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Simulación y determinación de emisiones acústicas utilizando ANSYS LS-DYNA.
(Universidad de Concepción, 2024) Sanhueza Cortés, Daniel Alejandro; Leaman Weiffenbach, Félix
La transmisión de energía mediante engranajes es una práctica común en diversas industrias, desde equipos de procesamiento de madera hasta maquinaria minera y sistemas de transporte. Sin embargo, estos sistemas enfrentan desafíos considerables, como desgaste, grietas y rotura de dientes, lo que puede resultar en pérdidas económicas significativas e incluso riesgos para la seguridad. El análisis por vibraciones se ha utilizado extensamente para monitorear transmisiones de engranajes, analizando señales hasta 20 kHz. Sin embargo, este método tiene limitaciones, ya que factores externos como el ruido y resonancias superpuestas influyen en la obtención de las señales, como también, ciertos factores internos de interés de estudio como la velocidad de rotación, pueden no ser detectables. La Emisión Acústica (EA) surge como una alternativa prometedora debido a su capacidad para detectar fenómenos microscópicos, como el contacto superficial, ofreciendo una visión más detallada de la salud de los engranajes, con frecuencias de trabajo superiores a 20 kHz. Numerosos estudios han investigado la aplicación de EA en transmisiones de engranajes, destacando su potencial como método de monitoreo avanzado. Sin embargo, actualmente no existe un modelo analítico que permita predecir el comportamiento de la EA en función de parámetros operativos o posibles fallas, lo que limita su aplicación en sistemas de monitoreo. Para abordar esta problemática, se propone el desarrollo de simulaciones utilizando métodos de elementos finitos, específicamente ANSYS LS-DYNA. Esta investigación busca desarrollar modelos de simulaciones con los cuales sea posible obtener señales por simulación de experimentos, tanto en casos de impacto como en estudios de interacción rodante-deslizante entre cuerpos. El objetivo principal es establecer una base en cuanto a modelos de simulación por elementos finitos de casos básicos que permitan, en trabajos posteriores, complejizar y estudiar mediante simulaciones el contacto entre engranajes. Esto se alinea con el desarrollo de un modelo constitutivo que permita una detección más precisa y temprana de posibles fallos en transmisiones de engranajes mediante el análisis de la EA. Se observó en el estudio del impacto que, si bien existe una discrepancia cuantitativa entre los valores máximos y el valor RMS de las señales simuladas y experimentales, esta es mínima considerando el orden de magnitud en el cual se obtiene la señal (en Pa). Por otro lado, la similitud cualitativa de los picos más altos indica que el modelo captura adecuadamente los eventos principales de impacto sobre la placa. Esto sugiere que el modelo puede representar la realidad bajo las condiciones de borde establecidas. Por otro lado, en el caso rodante-deslizante, se identificó una discrepancia notable entre los resultados de las simulaciones y los datos experimentales en los casos de rodadura y deslizamiento. Se destacaron varios factores que contribuyeron a este error, como la representación del roce mediante una función matemática, las interacciones entre el cilindro y la placa plana, y las limitaciones impuestas por el tamaño de la malla. Estos hallazgos señalan la necesidad de realizar ajustes en el modelo para mejorar su precisión y de llevar a cabo análisis más detallados para comprender mejor el fenómeno de deslizamiento-rodante.
Una matheurística para el problema del vendedor viajero con múltiples drones.
(Universidad de Concepción, 2024) Brandt Mieres, Benjamín; Contreras Bolton, Carlos
Diferentes investigaciones demuestran que el uso de drones como herramienta de apoyo en la logística trae beneficios significativos. Esta tesis aborda el problema flexible del vendedor viajero con múltiples drones (flexible drones traveling salesman problem, FDTSP por sus siglas en inglés). Este problema busca la combinación óptima entre un camión y uno o múltiples drones que minimice el tiempo para realizar entregas. Este tipo de problema se caracteriza por su complejidad computacional, es por ello que los algoritmos presentes en la literatura sobre el FDTSP obtienen soluciones alejadas del óptimo. En el presente estudio se propone una matheurística para abordar el FDTSP. Este enfoque utiliza de manera alternada un modelo de programación lineal entera mixta (mixed integer linear programming, MILP por sus siglas en inglés) y una metaheurística basada en el variable neighborhood search. La metaheurística opera mediante dos procedimientos de optimización. El primer procedimiento enfocado en optimizar la asignación de clientes a los vehículos y la ruta del camión, utilizando tres operadores basados en el problema del vendedor viajero. El segundo procedimiento está centrado en optimizar las rutas de los drones, utilizando una metaheurística de simulated annealing. La matheurística es validada en dos conjuntos de instancias que representan condiciones de operación en entornos urbanos, suburbanos y rurales. En la mayoría de las instancias, los resultados computacionales muestran que la matheurística propuesta supera, en promedio, a los algoritmos de la literatura. Adicionalmente, la matheurística obtiene los mejores rendimientos cuando se utiliza una cantidad pequeña de drones y se evalúan instancias con un mayor número de clientes. Estos resultados son validados mediante un test estadístico, indicando que nuestro enfoque es estadísticamente diferente de los algoritmos de la literatura. Adicionalmente, para instancias pequeñas de hasta diez nodos, es posible comprobar que se alcanza el resultado óptimo con la matheurística y el modelo de MILP.
Análisis de la incorporación de principios de justicia de transporte en la evaluación de proyectos ferroviarios en el contexto chileno.
