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Análisis de la accesibilidad laboral para personas con y sin movilidad reducida en Santiago
(2022) Orellana Rossi, Romina; Galilea Aranda, Patricia Viviana; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El transporte es una actividad cotidiana importante para las personas, abriendo oportunidades para la educación, el trabajo, el entretenimiento, entre otros. Sin embargo, en el contexto chileno, las personas con movilidad reducida no solo enfrentan barreras en la infraestructura de transporte, sino también culturales. Esto los ha llevado a desarrollar ciertos comportamientos que difieren de una persona sin movilidad reducida. En este trabajo se propone modelar la accesibilidad para viajes de trabajo de personas con movilidad reducida en la ciudad de Santiago de Chile y compararla con la accesibilidad de personas sin movilidad reducida. Para obtener los costos y rutas se utilizó el programa ESTRAUS, que es un modelo de equilibrio oferta-demanda de cuatro etapas para múltiples clases de usuarios y varios modos de transporte. Específicamente, se utilizó la base 2012 ya calibrada y se modificó para ejecutar solo la etapa de asignación. Para esta investigación se decidió utilizar una medida de accesibilidad gravitacional con una función de impedancia exponencial negativa. También, se calculó la misma medida, pero agrupada por modo y otra agrupada por modo y tiempo. Además, se realizó un análisis respecto a ciertos parámetros del ESTRAUS. Finalmente, se evaluó un proyecto de transporte para comparar los impactos en la accesibilidad para ambos usuarios. Los resultados fueron diferentes tiempos de viaje y niveles de accesibilidad para ambos usuarios, con peores niveles para las personas con movilidad reducida, que varía según el modo, el tiempo y la zona. La obtención de estas comparaciones es importante dado que el programa ESTRAUS se utiliza para evaluar proyectos como líneas de metro, carreteras, corredores de buses, tarificación vial, entre otros. Por lo tanto, es recomendable poder explorar nuevas metodologías que incluyan a las personas con movilidad reducida a la hora de evaluar proyectos y apunten a un transporte más inclusivo.
Analysis of the human behavior in mid- and high-rise residential buildings during the 2010, February 27 earthquake
(2023) Jordán Joannon, María de los Ángeles; Llera Martin, Juan Carlos de la; Kronmüller Rioseco, Edmundo Matías; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El presente trabajo examina el comportamiento inmediato y la toma de decisiones de evacuación de personas que se encontraban en edificios residenciales de altura media y alta en Santiago durante el terremoto del Maule el 27 de febrero del año 2010. Con el objetivo de recolectar datos empíricos confiables sobre su comportamiento durante el terremoto, se diseñó una encuesta que se administró a 335 residentes de edificios de la ciudad de Santiago seleccionados al azar. La encuesta recopiló información sobre el tiempo de reacción al terremoto, las acciones tomadas durante el evento, si evacuaron el departamento o el edificio y su comportamiento social. Se realizaron análisis bivariados, pruebas de chi-cuadrado y regresión logística para evaluar la significancia estadística de las variables independientes que influyeron en estos comportamientos. Las variables independientes incluyeron características demográficas, contexto físico y social, experiencias previas, educación sobre terremotos, daños observados y percepción de riesgo. Además, se realizó un análisis sísmico simplificado de edificios seleccionados para estimar su comportamiento durante el terremoto en términos de desplazamiento y aceleración del piso. Estas medidas de rendimiento se incluyeron como variables dependientes en el estudio. Los resultados indican que la presencia de personas que necesitaban ayuda fue el mejor predictor para ayudar a otros, mientras que estar solo aumentó la probabilidad de buscar refugio. Estos resultados concuerdan con estudios empíricos existentes, lo que sugiere que el comportamiento de las personas durante los terremotos es racional, adaptativo y cumple con roles sociales. Si bien no se encontró una correlación significativa entre los parámetros de demanda de terremotos específicos del edificio y el comportamiento de las personas durante el terremoto, se propone una metodología rápida y simple para futuros estudios que busquen explorar esta relación.
