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Desarrollo de plataforma web para visualización e interacción con datos espacio-temporales.
(Universidad de Concepción, 2024) González Fritz, Ricardo Sebastian; Godoy, Sebastián
En la región del Bío Bío, en Chile, se desarrolla el proyecto City Lab Biobío, un espacio de estudio e investigación creativa que aplica la ciencia y la tecnología para apoyar el proceso de toma de decisiones en el crecimiento y desarrollo de las ciudades. Actualmente, la ausencia de herramientas que permitan visualizar la evolución de variables en el tiempo y el espacio dificulta un análisis completo de los datos urbanos. En este contexto, se propone el desarrollo e implementación de una plataforma web interactiva que permita explorar dinámicamente da tos georreferenciados-temporales históricos. Esta plataforma facilitará el estudio de patrones y tendencias, apoyando así la planificación urbana y respaldando decisiones más informadas para el desarrollo de las ciudades. Para lograr esto primero se realiza una revisión de los fundamentos del desarrollo web, se aborda la problemática que conlleva el trabajo con datos espacio-temporales y se realiza un estudio del estado del arte para hacer una adecuada selección de las tecnologías y metodologías a utilizar. Del lado del cliente se decide utilizar Mapbox GL JS para crear las interfaces principales de visualización dada su capacidad de crear soluciones altamente personalizables y con bajos tiempos de carga. Del lado del servidor se decide utilizar FastAPI por su sencillez y su eficiencia en el manejo de peticiones concurrentes, a través de WebSockets. El desarrollo se lleva a cabo por etapas. Preliminarmente se desarrolla una interfaz que interactúa con otros microservicios de City Lab. Luego se crea un prototipo para el despliegue de datos georreferenciados estáticos, al que posteriormente se integra la interactividad con la dimensión temporal de los datos, mediante la construcción de un módulo de sliders de filtrado y dos módulos de generación de animaciones. Finalmente se desarrolla el servidor para permitir el manejo de múltiples conexiones a la plataforma, y conectarla con la base de datos del laboratorio para trabajar con datos de congestión y alertas de tráfico. Una vez construida la solución esta es transformada en un contenedor Docker y levantada en City Lab para su uso y escalabilidad para futuras expansiones.
Estudio del impacto de la forma de los bloques en el comportamiento mecánico de muestras de roca usando un modelo DEM a escala de laboratorio.
(Universidad de Concepción, 2024) Sánchez Sagredo, Matías Nicolás; Gómez Puigpinos, Rene; Suzuki Morales, Kimie
El análisis del comportamiento mecánico de las rocas bajo carga mediante modelos constituye una herramienta valiosa en el diseño de estructuras geotécnicas y en la planificación de operaciones mineras. Estos modelos permiten simular cómo las propiedades de las rocas, tales como la cohesión, la fricción interna y el módulo de Young, entre otras, influyen en la resistencia y deformación del material. A pesar de contar con estas herramientas de modelado y de contar con información, aún persiste una brecha en el conocimiento sobre cómo las propiedades interactúan en función de la configuración geométrica interna del material y afectan las curvas de esfuerzo-deformación. Estos puntos son relevantes en el contexto de la estabilidad estructural, además de establecer una manera de predecir los comportamientos, donde una modelación precisa del comportamiento mecánico puede optimizar los diseños reales aplicables al campo civil o minero. Para abordar esta problemática, este trabajo desarrolla un estudio exhaustivo a través de simulaciones numéricas basadas en el método de elementos discretos (DEM), utilizando el software 3DEC. La investigación se enfoca en dos configuraciones geométricas: bloques de tipo Voronoi y tetraédricos. Se evalúa cómo la forma y disposición de estos bloques afectan los parámetros mecánicos de interés y el comportamiento en las fases pre y post-peak. Además, se analizan combinaciones de micro propiedades que, aunque directamente no son propias del comportamiento macro, son necesarias para ejecutar el modelo y resultan críticas para comprender su influencia en la interacción. Se ejecutan 256 simulaciones, distribuidas entre las dos configuraciones, a las cuales se les aplica un análisis estadístico mediante ANOVA en el cual se aplica una regresión lineal estimando la repuesta de parámetros mecánicos, identificando así los parámetros más significativos y las interacciones relevantes. Los resultados indican que la configuración Voronoi presenta comportamientos duales, exhibiendo tanto strain softening como strain hardening. En cambio, la configuración tetraédrica mostró exclusivamente strain softening, en términos generales. La investigación aporta al campo de la mecánica de rocas y al modelamiento numérico, al proporcionar una comprensión más detallada de cómo las micro propiedades y la configuración geométrica afectan el comportamiento estructural bajo carga. Las conclusiones de esta investigación tienen implicaciones directas para la calibración de modelos numéricos relacionados con la mecánica de rocas y para el diseño de estructuras geotécnicas más seguras, proporcionando herramientas prácticas para sus análisis.
Experimental study of ore flow to assess the feasibility of using long ore passes for the decarbonization of hauling in deep mining operations.