(Universidad de Concepción, 2024) Werner Feris, Hans Sebastián; Carrasco Montagna, Juan
El creciente interés en la literatura sobre justicia y equidad en el transporte ha impulsado la necesidad de desarrollar metodologías específicas de evaluación. Este estudio tiene como objetivo proponer una metodología integral para evaluar los principios de justicia en proyectos de transporte, aplicándola a un caso de estudio ferroviario en Chile. Tras caracterizar a la población de la Región Metropolitana en grupos según nivel de ingresos, medios de transporte disponibles y zona censal, y calcular indicadores de justicia de accesibilidad para distintos tipos de oportunidades en la región, el estudio concluye que los proyectos ferroviarios Santiago – Batuco y Santiago – Melipilla contribuyen a mejorar la justicia de transporte en la Región Metropolitana, otorgando beneficios de accesibilidad a quienes tienen más derecho a recibirlos. Son necesarios estudios adicionales para determinar valores críticos que debieran ser exigidos en caso de incorporar principios de justicia en el actual proceso de evaluación de proyectos de transporte en Chile. Este trabajo representa una contribución a la literatura, siendo, hasta lo que se sabe, la primera experiencia documentada que intenta incorporar los principios de justicia desarrollados por Martens (2017) en el contexto de proyectos de transporte específicos. Se destaca la importancia de estandarizar procesos críticos, como la obtención de datos, la caracterización de grupos y oportunidades, y la determinación de umbrales de suficiencia adecuados. La metodología propuesta avanza en la comprensión teórica de la justicia en el transporte y proporciona una herramienta práctica para evaluadores y planificadores. Al establecer procedimientos claros, este enfoque puede apoyar decisiones críticas en la planificación y ejecución de proyectos de transporte, promoviendo así un enfoque más equitativo y justo en el desarrollo de infraestructuras ferroviarias en Chile.
Automatic algorithm selection for the capacitated vehicle routing problem with given computational time limits.
(Universidad de Concepción, 2024) Espinoza Rebolledo, Alexis Esteban; Asín Achá, Roberto
Evaluación de endogeneidad producida por omisión de variables psicosociales en modelos de elección discreta.
(Universidad de Concepción, 2024) Muñoz Torrejón, Lorenzo Manuel; Astroza Tagle, Sebastián; Tudela Román, Alejandro
La endogeneidad es un problema inevitable en modelos de elección discreta que causa estimación de parámetros inconsistentes. Dicha inconsistencia se puede ver reflejada en indicadores económicos que se utilizan para evaluar proyectos de transporte, como el valor subjetivo del tiempo y elasticidades. Por otro lado, se tiene evidencia del impacto que tiene la inclusión de variables psicosociales, tales como el hábito, la actitud y el afecto, en modelos de partición modal, cuya omisión podría causar endogeneidad. Estos antecedentes motivan estudiar la endogeneidad por omisión de variables psicosociales en modelos de partición modal. Se proponen dos metodologías para evaluar endogeneidad, el Método de los Indicadores Múltiples (MIS) y el Método de Variables Latentes Integrado (ICLV). Para el primero, no se han encontrado aplicaciones con respecto a variables psicosociales. Más aún, se tienen muy pocos estudios que incluyen varias de estas variables de manera simultánea. Además, se proponen ambas metodologías interactuando multiplicativamente con el tiempo de viaje. Los datos provienen de encuestas realizadas a funcionarios, académicos y alumnos de la Universidad de Concepción y de la Universidad de la Frontera. Los modos estudiados corresponden al automóvil, la bicicleta y el bus. Se demuestra que el afecto, la actitud y el hábito tienen un impacto significativo en la elección de modo de transporte, para todos los modelos estimados. Esto genera cambios sustanciales en los indicadores mencionados. Se tiene que el valor subjetivo del tiempo aumenta si se consideran las variables mencionadas aditivamente, pero disminuye si se consideran interactuando con el tiempo de viaje. Las elasticidades del tiempo de viaje se ven disminuidas para la bicicleta y para el automóvil al usar las metodologías propuestas, mientras que para el bus se ve aumentada. Por último, la elasticidad del costo también se ve disminuida para el automóvil y aumentada para el bus. Esto podría tener una repercusión directa en la evaluación de políticas públicas, dado que estas dependen de la partición modal, la cual podría estar sesgada.
Análisis del desempeño técnico y ambiental de pinchips de eucalipto y/o residuo de cáñamo como reemplazo del cáñamo virgen en el Hempcrete.
