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Factibilidad Técnico-Económica de Construir el Puente Tenglo

Los objetivos generales del presente trabajo de título son: analizar la conveniencia o no de urbanizar la isla frente a otras alternativas de urbanización y estudiar una alternativa de unión de la isla con la ciudad, entendiéndose por unión a una conexión estructural entre la isla y la ciudad. En los últimos años Puerto Montt ha presentado un gran crecimiento demográfico y se ha enfrentado a la problemática de construir nuevas poblaciones. Isla Tenglo posee terrenos disponibles que no han sido aprovechados aún, debido a la falta de una conexión estructural que permita el tránsito de vehículos y peatones desde y hacia la ciudad. Se seleccionó la zona de emplazamiento para el puente donde se determinó la mejor ubicación, encontrándose ésta en la continuación de la avenida Pacheco Altamirano en las cercanías de la población Villa Marina, luego se estudiaron algunos tipos de puentes y 5 diferentes alternativas de diseño escogiéndose una de ellas; finalmente, se realizó un prediseño y se elaboró un perfil longitudinal y transversal de la solución elegida. Se determinaron las tasas de atracción y generación de viajes por zona en estudio, al igual que la población admitida por cada zona potencial de urbanizar, de manera de estimar la cantidad de viajes generados y atraídos de cada zona y de luego separar según modo de transporte. Se aplicó la evaluación social de proyectos basada en el Manual de Evaluación Social de Proyectos, MESPIVU, esto permitió cuantificar los costos de transporte asociados a trasladarse desde cada zona en estudio hasta la zona centro de la ciudad y evaluar. El resultado final, en lo que respecta a análisis de la unión entre el continente y la isla, es un puente que combina un puente con vigas metálicas con losa colaborante y un puente en arco Network, con un total de 9 tramos simplemente apoyados, que es navegable para el tráfico de naves menores y que tiene un costo estimado es de 7.454 MM $. En lo que se refiere a la modelación de costos, para la factibilidad económica, el resultado es que los beneficios sociales de urbanizar isla Tenglo, en comparación con urbanizar las zonas nororiente y norponiente, son mayores. Estos beneficios justifican la inversión del puente Tenglo en un periodo de 2 años y 6 meses. Se concluye que es técnicamente factible construir el puente Tenglo y económicamente factible para tasas de atracción y generación de viajes de las zonas correspondientes a su sector o al sector más cercano. Finalmente se concluye que para lograr la factibilidad económica de construir del puente Tenglo se debe realizar junto con un proyecto, ya sea de urbanización o de otro tipo, que no genere tasas de generación y atracción de viajes muy altas en comparación con las otras 2 zonas comparadas.
Análisis del Mercado de Servicios Complementarios de Control de Frecuencia

Considerando que en el país los servicios complementarios todavía no poseen un marco reglamentario y aún quedan temas por analizar, esta memoria aborda los servicios de control de frecuencia y la forma en que éstos deben operar técnica y económicamente. Se realiza una revisión de los distintos fundamentos de la operación técnica y económica del control de frecuencia en el sistema español, argentino y uno de los sistemas norteamericanos denominado PJM. Asimismo, se realiza una revisión de los servicios complementarios de control de frecuencia en Chile, señalando cuáles son las exigencias de la norma técnica y cómo se lleva a cabo su operación actual. Adicionalmente, se presenta una descripción teórica del control de frecuencia y se muestran los modelos básicos de distintos tipos de tecnologías (hidráulicas y térmicas). En función del conjunto de antecedentes, se presenta la propuesta técnico-económica, mostrando el comportamiento de máquinas térmicas e hidráulicas aisladas ante la variación de distintos parámetros. A partir de estas respuestas es factible reconocer los parámetros que explican el mal desempeño de una máquina de manera de poder descartar estos casos en simulaciones del sistema en su conjunto. Se seleccionan algunas configuraciones de máquinas y parámetros para ser utilizadas en las simulaciones de escenarios de distintas configuraciones del sistema, es decir, sistemas compuestos principalmente por máquinas térmicas, sistemas compuestos preponderadamente por máquinas hidráulicas y sistemas mixtos. De las simulaciones realizadas se demuestra que no solo es necesario saber cómo se comporta un determinado tipo de máquinas, sino que también la composición de máquinas del sistema. Se constata que existen máquinas que reaccionan más rápido al momento de regular frecuencia, mientras que otras son muy lentas y en algunos casos ni siquiera pueden efectuar una acción de regulación. Por medio de simulaciones, se comprueba que se alcanzan mejores resultados al efectuar una regulación con un conjunto de maquinas en vez de una sola o un grupo pequeño. En un sistema en que una máquina no aporta reserva y es reemplazada por otras, se verifica que mientras mas máquinas se repartan la reserva faltante menor resulta la desviación de frecuencia final. Con respecto al análisis económico se analiza un sistema similar al español, donde la regulación de frecuencia primaria es obligatoria y la secundaria es por medio de un mercado. Además, se entrega la posibilidad de que las centrales que no realicen la acción de regulación puedan compensar la acción reguladoras de otras unidades. Asimismo, el conjunto amplio de casos presentado en este trabajo se aprecia como un material docente que puede complementar de manera adecuada las temáticas tratadas en cátedra en cursos de especialización. Por último, cabe señalar que se propone como trabajo futuro un análisis que incluya el modelo del SIC para evaluar el comportamiento de la regulación de frecuencia con los parámetros que éste posee y así poder incluir el sistema de transmisión.
Amortiguación de Oscilaciones Electromecánicas Utilizando Control de Enlace HVDC

