fase, variables de control del sistema y variables mecánicas como la velocidad, torque eléctrico y torque de carga. Los resultados permiten estudiar el comportamiento físico del sistema ante perturbaciones, así como observar la interacción entre las variables eléctricas y mecánicas. Esto validado por la comparación de datos empíricos de planta.
Aumento de la capacidad de bombeo de una bomba undimotriz, cálculo de rendimiento y diseño en CAD
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-06-17) Morales Morales, Javier Ignacio; Pacheco Sanjuan, Alejandro Andrés; Departamento de Ingeniería Mecánica; Rheinschmidt, Udo Rudolf
Los océanos son una fuente renovable de recursos, con una gran cantidad de energía limpia e infinita a disposición. En Chile, tenemos la oportunidad de ser pioneros en aprovechar este recurso inagotable que baña nuestros 4.300 km de litoral. La tecnología undimotriz tiene el potencial de aprovechar este recurso, usando el vaivén de las olas en beneficio del país. El presente trabajo tiene como objetivo aumentar el caudal del proyecto undimotriz Wasserdrachen; esto se llevó a cabo aumentando las dimensiones del pistón del sistema de bombeo desde unos 120[mm] a unos 200[mm], y con ello se espera que el caudal aumente desde 1.65[L/s] a un caudal de 20.5 [L/s]. Se estimó la eficiencia del equipo mediante un modelo unidimensional del problema, lo que entregó una eficiencia del equipo Wasserdrachen V de un 13%, comparado con un 2% del diseño previo. Se determinó que los costos asociados a la adquisición de los materiales para la fabricación del equipo ascienden a 11 millones de CLP. Se sugiere como financiamiento la postulación a fondo concursable IDEA+ y se entrega ejemplo de postulación enfocado en el proyecto. Se realizaron planos detallados, se establecieron los pasos a seguir para la construcción del equipo, uso y almacenamiento de los materiales basados en el trabajo en terreno del equipo Wasserdrache IV. El estudio realizado para estimar el tiempo de fabricación mediante el método de ruta crítica entregó que el equipo puede ser fabricado en cerca de un mes de trabajo continuo por un equipo calificado.
Automatización y control de quemador radiativo para uso en hornos industriales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2022-10) Pérez Vega, Matías Hernán; Olguín Astudillo, Hernán Andrés; Departamento de Ingeniería Mecánica; Toledo Torres, Mario Gonzalo
El presente trabajo de investigación desarrolla la automatización, control e implementación de un quemador radiativo a gas en la cámara de combustión de un horno industrial usando la tecnología de combustión en medios porosos inertes (MPI), con el objetivo de cumplir con la normativa requerida para su certificación. Para desarrollar la implementación se cuenta con un horno industrial MAIGAS tipo Siam, el cual corresponde a un horno de tubos anulares de 5 m2 con una cámara de combustión de 3,06 m³ (0,9 x 2,2 x 1,55 m) y una superficie de colección mediante “techos activos” de 35 m2, ubicado en almacén Villa Monte, calle Los Guindos n° 10, en el sector de Agua Santa, Viña Del Mar. Se estudian las características del horno para estimar el aporte térmico necesario en el proceso. Con esto, se diseña y fabrica un quemador de medios porosos de potencia máxima 60 kW, dimensionado para operación a 45 kW, el cual es caracterizado mediante pruebas experimentales de laboratorio donde se evalúa la tasa radiativa, temperatura del MPI y emisiones de gases en un rango de operación entre 12 y 48 kW, equivalente a tasas de quemado entre 500 y 2000 kW/m² aproximadamente. Dichas pruebas buscan verificar que el desempeño del quemador es el adecuado para una implementación segura. Posteriormente, se desarrolla la automatización del quemador de acuerdo a los requerimientos especificados en la Norma chilena NCh3111 (Of. 2007) “Quemadores de aire forzado que utilizan combustible gaseoso”, cuyo cumplimiento hace accesible la certificación del equipo ante la SEC, lo cual permite su comercialización y uso. Para la automatización del quemador, se incorpora, entre otros sistemas, una llama piloto, detector de llama por ionización, chispero de ignición, electroválvulas monobloc y piloto, presóstatos de gas y aire, y un dispositivo controlador de llama electrónico comercial.
Co-optimización de la energía y reservas en el control automático de generación incluyendo la modelación de la reconfiguración de la red, y considerando criterios de despacho económico y restricciones del sistema de transmisión
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Llanos Orellana, Diego Ernesto; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Hinojosa Mateus, Víctor Hugo
La memoria aborda el control automático de generación como eje del control secundario de frecuencia en el Sistema Eléctrico Nacional de Chile y lo sitúa en el contexto de una matriz con creciente participación de energías renovables variables . Se parte destacando que el control automático de generación ajusta remotamente la potencia de unidades seleccionadas para restituir la frecuencia nominal, tarea que debe concretarse en horizontes del orden de 15-25 minutos; a la vez, se destaca que el avance de la energías renovables variables y la consecuente variabilidad de la potencia disponible obliga a incorporar modificaciones al control automático de generación. El objetivo general es desarrollar una metodología que integre explícitamente la reconfiguración de la red de transmisión dentro del control automático de generación, conciliando criterios técnicos y económicos para disminuir costos sin vulnerar restricciones de operación. Esta propuesta añade un nuevo grado de libertad al problema clásico de estabilidad de frecuencia al permitir conmutar líneas para aliviar congestiones y mejorar el despacho conjunto con el control, manteniendo la frecuencia y los flujos dentro de límites seguros. Se materializa en un modelo de optimización estocástico de dos etapas que, por un lado, selecciona las unidades que participarán en el control automático de generación y asigna sus inyecciones, y por otro lado, decide qué líneas pueden quedar fuera de servicio para reconfigurar la topología del sistema; sobre esa base, se propone además(...).
