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Estimación de distancia por medio de un Drone para la entrada de un buque a un dique seco.
(Universidad de Concepción, 2024) Domínguez Carvajal, Hugo Alejandro; Saavedra Mondaca, Gabriel; Godoy Medel, Sebastián
El proceso de entrada de un buque al dique implica diversas personas, desde un práctico hasta un Dock Máster que dirige la maniobra. Durante esta operación, se aseguran las espías del buque a las bitas del dique con la supervisión del Dock Máster mediante comunicación UHF. La precisión del cálculo de la posición del buque es un desafío debido a las limitadas referencias visuales del Dock Máster. Tras el ingreso, se requieren correcciones a medida que se extrae el agua del dique. Errores en las decisiones del Dock Máster, fallos en la comunicación o reacciones lentas pueden ocasionar accidentes o daños al buque y al dique. El uso del DRONE y las técnicas de procesamiento de imagen podrían darle al Dock Máster una visión global y superior del posicionamiento del buque, con un cálculo de distancia mucho más preciso que la estimación visual que realiza el Dock Máster. En el presente documento se propone una metodología novedosa para apoyar visualmente al Dock Máster en la maniobra, utilizando la resolución espacial y temporal para determinar el correcto posicionamiento del buque dentro del dique. Esta metodología aplicada a un algoritmo apunta a reducir la resolución temporal del video para poder procesar un número menor de imágenes sin perder información, estimar la dirección de movimiento reduciendo la resolución espacial y aplicando el optical flow entre imágenes consecutivas y calcular la distancia al dique usando segmentación R, G, B e identificación de objetos simultáneamente. El propósito de esta metodología de variar la resoluciones temporales y espaciales es disminuir significativamente los recursos computacionales objeto acelerar el procesamiento de datos, que es crucial en aplicaciones en tiempo real. Los resultados muestran que la metodología propuesta utilizando los ángulos obtenidos en el Optical Flow y las distancias del buque dentro del dique logran determinar el error del posicionamiento del buque durante la maniobra. Esta metodología optimizaría el procesamiento del video, evitando procesar todos los frames, seleccionando solo los necesarios sin perder información.
Influence of aerodynamic lift and centre of pressure position on motorcycle stability.
(Universidad de Concepción, 2024) González Toledo, Benjamín Eimol; Vásquez, Felipe; Hernández, Bernardo
Las últimas tres décadas han visto un rápido desarrollo tecnológico en las carreras de motocicletas. Actualmente la tendencia está en incluir alas invertidas que generan carga aerodinámica para mejorar la aceleración en la salida de las curvas, junto con otros dispositivos para redireccionar los flujos de aire. Varios autores han estudiado el flujo de aire en las motocicletas modernas, así como la influencia del arrastre aerodinámico en la estabilidad. Sin embargo, falta un análisis en la literatura sobre el efecto de los nuevos componentes aerodinámicos en la estabilidad de la motocicleta. Además, los análisis de estabilidad se han centrado principalmente en condiciones de línea recta, lo que ignora el comportamiento en curva. En vista de lo anterior, el objetivo de esta investigación es estudiar la influencia del coeficiente de sustentación (Cl) y la posición del centro de presión (CoP) en la estabilidad de la motocicleta para condiciones en linea recta y curvas constantes. Para este fin, mejoramos un modelo en línea recta para considerar carga aerodinámica y desarrollamos un modelo de estabilidad para curvas constantes. Por lo tanto, formulamos las ecuaciones del movimiento guiados por varios diagramas y el modelo fue linealizado utilizando el método de series de Taylor. Posteriormente, estos modelos fueron verificados siguiendo una metodología estandarizada. Para el análisis, se consideran múltiples Cl y CoP posicionados delante, alineados y detrás del centro de masa (CoM) de la motocicleta. Con esto, los resultados muestran que incluir carga aerodinámica disminuye la estabilidad del modo weave, mientras aumenta la estabilidad de wobble en recta y en curva. De igual forma, se encontró un efecto estabilizador de la posición del CoP si este se posiciona delante del CoM. Por el contrario, el CoP detrás del CoM empeora la estabilidad de ambos modos de vibrar, principalmente del modo weave. Además, debido a la coherencia obtenida en la verificación y los resultados similares obtenidos para los casos estudiados, se asume que los dos modelos funcionan correctamente. Finalmente, los resultados sirven como un aporte al entendimiento de la aerodinámica y la estabilidad de la motocicleta.
Análisis de la interacción entre la operación de parques solares y eólicos y los sistemas de distribución de plantas mineras.