El crecimiento de la demanda eléctrica en el país requiere de nuevas fuentes de energía por parte del sector público y privado. En particular, una región que posee un gran potencial energético hidráulico es la XI Región de Aysén. Sin embargo la concentración de la demanda se encuentra en el centro del país por lo que es necesario transmitir una gran cantidad de energía, estimada inicialmente en 2750[MW] de potencia activa, a través de aproximadamente 2000[km] de longitud. En este contexto, la mejor solución técnico – económica disponible para la transmisión es un enlace de corriente continua en alto voltaje (HVDC del inglés “High Voltage Direct Current”). El disponer de un enlace HVDC de las características del proyecto Aysén ofrece importantes oportunidades para mejorar la operación de los sistemas de corriente alterna a los que se conecta. En efecto, un enlace HVDC utiliza elementos de electrónica de potencia de muy rápida respuesta, por lo que es posible plantear esquemas de control que contribuyan a la seguridad y estabilidad dinámica del sistema. En esta memoria de título se plantea como objetivo el desarrollo de un esquema de control para amortiguar oscilaciones electromecánicas debido a pequeñas perturbaciones. En este trabajo, se desarrolla una guía general para el problema de amortiguar oscilaciones electromecánicas en el intervalo de 0.1 – 2 [Hz]. Para ello se desarrolla un modelo y una herramienta computacional en MATLAB que resuelve en forma linealizada un modelo dinámico del Sistema Interconectado Central de Chile reducido considerando 6 variables de estado por generador, y las ecuaciones de flujo de potencia alterno y continuo para los balances de potencia. Con el sistema linealizado se diseña un control de lazo cerrado clásico para amortiguar oscilaciones de potencia utilizando como variable de control la corriente de operación del enlace HVDC y como variable controlada la diferencia angular entre 2 barras del sistema. Como resultado se obtiene que la técnica utilizada a través de la herramienta computacional desarrollada en esta memoria, efectivamente logra amortiguar las oscilaciones de potencia en el sistema deseado, logrando una variación del factor de amortiguamiento de para el modo local.
Endurecimiento por Precipitación de Aleación de Cu- 2% wt. Co

