PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE Escuela de Ingeniería Dirección de Investigación, Innovación y Postgrado

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1 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE Escuela de Ingeniería Dirección de Investigación, Innovación y Postgrado PROGRAMA DE MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA TÓPICOS ABORDADOS EN CADA LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ÁREA INGENIERÍA ELÉCTRICA Línea Energía y Potencia Ciencias de la Ingeniería en las áreas temáticas de Potencia, Energía y Electrónica de Potencia. Los estudiantes de postgrado pueden seguir un programa de cursos y desarrollar una tesis en alguna de las temáticas de investigación que a continuación se señalan: Mercados Eléctricos Se investigan y desarrollan modelos técnico-económicos y algoritmos computacionales que permitan el análisis de la operación y regulación de los mercados eléctricos. Las aplicaciones se orientan a temáticas de organización industrial del sector eléctrico, aspectos microeconómicos que caracterizan los negocios de generación -transmisión- distribución-comercialización, organización del despacho económico, libre acceso y tarificación de la transmisión, tarificación de la distribución, estructuras y diseño de mercados, servicios complementarios, institucionalidad regulatoria. Operación Económica de Sistemas Eléctricos de Potencia Se investigan, y desarrollan algoritmos que permitan la planificación, diseño y operación económica de sistemas eléctricos. Las aplicaciones se orientan a sistemas de transmisión, sistemas de distribución y grandes sistemas industriales y mineros, considerando el uso de técnicas de programación matemática y de optimización para problemas de planificación de largo plazo, despacho y predespacho económico, despacho de reactivos, diseño óptimo de redes, previsión de la demanda (energía y potencia) en horizontes de corto y largo plazo, tarificación y confiabilidad. Calidad de Servicio Eléctrico Se investigan y desarrollan metodologías para evaluar la calidad de servicio tanto para redes eléctricas (generación-transmisión-distribución) como para usuarios finales, considerando los aspectos técnicos y económicos (tarificación), normativos y prácticos de mediciones en terreno. Se desarrollan herramientas computacionales basadas en algoritmos tanto determinísticos como estocásticos para calcular diversos índices de calidad de servicio, tales como: niveles de distorsión armónico, fluctuaciones cíclicas y acíclicas de tensión y desequilibrios en redes eléctricas, así como los procesos de propagación de estos fenómenos a través de la red y de identificación de fuentes perturbadoras. Se evalúa el impacto en la inversión y las tarifas de normativas de calidad de servicio. Seguridad de Servicio en Sistemas Eléctricos de Potencia Se desarrollan modelos, investigan metodologías y realizan estudios que permitan la operación segura de sistemas eléctricos. Se considera seguridad de servicio en régimen permanente y