(Universidad de Concepción, 2024) Ávila Vidal, Nicole Estefanía; Schwarz, Alex
Los aislantes térmicos tradicionales poseen una carga ambiental importante, ya que son productos que en su composición son derivados del petróleo y del plástico en su composición. En respuesta a esta problemática, surgen opciones más sustentables. Dentro de las alternativas a materiales aislantes térmicos de viviendas se encuentran el uso de materiales de origen vegetal, como lo es el Hempcrete, compuesto de cáñamo, cal y agua, que desarrolla baja resistencias mecánicas pero que compensa con propiedades térmicas que permiten clasificarlo como aislante térmico. Este tipo de material posee una variabilidad de comportamiento una vez finalizado, producto de procesos no estandarizados en su confección, como lo es la compactación y la trabajabilidad lo que representa un desafío para el diseño de mezclas. Por otra parte, al ser una alternativa sustentable, el hempcrete utiliza cáñamo en estado virgen, por lo que resulta interesante analizar residuos como reemplazo de este. En Chile, las industrias forestal y agrícola se posicionan como una de las principales actividades económicas y el reciclaje de sus subproductos y residuos posee un gran potencial técnico y ambiental. El objetivo de esta investigación fue analizar mezclas basadas en cal pinchips de eucalipto y/o residuo de cáñamo con el fin de evaluar su factibilidad como reemplazo de hempcrete para su uso práctico como aislante térmico de muros. Para ello, se realizó una revisión del estado del arte que permitiera determinar las dosificaciones, métodos de mezclas, propiedades mecánicas, trabajabilidad, compactación y secado. Finalmente, se realizó el análisis de ciclo de vida para comprender de manera integral cómo estas mezclas afectan el medio ambiente, proporcionando información valiosa para la toma de decisiones en la elección de materiales de construcción. Los resultados muestran que los residuos estudiados presentan evidentes similitudes en cuanto a propiedades físicas, químicas, distribución granulométrica, así como en su comportamiento mecánico. Con respecto a las mezclas, se obtienen densidades que pueden asociarse a conductividades térmicas propias de hempcrete y resistencias a la compresión suficientes para uso práctico en la aislación de muros. Las mezclas con mejor desempeño técnico y ambiental fueron las que estaban compuestas 100% por residuo de cáñamo, 50% de pinchips de eucalipto y 50% residuo de cáñamo, 60% de pinchips de eucalipto y 40% de residuo de cáñamo.
Evaluación de modelos de ocurrencia de licuación basados en ensayos cptu: mejoras desde una alternativa basada en el parámetro de estado.
(Universidad de Concepción, 2024) San Martín Vejar, Vicente Orlando; Montalva, Gonzalo
El estudio del fenómeno de licuación y sus consecuencias es probablemente uno de los tópicos más estudiados en la ingeniería geotécnica, conocido por su gran potencial de daño. Sin embargo, en las metodologías semi-empíricas del estado de la práctica aún existen temas que no están del todo resueltos. A pesar del constante surgimiento de nuevos casos históricos de licuación de terremotos no explorados, la forma de incorporar estos datos no ha generado mayores cambios en la metodología. Frente a esto, en escenarios que no se encuentran bien representados por las bases de datos disponibles, las metodologías disponibles aún generan bastante incertidumbre acerca de su desempeño. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es evaluar el desempeño de los modelos de licuación con un origen menos ligado a las bases de datos disponibles. Para esto, se evaluó el uso de los métodos simplificados con un enfoque de parámetro de estado basado en CPT. Utilizando únicamente correlaciones existentes provenientes de cámaras de calibración y ensayos cíclicos de la literatura, se propuso un modelo de desencadenamiento de licuación, que fue evaluado en tres bases de datos de licuación con CPT de distintos tamaños: Global, Subducción y Canterbury. Los resultados indican que, a pesar de no existir un ajuste empírico a partir de casos históricos, el enfoque propuesto entrega, en la mayoría de los casos, mejores niveles de predicción que otros modelos del estado de la práctica. Además, se observó que, al utilizar un enfoque puramente basado en el parámetro de estado, las resistencias cíclicas estimadas (CRR7.5) en arenas densas eran considerablemente menores que el resto de los modelos, coincidente con otras investigaciones recientes. Finalmente, dado que el modelo propuesto presentó grandes similitudes con el cyclic strain approach, se discuten algunas de sus ventajas para complementar el modelo propuesto en un futuro.
Selección automática de algoritmos para el problema de clasificación binaria.
(Universidad de Concepción, 2023) Henríquez Valenzuela, Diego; Godoy del Campo, Julio; Asín Achá, Roberto
El problema de la clasificación binaria surge en diversas situaciones diferentes, generando instancias del problema que pueden ser muy diferentes entre sí. Este problema ha sido ampliamente estudiado y, por lo tanto, existen múltiples algoritmos diferentes para resolverlo. Estos algoritmos tienen rendimientos variables dependiendo de las instancias del problema que enfrentan. En este documento estudiamos la creación de un selector automático de algoritmos que predice el mejor algoritmo dentro de un portafolio para una instancia dada del problema de clasificación binaria. Además, se explican los procesos involucrados en su creación, como la generación de instancias de clasificación binaria artificiales para entrenar y testear el modelo, y el proceso de construcción de un portafolio de algoritmos desde el cual el modelo seleccionará el algoritmo adecuado para cada instancia. Se propone una caracterización de las instancias de clasificación binaria, en base a aproximatePCA y se utiliza la red neuronal convolucional AlexNet para recibir las caracterizaciones y seleccionar algoritmos. Después, se evalúan los resultados, comparándolos con un modelo del estado del arte y con el mejor algoritmo promedio, gracias a la métrica ˆm. Finalmente, se reflexiona acerca de los resultados obtenidos y los futuros avances que se pueden realizar.
Evaluación del comportamiento de hormigones con adición de fibras recicladas de polipropileno para pavimentos permeables.
(Universidad de Concepción, 2024) González Vásquez, Paulina Francisca; Link Lazo, Oscar; Facultad de Ingeniería.
