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Comportamiento Sísmico de Estructuras en el Interior de Cavernas

Las instalaciones subterráneas son parte importante de la actividad minera en cavernas y forman parte de diferentes etapas de proceso en la producción minera, operaciones con equipos de gran magnitud y peso, áreas de almacenamiento, sectores habitacionales de personas, etc. En Chile las instalaciones subterráneas están frecuentemente sometidas a actividad sísmica, registrándose tasas de daños menores que en instalaciones superficiales, es por esto que se hace importante conocer y comparar el comportamiento de las estructuras subterráneas respecto de las superficiales, con el fin de desarrollar los diseños acorde a las solicitaciones sísmicas en niveles inferiores del terreno. Este trabajo está orientado a determinar las diferencias que existen entre los fenómenos dinámicos que ocurren en superficie respecto de los subterráneos, haciendo un análisis teórico de propagación de ondas en suelos para luego trabajar con registros sísmicos, identificando los fenómenos de superficie y así calibrarlos en profundidad. Siguiendo la metodología de autores anteriores se analizó el efecto de las ondas Rayleigh en un registro de aceleraciones superficiales del terremoto de 1985, en particular la estación de la UTFSM (roca), midiendo sus efectos en las aceleraciones peak y espectros de respuesta. De los resultados se concluyó que para este registro, los efectos de las ondas Rayleigh tienen nula influencia en la aceleración peak y los espectros de respuesta superficiales. Esto implica que el registro está controlado por ondas de cuerpo al igual que un ambiente subterraneo. Luego se analizó la propagación de ondas de corte en un estrato semi-infinito para varios registros sísmicos y diferentes características del estrato. Analizando las aceleraciones en profundidad para estratos rocosos (1500 m/s velocidad onda de corte promedio), se observan atenuaciones del orden del 30% a los 60 metros de profundidad, manteniéndose constantes bajo esta profundidad. Este fenómeno es producido por las condiciones de borde del estrato, ya que el esfuerzo de corte es nulo en superficie. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran el comportamiento de un perfil de aceleraciones en profundidad, esto de manera teórica en base a modelos simplificados, por lo que más allá de entregar un valor concreto para diseño sísmico, se identifica un fenómeno a considerar en el diseño de cada proyecto. Por lo anterior es necesario un buen detallamiento y recopilación de antecedentes para el proyecto y así lograr un diseño acorde a las características y condiciones a las que se somete.
Nociones Específicas para Puesta a Tierra en Instalaciones Mineras

En Chile la minería es la principal industria, generando grandes recursos y está en constante crecimiento. En coordinación con este desarrollo, la seguridad tanto para equipos y personas debe mantener la normativa, que cada vez es más exigente. Las normativas nacionales no detallan técnicamente las puestas a tierra de la minería, por lo que las empresas mineras se acogen a normas internacionales. El presente trabajo de título tiene como objetivo identificar los problemas e interrogantes presentes en los sistemas de puesta a tierra propios de los sistemas eléctricos mineros, y luego entregar recomendaciones y argumentos técnicos para dichos puntos, los cuales pretenden ser factibles y de clara comprensión. En el trabajo se consideraron cuatro aspectos relacionados con las puestas a tierra: el acoplamiento entre puestas a tierra diferentes en una mina, determinando las posibles causas y se entregan recomendaciones para afrontarlo; el diseño apropiado de la resistencia de neutro a tierra considerando los efectos capacitivos del sistema, entregando un método aproximado que determina los valores de la resistencia y corrientes de fallas; equipos de protección relacionados con las resistencias de neutro a tierra, indicando sus consideraciones especiales de ellos; y condiciones de seguridad de los cables de arrastre subterráneos para tres niveles distintos de tensiones (menores a 1000 V, 1000 V, y sobre 1000 V), analizando la construcción y comportamiento frente a daños mecánicos de estos. Las principales recomendaciones son interconectar dos puestas a tierra si el acoplamiento de voltaje es mayor que un 33% entre ellas; diseñar la resistencia de neutro a tierra considerando la capacitancia distribuida provocada por los cables de arrastre mediantes cálculos aproximados, los cuales se ejemplifican; se debe monitorear de forma permanente el conductor de tierra y la resistencia de neutro a tierra, y no ocasionalmente; y siguiendo las normas para cables de arrastre subterráneos de tensiones mayores a 1000 Vac, estos confieren mayor seguridad que los cables de menor voltaje. Se propone como trabajo futuro analizar el sistema de puesta a tierra de una mina en particular siguiendo las recomendaciones propuestas en este trabajo; comparar las normas eléctricas en sistemas mineros canadienses y estadounidenses en cuanto a la seguridad conferida; y diseñar un monitor continuo de resistencia de neutro a tierra.
Cálculo de la Capacidad de Transmisión de una Línea Eléctrica Considerando Efectos de Ventilación