(Universidad de Concepción, 2024) Brevis Ibarra, Javiera Ignacia; Gómez Puigpinos, Rene
El estudio se centra en el aprovechamiento de residuos industriales, específicamente el subproducto Dregs-Grits, proveniente de la industria de la celulosa, para su posible incorporación en mezclas de hormigón. Este enfoque busca abordar problemas ambientales como la acumulación de desechos y la huella de carbono generada por sectores industriales, por lo que se plantea el objetivo de evaluar experimentalmente la viabilidad técnica de utilizar le subproducto Dregs-Grits como filler en la confección de hormigones. Este objetivo se desarrolló gracias al apoyo de la literatura relevante sobre la incorporación de subproductos industriales en hormigones. Además, se detalla la caracterización del Dregs-Grits, describiendo sus propiedades físicas, así como su impacto potencial en las mezclas de hormigón. Luego, se realiza la metodología experimental utilizada para el desarrollo de la investigación. Se realizaron ensayos en estado fresco y endurecido, evaluando la trabajabilidad y la resistencia a compresión de las mezclas con diferentes porcentajes de adición de Dregs-Grits. En la metodología de trabajo se detallaron los procedimientos de confección de las mezclas y las correcciones necesarias. Los resultados muestran que el subproducto afecta significativamente la trabajabilidad del hormigón debido a su alta capacidad de absorción, reduciendo el asentamiento del cono. En términos de resistencia a compresión, los hormigones con hasta un 5 % de adición de Dregs-Grits presentan valores similares o superiores al hormigón patrón en los primeros días, pero no se observa un comportamiento consistente a largo plazo. Los ensayos con recuperación de cono evidencian que, al ajustar el agua de amasado, las propiedades mecánicas no se ven alteradas significativamente. El estudio concluye que, aunque el uso de Dregs-Grits en hormigones presenta resultados prometedores en los primeros días de ensayos, no se puede establecer una línea de aplicación clara debido a la variabilidad en los resultados. Se recomienda explorar nuevos porcentajes de adición, actualizar la metodología de trabajo con las normativas de áridos actuales, realizar más estudios que contribuyan a la sostenibilidad de la industria cementera y al desarrollo de prácticas de confección de hormigón más limpias y ambientalmente responsables.
Desarrollo de un modelo predictivo a tiempo real para la estimación del nivel de bolas en los molinos de la planta SAG, CODELCO División El Teniente.
(Universidad de Concepción, 2024) Alcamán Leiva, Marco Sebastián; Betancourt Cerda, Fernando
El Teniente, la mayor mina subterránea de cobre del mundo, ha experimentado un incremento continuo en el procesamiento de minerales. Este aumento no ha sido respaldado adecuadamente por mejoras en el proceso, resultando en un aumento en la granulometría del producto de la molienda, lo que afecta negativamente la eficiencia de la flotación. El objetivo general de este estudio es desarrollar una herramienta en línea que estime el nivel de bolas en el circuito de molienda SAG utilizando un modelo de potencia. Para lograr esto, se plantearon objetivos específicos como realizar mediciones en terreno para ajustar el modelo y caracterizar el muestreo del año 2020 del molino SAG 401, con el fin de simular la función de selección específica y justificar el control del nivel de bolas. La propuesta de valor de esta implementación radica en mejorar el control operativo y obtener mejores resultados, además de comprender mejor la eficiencia de la molienda y la fractura bajo diferentes condiciones operativas. Esto también permitirá un mejor control en la carga de bolas. Durante el desarrollo del estudio, se seleccionó el modelo de Hogg & Fuerstenau para la estimación del nivel de bolas. Se realizaron mediciones en terreno y calibraciones para ajustar el modelo, y se incluyeron modelos de desgaste y relaciones metalúrgicas para mejorar la precisión. Los resultados demostraron que el modelo es efectivo en la estimación del nivel de bolas tanto para los molinos de bolas como en los SAG, alcanzando la mejor precisión de 95,8% de precisión en las mediciones durante las calibraciones correspondientes para el SAG 401 y la peor de 79% en el molino SAG 501, donde en el molino 501 se implementó al modelo, el desgaste del cilindro, demostrando que es un factor crítico en la sensibilidad del modelo. La implementación de un modelo en línea para estimar el nivel de bolas en la planta SAG es viable y puede mejorar significativamente la eficiencia del proceso de molienda. Sin embargo, es crucial realizar calibraciones y ajustes continuos para asegurar la precisión del modelo.
Balance de energía en batería Planta Coque Compañía Siderúrgica Huachipato.
(Universidad de Concepción, 2025) Rodríguez San Martín, Aníbal Andrés; Balladares Varela, Eduardo
El acero es una aleación de hierro-carbono, que se destaca por su versatilidad ya que forma parte de la gran mayoría de nuestro entorno. Actualmente, el mercado global del acero está controlado por China y afecta la participación de varias compañías en el mercado. En cuanto a Chile, durante varios décadas el principal productor y exportador fue la Compañía Siderúrgica Huachipato, ubicada en la bahía de San Vicente, comuna de Talcahuano, Región del Bio Bio. Existen cuatro secciones fundamentales para la producción del acero, observables en la gran mayoría de siderurgias, estas son: Planta de Coque, Altos Hornos, Acería y Colada Continua, y Laminadores. Cada sección produce: combustibles, arrabio, acero, producto comercial, correspondientemente. En general, las plantas de coque se subdividen en tres áreas de trabajo, manejo de carbón, encargado de acopio y suministro de materia prima, batería, edificio refractario encargado de coquizar la mezcla de carbones, a través de pirólisis en ausencia de oxígeno dentro de los hornos mediante proceso batch. Por último, en la unidad de subproductos es tratado el gas coque producido en los hornos, donde se recuperan subproductos de éste tales como naftaleno, ácido sulfhídrico, alquitrán, amoniaco, y gas mezcla principal combustible para la operación de las máquinas de forma general dentro de toda la planta, la unidad de interés para el proyecto es la batería, donde ocurre la coquización, con una configuración de 58 hornos y 59 muros de combustión, para suministrar el calor necesario del proceso. Adyacentes a los hornos, se sitúan muros de combustión a cada lado del horno, encargados de suministrar la energía necesaria para que ocurra la coquización. Cada muro de combustión tiene asociado un equipo encargado de evacuar los gases de combustión denominados Waste Heat, mediante un sensor reporta el valor del %O2 en los gases quemados, clave en el desarrollo de este proyecto. Mediante dos cajas negras separadas se establecen relaciones de balance para el muro, donde el calor aportado corresponde a la combustión y consumos tales como calor sensible de gases salida y pérdidas. La diferencia corresponderá al calor disponible para el horno, a su vez, el balance para el horno involucra el aporte de calor del muro y consumos, calor sensible de gases, calor arrastrado por coque, pérdidas donde la diferencia es el calor disponible para el proceso de coquización, estimado en 23 Gcal/h. Debido a la constante operación de la batería es necesario llevar controles frecuentes y certeros en los diversos equipos para la correcta operación y producción, además de minimizar las pérdidas energéticas, finalmente se incluyen unas breves recomendaciones.