La expansión urbana ha llevado a la impermeabilización del suelo, incrementando la escorrentía superficial y las inundaciones, afectando tanto el ciclo hidrológico como la gestión de aguas urbanas. Este estudio aborda dicha problemática mediante la utilización de hormigones porosos con la incorporación estratégica de fibras recicladas de polipropileno, diseñados específicamente para pavimentos permeables. Una desventaja de estos hormigones es que la resistencia se ve disminuida debido a los huecos presentes en su estructura interna. En este contexto, se propone la introducción de fibras recicladas de polipropileno como una solución potencial. Al sustituir las fibras de plástico virgen por materiales reciclados, se busca no solo fortalecer las propiedades mecánicas del hormigón poroso, sino también abordar la problemática del exceso de plástico en el medio ambiente. La investigación se centra en evaluar el impacto de la adición de fibras de polipropileno provenientes de desechos, como mascarillas, maxisacos y tiras de embalaje, en las propiedades mecánicas e hidráulicas de los hormigones porosos. Se llevaron a cabo ensayos de compresión, flexotracción, abrasión y permeabilidad, junto con un análisis microestructural de mezclas patrones y con diferentes porcentajes de adición de fibras. Posteriormente, utilizando los porcentajes óptimos de adición de fibras obtenidos, se construyó una sección de pavimento. Los resultados indican que mezclas con un 0,05% de adición de diversas fibras recicladas son adecuadas para pavimentos permeables, aunque se observan diferencias en el comportamiento del hormigón poroso según el tipo de fibra. Mientras las fibras de mascarillas y tiras de embalaje mejoran las propiedades mecánicas, las de maxisacos muestran resistencias más bajas. La inclusión de fibras recicladas mejora las propiedades hidráulicas, demostrando su viabilidad y beneficios para pavimentos permeables.
Almacemamineto de hidrógeno basado en absorción en materiales porosos para vehículos de tamaño pequeño un modelo simple para la etapa de llenado.
(Universidad de Concepción, 2023) Zúñiga Sáez, Matheus Marcell Andrés; García Carmona, Ximena Andrea; Ulloa Tesser, Claudia Alejandra; Parra Riveros, Daniel; Alonso, Gerard
El avance hacia la reducción de gases de efecto invernadero implica la exploración de alternativas a los combustibles fósiles, destacando el hidrógeno verde como una opción prometedora, obtenido de fuentes renovables. Sin embargo, las condiciones tradicionales de almacenamiento presentan desafíos de seguridad y costos, especialmente en vehículos livianos. En este contexto, se ha estudiado teóricamente el uso de carbón activado microporoso como una solución potencial. La metodología adoptada aborda el desafío mediante tres actividades: una recopilación de información mediante revisión bibliográfica, la determinación de la capacidad máxima de adsorción mediante el método de Dubinin-Astakhov, y el desarrollo de un modelo de llenado que incluye simulaciones para evaluar el impacto de diversas variables. La recopilación de información se basó en estudios sobre la adsorción de hidrógeno y el diseño de estanques, utilizando fuentes diversas, incluyendo el Departamento de Energía de EE. UU. Se consideró como adsorbente un carbón activado sintetizado en el Laboratorio CarboCat del Departamento de Ingeniería Química, a partir de carbón mineral de la Región de Arauco Curanilahue (KOH-AC). Los resultados de capacidades gravimétricas y volumétricas a 77K y 100 bar para un estanque de 2 litros son de 1 % p/p y 22 kgH2/L de sistema respectivamente, al utilizar un estanque de 122 litros la capacidad gravimétrica es 2,44 % p/p, mientras que la volumétrica apenas varía. El material KOH-AC demuestra su potencial al compararlo con el carbón comercial de referencia MAXSORB, con un 2,66 % p/p. Respecto del tiempo de llenado, se obtiene una variación del 20 a 30% con respecto a una estimación inicial teórica del tiempo requerido en función del flujo y el volumen del recipiente. La simulación con un diseño de 164 litros que utiliza KOH-AC, sugiere la necesidad de aumentar a 260 litros para alcanzar los objetivos del Departamento de Energía Norteamericano (DOE) 6,5 % p/p, con 9,4 kg de H2 almacenado y tiempo de llenado entre 224 y 287 segundos, en el rango estipulado por el DOE.
Positional encodings for light curve transformers: an evaluation of their impact in the pretraining and classification task.
(Universidad de Concepción, 2024) Moreno Cartagena, Daniel Andrés; Cabrera Vives, Guillermo
The vast volume of astronomical data generated nightly by observatories, such as the Vera C. Rubin Observatory, presents significant challenges in the classification and analysis of light curves. These curves, characterized by their unique distributions across various bands, irregular sampling, and varied cadences, necessitate sophisticated models capable of generalization across diverse astronomical surveys. In this work, we conducted empirical experiments to assess the transferability of a light curve transformer model to datasets with different cadences and magnitude distributions, utilizing various positional encodings. We proposed a new approach to directly incorporate temporal information into the output of the last attention layer. Additionally, we modified the common finetuning approach to assess the adaptability of the light curve transformer in contexts where the cadence is markedly different from that of the dataset used for its pretraining. Our results indicate that using trainable positional encodings leads to significant improvements in transformer performance and training times. Our proposed positional encoding, applied to the attention mechanism, can be trained more quickly than the traditional non-trainable positional encoding transformer, while still achieving competitive results when transferred to other datasets. Our approach to adapting the model to a dataset with a very different cadence demonstrates that, in terms of reconstruction of astronomical time series, both training time and computational space can be reduced. This approach achieves an adaptation in the cadence of the survey without the need to train the entire model, indicating a promising direction for future research in astronomical data analysis.