Cuantificación de la percepción visual de entornos urbanos a través de imágenes satelitales, utilizando aprendizaje contrastivo multimodal
(2024) Magna Depoortere, Michel Alexander; Löbel Díaz, Hans-Albert; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El estudio de la percepción del entorno urbano permite desarrollar modelos computacionales que identifiquen a gran escala los elementos más significativos que influyen en la percepción de las personas sobre el lugar en el que se desenvuelven. Estos resultados son cruciales para el diseño de áreas de tránsito peatonal o vehicular y la asignación eficiente de recursos con el fin de mejorar las ciudades y sus espacios públicos. Diversos estudios han concluido que un diseño apropiado de los espacios públicos promueve, por ejemplo, un mayor uso del transporte público, áreas verdes, actividades deportivas y contribuye a la salud mental de los residentes. Por lo tanto, resulta relevante desarrollar metodologías que apoyen estas decisiones. Una alternativa para superar las limitaciones mencionadas es el empleo de imágenes satelitales. Estas ofrecen datos más actualizados, recientes y económicos en comparación con Google Street View, gracias a la proliferación de satélites y servicios relacionados. No obstante, existe una limitación significativa: la percepción visual humana se experimenta y reporta a nivel terrestre y desde una perspectiva única, lo que dificulta la aplicación directa de imágenes captadas desde ángulos radicalmente diferentes, como es el caso de las imágenes satelitales. En los últimos años, los modelos computacionales han dependido en gran medida de las imágenes de Google Street View para sus análisis. Esta dependencia ofrece la ventaja de un acceso fácil y masivo a los datos. Sin embargo, en ciertas áreas, la actualización de estas imágenes es un proceso lento, principalmente debido al elevado costo que implica un mapeo exhaustivo de la ciudad, tal como se observa en Chile. Esta situación conduce a un sesgo inherente en las imágenes, presente desde el momento de su captura y durante su uso en los análisis. Este estudio introduce una metodología diseñada para evaluar la percepción del entorno urbano en Santiago, minimizando el sesgo temporal. Se propone un enfoque innovador que integra tanto imágenes de Street View como imágenes satelitales para desarrollar un modelo multimodal de aprendizaje contrastivo. Este modelo es capaz de predecir la percepción basándose en una imagen dada. Dicha metodología aborda el problema de la discrepancia temporal entre la captura de las imágenes y el momento del análisis, resultando además en un proceso más eficiente al reducir la necesidad de actualizar constantemente las imágenes de Google Street View, gracias a la utilización de imágenes satelitales que se actualizan en menor tiempo.
Curvas de fragilidad para pasarelas peatonales de la Red Vial Nacional: Regiones Metropolitana y de Valparaíso
(2024) Díaz Durán, Edgar Fabián; Llera Martin, Juan Carlos de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Chile es un país con alta sismicidad, por lo que es relevante estimar de forma adecuada el comportamiento que distintas estructuras podrían experimentar ante eventos sísmicos de distinta intensidad. Esto incluye estimar la probabilidad de superar distintos umbrales de daño, para lo cual se puede emplear funciones de fragilidad, que entregan esta información en función de la intensidad de movimiento del suelo. Estas funciones de fragilidad pueden ser empleadas para estimar el riesgo sísmico de variables de decisión de interés (e.g., costo directo de reparación o reemplazo), lo que corresponde a un insumo de alto valor para la toma de decisiones en distintos horizontes temporales. Para el caso particular de las pasarelas peatonales, existe poco o nulo desarrollo de funciones de fragilidad a nivel nacional, por lo que esta investigación en un gran aporte para llenar este vacío de información. Se analizaron las pasarelas peatonales que pertenecientes a la red vial nacional de las regiones Metropolitana y de Valparaíso. Se clasificaron las pasarelas identificadas en siete tipologías, los modelos numéricos y el análisis dinámico se hizo en el software MsBridge, basado en OpenSees; se consideraron sets de registros de aceleración cuyo PGA se encuentra comprendido entre los 0g y los 2g. A partir de los resultados del análisis dinámico se procedió a construir las funciones de fragilidad para cada una de las tipologías de pasarelas analizadas, sólo se consideró como estado de daño para la construcción de las curvas de fragilidad el drift de las pilas. Se evidenció que la tipología la PP2 presenta la mayor probabilidad de colapso. Si las pasarelas cuentan con mayores restricciones de desplazamiento en la zona pila-tablero disminuye la probabilidad de daño de esta. Suelos de menor competencia geotécnica pueden generar un aumento en la probabilidad de daño de las pasarelas estudiadas.