Evaluación del uso del subproducto de celulosa Dregs-Grits como filler en mezclas de hormigón.
(Universidad de Concepción, 2024) Sepúlveda Palou, Felipe Jesús; Merino, Luis
El estudio se centra en el aprovechamiento de residuos industriales, específicamente el subproducto Dregs-Grits, proveniente de la industria de la celulosa, para su posible incorporación en mezclas de hormigón. Este enfoque busca abordar problemas ambientales como la acumulación de desechos y la huella de carbono generada por sectores industriales, por lo que se plantea el objetivo de evaluar experimentalmente la viabilidad técnica de utilizar le subproducto Dregs-Grits como filler en la confección de hormigones. Este objetivo se desarrolló gracias al apoyo de la literatura relevante sobre la incorporación de subproductos industriales en hormigones. Además, se detalla la caracterización del Dregs-Grits, describiendo sus propiedades físicas, así como su impacto potencial en las mezclas de hormigón. Luego, se realiza la metodología experimental utilizada para el desarrollo de la investigación. Se realizaron ensayos en estado fresco y endurecido, evaluando la trabajabilidad y la resistencia a compresión de las mezclas con diferentes porcentajes de adición de Dregs-Grits. En la metodología de trabajo se detallaron los procedimientos de confección de las mezclas y las correcciones necesarias. Los resultados muestran que el subproducto afecta significativamente la trabajabilidad del hormigón debido a su alta capacidad de absorción, reduciendo el asentamiento del cono. En términos de resistencia a compresión, los hormigones con hasta un 5 % de adición de Dregs-Grits presentan valores similares o superiores al hormigón patrón en los primeros días, pero no se observa un comportamiento consistente a largo plazo. Los ensayos con recuperación de cono evidencian que, al ajustar el agua de amasado, las propiedades mecánicas no se ven alteradas significativamente. El estudio concluye que, aunque el uso de Dregs-Grits en hormigones presenta resultados prometedores en los primeros días de ensayos, no se puede establecer una línea de aplicación clara debido a la variabilidad en los resultados. Se recomienda explorar nuevos porcentajes de adición, actualizar la metodología de trabajo con las normativas de áridos actuales, realizar más estudios que contribuyan a la sostenibilidad de la industria cementera y al desarrollo de prácticas de confección de hormigón más limpias y ambientalmente responsables.
Estudio del proceso de flotación cleaner en división Chuquicamata, Codelco.
(Universidad de Concepción, 2025) Acuña Cares, Matías Ignacio; Ramírez Madrid, Andrés
La presente investigación se enfocó en el análisis del proceso de flotación cleaner en la División Chuquicamata de CODELCO, con el objetivo principal de maximizar la recuperación de cobre y optimizar los parámetros operacionales de la planta concentradora. A través del estudio de datos históricos y la realización de pruebas de laboratorio, se identificaron las principales áreas de pérdida de cobre, prestando especial atención al impacto de variables como el pH, la dosificación de reactivos y el porcentaje de sólidos en la eficiencia del proceso. Los resultados indicaron las pérdidas principales de Cobre están presentes tanto en la flotación Rougher A-2 tanto como flotación cleaner con un 64% de pérdidas acumuladas entre estos dos procesos. Se observó que un ajuste del pH en un rango de 11,0 a 11,5 incrementó la recuperación de cobre hasta un 97% en el proceso cleaner, se determinó que un porcentaje de sólidos entre 25% y 30% es óptimo para mejorar la eficiencia en el proceso cleaner debido a las mejores recuperaciones en relación a porcentaje de sólidos más altos. Los datos sugieren que el uso de reactivos, como el xantato isobutílico y/o el espumante experimental aero, en combinación con un ajuste preciso del pH, podría incrementar significativamente la eficiencia del proceso. En base a estos hallazgos, se recomienda: 1. Estandarizar el pH operativo en un rango de 11,0 a 11,5 para maximizar la recuperación de cobre. 2. Realizar pruebas industriales que validen el uso de reactivos adicionales, como el xantato isobutílico y espumantes como el aero que mejoren el colchón de espuma y la estabilidad de esta. 3. Mantener el porcentaje de sólidos entre 25% y 30% para el proceso cleaner y entre 17% y 23% para el proceso scavengher, asegurando un equilibrio óptimo entre recuperación de cobre y reducción de ganga. Este estudio proporciona una base sólida para futuras optimizaciones en la flotación cleaner de Chuquicamata, ofreciendo recomendaciones aplicables a nivel industrial para mejorar la rentabilidad y eficiencia del proceso de concentración de cobre.