(Universidad de Concepción, 2024) Gálvez Cabrera, Yuyuniz Aline; Morán Tamayo, Luis Alejando
La integración de energías renovables, particularmente solar y eólica, se ha convertido en un factor crucial en la generación eléctrica en Chile, con una notable concentración de parques en el Desierto de Atacama. Estos parques comparten líneas de transmisión y subestaciones con grandes complejos mineros, cuyos sistemas eléctricos enfrentan desafíos significativos debido a la alta presencia de cargas no lineales, y su sensibilidad a perturbaciones en el voltaje. En esta tesis se investiga cómo la operación de parques eólicos y solares de alta potencia conectados cerca de complejos mineros afecta la estabilidad y la calidad del suministro eléctrico de los sistemas de distribución. Este trabajo se enfoca en la regulación del voltaje, la frecuencia y la operación dinámica durante cortocircuitos. Se utiliza la herramienta de simulación PowerFactory de DIgSILENT para modelar una planta minera y su conexión al sistema eléctrico nacional, incluyendo la interconexión con parques eólicos y solares. El modelo considera diferentes tecnologías de turbinas eólicas de conversión directa y de doble alimentación, y se somete a pruebas bajo un escenario de alta demanda durante un día laboral. Las simulaciones evalúan cinco contingencias específicas, como cortocircuitos trifásicos y desconexiones de carga. El principal aporte de este trabajo es evaluar el comportamiento de los parques eólicos y fotovoltaicos durante cortocircuito, y su efecto en la calidad del suministro eléctrico de los sistemas de distribución mineros que se conectan en a las mismas subestaciones y/o líneas de transmisión. Los resultados muestran que los modelos de parques WECC y PowerFactory analizados son capaces de mantener la estabilidad del sistema eléctrico ante diferentes contingencias, lo que confirma la viabilidad de esta integración para garantizar un suministro eléctrico confiable y estable en entornos críticos como los sistemas industriales mineros. Por otro lado, la generación renovable puede causar inestabilidad en el sistema eléctrico en caso de desconexiones inesperadas cuando su aporte es significativo, afectando la calidad del suministro eléctrico y los procesos mineros. Esta investigación destaca la necesidad de desarrollar regulaciones internacionales específicas para manejar estos desafíos y asegurar una integración efectiva de energías renovables en sistemas mineros.
Modelación y predicción de la potencia generada por plantas fotovoltaicas.
(Universidad de Concepción, 2024) Salgado Hernández, Andrés Ignacio; Sbárbaro Hofer, Daniel
La integración a gran escala de fuentes de energía renovables como la solar fotovoltaica en la red eléctrica se ve dificultada por la incertidumbre asociada a su generación, especialmente por su efecto en la confiabilidad y operación económica del sistema. Para mitigar esta incertidumbre, una de las estrategias más prometedoras es la creación de pronósticos de generación, en los cuales incluso una leve mejora puede causar un alto impacto económico, dada la escala de la red. Los enfoques basados en Machine Learning se han vuelto cada vez más populares para este propósito, sobre todo en los horizontes de predicción intradía y día-adelante. Sin embargo, existe un creciente reconocimiento del valor de incorporar conocimiento basado en principios físicos para la mejora de estos modelos, el cual puede provenir de la modelación de la planta o del recurso solar. Además, es importante realizar estudios con datos propios de la zona debido a que las condiciones climáticas y geográficas locales inciden en la optimización de modelos de Machine Learning. El estudio se llevó a cabo mediante el desarrollo de modelos no-lineales autorregresivos con entradas exógenas (NARX), elegidos por su simplicidad, para la predicción de series de tiempo utilizando redes neuronales. Los modelos fueron sometidos a un proceso de selección de características en el cual se incorporó información física de modelos simples, y fueron ajustados y probados con datos de la zona centro-sur de Chile, donde la producción de energía está fuertemente ligada a las condiciones climáticas y hacen falta estudios sobre su predicción. Los resultados obtenidos muestran que la inclusión de variables de modelos físicos logra una mejora modesta de la precisión de los pronósticos en distintos horizontes de tiempo. En particular, se disminuyó la raíz del error cuadrático medio entre un 0.2% y un 0.4% de la potencia nominal con respecto a los modelos que no incluyen estas variables. Por último, se concluyó que las variables adicionales más importantes fueron los ángulos de posición solar y las temperaturas calculadas de los paneles, en el proceso de selección de características.
Análisis y validación de un modelo molecular de grafeno utilizando potencial Tersoff polarizable mediante simulaciones de dinámica molecular.
(Universidad de Concepción, 2024) Caniu Villablanca, Pablo Felipe; Wagemann Herrera, Enrique
El grafeno es un material bidimensional que ha ganado relevancia en la investigación actual debido a sus propiedades únicas y variadas aplicaciones. Dado que el grafeno es caro y difícil de manejar experimentalmente, las simulaciones computacionales son cruciales para recrear su comportamiento y evaluar sus aplicaciones. Este estudio busca verificar si la adición de efectos de polarización a un potencial tipo Tersoff permite reproducir con suficiente precisión las propiedades elásticas al modelar hojas de grafeno mediante dinámica molecular. Luego, el objetivo principal consiste en analizar y validar un modelo molecular de grafeno utilizando una combinación entre potencial Tersoff y el modelo de osciladores de Drude, resultando en un potencial Tersoff polarizable. Para ello, se generaron sistemas polarizables y no polarizables de grafeno suspendido y multiláminas, que se sometieron a microdesplazamientos en simulaciones de dinámica molecular gracias al software LAMMPS. A partir de estas simulaciones, se extrajeron los datos de tensor de esfuerzos y deformación y se determinaron las propiedades elásticas de cada sistema. Como resultado, para el grafeno polarizable se obtuvo un módulo elástico de 0.950 TPa y un coeficiente de Poisson de 0.070, el modelo también muestra un comportamiento frágil y un esfuerzo de ruptura menor que los obtenibles en sistemas no polarizables. Finalmente, se compararon las propiedades obtenidas de este modelo con resultados experimentales reportados por otros autores. A partir de este análisis comparativo se concluye que las hojas de grafeno parametrizadas mediante potencial Tersoff polarizado es mas flexible al ser sometido a deformaciones dentro de la zona elástica, pero frágil e inestable para mayores deformaciones.