2 transitorio, seguridad determinística y probabilística. Se desarrollan algoritmos computacionales de análisis de seguridad así como el desarrollo de sistemas computacionales de supervisión y control de la seguridad. Diseño de Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica Se desarrollan metodologías y programas computacionales de análisis, planificación y diseño de sistemas eléctricos de distribución urbanos o rurales, considerando la aplicación de generación distribuida, desde la perspectiva de calidad, confiabilidad y eficiencia del servicio eléctrico, cubriendo problemas de operación, tales como:, reconfiguración de redes, compensación estática o dinámica de reactivos, control de emergencia, protecciones, recuperación de servicio. Dinámica de Sistemas Eléctricos de Potencia Se investiga el desarrollo de modelos, metodologías, y correspondientes algoritmos computacionales que permitan el análisis de fenómenos dinámicos en sistemas eléctricos y el diseño de sistemas de control de dichos fenómenos. Se evalúan modelos matemáticos para la representación de reguladores de velocidad para turbinas a gas, turbinas a vapor y especialmente para ciclos combinados. Análogamente, se estudia la incorporación en la operación de los sistemas eléctricos de equipos de control tales como: FACTS, SVC, STATCOM, UPFC. Se consideran problemas de control asociados a las áreas de: estabilidad angular o electromecánica, estabilidad de frecuencia, y estabilidad de voltaje. Se estudia la operación de los sistemas ante perturbaciones de pequeña señal (análisis modal o de valores propios) y perturbaciones grandes con representación de todas las no-linealidades del sistema eléctrico. Filtros Activos de Potencia y Compensación Estática de Reactivos Los filtros activos de potencia son una alternativa nueva de eliminación de armónicas en las redes de distribución eléctrica. Se investiga en el comportamiento de estos elementos con semiconductores de potencia, mediante la implementación de prototipos experimentales. De la misma forma, se estudia la compensación estática de reactivos para mejorar en forma electrónica el factor de potencia de plantas industriales. También se han implementado rectificadores de potencia que pueden operar en los cuatro cuadrantes de potencia alterna, con capacidad de compensar reactivos y filtrar armónicas de la red. Además se estudia la generación estática para horas de punta utilizando ultracapacitores. Control Electrónico de Máquinas Eléctricas En máquinas eléctricas, se investiga en el control de velocidad y torque, así como también en generación, usando convertidores de estado sólido de diferente topología, basados en semiconductores de potencia. La investigación se centra preferentemente en el control de máquinas de corriente alterna (síncrona e inducción), utilizando microcomputadores y procesadores digitales de señales. En este campo también se está investigando en la estimación de posición y velocidad de las máquinas eléctricas para eliminar sensores mecánicos. También se está utilizando fibra óptica para el control del encendido de los transistores de potencia. Rectificadores de Potencia no Contaminantes Se investiga en el desarrollo e implementación de nuevos rectificadores de potencia, operativos en los cuatro cuadrantes de potencia alterna, con aplicaciones en compensación de reactivos, generación estática para horas de punta, filtros activos y aplicaciones en transmisión en corriente continua. Tracción Eléctrica Se investigan los métodos de control electrónico de motores eléctricos, para aplicarlos en vehículos de carga y pasajeros mediante el uso de convertidores estáticos de diferente topología. Se estudia el uso de motores de imanes permanentes de alta densidad de potencia. Dentro de este contexto, se implementó un prototipo de vehículo eléctrico utilizando tecnología del estado del arte, con el objeto de investigar en forma práctica las características propias de este nuevo medio de transporte. Ellas incluyen los sistemas de control basados en microcontroladores y DSP (Digital Signal Processors), las baterías, el uso eficiente de la energía, la confiabilidad y seguridad, la

3 electrónica de potencia y el comportamiento de los nuevos motores de tracción. También se han desarrollado sistemas de frenado regenerativo de alta eficiencia utilizando ultracapacitores, los cuales pueden almacenar 20 veces más energía que un condensador electrolítico normal. Se cuenta actualmente con dos vehículos eléctricos para investigación en esta materia. Simulación de Convertidores Estáticos Se desarrollan programas de simulación de convertidores PWM enfocados a rectificación, compensación de potencia, estudios de filtros activos de potencia y control de máquinas. Se desarrollan programas de simulación de sistemas eléctricos AC-DC, incluyendo convertidores estáticos y rotatorios. Electrónica de Potencia Aplicada a la Industria Se persigue crear y/o modernizar un número de equipos de uso industrial, entre los que se puede citar, fuentes conmutadas, rectificadores, accionamientos electrónicos para máquinas eléctricas, filtros activos, compensadores estáticos de reactivos y sistemas de control de convertidores de potencia. Muchos de los trabajos son apoyados por simulaciones computacionales de las plantas analizadas, lo que permite tener resultados muy acertados de los procesos en que hay elementos de electrónica de potencia involucrados. Vehículos Eléctricos Se está implementando un prototipo de vehículo eléctrico utilizando tecnología del estado del arte, con el objeto de investigar en forma práctica en las áreas asociadas con este nuevo medio de transporte. Estas áreas incluyen los sistemas de control, las baterías, el uso eficiente de la energía, la confiabilidad y seguridad, la electrónica de potencia y el comportamiento de los nuevos motores de tracción. Mercados Eléctricos Se investigan y desarrollan modelos técnico-económicos y algoritmos computacionales que permitan el análisis de la operación y regulación de los mercados eléctricos. Las aplicaciones se orientan a temáticas de organización industrial del sector eléctrico, aspectos microeconómicos que caracterizan los negocios de generación -transmisión- distribución-comercialización, organización del despacho económico, libre acceso y tarificación de la transmisión, tarificación de la distribución, estructuras y diseño de mercados, servicios complementarios, institucionalidad regulatoria. Conversores estáticos multinivel Se han desarrollado nuevas topologías para la implementación sencilla de convertidores estáticos, con un número suficiente de niveles discretos de tensión como para ser modulados sólo en amplitud. Dos prototipos de 81 niveles han sido implementados con éxito, los cuales serán utilizados para aplicaciones a la red (compensación armónica, de potencia reactiva y rectificadores sinusoidales), y para control de motores de corriente alterna (inducción, síncronos y brushless-dc). Todo este desarrollo se apoya en programas de simulación que permiten llevar a cabo diseños optimizados de los prototipos. Eficiencia Energética en Redes Industriales y de Distribución Se investiga desde diferentes puntos de vista tales como planificación, diseño y operación la incorporación o reemplazo en las redes de instalaciones industriales y redes de distribución (media y baja tensión) de alternativas de co-generación y de equipos de potencia (motores y transformadores) con diseños de alta eficiencia, junto con la aplicación de modernos dispositivos de control de variables eléctricas, mecánicas, y otras. Se estudia las implicancias técnicas y económicas del soterramiento de redes urbanas. Se investiga en los procesos de evaluación y control de pérdidas de energía y potencia en redes industriales y de distribución complejas.