Witness: Software de reportabilidad para condiciones de mantenimiento de maquinaria industrial.
(Universidad de Concepción, 2024) Nayen Jara, Joaquín Matías; Hecht, Geoffrey
Estudio de prefactibilidad de una nueva organización sin fines de lucro para la promoción costo-efectiva de la salud mental.
(Universidad de Concepción, 2025) Qiu Álvarez, Hwa Chi; Andalaft Chacur, Alejandro Javier
Alrededor del 10% de las personas adultas en Chile tiene síntomas de depresión (1,6 millones de personas). Existen muchos tratamientos para la depresión, pero la terapia TEAM desarrollada por el Dr. David Burns ha mostrado que es posible la recuperación rápida y duradera, y existe la oportunidad de crear una nueva organización para hacerla accesible en Chile. El objetivo principal de esta memoria es elaborar un estudio de prefactibilidad para una nueva organización sin fines de lucro enfocada en la promoción costo-efectiva de la salud mental para adultos en Chile. El estudio parte con un análisis cualitativo del entorno, de los requisitos legales y de cómo funcionaría la organización. Luego, se estima la demanda en base a organizaciones similares y las donaciones en base a estadísticas de Google Ads y se estiman los costos necesarios. A continuación, se crea un flujo de caja de un caso base y se evalúa usando el criterio del valor actual neto (VAN). Finalmente, se estudia la robustez de los resultados construyendo diferentes escenarios, analizando la sensibilidad del VAN ante las variables del proyecto y un análisis de riesgo con una simulación Montecarlo. Se concluye que el entorno chileno es favorable para el proyecto y la legislación chilena permite su realización. Se determinó una estructura organizacional simple, que incluye el requisito legal de un directorio, un director ejecutivo, un equipo de atención de usuarios y otro de administración y recaudación de fondos. Por la alta incertidumbre del proyecto, se escoge un horizonte de evaluación de 3 años. En el escenario más probable, el valor actual neto (VAN) calculado con una tasa de descuento del 20% es de 134.280.074. El análisis de riesgo pronostica una probabilidad del 95% de que el proyecto tenga un VAN mayor que 0. El estudio apoya la decisión de realizar el proyecto, pero se recomienda hacer más estudios, especialmente sobre donaciones, que son el factor que más contribuye a la variabilidad del VAN.
Herramienta de gestión para la operación de sistemas de suministro de agua desalinizada bajo el enfoque de Demand Side Management usando energía eólica en la zona Centro Sur de Chile.
(Universidad de Concepción, 2025) Ortiz Ramos, Nicolás Francisco; Jiménez del Río, Jorge Rodrigo; Vergara Fernández, Luis Emanuel
El acceso al agua dulce es una fuente de conflicto en muchas regiones debido a su acceso limitado y el crecimiento demográfico. La necesidad de encontrar soluciones innovadoras y sostenibles es urgente. Actualmente existen técnicas para desalinizar el agua de mar, lo que presenta una alternativa viable, pero los costos pueden ser significativos. Este estudio presenta un modelo de optimización para la gestión eficiente de sistemas de desalinización de agua de mar impulsados por energía eólica en el Centro-Sur de Chile. El modelo, que integra estrategias de gestión de la demanda (DSM por si sigla en inglés), minimiza los costos netos de electricidad ajustando dinámicamente las cargas operativas en función de la disponibilidad de energía eólica y la demanda de agua en tiempo real. En un escenario representativo de verano, se logró un ahorro de costos diario de US$18,64 (una reducción del 4,1%), proyectando un ahorro mensual de US$559,20. Con una generación de energía diaria de 29,02 MWh, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) se redujeron en un 2,66%, de 3,38 a 3,29 t CO2eq. Un análisis de sensibilidad destaca el papel crucial de la disponibilidad suficiente de energía eólica para una implementación eficaz de DSM. Esta investigación demuestra el potencial significativo de combinar energía eólica y DSM para mejorar la sostenibilidad y la eficiencia de la desalinización, contribuyendo a una gestión más responsable de los recursos hídricos. Este enfoque optimizado podría beneficiar significativamente a las comunidades que enfrentan escasez de agua en la región.
Modelación dinámica de proceso de desulfuración de cobre blíster.
(Universidad de Concepción, 2025) Olave Rodríguez, Sebastián Eduardo; Balladares V., Eduardo; Sbarbaro H., Daniel
Este trabajo desarrolla un modelo dinámico para el proceso de desulfuración del cobre blíster, utilizando ecuaciones cinéticas implementadas en Excel con el lenguaje VBA (Visual Basic for Applications). El modelo permite simular el comportamiento del proceso bajo diferentes condiciones operativas, evaluando parámetros clave como temperatura, concentración de oxígeno y tiempo de reacción. La validación del modelo se realiza comparando los resultados simulados con datos experimentales obtenidos previamente, asegurando representatividad y precisión. Entre los resultados más relevantes, el modelo ha mostrado una alta correlación con los datos experimentales, destacando su capacidad para predecir con exactitud la evolución de la concentración de azufre en el fundido a lo largo del tiempo. Además, se identificó que la eficiencia en la inyección de oxígeno juega un papel crítico en la mejora del proceso, sugiriendo que una comprensión más profunda de esta variable podría facilitar una operación más eficiente y controlada. El modelo ofrece una base sólida para incentivar simulaciones más complejas que aborden las interacciones detalladas del proceso y sus implicancias a nivel industrial. Este enfoque permite explorar escenarios operativos avanzados y diseñar estrategias que mejoren la sostenibilidad y competitividad de la industria metalúrgica. En conclusión, este modelo no solo contribuye al entendimiento del proceso de desulfuración del cobre blíster, sino que también resalta la importancia de integrar datos experimentales y modelación computacional como estrategia para optimizar procesos metalúrgicos y avanzar hacia soluciones más innovadoras en el campo.