La presente memoria tiene como objetivo estructurar la información referente a los métodos de cálculo de la capacidad de transporte de corriente en las líneas de transmisión. Este trabajo se enmarca en el proyecto desarrollado por el Centro de Energía de la Universidad de Chile para Transelec S.A. Este estudio se centra por una parte, en organizar los modelos y sistemas de monitoreo desarrollados a la fecha para la aplicación de la capacidad dinámica en las líneas de transmisión. Por otro lado, se plantea una metodología para la ubicación de dispositivos de monitoreo en tiempo real en una línea, que permite representar con un cierto grado de confiabilidad su capacidad de transmisión. Este método se basa en lograr un cierto valor de correlación entre la capacidad total de la línea y la capacidad medida de un conjunto de vanos. La clasificación de los distintas tecnologías de monitoreo en tiempo real permite determinar que el mejor método para calcular la capacidad dinámica de transmisión es el que combina mediciones de los parámetros meteorológicos, con mediciones de parámetros directos en el conductor (temperatura, etc.), aunque cabe señalar que es el que requiere mayor inversión. Respecto al método de ubicación de dispositivos, se muestra que se logra una buena representación de la capacidad de transmisión de la línea, mediante el uso de pocas mediciones puntuales. En particular en el tramo seleccionado para la aplicación de esta metodología, comprendido entre las subestaciones Nogales y Las Palmas (entrada en operación año 2014), se observa que con 14 sensores se puede obtener un 90% de confianza estadística. A partir de esto también se concluye que este método puede entregar mejores resultados si se consideran además los métodos tradicionales de repotenciación en las zonas más críticas de la línea. Como trabajo futuro se propone analizar el comportamiento de un sistema eléctrico con líneas con capacidad dinámica de transmisión, en particular analizando los beneficios económicos para el sistema. Además se propone desarrollar un método que permita establecer un trazado óptimo de líneas de transmisión basado en las condiciones meteorológicas en la zona.
Visualizador y evaluador de mallas geométricas mixtas 3D

El objetivo del presente tema de memoria es diseñar y desarrollar un visualizador y evaluador de mallas geométricas mixtas en 3D, que provea diferentes formas de visualización, que permita evaluar la calidad de las mallas aplicando distintos criterios de evaluación sobre ellas, y que sea fácilmente extensible a nuevas funcionalidades. Una malla geométrica es una colección de vértices, aristas y caras, que define la forma de un objeto complejo en base a polígonos (2D) y poliedros (3D). Se considerará en este trabajo la manipulación de mallas de superficie y mallas mixtas 3D compuestas por tetraedros, pirámides, prismas de seis vértices y hexaedros. Mientras más regulares son los elementos de una malla geométrica esta es de mejor calidad. Para evaluar la calidad de una malla, se aplican sobre los elementos que la componen los criterios de evaluación ángulo diedro, ángulo sólido, jacobiano y relación volumen - arista más larga al cubo. En una primera etapa, se propone e implementa un diseño con enfoque orientado a objetos en donde se utilizan diferentes patrones de diseño. Se propone una estructura de datos para el manejo de mallas que privilegia la eficiencia al ejecutar algoritmos sobre ellas por sobre el espacio utilizado al almacenarlas en memoria. Se utiliza un subsistema que permite abrir y guardar mallas almacenadas en archivos de distintos formatos usando el patrón de diseño Facade. Se crean los elementos de las mallas a partir de los datos utilizando el patrón Factory Method. Se generan Iteradores sobre los elementos de la malla según sea necesario. Se utiliza el patrón de diseño Strategy para definir y aplicar los diferentes criterios de evaluación. Finalmente, se define el visualizador como un Singleton para asegurar una instancia única. Luego, se procede con el desarrollo de una interfaz adecuada a los requisitos y fácil de usar que provee distintas funcionalidades dentro de las cuales se encuentran: abrir y guardar una malla geométrica, visualizarla, rotarla, trasladarla, realizar zoom-in y zoomout, ver sólo la superficie de la malla, desplegar datos de los elementos, seleccionar elementos, escoger niveles de vecindad y observar un elemento con sus vecinos, aplicar criterios de evaluación sobre toda la malla o sobre vecindades, visualizar elementos que cumplen o no con los rangos de evaluación y mover puntos de la malla para mejorar su calidad. Como resultado, se obtiene una herramienta extensible, flexible y fácil de usar, que provee distintos tipos de visualización de mallas geométricas, que permite evaluar la calidad de los elementos que las componen y, mejorarlas manipulando los puntos de elementos críticos y al mismo tiempo manteniendo su integridad.
Modelación de la Falla de Compresión en Muros de Hormigón Armado Observada en el Terremoto de Magnitud MW 8.8 de Chile del 2010