Control predictivo mejorado con cancelación de error en estado estacionario mediante retroalimentación de estado.
(Universidad de Concepción, 2024) Andreu Oliva, Marcos Lorenzo; Espinoza C., José R.
Este trabajo contempla el estudio e implementación de un control predictivo, apoyado por realimentación de salida, capaz de alcanzar cero-error en estado estacionario para convertidores trifásicos con el objetivo de inyectar potencia activa y compensar reactivos en la red en aplicaciones solares fotovoltaicas. Esta situación se da en la industria minera – entre otras – donde la conexión de grandes cargas inductivas, como lo pueden ser motores eléctricos, produce un factor de desplazamiento inductivo y la implementación de energía solar fotovoltaica está tomando un papel importante en la búsqueda de reducir la huella de carbono. Los arreglos fotovoltaicos se asocian típicamente a la inyección de potencia real o potencia activa a los sistemas eléctricos. Sin embargo, las topologías de acondicionamiento y conversión también tienen la capacidad de realizar compensación de reactivos. Así es posible aprovechar la topología del arreglo incluso si ésta no está generando potencia de manera activa. No obstante, la potencia a compensar también está limitada por la potencia aparente del sistema puesto que, a distintas condiciones ambientales, la potencia extraída de los paneles variará. Por lo que un análisis de la región de operación forma parte importante de esta propuesta. El seguimiento de referencia con nulo error en estado estacionario es uno de los principales desafíos que presenta el control predictivo. La estrategia de control propuesta tiene en su centro una variante de la retroalimentación lineal de estados que añade un integrador puro en la retroalimentación de la salida, el cual puede ser utilizado para este propósito. Esta estrategia contempla los lazos de potencia activa, ligados a la tensión del panel fotovoltaico como la compensación de reactivos, asociada la fase de las corrientes trifásicas. En este documento, el diseño de la estrategia de control de corrientes se realiza a partir del modelo en ejes sincrónicos de la topología. Un análisis teórico del error en estado estacionario, así como la sensibilidad y estabilidad del sistema indica que es posible corregir el error en estado estacionario del control predictivo ante incertidumbre de parámetros del sistema. Esto es luego comprobado por medio de simulación en MATLAB y PSim, que sirve de evidencia de su implementabilidad en plataformas digitales. Se construye un prototipo de acuerdo con la topología propuesta. La estrategia es implementada en una tarjeta DSP TMSF28335 de Texas Instruments. Los resultados experimentales muestran que la estrategia propuesta es viable para el control de corrientes dentro de una aplicación solar fotovoltaica.
Conexión de parques fotovoltaicos de alta potencia a sistemas de distribución de grandes complejos mineros.
(Universidad de Concepción, 2024) Hoffmann Decker, Daniel Ernesto; Morán Tamayo, Luis
En el contexto de una creciente preocupación por la sostenibilidad ambiental y el concepto emergente de "cobre verde", nace el Decreto 2 del Ministerio de Minería como estrategia o política Nacional Minera 2050, destacando la importancia de la minería en la economía chilena y la necesidad de adaptarse a las demandas de sostenibilidad, cambio climático, desafíos sociales, culturales y energéticos. Para esto, se enfatiza en la importancia de la innovación tecnológica, en particular, la integración de sistemas de energía renovable para satisfacer las crecientes demandas energéticas de forma sostenible. No obstante, esta integración plantea desafíos que hace necesario evaluar la factibilidad técnica y económica de la conexión de sistemas de generación de alta potencia. Para el caso de los complejos mineros, esto implica analizar diversos factores, como los impactos sobre la calidad de suministro eléctrico o costos asociados a la implementación. Bajo este contexto, el objetivo de esta tesis es evaluar la factibilidad técnica y económica de integrar parques fotovoltaicos de alta potencia a los sistemas de distribución de grandes complejos mineros. La metodología implementada considera el estudio de patrones de consumo y fallas eléctricas, además del análisis de criterios de diseño y de ubicación de los sistemas PV al interior de los complejos mineros. Esto se demuestra con simulaciones estáticas y dinámicas del sistema eléctrico que permiten evaluar el impacto de los parques fotovoltaicos en la calidad del suministro y operación del sistema eléctrico, finalizando con un análisis de factibilidad económica. Los resultados obtenidos confirman la hipótesis de que la conexión de parques solares de alta potencia mejora la operación y calidad de los sistemas de distribución en complejos mineros. El principal aporte de este trabajo es demostrar que la conexión de sistemas PV permite optimizar la regulación de tensión y aumentar la continuidad del servicio en caso de fallas, aspectos clave para la operación eficiente y confiable de los complejos mineros. En particular, la generación fotovoltaica centralizada o conectada directamente a las subestaciones principales con control de reactivos tipo Volt-VAr, ha demostrado ser efectiva para regular el voltaje cerca de las cargas críticas del sistema. Además, la evaluación económica resalta la viabilidad económica de la integración fotovoltaica, alineándose con las metas de sostenibilidad y responsabilidad ambiental de la industria, ofreciendo ahorros significativos en costos energéticos y un corto periodo de recuperación de la inversión, destacando como una solución para los desafíos técnicos y medioambientales de la gran minería del cobre.
Análisis de datos espectrales para estimación de temperatura, identificación de acreciones y correlación con dinámica de variables de proceso en horno flash.