Metodología mecánica pasiva de aislación de vibraciones aplicada a la cámara a bordo de un RPA.
(Universidad de Concepción, 2024) Riedel Hornig, Karen Liliane; Leaman Weiffenbach, Félix; Tinapp Dautzenberg, Frank
Actualmente, una gran variedad de aplicaciones en áreas científico-tecnológicas de alto impacto social y ambiental requieren del uso de cámaras en RPA (Remotely Piloted Aircraft). Tales aplicaciones incluyen: búsqueda de personas, monitoreo de recursos geológicos, hídricos y forestales, vigilancia y seguridad, entre otras. No obstante, los RPAs experimentan naturalmente vibraciones debido a las condiciones de vuelo y partes mecánicas móviles. Cuando las vibraciones son transmitidas a la cámara se producen borrosidades del tipo motion blur y desencuadre de escena en las imágenes, alterando su definición y utilidad. Por esto, es sumamente importante estudiar estas vibraciones para desarrollar formas de mitigarlas. En este trabajo se desarrolla una metodología de aislación de vibraciones para una cámara a bordo de un RPA de pequeño tamaño a través de un sistema de aislación mecánico pasivo. Para ello, se caracterizaron empíricamente las vibraciones experimentadas por el RPA para dos fases de vuelo: estático y horizontal, utilizando un sistema de medición de vibraciones a bordo especialmente desarrollado para operar de forma remota. Se realizaron pruebas experimentales en condiciones de laboratorio con un excitador mecánico para determinar la respuesta vibratoria de un sistema de aislación mecánico pasivo ajustable con aisladores instalados en diferentes configuraciones espaciales. Esto con el propósito de determinar el efecto de la disposición en el aislamiento de las vibraciones, y seleccionar los aisladores y su disposición más adecuada para ser implementados en el sistema de aislación. Se determinaron las curvas de transmisibilidad del sistema de aislación para cuatro configuraciones con cuatros aisladores del tipo bola de suspensión para un barrido frecuencial entre 5 y 220 [Hz]. En este rango se producen las mayores excitaciones dinámicas en un RPA comercial de pequeño tamaño, como es el caso del RPA seleccionado. Se seleccionó un sistema de aislación para implementar en el RPA, y se realizaron pruebas de vuelo con captura de imagen. El deterioro observado en la calidad de las imágenes se cuantificó mediante una métrica de grado de enfoque de imagen. De los resultados obtenidos se concluye que la disposición de los aisladores mecánicos puede afectar significativamente la efectividad en el aislamiento de las vibraciones, por lo tanto, deben ser correctamente seleccionados y dispuestos en base al rango de la frecuencia operacional. Finalmente, a partir del estudio realizado, se propuso un sistema de aislación mecánico pasivo que, al ser implementado en el RPA, logró una reducción de las vibraciones experimentadas por la cámara a bordo de aproximadamente un 95%.
Investigación experimental de la resistencia al corte en sistemas mixtos de madera y hormigón empleando uniones mecánicas.
(Universidad de Concepción, 2024) Ochoa Arroyo, Pablo Francisco; Aguilar, Víctor
La creación de una conexión solida entre madera y hormigón, asegurando una unión monolítica resulta crucial en el diseño estructural, por lo cual se debe diseñar una conexión económica y altamente rígida entre ambos materiales. En este estudio, se utilizan distintos conectores para la formación de uniones híbridas, centrándose en el uso de clavos y tornillos para evaluar la influencia del tipo de conector. Además, se analiza el efecto de la inclinación del conector y del orden los materiales en la resistencia de la conexión. Se llevaron a cabo ensayos de resistencia al corte en el laboratorio de la Universidad de Concepción utilizando veinticuatro probetas que incluyen ocho configuraciones distintas con tres repeticiones por configuración. En las probetas se varía el tipo de conector (clavo y tornillo), orden de materiales y el ángulo de inclinación de 45º y 90º. Los resultados obtenidos revelaron considerables diferencias en términos de la resistencia al corte de las conexiones, del desplazamiento de conectores y distintos modos de falla presentes después del test de resistencia al corte realizado.
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.

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