Tesis Pregrado
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Item Diseño de un banco de ensayo para hélices de barco.(Universidad de Concepción, 2024) Caraboni Burgos, Franco Paolo; Tinapp Dautzenberg, FrankLa asignatura “Integración a través de CDIO”, impartida a los estudiantes de Ingeniería Civil Aeroespacial y Mecánica, busca aplicar conocimientos ingenieriles adquiridos hasta la fecha, en la construcción de un buque carguero, el cual debe ser concebido, diseñado, implementado y operado, y cumplir una misión, buscando optimizar el tiempo en realizarla, la capacidad de carga y los costos asociados. Actualmente, el sistema de propulsión a utilizar no es elegido por algún criterio específico. Esta necesidad impulsa el diseño de un banco de ensayo para comparar sistemas de propulsión y conocer su empuje y consumo eléctrico de conjuntos hélice – motor. El banco de ensayo que se diseña en este proyecto sigue la metodología CDIO durante su desarrollo. Al concebir, se determina que el banco medirá el empuje producido por el sistema de propulsión hélice – motor, voltaje y corriente consumidos, y RPM en el eje de transmisión. Además, debe ser sumergible en agua, por lo que se propone un sello estanco para la salida del eje de transmisión. En la etapa de diseño se planifica el sistema de medición y las conexiones, se realizan los modelos CAD del banco de ensayo para luego ser mecanizados con una maquina fresadora CNC. En la implementación el banco de ensayo es fabricado, ensamblado, nivelado con la horizontal e instalado en el canal de pruebas para su operación. Se realiza la calibración de los sensores. Se desarrolla un sistema de control de RPM y el código de Arduino. Se realizan modificaciones en el banco y sus sistemas para solucionar limitantes que acontecen durante esta etapa. Es posible comprobar mediante un análisis de estabilidad para cuerpos flotantes, que el banco de ensayo tiene una flotación estable ya que su metacentro se encuentra sobre su centro de gravedad. Se realiza el ensayo de dos hélices de paso 80 [mm], de Ø55 y Ø52 [mm], con un motor de corriente continua de 100 [W] de potencia. Existe ruido en las mediciones, pero se observa una tendencia que responde a las variaciones de potencia entregada al motor. Utilizando criterios de comparación, se concluye que, si bien ambas hélices consumen una potencia parecida durante las pruebas, la hélice de mayor diámetro tiene una mayor capacidad de producir empuje que la de Ø52 [mm] en condiciones similares de operación. La precisión de las mediciones depende de una correcta nivelación. Con el banco de ensayo implementado, operativo y validado, los objetivos de trabajo propuestos son cumplidos y se logra satisfacer la necesidad de seleccionar un sistema propulsor hélice – motor según su desempeño, en la asignatura “integración a través de CDIO”.Item Mejora de confiabilidad en sistema de harneros lineales del área de transporte de relaves en Minera Los Pelambres.(Universidad de Concepción, 2024) Figueroa Barría, Javiera Paz; Valín Fernández, MeylíEn el proceso de obtención de cobre, el relave constituye el 98% del material extraído. En Minera Los Pelambres, estos relaves se depositan en el Tranque de Relaves Mauro, ubicado a 50 km de la planta. Para su transporte, se utiliza un Sistema de Transporte de Relaves (STR), que envía los relaves hidráulicamente bajo presión a través de dos líneas de tuberías (relaveductos) de 28” y 36”. Para garantizar el óptimo funcionamiento de los relaveductos, es esencial acondicionar el relave, minimizando la presencia de sólidos de gran tamaño en la pulpa. Esto previene desgastes excesivos, caídas de presión o embancamientos, situaciones que podrían comprometer la producción. Por esta razón, el STR cuenta con una Estación de Harneado, compuesta por 10 Harneros Lineales, que acondicionan el relave rechazando los sólidos de gran tamaño para su reprocesamiento. La efectividad de esta clasificación depende en gran medida del correcto funcionamiento del harnero. Este estudio realiza un análisis de fallas de la Estación de Harneado del Sistema de Transporte de Relaves de Minera Los Pelambres. Actualmente, los activos de la estación son mantenidos bajo un enfoque de mantenimiento por condición, lo que ha permitido mantener una disponibilidad suficiente para el proceso. Sin embargo, se busca alcanzar el máximo potencial de estos equipos. Para abordar la falla más recurrente en estos activos, se realizó una sesión de Resolución de Problemas RdP) en colaboración con ingenieros expertos de la gerencia de mantenimiento. Como resultado, se implementaron dos estrategias de mantenimiento y se propuso una mejora al sistema de lubricación de los activos, que buscan lograr un aumento en la disponibilidad y generar una reducción en costos de mantenimiento.Item Diseño y fabricación de una máquina inyectora de plástico con compresión neumática para reciclaje de PLA.