Comprehensive feasibility study for the implementation of a lithium-ion battery recycling plant in Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-06-08) Binder González, Bastián Alois; Escudero Barros, Felipe Andrés; Departamento de Industrias; Verdugo, Ignacio
This study estimates electric vehicles impacts in Chile and its effect in discarded lithium-ion batteries when they reach the end of their lives. Following this logic, it aims to determine the feasibility of building a lithium-ion battery hydrometallurgy recycling plant and assess its economic and environmental impacts. Multiple modeling approaches were used to simulate battery life cycle, which includes forecasts for electric vehicle sales, battery end-of-life and battery mass estimation. Recycling and battery production modeling software have also been used in combination with Monte Carlo's simulations of material prices to provide a comprehensive analysis. Economic indicators confirm project feasibility with low risk and cost savings for battery production with the use of recovered materials. This study offers valuable insights to battery manufacturers, recycling companies, and government entities concerning investment requirements and expected outcomes.
Control FOC aplicado a una máquina de inducción utilizando un inversor ANPC de cinco niveles
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11-06) Urrutia Pozo, Ignacio Andrés; Lezana Illesca, Pablo Andrés; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Norambuena Valdivia, Margarita Andrea
En este trabajo se estudia el desempeño de un accionamiento de tracción para vehículo eléctrico comparando el caso con un inversor trifásico de dos niveles y un inversor ANPC de cinco niveles utilizando control por campo orientado. Las simulaciones se realizan en el software de simulación eléctrica PLECS mientras que la implementación en el laboratorio se lleva a cabo con la plataforma BRAIn la cual está basada en una DSP + FPGA. Este trabajo se estructura de la siguiente manera, primero se describen las topologías de inversores utilizadas, el modelo matemático de la máquina de inducción y el esquema de control por campo orientado. A continuación, se ajustan los controladores PI de los lazos del control por campo orientado utilizando el software MATLAB y se realiza la simulación del accionamiento con ambos inversores en el software de simulación eléctrica PLECS. Después, se valida el funcionamiento del accionamiento con el inversor ANPC de cinco niveles a través de ensayos de laboratorio, para esto se realizan tres ensayos: arranque, inversión de marcha y estado estacionario. Finalmente, se realiza una comparación del desempeño de los dos inversores en base al contenido armónico, las oscilaciones del torque eléctrico y las pérdidas de los semiconductores de cada inversor. Las pérdidas son calculadas utilizando los modelos térmicos de los IGBT construidos a partir de las curvas características de los dispositivos entregadas en sus respectivos.
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 un modelo predictivo para determinación de capacidad antidetonante en combustibles de aviación
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-09) Valdivia Cáceres, Felipe Andrés; Esteban Simón, Progaska Silva; Departamento de Industrias; Ramírez Mora, Claudio Guillermo
En aviación existen dos tipos de impulsión: motores de pistón o ignición por chispa y motores de turbina. La Gasolina de Aviación (AvGas) es un combustible para la aviación basada en motores de pistón como las avionetas. La producción de esta gasolina es acotada debido a la demanda mensual. La calidad y seguridad de la gasolina de aviación dependen de varios parámatros o análisis que se hacen en al combustible y uno de ellos es la capacidad antidetonante o Detonancia de mezcla rica, medida tradicionalmente mediante el método ASTM D909-22 con un motor CFR Waukesha, un equipo fabricado en 1959 que hoy presenta múltiples desafíos: alta complejidad, sin recambio y un proceso que requiere cerca de seis horas para entregar resultados. En Chile, solo un reducido número de especialistas domina esta técnica, lo que representa un riesgo operativo y regulatorio para la venta de la Gasolina de Aviación, producida exclusivamente en Refinería Aconcagua. Esta tesina propone el desarrollo de un modelo predictivo basado en machine learning (ML) que permita estimar la Detonancia mezcla rica a partir de otras propiedades fisico-químicas registradas en sistemas de laboratorio (LIMS). El modelo Random Forest resultó ser la alternativa más precisa en el conjunto de datos estudiado, con un error promedio inferior al 1%, reduciendo drásticamente los tiempos de análisis desde horas a segundos y mejorando la eficiencia en el proceso de control de calidad de la Gasolina de Aviación. Más allá del aspecto técnico, con este desarrollo se plantea un modelo de negocio escalable bajo la modalidad Machine Learning-as-a-Service (MLaaS), que convierte este piloto en la base para ofrecer servicios de analítica predictiva a laboratorios, refinerías y organismos reguladores. La propuesta se sustenta en ingresos recurrentes por suscripción y proyectos específicos de implementación, con potencial de expansión hacia la industria energética latinoamericana y otros sectores industriales. En síntesis, este trabajo integra ciencia de datos, innovación y emprendimiento para transformar un procedimiento analítico crítico en una solución digital más rápida, económica y escalable, que refuerza la competitividad y sostenibilidad de la industria de combustibles en Chile y la región.