El cobre es un elemento metálico que, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores eléctricos y térmicos. Sin embargo, sus propiedades mecánicas son más bien bajas comparado con otros metales. El objetivo general del presente trabajo de título fue estudiar el proceso de precipitación en aleación de Cu - 2% Co (% peso) y su efecto sobre el endurecimiento de la matriz. Para realizar este trabajo se utilizó una metodología que involucró la obtención de muestras y probetas, aplicación de tratamientos térmicos, análisis energético y cinético mediante el uso de Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y aplicación de los modelos matemáticos Kissinger Modificado y Mehl-Johnson-Avrami (MJA), análisis de segregación de soluto a las dislocaciones y análisis de microdureza Vickers. Las curvas calorimétricas de la aleación templada muestra, la presencia de dos efectos exotérmicos traslapados, en todas las velocidades de calentamiento lineal utilizadas, que pueden ser asociadas a la formación de precipitados en la matriz de cobre, ricos en Cobalto-α. Se puede afirmar que el sistema está gobernado por variables cinéticas más que termodinámicas. La energía de activación es 164,7 y 195,6 [kJ/mol] para las etapas 1 y 2, respectivamente. El valor de la etapa 2 es bastante cercano al teórico, que es de 200,6 [kJ/mol], mientras que el de la etapa 1 es menor, lo que se puede atribuir a la presencia de vacancias introducidas por el temple. Los resultados cinéticos indican que, en el caso de la etapa 1, se está en presencia de un fenómeno de precipitación por nucleación y crecimiento, en cuanto a la etapa 2, se tiene un proceso de crecimiento a partir de núcleos pre-existentes de tamaño no despreciable. En cuanto a la deformación en frío, se llegó a la conclusión que al aumentar esta, se tiende a inhibir la etapa 2 de precipitación, debido a segregación de soluto en las dislocaciones en la etapa 1 donde cuando comienza la precipitación. Por lo tanto, la aleación endurece por dos procesos, formación de precipitados y segregación de estos átomos de cobalto a las dislocaciones, entorpeciendo su movimiento. La microdureza Vickers para el material templado es superior a medida que aumenta la temperatura de envejecimiento, llegado a los 84, 1[HV], en cuanto a el material deformado en frío, se concluye que mientras aumenta la deformación, mayor es la dureza, llegándose a 141,5 [HV] para el caso de 50% de deformación en su espesor. Cabe mencionar que para ambos casos, material templado y sin deformar, la medida de dureza fue 65,8 [HV]. Se concluye que el material endurece por formación de precipitados y además que algunos de estos son segregados a las dislocaciones, lo que también aumenta las propiedades mecánicas.
Integración de Second Life en la Plataforma U-Cursos para el Apoyo a los Procesos de Enseñanza-Aprendizaje

U-Cursos es una plataforma de apoyo al desarrollo de la docencia creada por el Área de Infotecnologías (ADI) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile. U-Cursos en su constante misión por entregar herramientas tecnológicas en el campo de la educación, necesita proporcionar una solución a la pérdida de continuidad de clases presenciales, debido entre otras razones, a los viajes que los docentes realizan a seminarios, conferencias y convenciones en el extranjero o en otras regiones del país. Este problema fue confirmado y validado a través de un estudio realizado en la presente memoria con 183 docentes de la FCFM, en el cual también se investigó el expertise computacional y uso de tecnologías en la sala de clases. Esto entregó la base para proponer el uso de un ambiente virtual de aprendizaje, lo cual se concretó con la integración de la plataforma U-Cursos con el mundo virtual 3D de Second Life, entregando así una serie de herramientas que facilitan a los usuarios realizar una clase en el ciberespacio. La metodología de trabajo se llevó a cabo en 4 etapas; análisis de la situación actual que abarcó un sondeo a las formas y normas de desarrollo tanto en U-Cursos como Second Life; toma de requerimientos, para establecer las metas y objetivos a cumplir; y diseño e implementación de la solución, las cuales fueron realizadas mediante la metodología iterativa e incremental de desarrollo de software. El resultado final es un auditorio virtual dentro del mundo de Second Life, el cual está equipado con un presentador de diapositivas, sillas para los asistentes y un control de acceso para realizar clases privadas cuando se requiera. Las clases deben ser planificadas y organizadas previamente en la plataforma U-Cursos a través del servicio de clases virtuales disponible para los cursos que se imparten en la FCFM. Con esto, se logró cumplir exitosamente todos los objetivos del presente trabajo, y el producto final será puesto en producción por ADI en el semestre de Otoño del 2010 para comenzar así con su utilización e impartir las primeras clases a través de este mundo virtual.
Desarrollo de una Comunidad Web para Técnicos de la Construcción y la Industria

