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Recent Submissions
CFD-Based studies and model development for top-blown rotary converters (TBRC).
(Universidad de Concepción, 2025) Sepúlveda Irarrázabal, Maximiliano Antonio; Becerra Riquelme, Diego
Las simulaciones computacionales son una herramienta efectiva que permite estudiar fenómenos complejos con precisión, es especialmente útil en la investigación y creación de prototipos por su bajo costo económico y alta precisión. En el presente estudio se creó un modelo computacional de un reactor metalúrgico TBRC a partir de un modelo TSL, ambos reactores son ampliamente utilizados en la industria de metales no ferrosos y asoman como opciones viables para el camino a la sostenibilidad. El objetivo del modelo computacional es estudiar el efecto de variables operacionales, como la velocidad de rotación y la inclinación, en el comportamiento hidrodinámico del sistema. En este tipo de reactores la interacción gas-líquido domina la velocidad de reacción y como consecuencia la eficiencia del proceso.
El modelo computacional es creado utilizando el software comercial Ansys FLUENT, para el seguimiento de la interfaz gas-liquido se utiliza el modelo "Volume of fluid (VOF)" el cual es acoplado con el modelo de turbulencia k-ω SST. Para estudiar el comportamiento hidrodinámico del sistema se analizan definiciones de informe, tales como el área total de la interfase gas-líquido, la frecuencia de burbujeo y la altura alcanzada por las gotas de líquido dentro del reactor junto con imágenes instantáneas y promediadas en el tiempo.
Los resultados revelan que la penetración de la lanza aumenta de gran manera la frecuencia de burbujas, además, se observa un aumento notable en el área total de interfase gas-liquido. Contrariamente a lo esperado, los patrones de recirculación tienden a ser más débiles a medida que aumenta la penetración, aumentando la probabilidad de zonas de estancamiento, sin embargo, la velocidad de rotación ayuda a mejorar la recirculación de los fluidos, en especial en la zona baja del reactor. La inclinación del reactor, una característica única de los reactores TBRC, disminuye la frecuencia de burbujas, el splashing y el área total de interfase gas-líquido, lo que resulta en una disminución en la interacción gas-líquido. Remover las zonas de estancamiento a través del aumento en la velocidad de rotación y aumentar la penetración de la lanza para aumentar el área total de la inferface asegura que los reactivos estén en constante contacto con las superficies activas donde ocurren las reacciones, además, se facilitaría la transferencia de masa desde la fase gaseosa a la fase liquida, impactando directamente la conversión y la eficiencia del sistema.
Bifunctional acid-metal catalysts for producing cymene from waste tyre pyrolysis.
(Universidad de Concepción, 2025) Poblete Matthies, Jorge Eduardo; Arteaga Pérez, Luis Ernesto; Jiménez Concepción, Romel Mario
Los neumáticos fuera de uso provenientes de camiones mineros (MTWT por sus siglas en inglés) son residuos prioritarios para la Ley de Responsabilidad Extendida del Productor (Ley REP 20.920) en Chile. Su elevada tasa de generación anual (>40.000 ton), su lenta degradación y la ausencia de rutas consolidadas de valorización han impulsado el interés por integrarlos en esquemas circulares de producción. En este contexto, la pirólisis destaca como una alternativa eficaz para fraccionar los MTWT en sólidos, gases y líquidos con potencial valor comercial. En particular, el líquido pirolítico es una mezcla compleja de hidrocarburos con aplicaciones como combustible, solvente o aditivo para asfaltos y otras aplicaciones de ingeniería. Sin embargo, su naturaleza multicomponente requiere procesos de mejoramiento para dirigir la selectividad hacia compuestos de mayor valor, como d,l-limoneno, p-cimeno o monoaromáticos. Esta investigación doctoral estudió el rol de catalizadores bifuncionales Pd/ZrO2-TiO2 en la generación de p-cimeno a partir del limoneno pirolítico derivado de MTWT. En una primera etapa, se estudió la pirólisis no catalítica de MTWT en un sistema de micro-pirólisis (CDS 5200 Pyroprobe), desarrollando un modelo cinético mecanístico formulado bajo un esquema de reactor batch. El modelo, validado fisicoquímicamente, describió la formación de limoneno mediante rupturas homolíticas C–C del caucho natural, seguida de ciclización intramolecular y reacciones tipo Diels–Alder entre unidades de isopreno, así como su conversión secundaria a mayores temperaturas. Este análisis permitió predecir