El día 27 de Febrero de 2010 ocurrió un terremoto en el país que tuvo una magnitud Mw 8.8 y su epicentro fue cercano a la ciudad de Cobquecura. Este produjo grandes daños en algunas estructuraciones, entre las que cuentan edificios habitacionales de hormigón armado de más 10 pisos. El estado del arte en modelación, tanto para caracterizar la respuesta a flexión de elementos estructurales, como el comportamiento de materiales como el hormigón y el acero, hace posible modelar el tipo de estructuras descrito en este trabajo, cuando son solicitadas ante acciones sísmicas severas. El objetivo de este trabajo de título consistió en modelar computacionalmente una particular tipología estructural, que debido a su diseño y detallamiento se vio fuertemente afectada por el terremoto del 27 de Febrero. La tipología en estudio correspondió a ejes sismoresistentes de muros de hormigón armado de sección T. En cuanto a la metodología, la modelación se realizó a través de modelos de fibra. Se consideró el comportamiento no lineal de los materiales, tanto monotónica como cíclicamente. Se efectuaron análisis tiempo-historia con registros del terremoto. Estos análisis se realizaron en una sola dirección, sin considerar efectos tridimensionales. Se incorporaron a nivel paramétrico diferentes aspectos como detallamientos de armaduras y de confinamiento, cantidad de pisos, nivel de carga axial y la condición de apoyo de los muros en estudio, de manera de ampliar el espectro de resultados. A través de los modelos, se pudo reproducir de manera simplificada el daño observado, tanto en nivel de primer piso como primer subterráneo. Por otro lado, en base a mejoras de diseño en términos de confinamiento, fue posible mejorar la respuesta frente a la acción sísmica, logrando evitar deformaciones excesivas y por ende, daño severo sobre la estructura. También, destacó la relevancia de no sobrepasar el 15 %·f’c·Ag de carga axial sobre la sección más comprimida (la influencia de la cuantía de la armadura vertical del ala de los muros no fue contemplada), pues valores excesivos anulan el efecto positivo del confinamiento. El número de pisos de las estructuras modeladas también jugó un papel importante, al igual que la manera como se modelen las fundaciones, pues los niveles tanto de deformación en compresión como de desplazamiento de techo pueden variar significativamente según cómo éstas se consideren.
Servicios Compartidos en el Contexto del Gobierno Electrónico Nacional