Desarrollo de modelo para determinación de ruta para piloto de bus de hidrógeno
(2022) Belmar Añasco, Francisco Ignacio; Videla Leiva, Álvaro Rodrigo; Lillo Gallardo, Patricio Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Una de las decisiones que se debe tomar al introducir una nueva tecnología de buses en el transporte público es el servicio en el cual realizar la implementación. Existen dos investigaciones previas relacionadas con el uso de nuevas tecnologías en el transporte público, Wenz, et al. (2021) realizaron un trabajo analizando un caso de estudio en Ecuador, mientras que Emami, et al. (2022) lo hicieron en Estados Unidos, ambos analizando la introducción de buses eléctricos a batería, generando una limitante para el caso de buses a hidrógeno. Es por esto que en esta investigación se generó un modelo que permite priorizar las rutas en las cuales se debiese implementar un bus de hidrógeno. Para esto, se utilizó un modelo multivariable considerando 5 factores que determinan la prioridad de cada una de las rutas; emisiones reducidas, pasajeros transportados, traslado por zona de interés, potencial de escalamiento de infraestructura y la factibilidad de implementación. Para conocer el peso de cada criterio es que se realizó una encuesta a expertos y expertas ya sea en hidrógeno y/o movilidad, obteniendo en total 27 respuestas. Para el caso del análisis de factibilidad, el cual es un criterio binario, se realizaron simulaciones en Python a partir del perfil de velocidad real de los buses que actualmente operan en los servicios a estudiar, las cuales permitieron simular el comportamiento del bus a lo largo del recorrido, determinando así los requerimientos de potencia del motor eléctrico, los consumos de hidrógeno y de la batería. El caso de aplicación de este modelo se realizó en 15 recorridos del Servicio de Transporte Metropolitano RED simulando la implementación del bus Xcelsior Charge H2 en su versión de 12 y 18 metros. En base al análisis realizado se pudo determinar que el recorrido en el cual se debiese implementar un proyecto piloto de buses de hidrógeno corresponde al 104.
Development and testing of LoRa Technology for satellite communications
(2022) Dunford Pabst, Antonia Kate; Vanzi, Leonardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Dada la topografía particular de Chile, hay muchas áreas rurales/remotas sin conectividad IoT porque es demasiado costoso instalar la infraestructura necesaria para una red terrestre. De este modo, para establecer un país verdaderamente conectado, las redes terrestres deben complementarse con redes satelitales. LoRa es una tecnología prometedora para conseguir este objetivo y está recién empezando a ser testeada para comunicación satelital alrededor del mundo. Por lo tanto, el objetivo principal de esta tesis es desarrollar un prototipo de comunicación inalámbrica de bajo costo con LoRa y probarlo para evaluar su viabilidad con tal de tener una red satelital de IoT en Chile. Para ello, se evaluaron diferentes órbitas, se propusieron diseños de enlaces de comunicación y se construyeron los nodos del prototipo. Luego, se probó la comunicación Tierra-espacio con la construcción de una estación terrestre que puede recibir paquetes de datos de satélites en órbita. El precio final de un dispositivo (nodo + antena) resultó ser ∼ $60000 CLP (US$ 70). Se concluyo que la órbita óptima (considerando cobertura y altitud) es una órbita geosíncrona, pero en la práctica las órbitas bajas (LEO) son la opción más factible. Los parámetros de diseño de LoRa seleccionados para los enlaces de comunicación son SF = 12, BW = 125 kHz y CR = 1 para la órbita geosíncrona y SF = 9, BW = 125 kHz y CR = 1 para LEO. Los nodos desarrollados funcionaron con éxito en pruebas de comunicación punto-a-punto y la estación terrestre estuvo operativa durante 18 días en un sector urbano y durante 29 días en un sector remoto. Se recibieron correctamente un total de 252 paquetes y no se requirió ningún mecanismo de seguimiento para la antena. Con todo esto, se puede concluir que es posible contar con una red satelital de IoT económicamente asequible en Chile, dado que está demostrado que los satélites en LEO pueden comunicarse exitósamente con nodos colocados tanto en áreas urbanas como remotas, con un alcance máximo estimado de aprox. 1200 km usando 500 mW de potencia de transmisión.