Un algoritmo basado en machine learning para el problema de la mochila multidimensional.
(Universidad de Concepción, 2024) Guzmán Valenzuela, Luis Sebastian; Contreras Bolton, Carlos
Esta memoria de título aborda el problema de la mochila multidimensional que es un problema de optimización reconocido por su complejidad y su amplio uso en diferentes áreas. Este es una extensión del problema de la mochila clásico, así que también, busca maximizar el valor total de la cantidad de ítems de la mochila. Esta extensión se diferencia en que agrega el concepto de múltiples dimensiones, y cada una tiene su propia restricción independiente. Este trabajo aborda esta extensión con el objetivo de explorar la mezcla de métodos tradicionales de optimización con machine learning (ML), con el fin de mejorar la eficiencia en el tiempo computacional, tratando de perder la menor calidad de solución posible. Así, el enfoque propuesto consiste en el uso y evaluación de varios modelos de ML, que son integrados con un solver de propósito general para resolver modelos de programación lineal entera. Se intenta usar la predicción de los modelos de ML para analizar las métricas de los ítems y decidir si se considera o no un ítem, buscando alcanzar soluciones de buena calidad en el menor tiempo de cómputo. Se compararon tres versiones. La primera busca ítems candidatos para ser eliminados y luego resolver el problema con el solver. La segunda determina que ítems deben estar en la solución y luego usar esa información antes de resolver. La tercera, basándose en la primera, ajusta los parámetros en la selección para optimizar la decisión, ayudando a descartar una mayor cantidad de ítems. Al compararse, la primera versión mostró un buen desempeño en la identificación de ítems a eliminar y obteniendo buenos resultados tanto calidad de respuesta, como tiempo de cómputo. La segunda versión generó soluciones infactibles, por lo que se descartó. La tercera versión mejoró los resultados obtenidos, acercándose aun más a la solución óptima y con un tiempo menor de cómputo. El entrenamiento para cada versión se realizó con un amplio conjunto de datos, obtenidos de la literatura, como generados. Aplicando cinco modelos de ML, evaluando los resultados obtenidos en cada uno.
Efectos del aumento del peso del eje frontal de buses interurbanos en puentes simplemente apoyados.
(Universidad de Concepción, 2025) Villanueva Suárez, Agustín; Aguilar Vidal, Víctor Hugo
El transporte terrestre de personas vía buses interurbanos es de gran relevancia para la conectividad nacional. Debido a medidas de seguridad adicionales que se les están exigiendo a las empresas de transporte, principalmente en la cabina de los buses el peso del eje frontal de los buses interurbanos podría aumentar 350 kilogramos. Esta memoria tiene por objetivo evaluar efectos estructurales de este potencial aumento del peso del eje frontal de buses interurbanos en puentes, para aportar con información relevante a los organismos tomadores de decisión. Utilizando datos de la estación de pesaje Curacaví se determinaron los efectos estructurales: (1) momentos flectores; (2) fuerzas cortantes; y, (3) deterioro por fatiga, generados por buses interurbanos de eje frontal simple en puentes simplemente apoyados menores y medianos. Se compararon las demandas de momento flector y fuerza cortante antes y después del aumento de peso. Además, se compararon las demandas considerando el peso adicional con los patrones de cargas utilizados en el diseño. Finalmente se realizó un análisis de deterioro y disminución de la vida útil de un puente tipo producto del aumento de peso. En los tres aspectos evaluados se obtuvieron mínimas variaciones respecto del caso base. Los aumentos porcentuales de la demanda a momento y corte respecto del original fueron en promedio del 2% en los casos más desfavorables. Se determinó que la gran mayoría de buses interurbanos, con excepción de algunos pocos outliers, siguen estando dentro de la demanda de diseño esperada por ambos patrones de carga. Finalmente, el análisis de deterioro entregó que la vida útil del puente tipo evaluado se redujo aproximadamente de un 0,97%, lo que se traduce en alrededor de 9 meses menos de vida útil respecto de los 75 años que se proyectan.
Estudio de actualización de componentes filtros Lasta para planta de filtros división Chuquicamata.