la composición de limoneno en los vapores alimentados al reactor catalítico y controlar las condiciones de reacción. Con la alimentación definida, se sintetizaron y caracterizaron soportes ácidos basados en TiO2 modificados con distintas cargas de ZrO2. La incorporación de circonia permitió modular la densidad y la fuerza de los sitios ácidos, manteniendo la predominancia de acidez Lewis en los soportes. Esta modulación se reflejó en una actividad intrínseca hacia la transformación del limoneno pirolítico a p-cimeno. Posteriormente, se impregnó Pd sobre TiO2 y sobre el óxido mixto ZrO2-TiO2; este último mostró mayor rendimiento a p-cimeno. La adición de Pd permitió un efecto bifuncional en el cual la isomerización mediada por los sitios ácidos y la deshidrogenación promovida por el metal actuaron de manera sinérgica, para dirigir las rutas de reacción hacia mayor selectividad a p-cimeno. La conversión catalítica de vapores ricos en limoneno desde la pirólisis de caucho natural se evaluó en un sistema de micro-pirólisis en tándem (Rx-3050TR). Los resultados mostraron que los soportes con acidez Lewis débil maximizan la formación de p-cimeno, en coherencia con el principio de Sabatier, mientras que la presencia de Pd intensificó este comportamiento y favoreció rutas de deshidrogenación. El modelo cinético tipo Langmuir– Hinshelwood desarrollado reprodujo las tendencias experimentales y capturó tanto los efectos de competitividad adsorptiva, propia de mezclas pirolíticas, como la cooperación metal–ácido. Esta tesis establece un marco mecanístico y cinético que vincula la formación no catalítica de limoneno pirolítico con su posterior valorización catalítica hacia p-cimeno, aportando fundamentos para el diseño y escalamiento de procesos de valorización termoquímica de neumáticos mineros fuera de uso en esquemas circulares y sostenibles.
Brain-Based Learning lessons to enhance B1-level reading comprehension among 11th grade EFL chilean students.
(Universidad de Concepción, 2025) Berroeta Astudillo, Shaquille Alejandro; Cartes Henríquez, Katherine Elizabeth; Domínguez Hernández, Elena Valentina; Fanta Vera, Paola
La comprensión lectora es una habilidad importante de desarrollar durante el proceso de aprendizaje en las aulas de inglés como lengua extranjera (EFL) en Chile, ya que constituye uno de los pilares fundamentales para el aprendizaje de una segunda lengua. Sin embargo, las actividades de lectura suelen seguir enfoques tradicionales que no consideran los intereses ni las diferencias individuales de los estudiantes. Para abordar esta brecha, este proyecto de tesis propone un cuadernillo basado en el aprendizaje basado en el cerebro (BBL), fundamentado en los 12 principios del aprendizaje basado en el cerebro, las 7 etapas y estrategias de BBL, las estrategias de comprensión lectora desde BBL y las actividades de evaluación formativa desde BBL. Estos marcos buscan transformar estas lecciones tradicionales centradas en el docente en experiencias de aprendizaje participativas y centradas en el estudiante. El producto final sirve como un recurso práctico y adaptable para estudiantes, docentes en ejercicio y futuros profesores, ofreciendo diversas actividades de comprensión lectora que priorizan el aprendizaje significativo, el compromiso emocional y el reconocimiento del perfil cognitivo único de cada aprendiz. En última instancia, este proyecto busca mejorar la enseñanza de la comprensión lectora en el contexto EFL chileno, promoviendo la adopción de prácticas pedagógicas alineadas con la manera en que el cerebro aprende de forma natural.
Single site-nanoparticles of noble metal supported on titanium nanotubes as catalysts for the production of aromatic amines from the catalytic hydrogenation of nitroarenes.
(Universidad de Concepción, 2026) Leal Villarroel, Edgardo Adolfo; Arteaga Pérez, Luis Ernesto; Campos Figueroa, Cristian H. A; Serp, Philippe
Metal-based heterogeneous catalysis is fundamental to around 80 per cent of industrial production processes, creating a demand for more efficient and sustainable catalytic materials. Since most reactions occur on metal surfaces, it is crucial to maximise the number of accessible metal atoms. In that context, single site catalysts (SSCs), consisting of isolated metal atoms or subnanometric metallic sites (less than 1.0 nm) stabilised on supports, have emerged as an effective strategy. Compared to traditional nanoparticle-based catalysts, these catalysts provide maximum metal utilisation and improved selectivity, resulting in higher efficiency.