Efecto de la rigidez de las losas en el diseño sísmico de edificios de hormigón armado
(2024) Eissmann Peña, Javier; Hube Ginestar, Matías Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En Chile, al momento de modelar edificios de hormigón armado cuya estructuración se basa en muros y losas de hormigón armado, una práctica común es considerar una rigidez a flexión reducida en las losas. Sin embargo, esta práctica no está normada, y el supuesto respecto a la rigidez a flexión de las losas de edificios de hormigón armado queda a criterio de cada ingeniero. Estudios recientes han demostrado que los supuestos de rigidez de las losas generan cambios relevantes en los esfuerzos sísmicos obtenidos en los muros. El objetivo general de esta investigación es evaluar el efecto del supuesto de rigidez de las losas en el diseño sisimico de edificios de muros de hormigón armado. Para esto se estudian tres edificios con la misma planta de 10, 16 y 22 pisos. En primer lugar, se realizan modelos de elementos finitos de los edificios considerando un 100%, 25% y 10%de la rigidez flexural en las losas. En segundo lugar, se comparan las propiedades dinámicas y la respuesta sísmica de los edificios bajo las diferentes consideraciones de modelación de las losas. En tercer lugar, se diseñan los muros según la norma propuesta prNCh430 y se compara la armadura utilizada en los muros. Finalmente, se evalúa el desempeño sísmico de los edificios diseñados a través de un análisis estático no lineal utilizando los modelos con las distintas rigideces consideradas en las losas. Los resultados de esta tesis demuestran que el supuesto de rigidez en las losas tiene efectos en el diseño y desempeño sísmico de edificios de hormigón armado. En el caso de los edificios de 10 pisos, los resultados no muestran una relación directa entre el supuesto de rigidez considerado para las losas y el diseño y desempeño sísmico del edificio. En los casos de 16 y 22 pisos, la disminución de la rigidez considerada en las losas en los modelos implica la necesidad de mayor confinamiento y en algunos casos de mayor armadura longitudinal. Al requerir mayor confinamiento, las estructuras presentan un mejor desempeño sísmico.
Estimación del área de inundación por tsunamis a partir del principio de conservación de energía
(2024) Estrada Carrasco, María Fernanda; Cienfuegos Carrasco, Rodrigo Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El análisis de la amenaza de tsunamis mediante enfoques probabilísticos es de vital importancia para la planificación urbana y planes de evacuación en zonas costeras. Sin embargo, el uso de modelos computacionales precisos implica costos prohibitivamente altos. En este contexto, este estudio se propone implementar y evaluar un modelo simplificado que se basa en el uso de perfiles topobatimétricos (multi-1D) para la generación de mapas de inundación por tsunami. El enfoque se construye a partir de la metodología de la ASCE (2022), que estima las profundidades de inundación a lo largo de perfiles topobatimétricos a partir de la cota máxima de inundación. Se propone modificar la metodología invirtiendo el proceso, calculando las distancias de inundación máxima a partir de las profundidades de inundación en la línea de costa con el objetivo de estimar mapas de inundación con un muy bajo costo computacional. La metodología modificada se implementó en tres ciudades de la Reión de Valparaíso y se comparó con simulaciones de tsunami completas, que abordan la inundación desde la zona de ruptura hasta el punto de runup, integrando las ecuaciones no lineales de aguas someras. Durante esta evaluación, se identificaron limitaciones relacionadas con las pendientes del perfil topográfico cercanas a la línea de costa, las cuales contribuyen a la sobrestimación de las inundaciones. En respuesta, se proponen ajustes a la metodología para abordar estas limitaciones y mejorar la precisión. Además, la metodología modificada se calibra usando los resultados de las simulaciones completas de tsunami, lo que permitió reducir los errores en el cálculo de área de inundación en las ciudades de estudio a menos del 10%. En conclusión, la metodología propuesta es aplicable y ofrece errores acotados, lo que la hace adecuada para la construcción de mapas de inundación. Su capacidad para reducir el tiempo computacional de simulaciones de meses a horas la posiciona como una opción viable para un enfoque probabilístico. Además, ofrece una alternativa eficiente para explorar escenarios relacionados con cambios en el nivel del mar.