(Universidad de Concepción, 2025) Llanos De la Torre, Javiera Nicole; Cuevas Barraza, Cristian Alberto
En la Planta de Filtros de la División Chuquicamata de Codelco, los filtros Lasta han presentado una alta incidencia de fallas no programadas que afectan la eficiencia del proceso de filtración y aumentan los costos de operación. Este estudio evalúa la viabilidad técnica de reemplazar los filtros Lasta actuales por el modelo MCFGC-1500, con el objetivo de mejorar el rendimiento operativo y reducir las detenciones imprevistas. Para ello, se realizó un análisis exhaustivo del estado actual de los filtros Lasta, identificando los componentes críticos responsables de la mayor cantidad de fallas. A través de un análisis Jack Knife, se determinaron como principales elementos problemáticos el conjunto Placa, el Cabezal y las Compuertas. Además, se evaluó el impacto de las condiciones operativas y del mantenimiento correctivo sobre la vida útil de los componentes, concluyendo que la falta de un mantenimiento preventivo adecuado y la operación fuera de los rangos recomendados han acelerado el deterioro de los equipos. El estudio también evidenció una correlación directa entre el desgaste prematuro de las placas y la rotura de las telas filtrantes, lo que ha generado un aumento del 50% en el consumo de telas en el último año. Este hallazgo resalta la necesidad de implementar estrategias de mantenimiento predictivo y de optimizar la gestión de repuestos. Finalmente, se evaluó la factibilidad de implementar el modelo de filtro Ishigaki MCFGC-1500, concluyendo que este ofrece mejoras significativas en eficiencia operativa y reducción de costos de mantenimiento. Sin embargo, antes de su implementación, se recomienda realizar un análisis financiero detallado que permita cuantificar su impacto económico a largo plazo. La modernización de los filtros, junto con la adopción de estrategias de mantenimiento predictivo, permitiría optimizar la operación de la planta y mejorar la confiabilidad del proceso de filtración.
Análisis de la resistencia a la abrasión de cermets Fe-SIC para aplicaciones mineras.
(Universidad de Concepción, 2025) Salinas Tapia, Joaquín Ezequiel; Medina Muñoz, Carlos Andrés; Araya Rivera, Nicolás
El presente trabajo analiza la resistencia al desgaste por abrasión del cermet Fe-SiC, material compuesto por hierro (Fe) y carburo de silicio (SiC), con potencial aplicación en la industria minera. Para evaluar su comportamiento tribológico, se realizaron ensayos normalizados según las normas ASTM G65 (abrasión de bajo esfuerzo) y ASTM B611 (abrasión de alto esfuerzo), comparando los resultados con materiales convencionales como el acero SAE 1020 y el acero SAE 4140 templado. Bajo la norma ASTM G65, el cermet Fe-SiC presentó una pérdida de volumen promedio de 142,95 mm³, mientras que el acero 1020 alcanzó 156,11 mm³, lo que equivale a una reducción del 9,2% en favor del Fe-SiC. Sin embargo, esta mejora es marginal considerando la complejidad y costo de fabricación del cermet. En contraste, los ensayos ASTM B611 demostraron una notable superioridad del cermet Fe-SiC. Este material registró una pérdida de volumen de solo 2,51 mm³ frente a un promedio de 105,42 mm³ para el acero 4140 templado, lo que representa una disminución del 97,6% en la pérdida de volumen. Los resultados permiten concluir que el cermet Fe-SiC es una alternativa viable para aplicaciones industriales donde predominen condiciones de alta carga y abrasión intensa, como en entornos mineros. No obstante, en escenarios de bajo esfuerzo, su desempeño no justifica plenamente los mayores costos de producción. Finalmente, se propone como línea futura de investigación evaluar el efecto de variables adicionales, tales como la temperatura de operación y la naturaleza del abrasivo, para determinar cómo estas influyen en la resistencia al desgaste del material.
Influencia de fallas en las emisiones acústicas generadas por el contacto entre dientes de engranaje.
(Universidad de Concepción, 2025) Gutiérrez Rubilar, Valentina Soledad; Leaman Weiffenbach, Félix
La transmisión de potencia mediante engranajes es un proceso fundamental en diversas industrias como la minería, la manufactura y el transporte. Estos componentes desempeñan un rol fundamental en los procesos principales de cada una de estas áreas, por lo que es esencial garantizar su correcto funcionamiento, sin embargo, debido a que operan bajo condiciones exigentes de carga y fatiga, son propensos a sufrir fallas en los dientes, como el desgaste. Por esta razón, la detección temprana de fallas es crucial, ya que, si no se identifican a tiempo, se reduce la eficiencia operativa del equipo, además de provocar paradas no planificadas y un aumento en los costos de mantenimiento. Tradicionalmente, el monitoreo de vibraciones ha sido la herramienta principal para este propósito, pero presenta limitaciones en la detección de defectos superficiales y fenómenos de alta frecuencia. En este contexto, la técnica de Emisiones acústicas (EA) se ha propuesto como una alternativa prometedora, ya que permite identificar de manera temprana cambios en la integridad de los engranajes mediante la captura de señales acústicas generadas durante el contacto entre dientes. Esta memoria de título se enfocó en realizar un análisis experimental del comportamiento de las emisiones acústicas en engranajes con una falla inducida, utilizando un banco de pruebas diseñado para evaluar la interacción entre dos dientes de perfil evolvente a gran escala. Se emplearon sensores piezoeléctricos VS375-M para registrar las señales acústicas bajo condiciones controladas, comparando la respuesta de engranajes en estado óptimo con aquellos que presentaban un desgaste localizado inducido. El procesamiento de datos se realizó en Python, evaluando parámetros clave como la forma de onda, la envolvente de la señal, el valor RMS y el factor de cresta, con el objetivo de evaluar cómo la falla afecta la generación de emisiones acústicas. A partir del análisis experimental realizado, se obtuvieron resultados significativos respecto al impacto del desgaste en la generación de emisiones acústicas: En condiciones normales de operación, los engranajes sin defectos presentan un comportamiento acústico estable, caracterizado por transientes de baja amplitud y patrones periódicos. Esto indica que la transmisión de carga entre los dientes ocurre sin variaciones bruscas en la presión de contacto, permitiendo una distribución uniforme de esfuerzos. El análisis de la envolvente de la señal mostró una distribución homogénea de energía, con valores bajos de RMS y factor de cresta, lo que indica que los impactos generados durante el engrane ocurren de manera constante y sin fluctuaciones anómalas. La inducción de desgaste en los dientes del engranaje produjo cambios significativos en las señales de emisiones acústicas, evidenciando una mayor fricción en la dinámica del contacto. Se observó un incremento en la amplitud de la señal, reflejado en un aumento en los valores de RMS y factor de cresta, lo que indica que la superficie desgastada genera impactos adicionales durante el ciclo de contacto de los dientes. Estos impactos resultaron en transientes de mayor amplitud (aproximadamente 0,5 veces más), alterando la forma de onda observada en engranajes sin fallas y sugiriendo una distribución irregular de esfuerzos en el contacto entre dientes. Lo obtenido en este estudio confirma que las emisiones acústicas son una técnica eficiente y altamente sensible para la detección temprana de fallas en engranajes. Sin embargo, se recomienda continuar con investigaciones adicionales que incorporen condiciones operativas más cercanas a la realidad industrial, como la influencia de la lubricación y la temperatura.