(Universidad de Concepción, 2023) Rivas Paredes, Franco; Torres Inostroza, Sergio
La industria del cobre y en especial la pirometalurguia del cobre, esta pasando por procesos de cambio, ligados a las nuevas condiciones operacionales, tanto por normas ambientales, como por razones económicas que ejercen presión en la producción industrial. Es por estos que se abren oportunidades a la innovación, en búsqueda de formas de abordar el presente y futuro de las fundiciones de cobre. En este trabajo se plantea el análisis de datos espectrales en el rango espectral VIS NIR (500 a 1000 nm), obtenidos desde 2 sondas ubicadas en el horno flash de la fundición Atlantic Copper en Huelva, España. El fin de estos análisis es estimar temperatura, identificar la formación de acreciones en los quemadores y estudiar la correlación entre datos radiométricos y variables de proceso. Desde los resultados de esta tesis se valida la utilidad de los datos radiométricos medidos, para estimación de temperatura, identificar los fenómenos de acreción, y se permitió estudiar la relación entre las variables de proceso del horno y los datos espectrales medidos de él.
Analizando la relación entre espacio de red social y el espacio de actividad. Evidencia desde 4 bases de datos en Chile
(Universidad de Concepción, 2023) Medina de Cortillas, Diego Emiliano; Carrasco Montagna, Juan; Astroza Tagle, Sebastián
En las ciencias del transporte es usual estudiar los viajes de las personas por motivos laborales, de estudios o de compras. Sin embargo, no se pone suficiente atención a las actividades sociales o de esparcimiento que las personas tienen. Más aún, no es usual ver estudios o informes que relacionen las actividades con las redes sociales de las personas. Es por lo anterior que este estudio pretende relacionar la espacialidad de las actividades, el tiempo dedicado a cada actividad y las características de las redes sociales personales de cada individuo. Lo anterior resulta relevante para poder comprender más a fondo la movilidad diaria en base a sus razones y no a solo a sus destinos. El objetivo de este trabajo es describir y relacionar la movilidad, uso de tiempo y redes sociales para 4 bases de datos distintas recopiladas en los años 2008, 2012, 2015 y 2018. Se plantea como hipótesis central que el espacio de actividad de las personas está relacionado con la geografía de la red social y con los atributos de las redes sociales. Para aquello, el estudio subdivide los tipos de actividad en 3 categorías: las actividades productivas son aquellas relacionadas con la producción como estudiar y trabajar; el segundo tipo de actividad consiste en las actividades reproductivas las cuales hacen perdurar la vida biológica de una generación a otra o dentro de su misma generación (trabajo doméstico, compras, vitrinear, dejar o recoger, cuidar, preparar alimentos, etc.); por último, las actividades de esparcimiento son aquellas donde las personas realizan actividades de se socialización entre el individuo y su red social o actividades de ocio (visitas, religión, pubs, ocio, teléfono, cine, entre otras). Dentro de los resultados obtenidos, se subraya la importancia del tiempo reproductivo dentro del hogar como un tiempo que disminuye la probabilidad de salir del hogar, restringe el tiempo dedicado a actividades de esparcimiento y, además, restringe la magnitud de los espacios de actividad tanto en cantidad de lugares como en distancias recorridas. Por otro lado, se observó el grupo de las mujeres las como personas que tienen más limitaciones al salir del hogar y que además son quienes más asignan tiempo reproductivo dentro del hogar. Por último, se destacó el papel de la red social familiar como el contexto socioespacial que promueve la movilidad de cada individuo en su día a día.
Análisis exploratorio de la composición y diversidad de las comunidades bacterianas presentes en ríos de la zona centro sur de Chile
(Universidad de Concepción, 2024) Agoni Agoni, Joaquín Alfonso; Aybar Lagos, Marcelo Andrés; Link Lazo, Óscar Eduardo
Las bacterias son un componente fundamental de los ecosistemas acuáticos, estas participan activamente en los ciclos biogeoquímicos, forman parte de la cadena trófica e influyen significativamente en la calidad del agua. Por lo anterior, sumado a sus cortos tiempos de vida y alta sensibilidad con su entorno, varios grupos de investigación a nivel internacional han centrado sus esfuerzos en integrar las comunidades bacterianas en las campañas de monitoreo y seguimiento ambiental de ríos y lagos. Sin embargo, el conocimiento de líneas base con respecto a estas comunidades en ambientes naturales y sus interacciones con agentes externos es aún muy limitado, lo que dificulta su uso como bioindicadores. En esta tesis se analizaron las comunidades bacterianas planctónicas y sedimentarias presentes en siete ríos de la zona centro sur de Chile con el objetivo de conocer cómo se componen, qué diferencias existen entre comunidades de agua y de lecho, en qué condiciones ambientales habitan y qué influencia ejercen estas condiciones sobre las comunidades. Se recolectaron muestras de agua y de lecho, en una única campaña de terreno, y se utilizó secuenciación genética de alto desempeño (HTS) para determinar la composición taxonómica de las comunidades bacterianas. Las condiciones ambientales en las que habitaban las bacterias se caracterizaron con datos de parámetros fisicoquímicos, de caudales y de usos de suelo, obtenidos de mediciones en terreno y también desde registros gubernamentales. El procesamiento de los datos genéticos, los análisis de la estructura de las comunidades, las comparaciones entre comunidades de agua y de lecho, la evaluación de la influencia de las condiciones ambientales y las pruebas estadísticas se realizaron en el entorno del lenguaje de programación libre R. La composición de las comunidades fue consistente con estudios previos y se reconocieron diferencias en composición y diversidad entre agua y lecho. Las comunidades de agua, pese a la variabilidad ambiental, fueron muy similares entre sí, la diversidad alfa de estas se correlacionó con el área de cuenca y la diversidad beta con variables espaciales y de calidad simultáneamente. Por el contrario, en lecho se observó gran disimilitud, lo que podría indicar mayor influencia de aspectos locales, pero no se detectaron correlaciones significativas con condiciones ambientales. Esta área de investigación muestra gran potencial de desarrollo, se espera que este trabajo pueda ser utilizado como sustento para futuros estudios.