Evaluación del desempeño sísmico de estructuras de hormigón armado mediante el ACI 369.1-22
(2024) Quinde Viñansaca, John Alejandro; Hube Ginestar, Matías Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El código ACI 369.1-22, encargado de la evaluación sísmica de edificaciones de Hormigón Armado (HA) existentes, fue publicado en el 2023 y sus disposiciones fueron adoptadas por el ASCE/SEI 41 a finales del mismo año. El objetivo general de esta tesis es evaluar los requerimientos del ACI 369.1-22 en la determinación del desempeño sísmico de edificios de muros y pórticos de HA. Las dos estructuras de estudio son: un edificio simplificado de muros y un edificio de pórticos obtenido de la literatura. Previo a la evaluación del desempeño, se realizó: una revisión de los requerimientos del ACI 369.1-22; el diseño de los muros según la NCh 433 (2009), el D.S 61 (2011) y el ACI 318-19; y un análisis de la torsión en el edificio de pórticos. El desempeño sísmico de los dos edificios se evaluó usando los tres procedimientos de análisis del ASCE/SEI 41, el Procedimiento Dinámico Lineal (LDP), el Procedimiento Estático No Lineal (NSP) y el Procedimiento Dinámico No Lineal (NDP). El LDP se llevó a cabo mediante un análisis modal espectral de modelos de elementos shell para el edificio de muros y elementos viga-columna para el edificio de pórticos. Los modelos para el NSP y NDP se desarrollaron en OpenSees, utilizando elementos con fibras (MVLEM) para simular el muro y elementos viga-columna con plasticidad concentrada para simular el pórtico. Los resultados de la evaluación muestran que el desempeño del muro es concordante para los tres procedimientos de análisis. El desempeño de la mayoría de los elementos del pórtico es concordante, sin embargo, los resultados de LDP son conservadores, revelando la necesidad de revisión de algunos parámetros del ACI 369.1-22 para procedimientos lineales. Finalmente, en este documento se entregan recomendaciones que podrían ser consideradas en la próxima actualización del código ACI 369.1.
Gestión de la construcción en madera para vivienda social: utilización de entramado ligero y estructuras metálicas complementarias para el desarrollo de conjuntos ambiental y económicamente competitivos para arriendo
(2023) Gallardo Muñoz, Aníbal; Ugarte Gurruchaga, Juan José; Sierra Martínez, Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Arquitectura
La presente tesis proyectual tiene como tópico específico la gestión de la construcción para condominios de arriendo con interés social, con el objetivo de abordar el déficit habitacional desde la edificación en madera y generar tipologías edificatorias ambiental y económicamente competitivas en el actual marco regulatorio. Esto se desarrolla a través del proyecto de un conjunto de vivienda bajo el marco normativo del DS-49 y la resolución exenta 12.432, emplazado en la ciudad de Talca para el cual se llevó a cabo un laboratorio de iteraciones en el cual se probaron distintas soluciones estructurales, de fachada y de agrupamiento urbano, las cuales fueron analizadas de acuerdo con las variables de presupuesto, huella de carbono, confort, densidad y habitabilidad. El proyecto arquitectónico resultado de los procesos de modelación desarrolla las posibilidades de habitabilidad y espacialidad en un conjunto de dos volúmenes edificados de crujía simple de 5 pisos y 68 unidades de vivienda de 1, 2 y 3 dormitorios.