(Univesidad de Concepción, 2024) Segura Alarcón, Darío Nicolás; Medina Muñoz, Carlos Andrés; González Monsalves, Daniel AlonsoLa producción de biopolímeros es un tema que ha cobrado interés, debido a las ventajas que estos ofrecen frente a los plásticos de origen petroquímico. Uno de los biopolímeros con aumento en su demanda durante los últimos años, es el ácido poliláctico (PLA). Este se caracteriza por ser un material no tóxico, biodegradable compostable, con potencial de uso y beneficio ambiental, en comparación con los plásticos sintéticos. Debido a esto, el PLA es el material más comúnmente utilizado en el modelado por deposición fundida FDM comúnmente conocido como impresión 3D. Con la intensión de reciclar y reutilizar los desechos de PLA que deja la impresión 3D en el laboratorio de manufactura digital de la facultad de ingeniería de la Universidad de Concepción, nace la necesidad de diseñar y fabricar una máquina inyectora de PLA bajo la hipótesis de que se fomentará la adopción de prácticas más respetuosas con el medio ambiente en la industria del plástico, al demostrar la viabilidad de una fabricación sostenible de productos con valor añadido. La metodología implementada involucra una investigación exhaustiva sobre el reciclaje de PLA, así como sobre los procesos de inyección de plástico y el diseño de maquinaria específica para este propósito. Se establecen actividades detalladas que abarcan desde la selección de parámetros y diseño de prototipos en software hasta la identificación de materiales y herramientas necesarios para la construcción de la máquina. Se diseñó y fabricó una máquina inyectora de termoplásticos, preferentemente PLA, con una capacidad máxima de inyección de 100 gramos. Cuya configuración de trabajo es vertical y realiza la inyección con un cilindro neumático de doble efecto, el cual trabaja a una presión de inyección máxima de 8 bar (116 psi). La acción y retracción del émbolo de inyección se realiza por medio de una válvula de control de flujo de aire. El sistema de dosificación corresponde a una tolva prismática removible, y el sistema térmico posee un regulador de temperatura analógico capaz de mantener una temperatura constante en el cilindro de plastificación entre 30 y 400 °C durante el ciclo de operación. El sistema de cierre corresponde a una prensa plana de 4 pulgadas operada de forma manual. La máquina fabricada cumple con su objetivo principal de reciclar y reutilizar los desechos de PLA dejados por las impresoras 3D dándoles una nueva utilidad y valor a los mismos en función de las necesidades del laboratorio, además de promover prácticas más amigables con el medioambiente.Item Uso de un precipitador electrostático como tamizador de nanopartículas.(Universidad de Concepción, 2024) Sáez Llanos, Thyare Scarleth; Medina Muñoz, CarlosLa nanotecnología es una disciplina innovadora que se encuentra centrada en el desarrollo de materiales, dispositivos y sistemas con propiedades únicas, que emergen a escala nanométrica. Este campo ha experimentado un creciente interés en la actualidad, no solo en el ámbito científico o de investigación, sino también a nivel de industria. Este auge debido a sus múltiples aplicaciones en diversas áreas, como la medicina, la agricultura y las ciencias de materiales, entre otras áreas. En este contexto, el estudio de las nanopartículas resulta importante, debido a que el tamaño del material impacta significativamente las propiedades de los materiales, a nivel químico, físico y mecánico. Este cambio en las propiedades del material permite variar las aplicaciones e implementaciones de estas nanopartículas. La Universidad de Concepción desarrollo la maquina DARC- AC, con tecnología avanzada para sintetizar y precipitar nanopartículas. En su versión actual, se encuentra implementado un sistema de placas paralelas que permite mediante la variación de la distancia entre placas y el voltaje, modificar el valor del campo eléctrico generado. El efecto del campo eléctrico en nanopartículas de metal es un área activa de investigación, ya que dicho campo puede afectar este tipo de partículas a nivel de polarización, conductividad, entre otras propiedades. El objetivo principal de esta investigación es determinar el efecto que tiene el campo eléctrico en la atracción de nanopartículas, dependiendo del tamaño de síntesis. Para determinar la influencia de este campo sobre las partículas, se hace variar este parámetro mediante el ajuste de distancia entre placas y voltaje, se recolecta las muestras adheridas a las placas y se analiza mediante el uso del microscopio de transmisión electrónica (TEM), obteniendo imágenes representativas de las muestras. A través de las imágenes obtenidas del microscopio, y mediante el uso de la herramienta ImageJ se determinan las características de las muestras, en específico el tamaño y forma de su estructura. De este punto se desprende que, las partículas de aluminio cuentan con una estructura perfectamente redonda, mientras que el cobre tiene estructuras de geometría variable. Además, se mide las partículas y se determina que para el aluminio el rango de tamaños se mantiene contante con los ensayos, mientras que el rango de tamaños del cobre varía en función del campo eléctrico. Este trabajo no solo contribuye a la comprensión científica de como las nanopartículas responden a los campos eléctricos, sino que también abre nuevas posibilidades para su aplicación en diversas industrias, mejorando así la efectividad y rendimiento de los materiales a nivel nanométrico. La investigación en nanotecnología es fundamental para el desarrollo de tecnologías futuras que pueden transformar múltiples sectores.Item Análisis del efecto de la inercia térmica de los muros en la eficiencia energética de una vivienda a través de simulaciones en los programas CEV y TRNSYS.