Reconocimiento de especie de peces aplicando extracción de características morfológicas mediante feature enineering y deep learning
(Universidad de Concepción, 2024) Caro Fuentes, Vincenzo Alexo; Escribano, Rubén; Urbina Foneron, Mauricio
En esta tesis de magíster se apunta a entregar una solución que contribuya en la incorporación de tecnología y trazabilidad al proceso pesquero llevado a cabo en Chile, respecto de la discriminación automática y en línea de la composición de especies en los desembarques utilizando técnicas de visión computacional y deep learning. Adicional-mente, se entregan las bases necesarias para refinar a los modelos de discriminación, incorporando un análisis morfológico y geométrico de las características de los peces para mejorar la clasificación entre las especies de interés que son visualmente parecidas entre sí. La etapa clave del sistema de reconocimiento implementado fue la discriminación de peces, donde se utilizó el modelo YOLOv7 para la detección y clasificación automática de 6 especies pelágicas en tiempo real. Este modelo se adaptó para operar dentro del ambiente industrial en dos plantas pesqueras de la región del Biobío. Posteriormente, en un ambiente de laboratorio y con el objetivo de aumentar la precisión en la identificación de especies problemáticas como la anchoveta, la caballa, el jurel y la sardina común, se experimentó con la detección de keypoints utilizando el modelo Keypoint R-CNN para automatizar la extracción de características morfológicas de los peces. Esto condujo al desarrollo de un modelo de clasificación jerárquico que adapta una taxonomía en base a las características más específicas de las especies de peces problemáticas. Los resultados obtenidos probaron ser sobresalientes para ambos ambientes de trabajo. En el ambiente industrial, a pesar de que el sistema se enfrentó a desafíos como la detección en condiciones ambientales variables y una alta aparición de oclusiones entre los peces, se lograron pre-cisiones sobre el 90% para 4 de las 6 especies, logrando un sistema que puede operar en promedio a 54.1 imágenes por segundo, ajustándose a los estándares mínimos requeridos por el personal de Sernapesca para disponer de una herramienta que sirva de apoyo para llevar a cabo su labor. En el entorno de laboratorio, el sistema logró precisiones de hasta 1.00 para predecir especies de peces pequeñas, y 0.98 para predecir especies de peces grandes, demostrando que la identificación de keypoints es la clave para enfrentar problemas donde se puede explotar de mejor forma la taxonomía de las especies de interés.
Análisis y propuesta de una medida de flexibilidad para sistemas productivos del tipo Job Shop Flexible en entornos multiagentes.
(Universidad de Concepción, 2023) León Bustamante, Benjamín Osvaldo; Herrera López, Carlos; Sáez Bustos, Patricio
Los problemas relacionados con la planificación de la producción han experimentado cambios significativos en los últimos tiempos. Uno de los desafíos más frecuentes tanto en la literatura como en la industria es la secuenciación del Job Shop Flexible. Este problema se enmarca dentro de la programación y se considera una extensión del clásico problema del Job Shop. La adaptación de este proceso representa una mejora significativa para los fabricantes actuales, ya que los avances tecnológicos permiten que una máquina pueda manejar más de una operación. La creciente cantidad de posibles soluciones ha llevado a que este problema se clasifique como NP-hard en términos de complejidad computacional. En consecuencia, presenta un desafío en términos de la flexibilidad de los procesos, en lo que respecta a la asignación de operaciones a un conjunto de máquinas disponibles. En este estudio se propone una medida de desempeño diseñada para cuantificar la flexibilidad en sistemas productivos de tipo Job Shop Flexible. Esta medida se desarrolla a partir de diversas perspectivas de flexibilidad mencionadas en diferentes artículos científicos y se emplea para evaluar un problema encontrado en la literatura, a través de dos modelos; un modelo tradicional y un modelo Product Driven System (PDS) al someterse a eventos que alteran la planificación. Los resultados obtenidos indican que el modelo PDS supera al modelo tradicional en términos de flexibilidad, en promedio, existe una diferencia porcentual de un 3,8%. Esto se traduce en un menor impacto de las perturbaciones debido a la capacidad de los productos para tomar decisiones autónomas y optimizar sus acciones en función de las nuevas condiciones. En términos del tiempo de finalización del sistema, el modelo tradicional presenta un aumento promedio de un 34% luego de sufrir una perturbación, mientras que el modelo PDS un aumento de un 25%. Dada la consistencia de estos resultados con la literatura y la realidad de los modelos inteligentes, se respalda la validez y aplicabilidad de la medida de flexibilidad para evaluar la respuesta de los sistemas ante eventos inesperados, tanto internos como externos. Esto respalda la idea de que las organizaciones que adoptan una arquitectura anárquica en su proceso de fabricación logran un rendimiento superior y una mayor competitividad en el mercado actual, permitiéndoles satisfacer de manera más eficiente, rápida y ágil la demanda comercial.