Identificación de arcos representativos para la estimación del diagrama fundamental macroscópico
(2022) Guamán Matute, Diego Germán; Herrera Maldonado, Juan Carlos; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El problema de la congestión de tráfico puede ser abordado mediante la implementación de acciones en tiempo real como el cambio en la programación semafórica. Para esto, es necesario un modelo simple y agregado de la operación de la red que permita conocer su estado de tráfico, como por ejemplo el diagrama fundamental macroscópico (MFD por sus siglas en inglés). El MFD es una relación funcional simple entre la tasa a la que terminan los viajes al interior de una zona y la cantidad de autos en la misma. El MFD requiere para su construcción datos del flujo y la densidad de todos los arcos (vías) de la red. La recolección de los datos no representa mayor esfuerzo, sin embargo, su costo es alto. Por tanto, es importante desarrollar una metodología que permita reducir costos, por ejemplo, al disminuir el número de arcos para los cuales se debe conocer los datos de flujo densidad. La metodología propuesta emplea el algoritmo de Kmeans para agrupar arcos y seleccionar el más representativo de cada grupo. El agrupamiento se realiza utilizando algunas variables descriptivas de la distribución de la velocidad de cada arco. El agrupamiento se repite varias veces y cada repetición utiliza la distribución de velocidad de cada arco de un periodo distinto. Para seleccionar los arcos más representativos, se construye una matriz con el resultado de todas las repeticiones del agrupamiento. La matriz resultante constituye el dato de entrada para una heurística de selección basada en la cantidad de veces que un arco resultó representativo y la cantidad de arcos que representó. La metodología fue validada mediante la comparación del MFD real de una red simulada en el software Aimsun y el MFD estimado con los datos de los arcos más representativos reconocidos con la metodología propuesta. La diferencia entre el MFD real y el MFD estimado es mayor a la obtenida con otras metodologías que tienen el mismo objetivo, sin embargo, la diferencia adicional se justifica dado que la metodología propuesta requiere datos que son distintos a los de las otras metodologías y pueden obtenerse a un costo menor. Además, se verificó la sensibilidad de la metodología ante la variación de tres parámetros: el algoritmo de agrupamiento, la cantidad de arcos representativos y la diversidad del set de entrenamiento. Se encontró que la diferencia entre los MFD se reduce a medida que aumenta la proporción de la red monitoreada y que esta reducción no es lineal. Además, la diferencia se reduce cuando los datos provienen de periodos con distintos niveles y patrones de demanda. Otras metodologías que tienen el mismo objetivo se basan en información que no se encuentra disponible en la mayoría de las ciudades de países en vías de desarrollo. Este trabajo presenta un método para identificar los arcos representativos para la estimación del MFD que requiere solo la velocidad promedio de cada arco de la red. Esta velocidad es un dato de tráfico que se encuentra fácilmente disponible dada el creciente uso de apps como Google Maps, Waze, y Uber, entre otros. La principal conclusión de este trabajo es que empleando la metodología propuesta la velocidad promedio de cada arco de la red (como la consultada en Google Directions API) permite identificar un grupo acotado de arcos que luego de medir su flujo y densidad sirven para estimar un MFD cercano al real. Así, la construcción y uso del MFD se vuelve factible con una inversión económica asequible.
Optimization procedure for the strut-and-tie method considering the stiffness of concrete in compression
(2023) Larraín Silva, Maximiliano; Gutiérrez Cid, Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
An optimization procedure is proposed for finding an optimal truss for the Strut-and-Tie method used to design the steel reinforcement in concrete structural elements. The basis of the procedure is to maximize the global stiffness of the element by optimizing the reinforcement layout but considering the stiffness of concrete in the compressed zones of the element during the optimization. The hydrostatic stress is used to determine those zones, which change along the maximization. The stiffness provided by the concrete in compression to the overall system during the optimization, result in optimal topologies different from those found in the literature, which, when translated into admissible trusses for the Strut-and-Tie method, in most cases (analyzed by numerical modeling), lead to reinforced concrete elements that are better in terms of higher ratios of ultimate load over the weight of steel, and also in terms of spreading more evenly the cracks in the damaged zones of the element. Three typical cases from the literature are analyzed. For each case, the optimal topology and the truss structures derived from it are shown. Finally, the performance of each Strut and Tie system is evaluated using Non-lineal Finite Elements analysis and compared to existing models.