Hydrogenation is a widely used heterogeneous catalytic process that relies on metal nanoparticles (NPs) to activate H2 and facilitate hydrogen spillover. Synergistic interactions between NPs and single site species enable catalytic pathways that would be difficult to achieve with only NP system. This cooperativity involves H2 activation on the NPs, hydrogen spillover through the support to form H–single site species and the reaction occurring on these highly active and selective sites.
The intrinsic instability of isolated atoms and metal sites poses major challenges due to agglomeration and metal leaching. Therefore, robust coordination environments are required to stabilize single sites in SSCs. This study focused on partially reducible titania nanotubes (TNTs), which generate oxygen vacancies (OV) and provide confinement effects through their tubular structure, enabling the effective stabilization of individual sites. To increase the number of OV, TNTs were reduced using NaBH4-assisted pyrolysis to produce TNT-R. This process OV and paramagnetic Ti³⁺ defects, which create electron-deficient anchoring sites for cationic metal precursors. These sites stabilize isolated Pt atoms and prevent their migration and coalescence. Furthermore, the tubular morphology of the TNTs provides nano-confinement effects that promote the homogeneous dispersion of the active phase and may facilitate the diffusion of molecules through its internals channels.
The central hypothesis of this thesis is “the combination of Pt single site and nanoparticle catalysts supported on TiO2 nanotubes will exhibit enhanced activity, selectivity, and recyclability in the hydrogenation of nitroarenes to obtain the corresponding aromatic amines, compared with traditional catalysts that are constituted mainly by metal nanoparticles. The chemical nature of the nanotube and its respective OV, as well as the nominal metal loading, will control the single site-to-metal nanoparticle ratio on the support surface and their respective catalytic properties”.
A series of Pt(%)/TNT-R catalysts were synthesized with different metal loadings (0.125 wt% to 1.000 wt%) to systematically control the population of isolated sites to nanoparticles. Comprehensive characterization was performed to confirm the successful formation and stabilization of the dual active phase.
Atomic force microscopy confirmed that the synthesis achieved the desired single site configuration. The Pt(0.125)/TNT-R catalyst exhibited a distribution dominated by Pt single sites and sub-nanometre clusters (<1.0 nm), whereas Pt(1.000)/TNT-R primarily contained larger Pt NPs. XPS analysis of Pt(1.000)/TNT-R revealed Ti3+ (457.83 eV) and Pt2+ (72.29 eV) species, which supports the stabilization of isolated Pt atoms through coordination with TNT-R defects.
EPR spectroscopy confirmed the presence of engineered defects in TNT-R by showing a strong signal at g = 1.9797 G, which is associated with an increase in OV and the presence of paramagnetic Ti3+ centres. Low-temperature FTIR-CO (−80°C) revealed a 2151 cm−1 band for Pt(0.125)/TNT-R, which is characteristic of highly oxidized Ptδ⁺ species. This confirms the formation and electronic isolation of Pt sites.
The catalysts were evaluated in the hydrogenation of nitrobenzene to produce aniline. Despite its low metal loading, the Pt(0.125)/TNT-R catalyst, which contains both single sites and NPs, showed the highest activity (TOF: 164 min−1), outperforming the Pt(1.000)/TNT-R catalyst, which mainly contains NPs (TOF: 44 min−1). These results confirm the presence of a cooperative effect between single sites and NPs that enhances catalytic performance.
The proposed mechanism involves H2 activation on Pt NPs, followed by hydrogen spillover onto the support where hydrogenation occurs on highly active H–single site species. The reaction follows pseudo-first-order kinetics, with an apparent activation energy of 40.74 kJ mol−1 for Pt(0.125)/TNT-R. Tests with para-substituted nitrobenzenes showed that electron-withdrawing groups increase the hydrogenation rate, while electron-donating groups decrease it. This strong electronic dependence indicates an electron-deficient rate-determining intermediate, consistent with the Haber mechanism.
Tests on catalyst recyclability showed moderate deactivation upon reuse. The main cause of deactivation was the agglomeration of Pt single sites into larger NPs, while no metal leaching was detected during nitrobenzene hydrogenation. The water produced as a by-product of the reaction was found to promote Ostwald ripening by dissolving OV that anchor single sites, thereby enabling their mobility and subsequent aggregation into larger Pt NPs.