Distintos países alrededor del mundo han hecho parte de su estrategia de Gobierno Electrónico (el uso de tecnologías de la información y las telecomunicaciones, y en particular la Internet, como herramienta para alcanzar un mejor gobierno) el analizar los procesos que se realizan en sus instituciones, buscando duplicaciones, con el fin de hacer un mejor uso de los recursos disponibles. Para organizar de mejor manera los procesos comunes que han identificado, algunos de ellos han adoptado modelos de servicios compartidos. Los Servicios Compartidos permiten alcanzar un mejor rendimiento. Permiten a los gobiernos centrar sus recursos en actividades de alto impacto que son centrales para sus objetivos, en vez de en funciones administrativas rutinarias. El resultado final es mejores resultados a un menor costo para los ciudadanos y empresas a las que sirve el gobierno y, en última instancia, mejorar el valor del sector público. La metodología utilizada en este trabajo se puede dividir en dos partes: primero, una investigación bibliográfica, tanto de los conceptos básicos relativos a gobierno electrónico y a servicios compartidos, como de algunos casos internacionales de implementación de centros de servicios compartidos; y segundo una serie de entrevistas dirigidas a personas que han participado en el desarrollo de casos de servicios compartidos en el Estado de Chile y a expertos en el tema de gobierno electrónico. La solución propuesta es crear un centro de servicios compartidos (CSC), dependiente del Ministerio de Hacienda, que se encargue de proveer servicios TIC a distintas agencias gubernamentales, de manera de evitar innecesarias duplicaciones de inversión en infraestructura y personal especializado. El centro además de proveer soluciones desarrolladas por el mismo, podrá administrar contratos de servicios entregados por terceros.
Acumulación térmica para un sistema solar de calefacción activo

La energía solar es un recurso dependiente del tiempo. Los requerimientos de energía también son dependientes del tiempo, pero muchas veces no coinciden con la disponibilidad del recurso solar. De aquí nace la necesidad de usar sistemas de almacenamiento de energía. Una aplicación de particular interés en los sistemas solares es la calefacción de viviendas. En estos sistemas la demanda está desfasada con la abundancia del recurso solar por lo que requieren de un sistema de a almacenamiento. El objetivo general de este trabajo es aportar a la investigación y desarrollo de los sistemas de almacenamiento de energía solar térmica aplicados a calefacción de recintos, dando particular énfasis a los sistemas de lecho de material encapsulado. El trabajo se enmarca en el proyecto GeVi (Generador Virtual), el cual pretende suplir, por medio de energías renovables no convencionales, gran parte de las necesidades energéticas del poblado de Huatacondo, ubicado en la Región de Tarapacá, Chile. Entre estas necesidades se considera brindar calefacción a una vivienda por medio de energía solar. Se hace un estudio detallado del estado del arte de la acumulación solar térmica para calefacción de recintos, para luego realizar un diseño y construcción de un acumulador para una vivienda del poblado de Huatacondo. Este acumulador almacena la energía en un lecho de agua encapsulada. Se estudia por medio de un modelo la transferencia de calor en el acumulador fabricado y finalmente se le realizan ensayos en un modulo experimental que valida el modelo teórico aplicado. Los ensayos realizados concluyen que el modelo aplicado predice de manera satisfactoria el comportamiento térmico del acumulador diseñado, sin embargo existen ciertas diferencias que se deben a supuestos inexactos tomados en el modelo y a dificultades en la toma de medidas. El acumulador estudiado presenta un alto grado de estratificación, bajas pérdidas térmicas, alta capacidad de almacenamiento por unidad de volumen, se puede implementar con un colector solar de aire, tiene un costo económico relativamente bajo y es de fácil construcción e implementación. Estas características lo hacen favorable frente a otras alternativas de acumulación térmica para calefacción, tales como acumulación en tanque de agua, en materiales con cambio de fase y lecho de rocas. A futuro se sugiere que se realice un estudio del comportamiento del sistema completo de calefacción, considerando el acumulador, el colector solar y el recinto a calefaccionar como elementos interdependientes.
Gestión de la Red de Subtransmisión