El objetivo general del presente trabajo de título es el de generar un ambiente colaborativo para los miembros del rubro de la construcción y la industria relacionada, con el objeto de mejorar la relación entre sus miembros y facilitar el flujo del conocimiento. Actualmente el rubro de la construcción y la industria relacionada sólo cuenta con portales básicos con publicaciones de algunas instituciones y la inclusión de foros de conversación. Otros portales proveen una funcionalidad de buscador académico con fuentes limitadas. Falta un ambiente colaborativo. Se decidió que lo más adecuado para desarrollar el portal, era usar un sistema de administración de contenidos también conocidos como CMS por sus siglas en inglés Content Management System. Se buscó la mejor alternativa de desarrollo tanto usando criterios agregados por el alumno y el profesor guía como junto con los requerimientos del personal del Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales (Idiem). Luego de un período donde el cual el alumno realizó un trabajo de investigación probando las diversas alternativas, se definió finalmente por Drupal Finalmente, el alumno realizó el proceso de desarrollo del portal, el cual validó la elección de CMS tomada anteriormente.
Diseño Sísmico de un Edificio de Marcos de Acero con Conexiones Viga Columna SMA

En este trabajo se presenta el diseño sísmico de un edificio de marcos de acero simétrico de 3 pisos, planta 20x20m con disipadores en la conexión viga-columna y la verificación de su comportamiento bajo la acción de un registro sísmico. Se supone que los marcos de fachada resisten la acción sísmica. El diseño se realizó según la norma sísmica NCh 433 of. 96, usando el método estático. Cada disipador sísmico consiste en barras de una aleación CuAlBe con comportamiento superelástico, las que se dimensionaron para cargas gravitacionales y con propiedades mecánicas obtenidas experimentalmente. El análisis sísmico se realizó con el software DRAIN-2DX, aprovechando condiciones de simetría para usar un modelo plano. En primera instancia, el marco se consideró empotrado en la base, pero las columnas inferiores fallaron al aplicar el registro de Llolleo N10E. Al modificar los apoyos a rotulados, las columnas fueron capaces de resistir el corte basal que se generó en el primer piso, las barras de SMA disiparon casi la totalidad de la energía y la estructura quedó sin deformaciones remanentes al finalizar el sismo. Sin embargo, estas conexiones no fueron efectivas cuando la estructura fue sometida a los registros sísmicos de Northridge y Sylmar. Además, se estudió el efecto de variar la cantidad de barras en la conexión, concluyéndose que el comportamiento se mantiene si el área varía entre 0.5 y 1.15 veces el área original. Igualmente, se analizó la estructura con conexiones flexibles sólo en los vanos extremos produciéndose plastificación en las vigas interiores y deformaciones remanentes al finalizar el sismo.
Metodología Básica para la Definición de la Ubicación Óptima de un Generador Virtual

La energía eléctrica es un recurso necesario en la vida de todos, verificándose que la demanda energética de un país se encuentra, por lo general, correlacionada con su PIB. Lo anterior conlleva a la instalación o reposición de nuevas centrales de energía eléctrica y a la necesidad de aumentar la eficiencia del sistema. En este contexto se introducen las tecnologías de generación distribuida (GD), basadas en energía renovable. Estas tecnologías corresponden a centrales de mediana y pequeña escala, que se encuentran conectadas directamente a los sistemas de distribución. Pueden ser propiedad de los consumidores o de las empresas distribuidoras y entregan sus excedentes de generación al sistema. Debido a su favorable ubicación, la GD puede ayudar a mejorar la calidad de servicio necesaria para los consumos. Esto es posible si existe una correcta ubicación, conexión y coordinación de la GD. En este contexto se introduce el concepto de Generador Virtual (GV), ente encargado de la coordinación de la operación de distintas unidades de GD, de manera de optimizar su desempeño conjunto. El objetivo principal del presente trabajo de título es disponer de una metodología para determinar la ubicación óptima de un GV. Para ello, se efectúa un estudio detallado de las tecnologías implementadas en GD, en particular aquellas que utilizan recursos renovables. Se establecen las condiciones necesarias para determinar el mejor emplazamiento, basado en las características del recurso energético primario con datos estadísticos y las características de las redes de distribución (ubicación y capacidad). Con el fin de estipular los parámetros que determinan el punto de conexión a la red, se estudia la influencia de la GD en el sistema, como son: la influencia que ejercen los GD en los niveles de tensión en los distintos nodos donde se encuentran insertos, la reducción de pérdidas óhmicas relacionadas con la combinación de GD y servicios que pueden proporcionar un GV (regulación de tensión, continuidad de suministro, etc. los que entregan una mayor rentabilidad a este tipo de energías). Si bien la metodología es validada en forma conjunta, se presenta su aplicación a casos específicos de energía solar, eólica, biomasa y minihidráulica en la localidad de Ovalle y Salamanca. Los resultados obtenidos corroboran el potencial de aplicación práctica de la propuesta. Por último, como trabajo a futuro se recomienda establecer los niveles máximos de penetración de las distintas tecnologías en una red de distribución y desarrollar modelos que representen los efectos de combinar diversas tecnologías de GD en una misma red.
Análisis Técnico Económico de una Vivienda Unifamiliar de Alto Confort y Energéticamente Eficiente