(Universidad de Concepción, 2024) Cornejo Hernández, Simón Ignacio; Fissore Schiappacasse, AdelquiEl cambio climático y el calentamiento global son temas que afectan a todos en todas partes por igual, es por esto por lo que es imperativo seguir buscando formas de disminuir el consumo de energía, para así disminuir el impacto negativo que tiene la generación de esta. Mas específicamente, una de las áreas que más consume energía es el área residencial y a su vez, uno de los mayores porcentajes de su consumo corresponde a sistemas de climatización. Para abordar el problema del consumo de energía en climatización de viviendas, hay múltiples alternativas y una de ellas es mejorar la inercia térmica de las viviendas. La inercia térmica es la capacidad de un material de almacenar calor y después liberarlo lentamente. En este proyecto, se quieren determinar los efectos de la inercia térmica en la eficiencia energética de las viviendas, para lo cual se realizan simulaciones en el programa de cálculo de la calificación energética de viviendas (CEV) y en el software TRNSYS. Se estudian una vivienda aislada de madera, una vivienda aislada de ladrillo y un departamento de hormigón, tanto para la ciudad de Concepción como para la ciudad de Santiago, ambas en Chile. Además, para los casos de la casa de ladrillo y el departamento de hormigón se prueba un caso con la aislación térmica al interior del muro y otro con la aislación por fuera, para ver cómo afecta la posición de dicho elemento en la eficiencia. Luego de realizar las simulaciones, se obtiene la información de la cantidad de tiempo que cada vivienda, en cada uno de sus casos, se encuentra fuera del rango de confort deseado y la demanda de energía necesaria para calefaccionar dichas viviendas. Con esto se ve que el efecto de la inercia es significativo, habiendo una disminución del tiempo fuera del rango de comodidad entre la vivienda de madera y el departamento de hormigón de aproximadamente el 20% con respecto al total. También se verifica que a medida que aumenta la masa térmica del material, aumenta la inercia y a su vez, mejora el rendimiento, ya que disminuye la demanda energética a casi un tercio, al pasar de madera a hormigón, esto debido a que la capacidad de almacenar calor es mayor, lo que permite que, aunque la temperatura exterior varie, la temperatura interior se mantenga estable por un periodo más largo de tiempo. Por último, se concluyó que es mejor ubicar el material aislante por el exterior del muro, ya que ubicarlo por el interior impide que el material del muro libere el calor almacenado de la mejor manera.Item Análisis de la factibilidad técnica de la suplementación en la intermitencia de recursos en la producción de hidrógeno verde con la gasificación por plasma de RSU en la región del Bío-Bío.(Universidad de Concepción, 2024) Elgueta Caorsi, Ignacio Andrés; Blanco Machín, EinaraLos vertederos de recolección de residuos municipales se encuentran en un crítico estado en la región del Bío-Bío, acercándose varios a su máxima capacidad y teniendo el principal acopio del gran Concepción clausurado el 2023 por las autoridades gubernamentales por llegar a su límite y generar daños significativos a las comunidades aledañas. La problemática también abarca distintas zonas del país, con transportes de residuos de Hualpén a Ñuble y de Ancud a Los Ángeles. La necesidad de buscar alternativas al manejo de residuos se caracteriza como urgente. En el mismo contexto de tomar nuevas medidas con enfoque medioambiental, se sitúa la intermitencia en el recurso eólico renovable como un problema que significa un bajo factor de planta para la producción de hidrógeno verde. En este contexto, el trabajo se centra en analizar la factibilidad en la suplementación del recurso eólico disponible a partir de la gasificación por plasma de residuos sólidos urbanos, así logrando un aumento en el factor de planta al mismo tiempo que se aborda la problemática de gestión de residuos. Los sistemas de gasificación por plasma presentan un mejor aprovechamiento de los residuos, ya que permiten la gasificación completa con sus altas temperaturas y la obtención de un syngas con un poder calorífico mayor al de otros sistemas tradicionales de gasificación. Esta tecnología aplicada se simula en el software Aspen Plus, que permite modelar sistemas termoquímicos y caracterizar un syngas a partir de la definición de los RSU, su flujo másico y su composición. Los resultados de la simulación son similares a la literatura explorada, con un PCI de 11,97 MJ/kg para el syngas y un valor de 0,878 kW para gasificar un kilogramo de RSU. Se definió un caso base de producción de hidrógeno verde a partir de recursos eólicos en la región, donde el factor de planta trató como el indicador principal de la suplementación a estudiar. Se encontró un aumento del 48,97% del factor de planta, casi llegando a un factor ideal con un 0,997. También se relacionó que, por cada 1kg de hidrógeno verde producido, se involucran 11,23 kg de residuos.Item Diseño y manufactura de un banco de prueba de turbina eólica basada en impresión 3D.(Universidad de Concepción, 2024) Gato Esparza, Matías Benjamín; Wagemann Herrera, Enrique IgnacioEn la presente memoria de título, se elabora el diseño de un banco de ensayos para turbinas eólicas basado en impresión 3D, esto con el fin de confeccionar un prototipo que sirva para visualizar y comprender los principios básicos que rigen el funcionamiento de un aerogenerador. Lo cual es útil para su uso en un entorno educativo que busca acercar los conceptos de la energía eólica a los estudiantes de cursos de ingeniería. El proceso de diseño ha seguido una metodología que consiste en la selección del tipo de filamento a utilizar y determinar las partes esenciales que componen un aerogenerador, para luego realizar un dimensionamiento de aspas, transmisión y otros elementos, considerando las limitaciones que puedan existir en cada caso. Luego se prosiguió con el modelado 3D de todos los componentes necesarios del aerogenerador o en su defecto, el plano de fabricación requerido, siempre tomando en cuenta tolerancias dimensionales. Posteriormente se procede con la fabricación del prototipo, una vez todas las piezas se hayan disponibles, se ensambla el modelo y se realizan distintas pruebas sobre su funcionamiento. Siguiendo el proceso descrito se logra obtener un prototipo de un banco de ensayos funcional que satisface los requisitos planteados. Luego de un análisis preliminar al mismo se detectan diversos problemas y dificultades que afectan al funcionamiento óptimo del aerogenerador, por lo que se plantean recomendaciones y mejoras a futuro con tal de contribuir a desarrollar un modelo sofisticado al cual se le realicen mediciones precisas para su caracterización.Item Desarrollo de Cermet SiC-Fe antidesgaste mediante sinterización convencional.