4 Línea Automática y Procesamiento de Señales Ciencias de la Ingeniería en las áreas temáticas de Automática, Robótica, Procesamiento de Señales y Resonancia Magnética. Los estudiantes de postgrado pueden seguir un programa de cursos y desarrollar una tesis en alguna de las temáticas de investigación que a continuación se señalan: Automática Se investiga en las temáticas de análisis, el diseño y la implantación de estrategias y sistemas de supervisión y control en procesos productivos, principalmente orientadas a los sectores eléctrico, minero y forestal. Se incluye el desarrollo de modelos, el análisis por simulación, el diseño de estrategias de supervisión y control con apoyo del computador, el desarrollo de software para sistemas de automatización, la prueba y experimentación en planta de estas estrategias, y el desarrollo de sistemas de supervisión y control basados en computadores personales, utilizando tanto técnicas convencionales como aquellas más avanzadas, por ejemplo control adaptivo, optimizante, experto, difuso y neural. En el área de Instrumentación Industrial se analizan, diseñan y construyen elementos de medición y accionamiento; fundamentales en un lazo de control. Procesamiento de Señales Se investiga en el análisis y el desarrollo de algoritmos, técnicas y dispositivos para procesar señales principalmente orientado a ingeniería biomédica, medicina y sistemas productivos. Se incluyen técnicas de formación y digitalización de imágenes, adquisición de señales, mejoramiento y restauración de señales e imágenes y reconocimiento de patrones en señales uni y bidimensionales en tiempo real. En su aplicación médica se investiga en la formación de imágenes con Resonancia Magnética. El análisis se realiza utilizando técnicas convencionales en el espacio y frecuencia, así como técnicas de sistemas expertos, conjuntos difusos y redes neuronales. Robótica Se investiga el diseño e implementación de sistemas robóticos para aplicaciones industriales y personales, incluyendo el análisis y desarrollo de sistemas para percepción sensorial, razonamiento, control y actuación. Entre los principales temas de investigación básica en robótica destacan la visión por computador, los sistemas de locomoción, localización y posicionamiento, navegación autónoma, planificación de movimientos, y otras capacidades de adaptación y decisión. Mientras que la investigación aplicada comprende temas como la automatización de procesos de manufactura, sistemas de transporte inteligente, robots móviles para la minería y agricultura, rovers de exploración, aplicaciones aéreas para sensores remotos y otras aplicaciones científicas. Línea Ingeniería Electrónica y de Comunicaciones Ciencias de la Ingeniería en las áreas temáticas de la Electrónica y las Telecomunicaciones. Los estudiantes de postgrado pueden seguir un programa de cursos y desarrollar una tesis en alguna de las temáticas de investigación que a continuación se señalan: Diseño de Redes de Comunicaciones Se investiga la planificación y el dimensionamiento de las redes de telecomunicaciones, fijas y móviles, con énfasis en el estudio y la formulación de modelos matemáticos, heurísticas y algoritmos de solución. Sistemas de Telecomunicaciones Se estudian los aspectos de la estructura del mercado y las relaciones entre los organismos regulatorios, empresas y usuarios, incluyendo temáticas como la calidad de servicio, regulación, etc.

5 Comunicaciones Inalámbricas Se investiga el diseño, dimensionamiento y planificación de sistemas de comunicaciones inalámbricas de voz y datos, incluyendo sistemas de comunicaciones móviles, celulares, móviles de banda ancha, etc. Electrónica Aplicada a la Industria Se persigue crear y/o modernizar un número de equipos de uso industrial, entre los que se puede citar, fuentes de poder, sistemas de control electrónico de procesos industriales, electrónica aplicada a la medicina, equipos de control de convertidores de potencia. Las metodologías utilizadas incluyen la modelación y simulación de componentes, y circuitos electrónicos.