Esta memoria está dentro de la línea de investigación de confiabilidad y seguridad de sistemas eléctricos, orientada a la evaluación y verificación de la suficiencia a mínimo costo en los estudios de planificación y operación de redes de transmisión. Las restricciones físicas, técnicas y medioambientales han limitado fuertemente el desarrollo de las redes eléctricas en todos los niveles. De lo anterior se desprende la necesidad de aumentar la eficiencia en el uso de las instalaciones a través de: mejores tecnologías, mejor monitorización, mejor gestión y planificación de las redes. En este trabajo se pretende estructurar los lineamientos teóricos y prácticos que permitan gestionar de manera eficiente las redes de subtransmisión. Para esto, el trabajo se divide en tres etapas: Investigar las actuales tecnologías disponibles, definir la potencialidad de las diferentes alternativas y el desarrollo de nuevas metodologías de planificación y operación que asuman mayor nivel de riesgo en las instalaciones para, en consecuencia, hacer un uso más eficiente de los activos. Se realiza una descripción y diagnóstico de la red en el que se determina que existe un margen para mejorar el factor de utilización en equipos mayores del sistema como son los transformadores de interconexión. A continuación, se realiza un levantamiento de las tecnologías, metodologías y nuevos proyectos desarrollados alrededor del mundo, que están impulsando significativas mejoras en la gestión las redes de alta tensión, en el marco de las redes inteligentes en transmisión. Luego, se define un plan de desarrollo para la implementación en forma progresiva de las redes inteligentes en la alta tensión, conforme a nuestra realidad país, en el que se destaca una fuerte promoción al desarrollo de los sistemas de información y comunicación. Un objetivo central de este trabajo es formular un modelo de optimización que permita realizar análisis de escenarios estáticos, capacitado para entregar configuraciones que permitan mejorar el factor de utilización de los activos, y que debe ser capaz de integrar al análisis, eventos de contingencia en líneas y las combinaciones de apertura del anillo. Finalmente, a través del estudio de las redes inteligentes se elevaron tres propuestas para mejorar la gestión de las instalaciones de la Red de Subtransmisión: Monitoreo de Líneas, Inclusión de Generación Distribuida (Cogeneración) y Reconfiguración de Redes (Radialización). Los resultados del modelo no resultaron ser del todo satisfactorios, si bien da respuesta a los objetivos planteados, la velocidad con que se resuelve el algoritmo hace que su uso sea inviable, por lo que se sugiere la creación de un modelo que logre un mejor manejo de datos que el desarrollado en este estudio.
Recopilación de Información para Futuro Estudio Técnico-Económico en la Explotación de Mantos de Baja Potencia en Mina Rafaela

Un estudio de tipo Scoping es considerado como una evaluación preliminar de un proyecto minero el cual puede ser basado en Recursos Medidos, Indicados e Inferidos o una combinación de cualquiera de ellos. Su reglamentación, políticas e instrumentos de desarrollo son definidos por la Comisión de Seguridad de Ontario a modo de proteger a los inversionistas de prácticas injustas, impropias o fraudulentas. El presente informe representa una recopilación de información de carácter técnico-económico del yacimiento ubicado en Mina Rafaela, con el fin de entregar una guía preliminar al desarrollo de un estudio de este tipo, por lo cual no representa en ningún caso un estudio Scoping según las bases mencionadas. El objetivo del presente trabajo es por lo tanto entregar al lector una recopilación de los parámetros estudiados con el fin de orientar futuros estudios del yacimiento. Dada la amplitud que puede llegar a tener un informe de este tipo, se han centrado los temas de estudio en la determinación u orientación de futuros estudios, de las variables fundamentales que modelarán el negocio minero en el sector de sulfuros de cobre, éstas son Recuperación Minera, Recuperación Metalúrgica, Estimación de Precios de metales en explotación y ritmo de explotación basándose en inversiones y costos estimados para la mediana minería. Minera Rafaela a la fecha ha centrado sus esfuerzos en el reconocimiento de Reservas Mineras, desarrollando para ello socavones de exploración, que al encontrarse en el manto mineralizado ha permitido la producción de marinas con leyes medias históricas de 1,4%. Para realizar el estudio se contó con antecedentes de tipo geológico, que hacen referencia a la estimación de Recursos Mineros y de tipo minero por medio de ENAMI, referidos a la producción histórica y campañas de sondajes. Las variables analizadas corresponden a: Caracterización del Macizo Rocoso, esto con el fin de estimar de manera correcta el dimensionamiento de los distintos sectores a explotar y con ello calcular la recuperación minera; Caracterización de Minerales sulfurados, con el fin de definir las condiciones idóneas para las pruebas metalúrgicas y así definir, luego de un análisis económico, la recuperación metalúrgica objetivo; Estimación a grandes rasgos de las inversiones basándose en el ritmo de explotación calculado.