Modelación de un tambor aglomerador industrial mediante el método de elementos discretos.
(Universidad de Concepción, 2025) Henríquez Navarrete, Carlos Nicolás; Rodríguez Godoy, Cristian; Moncada Merino, Manuel
En la industria minera, existen múltiples equipos que permiten llevar a cabo el proceso de aglomeración. El tambor aglomerador se destaca como uno de los equipos más utilizados para el proceso de granulación, especialmente en la preparación del material para la lixiviación por pilas, donde se busca reducir los finos y mejorar la permeabilidad. A pesar de su amplia aplicación, existen limitados estudios que propongan modelos numéricos para profundizar en la optimización y mejora de estos equipos. Este informe presenta un estudio detallado del comportamiento de un tambor aglomerador mediante simulación numérica por el método de elementos discretos (DEM) utilizando el software Ansys Rocky DEM. El objetivo principal es analizar el proceso de aglomeración de material en un tambor de 4.6 m de diámetro y 16.3 m de largo, ubicado en la minera BHP Spence. Se utilizó el módulo liquid bridge para simular la adherencia entre partículas durante el proceso. Se realiza una revisión bibliográfica que permite calibrar los parámetros del material (mineral de cobre) y evaluación del modelo numérico con ensayos experimentales obtenidos de la literatura. Se establece una metodología para simplificar los tiempos de simulación DEM, debido al costo computacional y tiempo de resolución. El modelo numérico tiene por objetivo analizar el comportamiento del material de forma transversal y axial. Los resultados obtenidos son: Demanda de potencia y torque, distribución de humedad, análisis de fuerzas, distribución de humedad y tiempo de residencia del material. Se realizan 9 simulaciones, donde se analiza la sección transversal del tambor, donde se varía la velocidad de rotación y grado de llenado. De los resultados obtenidos se puede destacar que la potencia RMS en régimen estacionario no es lineal, cuando se varían los parámetros antes mencionados. Las fuerzas en el eje y son un 135% mayores a las fuerzas en eje x. El aumento de la velocidad de rotación para un grado de llenado constante del tambor no implica una mejor distribución de humedad del material. Por otra parte, se realiza una simulación en la cual se analiza el tiempo de residencia del material, en donde se obtiene un error del 3.97% con respecto al valor experimental, obtenido de la literatura e información recopilada. Finalmente, se diseña, dimensiona y genera un presupuesto de un banco de ensayos de laboratorio con el propósito de estudiar en mayor profundidad la aglomeración en este tipo de equipos. Este banco de ensayos tiene por objetivo obtener datos experimentales (torque, potencia, granulometría, entre otros) para estudiar y analizar la aglomeración, validar un modelo numérico por el método de elementos discretos (reduciendo los costos computacionales) y poder tomar decisiones importantes en la industria.
Confección de un modelo CFD para el análisis del comportamiento de la dinámica de gases al interior de un motor de combustible sólido.
(Universidad de Concepción, 2025) Quintana Rebolledo, Matías Raimundo Tomás; Cornejo Olivares, Pablo Eduardo
La presente investigación se enmarca en el desarrollo de una mejora para la modulación de combustión de propelente s´ olido al interior de un motor de cohete para el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Concepción. La estrategia empleada históricamente consiste en desacoplar el problema, utilizando un modelo 0-dimensional para la cámara de combustión y CFD para la tobera. En cambio, aquí se propone resolver el problema acoplado, representando la combustión solida como un fenómeno fluido-dinámico únicamente (sin reacciones químicas). Usando un volumen de control 2D asimétrico, se empleó una malla fija y otra Overset para la simulación del problema usando ANSYS Fluent. Los resultados de ambas simulaciones son casi idénticos, a excepción del tiempo de cómputo que es 125% mayor con la malla Overset. Adicionalmente, se programó en Python la combustión de Nitrato de Potasio y Dextrosa (KNDX) usando un modelo de composita y otro de quemado erosivo. El modelo de composita describe correctamente la combustión de KNDX al compararla con datos experimentales, por lo que será usado en trabajos futuros para representar la regresión del grano.