(Universidad de Concepción, 2024) Contreras Cerón, Javiera Belén; Araya Rivera, Nicolás IgnacioEn el contexto nacional, una de las principales actividades económicas corresponde a la industria minera, donde se realizan procesos principalmente de transporte o concentración de mineral, en estos procesos, los materiales involucrados son sometidos a desgaste severo, principalmente por abrasión y erosión. Los materiales antidesgaste más utilizados actualmente son los revestimientos y piezas compuestas de WC-Co, este material tiene como principal desventaja el elevado costo de sus materias primas y la dificultad logística de la extracción del cobalto el cual es mayoritariamente extraído en la República Democrática del Congo. Si bien, existen antecedentes de investigaciones para el remplazo de uno de los componentes del sistema WC-Co, los resultados obtenidos en sus propiedades mecánicas no fueron los adecuados para aplicaciones de alto desempeño. Dadas estas consideraciones, se propone desarrollar un material CERMET con el sistema SiC-Fe que cumpla con los requisitos mecánicos para la resistencia al desgaste, aprovechando las ventajas económicas y logísticas de utilizar hierro y carburo de silicio como materias primas. El método de fabricación propuesto es la pulvimetalurgia mediante sinterización convencional, permitiendo la manufactura de formas complejas y componentes más pequeños, además de un mayor control sobre los fenómenos difusivos a través de las variables críticas del proceso. Como resultado de la manufactura y posterior caracterización del material, se logró alcanzar una densificación del 76%, además se obtuvo registro de la aparición de fases correspondientes a silisuros de hierro y carbono en sus distintos polimorfismos. El desarrollo de este material competitivo ampliaría la acotada gama de materiales antidesgaste disponibles en la actualidad.Item Estudio de pre factibilidad técnica, económica y medioambiental de proyecto de inversión en máquina procesadora de chatarra en compañía siderúrgica Huachipato.(Universidad de Concepción, 2024) Magdalena Parra, Felipe Ignacio; Andalaft Chacur, Alejandro JavierEl presente trabajo tiene como objetivo estudiar la pre factibilidad de un proyecto de inversión en una máquina procesadora de chatarra metálica en la Compañía Siderúrgica Huachipato desde las perspectivas técnica, económica y medioambiental. La base de la evaluación del proyecto corresponde a la justificación teórica del uso de chatarra ferrosa procesada como materia prima en el proceso productivo. En relación a la maquinaria escogida, se describe su funcionamiento en forma detallada posterior a un estudio de mercado realizado para averiguar empresas comercializadoras así como también empresas que vendan chatarra ferrosa procesada (esto último, corresponde a una situación sin proyecto). Posteriormente, se realiza una evaluación económica determinando que es económicamente viable para la empresa la adquisición de una máquina procesadora, no así el comprar chatarra procesada a proveedores. Para la alternativa seleccionada, se necesita de un equipo con una capacidad de procesamiento de 68 (𝑡/ℎ), donde el monto total de inversión inicial asciende a 2.950.000 (𝑈𝑆𝐷) y el VAN correspondiente es de 9.486.952 (𝑈𝑆𝐷) con una tasa de descuento de 𝑖 = 7,15%. Además, desde las perspectivas técnica y medioambiental también se obtienen conclusiones positivas que hacen que sea recomendable la continuación del estudio en niveles más profundos de información.Item Análisis de factibilidad operativa en la implementación de camiones eléctricos vs diésel en un nivel de transporte intermedio mediante simulación en el software Jaamsim.(Universidad de Concepción, 2024) García Cerna, Vicente Antonio; Palma, JorgeLa industria minera actual se esfuerza constantemente por optimizar sus procesos a lo largo de las operaciones mineras, ya que esto resulta crucial para lograr resultados exitosos en la extracción de minerales. Por ello, se exploran diversas estrategias para mejorar las operaciones en cada etapa, con el objetivo de incrementar la productividad utilizando de manera eficiente los recursos disponibles. Una herramienta fundamental en la actualidad para abordar este desafío es la simulación de procesos mineros, la cual facilita la implementación de distintas metodologías para llevar a cabo estas tareas de forma digital a lo largo de la vida útil de una mina. Esto permite analizar las consecuencias, tanto positivas como negativas, de las variaciones propuestas, evitando así posibles pérdidas y encontrando soluciones óptimas para diversos problemas. En este contexto, se llevó a cabo la simulación de un desarrollo minero que incluye un nivel de producción y un nivel de transporte intermedio, donde se realizaron pruebas con sistemas que emplean diversas flotas de camiones de bajo perfil, tanto eléctricos como diésel. Este