Power system optimization and sub-hourly simulation of solar photovoltaic plants with battery energy storage systems considering ancillary services
(2024) Ibarra Alemany, Martín Felipe; Lorca Gálvez, Álvaro Hugo; Castillejo Cuberos, Armando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La integracióon de fuentes de energía renovable variable en la red eléctrica presenta desafíos y oportunidades significativos. Entre las soluciones más prometedoras se encuentra el despliegue de Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías, que pueden ofrecer múltiples servicios. Su instalación se ha visto obstaculizada por desafíos regulatorios y altos costos, los cuales están disminuyendo año tras año. Este trabajo examina los marcos regulatorios, los incentivos del mercado y las métricas operativas y financieras necesarias para hacer que las plantas de energía solar fotovoltaica con BESS sean económicamente viables. Se propone un modelo operativo en dos etapas de una red eléctrica que considera reservas, la instalación de baterías y la expansión de plantas PV existentes, utilizando también como entrada la carga y el estado de las baterías basado en un modelo de simulación PV+BESS usando el software System Advisor Model, para incorporar las no linealidades de BESS. El modelo se prueba con la red eléctrica chilena, con 26 nodos para la etapa de instalación de BESS y 212 para la etapa de operación. Al abordar estos factores, la investigación busca proporcionar información sobre cómo las plantas PV+BESS pueden integrarse efectivamente en el mercado energético, apoyando en última instancia la adopción más amplia de tecnologías de energía renovable. Los resultados muestran que, bajo los marcos regulatorios y de remuneración considerados, la ubicación no afecta significativamente la viabilidad económica, las soluciones favorecidas por el ISO pueden no ser adecuadas para los operadores de plantas, la degradación varía significativamente entre plantas y escenarios, y hay factores importantes a considerar al diseñar plantas PV+BESS en tales mercados, como la probabilidad de activación de reservas.
Predicción de localización de puestos de trabajo con redes neuronales sobre imágenes satelitales
(2024) Pizarro Kumpf, Paulina Andrea; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; Löbel Díaz, Hans-Albert; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La localización de trabajos dentro de las ciudades es fundamental para planificar adecuadamente los sistemas de transporte. Al ser el propósito laboral el más cuantioso dentro de los motivos de viaje en horas punta, conocer la ubicación y concentración de estos atractores/generadores de viaje permite evaluar el efecto de modificaciones de servicios, infraestructura, políticas de transporte, entre otros. Entre las metodologías tradicionales empleadas para recabar esta información se encuentra la realización de encuestas, las que son costosas de implementar y, por consecuencia, suelen no realizarse frecuentemente por lo que la información se encuentra desactualizada. A modo de enfrentar estas dificultades, en esta investigación se propone el uso de redes neuronales convolucionales (CNN) sobre imágenes satelitales para predecir la localización de trabajos en la ciudad de Santiago. Utilizando una imagen satelital de Santiago, se georreferencia información de empresas y usos de suelo, y se genera un conjunto de datos que se utiliza para entrenar diferentes arquitecturas de redes neuronales convolucionales. Se utiliza transfer learning para hacer más eficiente el entrenamiento y se comparan modelos de una y dos entradas, obteniendo mejores resultados para el segundo. Se proponen y se evalúan tres modelos de clasificación y uno de regresión, obteniendo un balanced accuracy de 27% para el modelo de 10 clases, 52% para el modelo de 4 clases y 85% para el modelo de clasificación binario. Los resultados obtenidos muestran que es posible utilizar CNN sobre imágenes satelitales para interpretar presencia de actividades laborales y por consecuencia localizarlas. Entre las recomendaciones para trabajos futuros, se propone el uso de base de datos con localización laboral más precisa, información de usos de suelo a nivel de predios que permita asignar los trabajos a un área y no a un punto, y probar otras arquitecturas de red, como modelos de clasificación jerárquicos.