The valorisation of biomass was investigated through the one-pot synthesis of N-furfurylaniline (FFA) from nitrobenzene (NB) and furfural (FUR), using an optimized Pt(0.125)/TNT-R catalyst. This process involves the hydrogenation of NB to aniline, the AN/FUR condensation to an imine and subsequent hydrogenation to FFA. FTIR-Py analysis revealed that TNT-R possesses a higher concentration of weak Bronsted acid sites than the TNT-C control, enhancing FUR reactivity and achieving a maximum FFA selectivity of 66.3%. Temperature studies revealed no competition between NB and FUR for hydrogenation sites. The catalyst remained active for up to six cycles, with deactivation primarily resulting from the agglomeration of single sites into larger NPs, which was promoted by water formation.
The synthesis of the pharmaceutical scaffold 3-methylindole (3-ML) was achieved through the reductive amination of nitrobenzene and acetol in a one-pot process, which highlights the challenge of controlling selectivity in cascade reactions. The Pt(1.000)/TNT-R catalyst exhibited the greatest 3-ML selectivity, at 55.8%. In comparison to Pt(1.000)/TNT-C, TNT-R provided the weak acid sites required to promote cyclisation, xxxi
whereas TNT-C's high Lewis’s acidity inhibited the reaction by strongly adsorbing acetol and reducing 3-ML formation.
Recyclability tests for 3-ML synthesis revealed moderate deactivation resulting from the combined impact of high temperatures (100°C) and substantial water production (4 mol H2O per mol of 3-ML). These conditions caused Pt to sinter, resulting in a mean particle size of 7.1 ± 3.6 nm after 10 cycles. This confirms that hydrothermal environments generated by water production are the main limitation to catalyst durability.
These results demonstrate the advantages of cooperative catalysis between single sites and NPs for nitroarene hydrogenation and the one-pot reductive amination of biomass-derived aldehydes, establishing a simple methodology for preparing Pt single site–NP catalysts supported on defect-engineered TNTs. The main deactivation pathway involves the agglomeration of sites into larger NPs, which disrupts cooperativity and reduces the number of active hydrogenation sites. This process is promoted by the formation of water through the solvation of OV. Overall, this work promotes the use of TiO2-nanotube-based catalysts and provides insights into developing recyclable mono- or bimetallic SSCs stabilised by OV for organic transformations.
Análisis de traducción de elementos humorísticos en el doblaje y la subtitulación de la película los pingüinos de Madagascar (2014).
(Universidad de Concepción, 2025) Bustamante Ahumada, Paulina Constanza; Reyes González, Mauricio Esteban; Poveda Becerra, David Javier
El humor constituye uno de los mayores desafíos en la traducción audiovisual debido a su estrecha vinculación con factores lingüísticos, culturales y contextuales. Esta investigación analiza cómo se resuelven los problemas de traducción generados por los elementos humorísticos en el doblaje y la subtitulación al español latino de la película Los pingüinos de Madagascar (2014). Para ello, se recopilaron y clasificaron 171 fragmentos humorísticos provenientes de la versión original, doblada y subtitulada, siguiendo la tipología de Martínez-Sierra (2008) y las estrategias de traducción propuestas por Hurtado (2001) y Martí Ferriol (2006), además del continuum domesticación/extranjerización de Leiva y Negrín (2024) inspirado en el continuum de Venuti (1995). El análisis reveló que las técnicas más empleadas en ambas modalidades fueron modulación, adaptación, traducción literal y creación discursiva, aunque con diferencias significativas en su frecuencia. Mientras que el doblaje privilegia estrategias domesticantes que buscan naturalidad y fluidez en la cultura meta, la subtitulación tiende a conservar estructuras más literales debido a sus restricciones técnicas. Asimismo, los elementos humorísticos no-marcados fueron los más frecuentes en el corpus, lo que facilitó su transferencia interlingüística, en contraste con aquellos dependientes de referentes culturales específicos. A partir de los resultados, se comprobó que tanto el doblaje como la subtitulación recurren a soluciones hibridas que equilibran la fidelidad al texto origen con la accesibilidad para el público hispanohablante, aunque mediante caminos traductológicos distintos.