modelo se creó utilizando el software de simulación minera Jaamsim, el cual ofrece herramientas para diseñar un sistema que refleje de manera precisa la realidad, garantizando la fiabilidad y precisión de los resultados obtenidos. Tras la construcción del modelo de simulación y la extracción de datos relacionados con la producción, los costos y las inversiones, se llevó a cabo un análisis de viabilidad económica comparando la implementación de camiones eléctricos frente a los diésel. Los resultados revelaron que los camiones diésel ofrecían una ventaja económica significativa debido a sus características, superando ampliamente en términos de rentabilidad a los camiones eléctricos. A pesar de que se identificaron ciertas ventajas en los camiones eléctricos, estas no fueron suficientes para competir con la eficiencia económica de los camiones diésel.Item Mejora a la gestión de la Dirección de Relaciones Internacionales de la Universidad de Concepción a través del desarrollo de sistemas software de apoyo a procesos clave.(Universidad de Concepción, 2024) Castillo Rifo, Álvaro Ignacio; Varas Contreras, Marcela PaolaLa presente memoria de título abarca el desarrollo de un sistema software dentro de la Universidad de Concepción para mejorar la gestión de movilidad estudiantil de la Dirección de Relaciones Internacionales, elaborando un sistema software basado en Microsoft 365 que centraliza la información de las movilidades internacionales estudiantiles entrantes y salientes en tiempo real. Mediante la metodología Scrum, tres estudiantes de ingeniería civil informática, con el autor de la memoria de título cumpliendo el rol de Scrum Master diseñaron y desarrollaron funcionalidades clave, como la automatización de la generación de documentos y el envío de solicitudes de aprobaciones de movilidades a autoridades académicas, creación de aplicaciones personalizadas de postulación para estudiantes extranjeros y locales para que elaboren sus proyectos de movilidad. El sistema favorece significativamente la administración de estas actividades y reduce errores operativos, además puede adaptarse a futuras necesidades, contribuyendo a la internacionalización de la Universidad de Concepción.Item Estudio de la degradación de los componentes de un electrolizador de monocelda durante distintas condiciones de operación.(Universidad de Concepción, 2024) Tejos Montoya, Sofía del Rosario; Carrasco C., ClaudiaLos electrolizadores de membrana polimérica (PEM, de sus siglas en inglés Polymer electrolyte membrane) son considerados actualmente los candidatos más prometedores para la producción de hidrógeno verde, un vector energético debido a su capacidad para almacenar y transportar energía de manera eficiente y sin emisiones de CO2. Sin embargo, uno de los principales desafíos asociados a la implementación a gran escala de esta tecnología es el impacto que las condiciones de operación dinámicas tienen sobre la durabilidad y rendimiento de los electrolizadores. En aplicaciones reales, como la integración con fuentes de energía renovable, los electrolizadores a menudo experimentan variaciones en la carga y condiciones intermitentes de operación, lo que puede acelerar el deterioro de los materiales que los componen. En esta memoria de título, un conjunto de electrolizadores PEM fue sometido a ciclos controlados de suministro de energía, que incluyeron secuencias de encendido/apagado, encendido/reposo y operación continua, durante un periodo de 365 ciclos, simulando así un año completo de operación. Posteriormente, se llevaron a cabo estudios electroquímicos mediante voltametría de barrido lineal y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) para evaluar el comportamiento del electrolizador después de las distintas condiciones de operación. Finalmente, los electrolizadores fueron desarmados para analizar sus componentes a través de difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB) y espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDS), examinando las fases presentes y los cambios morfológicos resultantes de la degradación. Los resultados mostraron que el envejecimiento del electrolizador provoca un aumento de sobrepotenciales, resistencia interna y una redistribución de los electrocatalizadores anódicos, especialmente bajo condiciones de operación constantes. El envejecimiento en el cátodo y la membrana resultó prácticamente despreciable. Del análisis tanto de los materiales de los componentes de los electrolizadores analizados como de los requerimientos eléctricos, se pudo concluir que la mejor forma de operar estos equipos es la condición de encendido y apagado.Item Predicción del comportamiento del espesador de relaves HRT 4001 en función de los parámetros de la pulpa de alimentación y reología en compañía minera Doña Inés de Collahuasi.