Caracterización numérico-experimental de superficies de fractura dúctil aplicada a planchas de PVC.
(Universidad de Concepción, 2025) Tobar Gallegos, Cristian Alejandro; Canales Cárdenas, Cristian Alexis
La predicción precisa de la fractura en materiales poliméricos es un desafío clave en la manufactura avanzada, especialmente en procesos de conformado incremental como el SPIF, donde la evolución del daño es altamente dependiente del estado de tensiones. En este contexto, la incorporación de modelos de fractura basados en variables críticas como la triaxialidad de esfuerzos y el ángulo de Lode permite capturar de manera más realista el comportamiento del material bajo condiciones complejas de carga, superando las limitaciones de los modelos tradicionales. Este estudio busca contribuir al desarrollo de herramientas más precisas para el análisis de fractura en polímeros, proporcionando una base teórica sólida para optimizar el diseño de componentes y mejorar la confiabilidad de los procesos de fabricación. Este trabajo aborda el estudio del comportamiento mecánico del PVC bajo diferentes condiciones de carga, específicamente de tracción, mixtas y de corte, mediante la implementación del ensayo tipo Arcan y su simulación numérica. Se desarrolla una metodología experimental para caracterizar la respuesta del material en situaciones de carga biaxial y evaluar su fractura. Para ello, se diseñaron y fabricaron probetas tipo mariposa mediante el estudio de la literatura en investigaciones previas, utilizando mecanizado CNC y optimizando los parámetros de corte para obtener tolerancias precisas o adecuadas para el caso. Las simulaciones se realizaron bajo un modelo FEM en Ansys, empleando modelos de plasticidad conocidos para evaluar la región plástica del material. Sin embargo, los resultados numéricos mostraron un cierto porcentaje de error respecto a los ensayos experimentales, lo que sugiere que la ley de endurecimiento utilizada no representa con total precisión el comportamiento del PVC en la región plástica. Se identificó que factores como la tolerancia en el espesor de las probetas y la distribución de esfuerzos influyen considerablemente en la precisión de los modelos. Se evaluaron distintos modelos de fractura dúctil para correlacionar los datos obtenidos a partir de las simulaciones de los ensayos con respecto al SPIF, concluyendo que no es posible definir un modelo de daño global sin ajustes adicionales. La superficie de fractura obtenida permite predecir la fractura del material en procesos de conformado incremental monopunto en una geometría de cono para una lámina de PVC de 3 mm de espesor, utilizando ensayos Arcan como referencia para determinar el punto de ruptura. Este resultado valida la aplicabilidad del modelo en procesos de SPIF, proporcionando una base teórica para futuras investigaciones y optimización de la manufactura de materiales poliméricos. En conclusión, el estudio genera una base de datos robusta sobre el comportamiento del PVC en condiciones biaxiales y propone mejoras en la fabricación de probetas para futuras investigaciones. Se destaca la necesidad de refinar la modelación de la plasticidad del material para mejorar la precisión de las simulaciones, lo que podría lograrse mediante la optimización de los parámetros de corte y el uso de leyes de endurecimiento más representativas.
Introducción a un novedoso método para detectar grietas en base a materiales piezoeléctricos y piezorresistivos.
(Universidad de Concepción, 2025) Araya Morales, Vicente Tomás; Medina Muñoz, Carlos Andrés
El campo del monitoreo de salud estructural ha estado en apogeo desde principios del nuevo milenio, dentro de este tema, la detección de grietas es primordial para saber el estado de una estructura determinada y proyectar su tiempo de vida. Por otro lado, los materiales piezoeléctricos se han ocupado con gran fiabilidad en otros aspectos, como lo son sonares, micrófonos, parlantes, equipos médicos, circuitos, defensa, entre otros, desde el principio del siglo XX. Para lo que son grietas, han demostrado tener varias aplicaciones, como lo son los sensores de acústicos, vibracionales y transductores. Mientras que, por otro lado, los materiales piezorresistentes, como el Velostat, se han ido expandiendo hace pocos años en el ámbito de sensores, por ejemplo, las mediciones de masa o empuje. En efecto, este proyecto aborda si es posible detectar grietas estructurales usando materiales piezoeléctricos y piezorresistentes, donde se fabricó un sensor con 70% de su peso total en material piezoeléctrico y 30% en matriz de epoxi, el cual al ser sometido a pruebas de impacto entregó un voltaje de respuesta de hasta 7.2 [𝜇𝑉]. Mientras que, al ser expuesto a vibraciones, demostró dar una respuesta con una frecuencia igual a la de excitación y a una amplitud dependiente a la aceleración que está sometida. De la misma forma, se validó el sensor piezoeléctrico para la detección de grietas realizando diversos ensayos de fatiga, donde se obtuvieron señales de hasta 66 [𝜇𝑉] para cuando este se terminaba de romper. Con respecto a los sensores piezorresistentes, se demostró que su incremento en resistencia eléctrica es directamente proporcional a la propagación de la grieta, y se puede asociar la aparición de una grieta cuando hay un 60% de aumento en su resistencia eléctrica con respecto a su valor inicial. Como conclusión, se puede validar nuevas formas de detección de grietas mediante el uso de materiales piezoeléctricos y piezorresistivos. En base a la innovación sobre los métodos actuales, el desarrollo y aplicación de una metodología sólida, y la caracterización de estas nuevas formas de detección mediante ensayos de impacto, fatiga y vibración.

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