Estudio multitemporal de la morfodinámica de la cuenca del río Andalién ante efectos del cambio del uso de la tierra y obras hidráulicas.
(Universidad de Concepción, 2023) González Sanhueza, Constanza Sofía; Vargas Baecheler, José; Yépez Figueroa, Santiago
En las últimas décadas, Chile, al igual que el resto del mundo, ha experimentado un impacto significativo como consecuencia del cambio climático. La interacción del calentamiento global y el crecimiento demográfico ha resultado en un aumento de las temperaturas y alteraciones en los patrones de precipitación, impulsados predominantemente por el fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). La cuenca del río Andalién ubicada en la región del Biobío, se ha visto afectada por el efecto antrópico y por inundaciones causadas por eventos de precipitaciones extremas, el más importante ocurrido en julio del 2006. Por esto, surge la necesidad de investigar los ríos, utilizando nuevas herramientas computacionales y datos históricos, para así contribuir a la planificación y gestión de cauces. Este estudio tiene como objetivo evaluar las variaciones morfológicas y la evolución del río Andalién en respuesta a cambios en el uso del suelo e intervenciones antropogénicas. Para lograr este objetivo, se emplearon imágenes satelitales temporales del área de estudio, modelos de elevación digitales (datos LiDAR y TamDEM-X) e imágenes aéreas históricas (1945-2020). Estos conjuntos de datos, junto con la herramienta SIG - South River Toolbox (SRT) en QGIS, permiten la extracción de características geomorfológicas clave de un río, facilitando el análisis estático (aplicación del Marco Rivers Styles) y multitemporal de la geomorfología fluvial. Las características esenciales obtenidas del análisis estático abarcan el canal activo, la llanura aluvial, las unidades geomórficas (barras, islas y humedales), el confinamiento y la causa, la sinuosidad, la forma en planta, la pendiente, el área de captación y la potencia específica de la corriente. Además, podemos construir la envolvente del canal activo y su línea central a partir de imágenes del planeta de alta resolución y fotografías aéreas, para evaluar la dinámica natural de migración de los ríos. En este estudio, se desarrolló un método innovador para medir la migración en forma de planta y lo integramos en nuestra herramienta SRT como una característica SIG para el análisis dinámico del río. El análisis multitemporal ha revelado una alta migración lateral del río Andalien entre 1945 y 2020, con dos períodos importantes: (1) de 1945 a 1955, durante la expansión urbana de Concepción hacia el río, con una tasa máxima promedio anual de 17,9 m/ año; y (2) de 2010 a 2020, cuando la canalización y construcción de defensas fluviales promovió la expansión del área urbana hacia el fondo del valle. Esta nueva herramienta SIG abre nuevas perspectivas en el estudio de la dinámica fluvial para evaluar con precisión los cambios retrospectivos en la forma del río.
Comparación de tecnologías para edificios de energía neta cero: Sistema reversible de bomba de calor/ciclo Rankine orgánico acoplado a colectores solares y sistema convencional de bomba de calor acoplada a paneles fotovoltaicos.
(Universidad de Concepción, 2024) Pezo Pérez, Matías Francisco; Cuevas Barraza, Cristian
Los edificios representan cerca del 30% del consumo de energía final mundial, la cual es utilizada principalmente para calefacción o acondicionamiento de espacios, producción de agua caliente sanitaria, y en electrodomésticos. Las fuentes energéticas más utilizadas para ello son el petróleo, el gas natural y la biomasa, los cuales emiten contaminantes como el CO2 o el material particulado. Para reducir el consecuente impacto ambiental, es necesario implementar nuevas tecnologías que puedan utilizar la energía más eficientemente y reducir la demanda de energía final. Esta tesis estudia los efectos en la demanda energética de un edificio, al implementar mejoras en la envolvente térmica basadas en el estándar Passivhaus, y además propone dos tecnologías para suplir la demanda térmica y aportar producción eléctrica. El primer sistema propuesto es una bomba de calor reversible a ciclo Rankine orgánico acoplada a colectores solares térmicos (HP/ORC-COL), mientras que el segundo esquema contempla la combinación de la bomba de calor con paneles fotovoltaicos (HP-PV). Los sistemas propuestos son evaluados utilizando modelos numéricos a lo largo de un año meteorológico típico utilizando las condiciones climáticas de Santiago, Concepción, y Temuco, obtenidas a partir de la base de datos Meteonorm. Entre los componentes de los sistemas hay intercambiadores de calor, colectores solares térmicos, un compresor scroll reversible, un estanque de almacenamiento de calor, bombas y paneles fotovoltaicos. Cada componente se modela modularmente mediante programas basados en Python, utilizando las bibliotecas CoolProp y SciPy para el cálculo de propiedades termodinámicas y para la resolución de sistemas de ecuaciones respectivamente. Los resultados indican que anualmente el sistema HP-PV es superior al sistema HP/ORC-COL en producción eléctrica y en SPF, llegando a un potencial de edificio de energía neta cero de 76,26% en Santiago, 66,64% en Concepción y 60,42% en Temuco. Además, se determina que los costos de operación emisiones de CO2 de ambos sistemas propuestos, son menores a los de calderas de petróleo, gas natural y pellets de madera.

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