(Universidad de Concepción, 2024) Olivera Bascur, Nathalia Andrea; Gutiérrez B., LeopoldoEl presente proyecto de memoria de título expone el diseño de un modelo predictivo para el comportamiento del espesador de relaves HRT 4001 ubicado en la Planta Concentradora Ujina de Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi, utilizando modelos de Machine Learning implementados con lenguaje de programación Python. Adicionalmente, con el modelo predictivo, se pueden identificar aquellas variables que permitan optimizar el funcionamiento del espesador y recuperación de agua. Los tres modelos examinados corresponden a: Regresión Polinomial Multivariable, Redes Neuronales Artificiales (RNA) y Random Forest (RF). Los últimos dos modelos fueron modelados con la herramienta GridSearchCV() para crear modelos con el mejor desempeño posible. Las variables utilizadas para predecir el porcentaje de sólidos en la pulpa de descarga y reología (viscosidad y yield stress) incluyeron variables mineralógicas de la pulpa de alimentación (pH, nivel de arcillas y granulometría) y variables operacionales (flujo de alimentación, flujo de descarga, dosis de floculante, nivel de interfase, nivel de cama y torque). Las métricas de rendimiento empleadas para comparar los modelos corresponden al Error Absoluto Medio (MAE), Raíz del Error Cuadrático Medio (RMSE) y el Coeficiente de determinación (R2), que son comúnmente utilizadas en Machine Learning. Los resultados muestran que el modelo Random Forest produce mejores valores paras las tres variables objetivo, con un MAE de 0,042 para el porcentaje de sólidos en la descarga, 1,641 para la viscosidad y 7,363 para el yield stress, y un R2 del 0,986, 0,906 y 0,981 respectivamente. De los resultados se concluye que las características más influyentes corresponden a las arcillas y el nivel de cama. Aunque las características de la pulpa de alimentación no pueden ser modificadas por el proceso de espesamiento, el modelo predictivo permite experimentar con las demás variables, ayudando a identificar los ajustes necesarios para alcanzar los resultados objetivos, mientras se informa la reología. Finalmente, como el modelo predictivo depende de los datos en línea, se sugiere una revisión de los sensores, principalmente del sistema de rastreo del tamaño de partículas, y la ampliación del conjunto de datos a lo largo del tiempo, entrenando el modelo con data futura, permitiendo que no pierda así su poder predictivo.Item Actualización electrónica, modelado y control dinámico del banco de ensayos de hélice de paso variable LTA.(Universidad de Concepción, 2024) Neira Salgado, Benjamín Ignacio; Hernández Vicente, Bernardo AndrésEl presente informe detalla la actualización de la electrónica y rediseño del banco de ensayos de hélice de paso variable, del Laboratorio de técnicas aeroespaciales. con el objetivo mejorar su funcionamiento y control. Contar con un correcto funcionamiento de este banco es fundamental para la formación de ingenieros aeroespaciales, ya que permite de manera practica demostrar cómo funcionan las hélices de paso variable. Para llevar a cabo este proyecto se utilizó la metodología CDIO (concebir, diseñar, implementar y operar). En la fase de concepción, se evaluaron las mejores opciones de mejora para el banco. Posteriormente, se seleccionaron y diseñaron los nuevos componentes, los cuales fueron implementados, calibrados y finalmente puestos en operación. Uno de los principales problemas que presentaba el banco de ensayo era la inexactitud del sensor de RPM, el cual tenía una desviación estándar 124.2 RPM en sus mediciones, Esto afectaba al control del banco y la estabilidad del control. Como solución se instaló un sensor encoder el cual disminuyo la desviación estándar de las mediciones a 13.78 RPM. Para implementar este sensor fue necesario rediseñar soportes y piezas las cuales fueron impresas en 3D. Además, se reemplazaron otros componentes del banco de ensayos. El sistema de paso variable tipo B fue reemplazado por un sistema de paso variable tipo C, eliminando la necesidad de utilizar un motor eléctrico de eje hueco y ampliando las opciones de selección del motor. También se reemplazó el microcontrolador, pasando de un Arduino MEGA a un ESP32, teniendo este una mejora en la memoria y la velocidad de procesamiento de los datos. Para asegurar la correcta medición y funcionamiento de los nuevos componentes instalados, se realizaron calibraciones de las celdas de carga, servo motor y validación de la medición del sensor enconder. Finalmente, se desarrolló de un modelo espacio estado utilizando la herramienta System identification toolbox de MATLAB y se implementó una arquitectura de control multivariable. Obteniendo un error de control de 100.98 RPM y 0.122 [kg mm] de torque, y también un tiempo de estabilización de 1.16 segundos para las RPM y 1.375 para el torque. En conclusión, el proyecto logro reducir con el éxito el error y las oscilaciones en la medición de RPM. Se desarrollo un modelo espacio-estado de segundo orden que modela la respuesta del sistema en 53.91% para el torque y 52.17% para las RPM. Además, se implementó un controlado state-feedback el cual dio como resultado un funcionamiento estable del banco de ensayos, con una baja tasa de error.Item Formulación y validación de modelo de actitud de un cubesat en interacción dinámica con carga útil líquida.(Universidad de Concepción, 2024) Estrada Aguayo, Jorge Luis; Hernández, Bernardo; Obreque, ElíasDurante las últimas décadas, el crecimiento del sector espacial ha sido significativo ya que se han desarrollado alternativas cada vez más económicas para desplegar carga útil en el espacio; una de ellas son los cubesats. Estos satélites que nacieron como un concepto para la academia, se han masificado en diversas aplicaciones, sin embargo, un problema de estos satélites, y en general de los vehículos espaciales es cuando llevan carga útil líquida, ya que se genera una interacción dinámica compleja entre el movimiento del fluido y la actitud del vehículo espacial, de esto surge la necesidad de controlar este movimiento. Es importante mencionar que esta interacción dinámica es un tópico que plantea más preguntas que respuestas, por ejemplo, ¿Cuánto tarda un satélite con una carga útil liquida en hacer detumbling?. En esta memoria de título se decidió abordar este tópico de forma experimental, diseñando, fabricando y operando un banco de