El presente trabajo de título analiza los aspectos técnicos y económicos, relativos al diseño y construcción de una vivienda unifamiliar, que incorpora atributos como la eficiencia energética y el uso de energías renovables para garantizar el confort térmico y operacional. A través de un análisis de la inversión a realizar, se generaron ecuaciones que permiten la extrapolación de ésta a otros tipos de viviendas, las cuales consideran otro nivel de precio y superficie útil. De esta manera fue posible evaluar la factibilidad técnica y económica de aplicar el concepto de negocio, desarrollado exclusivamente para la vivienda prototipo, a distintos segmentos de mercado. El análisis empleado, consideró el estudio de los diferentes mejoramientos del diseño y los sistemas tecnológicos implementados –sistemas de aislación, perfiles de ventanas, sistema solar térmico, iluminación, domótica e inmótica- de acuerdo a su pertinencia técnica y magnitud de sus costos. Se elaboró una evaluación económica en función de las proyecciones de los precios de la energía para cuatro escenarios distintos. Esto para el caso de una vivienda reacondicionada y una nueva. Se pudo determinar que el 7% sobre el precio de venta es la inversión adicional para este proyecto, en relación a una vivienda estándar .Ello, en conjunto con el estudio de los costos operacionales determinan su rentabilidad, proyectando un período de retorno de capital de 5 años en el mejor escenario definido. Además, de acuerdo a la extrapolación de inversión para soluciones habitacionales orientadas a otros segmentos de mercado, fue posible determinar que con inversiones que varían desde el 30% sobre el precio de venta para viviendas de 1.900 [U.F.] hasta un 8% en viviendas de 19.900 [U.F.], es posible concebir la adaptación de este prototipo habitacional en una vivienda nueva.
Modelo puntal-tensor para determinar la resistencia al corte de muros de albañilería armada construidos con bloques de hormigón

La determinación de la resistencia al corte de muros de albañilería armada es fundamental para su diseño sísmico, tanto cuando la falla de corte controla el diseño como cuando se desea que esta falla no controle, es por esto que es necesario tener un modelo teórico que permita determinar esta resistencia. La posibilidad de contar con este tipo de modelo representa un importante avance en el diseño al corte de este tipo de muros, considerando que las recomendaciones de diseño de las normas provienen de expresiones empíricas, las cuales poseen limitaciones propias de las características de las probetas ensayadas. En la búsqueda de este objetivo, en este Trabajo de Título se estudia la posibilidad de aplicar un modelo puntal-tensor propuesto por Hwang et. al para determinar la resistencia al corte de muros cortos de hormigón armado a muros de albañilería armada construidos con bloques huecos de hormigón con relleno parcial de huecos y cuantía reducida de armadura con las mismas características geométricas. Para ello se utilizan como antecedente los resultados de los ensayos realizados en el proyecto FDI desarrollado por el Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón (ICH) en los laboratorios del IDIEM y del DICTUC en el año 2002. Luego de incorporar al modelo la verificación de la fluencia de la armadura de borde,de establecer ciertos valores de las deformaciones axiales unitarias en la dirección vertical y horizontal y de agregar modificaciones relacionadas con las propiedades de la albañilería, como son: la resistencia a la compresión axial y la deformación axial asociada a ella, la inclusión de un factor de degradación de la resistencia prismática por el estado biaxial de tensiones presente en los muros, se obtiene un modelo que estima la resistencia al corte de este tipo de muros con una precisión razonable, lo que significa una subestimación de un 6% del resultado experimental con una dispersión de los resultados mucho menor que la obtenida con el modelo original. Además se pudo comprobar que la degradación debido al comportamiento biaxial en los muros construidos con bloques de hormigón es muy similar a la de los muros de hormigón armado. Finalmente, se concluye que es necesario contar con datos experimentales de las deformaciones para los casos en que se supere el límite de fluencia de las armaduras y para los casos en que no se tienen armaduras distribuidas.