ensayo de rotación de un cubesat 2U con carga útil líquida en un grado de libertad. Se ejecutaron una serie de pruebas variando volumen y viscosidad del fluido, el objetivo fue cuantificar una relación entre la rotación del banco y las propiedades de la carga útil líquida, volumen y viscosidad. El banco de ensayo, diseñado como una plataforma rotatoria sobre una base utilizando un rodamiento, durante su operación presentó una serie de dificultades, tales como el alto valor de roce del rodamiento de la plataforma en relación al coeficiente de disipación de energía del fluido. Además, se observó un leve pero no despreciable aumento del roce del rodamiento luego de unas 10 pruebas sucesivas. En respuesta a estos problemas, se hicieron modificaciones en algunos componentes y cambios en la metodología experimental. Con el banco en su versión final y la metodología bien definida se hizo el entrenamiento de un modelo de 2°orden para caracterizar el banco de ensayo con y sin líquidos y de esta forma, determinar el efecto de los líquidos en la rotación. No se observó una tendencia clara del factor de factor de disipación de energía en función del porcentaje de llenado del frasco, pero el punto en común de los resultados fue el orden de magnitud de 10−3 del coeficiente de disipación de energía para todos los fluidos. En respuesta a los resultados poco claros obtenidos con el banco de ensayo, se hizo un trabajo de una semana en la Universidad de Chile operando un air bearing semiesférico para experimentar la interacción dinámica entre fluidos y un cuerpo en rotación. La ventaja de utilizar este equipo fue el menor roce que ten ́ıa en comparación al banco de ensayo desarrollado en esta memoria. En los resultados se observó una tendencia lineal en la curva de descenso de la velocidad angular en el eje Z del body frame de la plataforma del air bearing. Mediante el entrenamiento de un modelo lineal de 2° orden se determinó que la tasa de descenso de la velocidad angular fue hasta un 28% mayor en un setup con líquidos en comparación a un setup rígido. Además se analizó el movimiento oscilatorio de la rotación en el airbearing mediante el cálculo del espectro en frecuencia, con esta técnica se determinaron la primera y la segunda frecuencia natural del sistema y se compararon las frecuencias de los setup rígido y con agua, sin embargo, no se observaron resultados concluyentes en este análisis.Item Diseño e implementación de una carcasa de protección para cortadora láser.(Universidad de Concepción, 2024) Canales, Gonzalo; Tinapp Dautzenberg, Frank JoachimEl presente proyecto busca resolver una problemática presente en el Laboratorio de Técnicas Aeroespaciales de la Universidad de Concepción, donde existe una máquina de corte por láser la cual no tiene forma de contener ni evacuar los humos tóxicos producidos por el corte de material, y debido a no cumplir con las medidas de seguridad apropiadas, no puede ser operada. Es por ello que este proyecto busca concebir, diseñar, e implementar una carcasa de protección para el confinamiento y evacuación de los humos de corte generados por la máquina. Además, se requiere que la construcción de la carcasa no requiera del desmontaje de la máquina existente, y que permita su libre y total funcionamiento una vez la solución sea implementada. Se busca llevar a cabo el proyecto con un costo acotado a determinado presupuesto, y completamente realizable en dependencias de la Universidad. El proyecto es de un alcance práctico, el cual busca una solución a una problemática existente. Se propondrán soluciones posibles, y la solución escogida será diseñada y optimizada desde el punto de vista ingenieril. El diseño estructural será principalmente mediante CAD, iniciando por un levantamiento geométrico de lo actualmente instalado, para diseñar la solución a partir de esos parámetros. El sistema de ventilación de la carcasa será respaldado mediante análisis CFD, para que toda decisión en el diseño que busque optimizar la eficiencia del sistema sea debidamente justificada. A pesar de que no se tiene completa libertad en la búsqueda de una solución, debido a que el proyecto debe ajustarse tanto a un presupuesto y una geometría ya establecidos, el proyecto dará cuenta de que siempre se puede encontrar una solución mejor que otras, que cierta geometría optimiza mejor el espacio y a la vez es más económica, o cierta distribución de tomas de aire permiten una mejor eficiencia de ventilación del espacio de trabajo con respecto a otras distribuciones posibles. El proyecto finaliza con la implementación de la carcasa junto a su sistema de extracción de humos, derivados del respectivo proceso de diseño. De esta forma, se validó el buen desempeño del sistema integrado mediante la puesta en marcha de la máquina de corte, y se observó que la solución implementada respondió adecuadamente a la necesidad original, la cual es contener y evacuar, de la manera más efectiva y segura posible, los humos tóxicos producidos por el trabajo de la máquina de corte por láser.Item Estudio de sodio y potasio en árboles mediante el análisis de espectros de combustión de su madera para distintas especies, procedencias y cortes estructurales.(Universidad de Concepción, 2024) Espinoza Merino, Matias Alfonso; Pérez Venegas, Francisco GermánItem Diseño y desarrollo de una plataforma física, interactiva, y portátil para modelación urbana con fines educativos.(Universidad de Concepción, 2024) Valdés Rojas, Francisco Ignacio; Saavedra Mondaca, GabrielCitylab Biobío es un laboratorio de ciudad que utiliza una mesa con el sistema cityscope, el cual proyecta diversas métricas de estudio. Este sistema incluye placas interactivas que representan estados actuales y futuros; al cambiar estas placas, se modifican las métricas y, en consecuencia, la proyección. Dada la naturaleza del proyecto, el laboratorio participa de manera constante en diversas actividades, como exposiciones, talleres y presentaciones. Sin embargo, ha surgido la necesidad de llevar la mesa interactiva con el sistema cityscope a estos eventos, lo que ha resultado complicado debido al funcionamiento del sistema, que emplea cámaras, y al tamaño de la mesa. En este contexto, se desarrolló una versión portátil del cityscope que reemplaza el sistema de detección de placas, pasando de cámaras a sensores RFID. Se construyó un nuevo backend utilizando una nueva base de datos desarrollada por el equipo de ciencia de datos del laboratorio, y se empleó Mapbox para la proyección de estos datos. Los principales resultados incluyen el correcto funcionamiento del nuevo sistema, la proyección adecuada de los mapas y la interactividad lograda en la proyección al cambiar las placas entre los estados actual y futuro. Además, se facilitó el cambio de proyección entre diferentes categorías de estudio.Item Uso de IA para estimación de calidad de transmisión en señales ópticas.(Universidad de Concepción, 2024) Aravena Escobar, Jorge Javier; Saavedra Mondaca, GabrielLas fibras ópticas y las redes ópticas son fundamentales para las comunicaciones globales. Hoy en día, su funcionamiento se logra mediante transmisores y detectores coherentes que utilizan algoritmos de procesamiento digital. Estos algoritmos, implementados en dispositivos como los Digital Signal Processors (DSP), permiten compensar las atenuaciones en las fibras ópticas. Estos detectores permiten el uso de los Optical Performance Monitoring (OPM), que proporcionan un monitoreo continuo de los parámetros claves que afectan la calidad de una señal óptica. Dentro de los OPM se encuentran los Modulation Format Identification (MFI) los que logran una adaptabilidad dinámica en las redes ópticas. El MFI es la base del desarrollo de esta memoria de título, que se enfoca principalmente en el desarrollo de algoritmos basados en inteligencia artificial, específicamente redes Convolutional Neural Network (CNN), los que clasifican información que estiman la calidad de señales ópticas. Para realizar esto se genera una base de datos de 217.800 imágenes que consisten en diagramas de constelación de señales ópticas producidos con el programa Matlab. Con la plataforma Google Colab se construyeron 9 códigos de redes CNN para diferentes tipos de clasificaciones. Se creo una red CNN binaria para la clasificación de 2 tipos de modulación diferentes, pase-shift keying (PSK) y Quadrature amplitude modulation (QAM). También se crearon 2 algoritmos CNN multiclase para diferentes formatos de modulación, es decir, en un tipo de modulación, por ejemplo, QAM, clasificar por orden de modulación ya sea 16, 64 y 256 QAM. Finalmente se crearon 6 algoritmos de CNN multiclase para clasificar por SNR la calidad de cada tipo de señal modulada por medio de sus clases. Se consiguieron precisiones generales por red de 100% para la CNN binaria, 92% para CNN 16/64/256-QAM, 91% para CNN 16/64/256-PSK, 73% para CNN 16-QAM, 88% para CNN 64 QAM, 58% para 256-QAM, 85% para CNN 16-PSK, 96% para CNN 64-PSK y 99% para CNN 256 PSK. Resultados que considerando las condiciones en las que se realizaron no son soluciones ni lineales ni esperadas para todos los casos, pero son óptimas de manera global. Esta investigación propone un acercamiento practico/real a una mejor identificación, clasificación y toma de decisiones de formatos de modulación, teóricamente aplicables a dispositivos pertenecientes a los receptores coherentes de una comunicación óptica como los Digital Signal Processors.Item Medición de Indicadores de Calidad de Servicio en Redes de Comunicación Satelital.(Universidad de Concepción, 2024) Baldini Pavez, Stefano Paolo; Sobarzo, SergioEste trabajo busca abordar en profundidad la medición de los indicadores de calidad de servicio de una red de comunicación satelital. Se describen todos los roles en este documento, incluidos los aspectos de las comunicaciones satelitales, la investigación, el espectro Wi-Fi y los canales, y la definición del problema. La integración eficaz de las redes satelitales con otras tecnologías de conectividad es crucial para asegurar una cobertura amplia y una experiencia de usuario satisfactoria en variados entornos. Este informe se enfoca en analizar las métricas de calidad de servicio en las comunicaciones satelitales, las cuales incluyen latencia, jitter, pérdida de paquetes y ancho de banda. La búsqueda muestra el equipo utilizado, los hallazgos y realiza un análisis exhaustivo de varios lugares como Fundo Puyehue, Cochamó, Volcán Osorno, Fresia, Pargua, Castro, Trumao, Hornopirén, y se incluye un registro de coordenadas geográficas de cada zona. El hecho de que la región de los Lagos esté clasificada como Zona D según el modelo CCIR se considera un hecho notable en el estudio. Esta clasificación añade desafíos adicionales a la conectividad y calidad de la conexión a Internet en la región de los Lagos. La implicación detrás de la Zona D es que se consideran particularidades ambientales especiales que se traducen en altos niveles de precipitación y un tiempo impredecible. Esta exploración es significativa y abarca la variabilidad en la calidad de la conexión en diferentes condiciones para mejorar la experiencia de los usuarios y respaldar que puedan acceder a los servicios en línea de manera eficiente.