Relationship between outside view quality and visual comfort in office spaces with roller shades
(2022) Fuentes Sánchez, María Fernanda; Vera Araya, Sergio Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El sostenido crecimiento de la urbanización ha generado un aumento en la construcción de grandes edificios, no solo residenciales, sino también comerciales y de oficina, por lo que el tiempo que las personas pasan dentro de ellos está lejos de ser despreciable. De hecho, solo en edificios comerciales y de oficina, un trabajador pasa en promedio 7 horas de su día laboral. Dado este escenario, es necesario proveer un ambiente interior confortable, en donde el confort visual juega un rol fundamental. Existen varios factores que influyen en el confort visual, pero hay uno en particular que se observa en menor medida en estándares y guías de diseño: la calidad de la vista al exterior. Teóricamente se ha probado que una buena vista al exterior estimula positivamente el confort visual de los ocupantes de un recinto, inclusopudiendo aumentar la productividad y bienestar de sus trabajadores. Sin embargo, no se observan criterios estandarizados que permitan evaluar espacios de oficina con respecto a la vista al exterior con la que son diseñados.En consecuencia, el objetivo de esta tesis es establecer un criterio que identifique variables que permitan evaluar la calidad de la vista al exterior, y evaluar cuantitativamente el efecto que esta puede tener en el confort visual. Por medio de una extensa revisión de literatura se establece un criterio en base a 3 variables: interés, claridad y acceso de la vista al exterior. Posteriormente, se compara la calidad de la vista al exterior, medida en 5 rollers por medio del índice revisado de claridad de la vista (Flamant et al., 2022a), con el confort visual medido a través de DGP e iluminancia, enconjunto con encuestas de percepción del nivel de iluminación y deslumbramiento. Se concluye que la satisfacción con el ambiente lumínico percibido por los ocupantes está positiva y significativamente correlacionada con la claridad de la vista al exterior. Por lo tanto, los resultados de este estudio contribuyen a la disponibilidad de una evaluación más completa de la calidad de la vista al exterior, que podría utilizarse en futuros estándares y guías de diseño, además de ofrecer un respaldo empírico del efecto de la calidad de la vista al exterior en el confort visual.
Representación de grafos para la cuantificación de la percepción urbana espacial
(2022) Lucchini Wortzman, Francesca; Löbel Díaz, Hans Albert; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El estudio de la percepción urbana es la apreciación cualitativa que tienen las personas de paisajes urbanos. Esta área responde a preguntas como ”¿qué tan bello parece este lugar?” o ”¿cual lugar parece más seguro?”. Capturar esta información es relevante para planes de desarrollo de la ciudad, y políticas urbanas y su asignación de recursos. Sin embargo, adquirir y cuantificar datos de percepción urbana es un desafío dado el tamaño de los paisajes urbanos y el cambio constante de las ciudades. Entre las disciplinas de percepción urbana, la percepción urbana visual es la más investigada dado que las personas experimentan los espacios urbanos principalmente a través de percepción visual, lo que afecta su interacción con la ciudad. Capturar la percepción urbana visual es esencial para descubrir y comprender las acciones de las personas y las inequidades sociales presentes en la ciudad. Durante la ultima década, la disponibilidad de sets de datos masivos de esta índole ha ido en aumento, permitiendo el uso de estrategias de redes neuronales para predicción de percepción urbana visual. Las investigaciones con modelos de aprendizaje profundo han obtenido resultados exitosos y trabajos más recientes consideraron añadir componentes visuales para incorporar explicabilidad. Hasta el momento, el enfoque de las investigaciones ha sido trabajar con datos visuales, mientras que no hay trabajos que incluyan estructuras de datos que representen mejor una ciudad. Los grafos son una de las mejores estructuras de datos para codificar la información rica y compleja que ofrece una ciudad. En este trabajo el enfoque es descubrir el efecto que tienen las estructuras de grafo en la tarea de prediccion de percepción urbana. Los experimentos realizados muestran el nivel de información que entrega cada tipo de dato y el desempeño resultante de combinar ambas fuentes.
Single porosity model: exploring the spatial resolution limits in complex urban patterns
(2023) Nash Constenla, Sebastián Andrés; Jahn von Arnswaldt, Wolfram Michael; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Al modelar inundaciones urbanas a gran escala, el uso de ecuaciones no lineales de porosidad para aguas someras resulta un enfoque interesante para reducir el tiempo de cálculo preservando la estructura de la solución. En estos modelos, la información topográfica a escala fina se representa a escala gruesa mediante la porosidad, lo que permite acelerar los cálculos comprometiendo la precisión de la solución numérica. La porosidad considera el cambio en la sección de almacenamiento e intercambio debido a la presencia de obstáculos (p. ej. viviendas) en la llanura de inundación e introduce un nuevo término fuente de momentum asociado a su gradiente. En este trabajo se utiliza el modelo Single Porosity en coordenadas Cartesianas, calculando la porosidad al nivel de la celda computacional, para la simulación de flujos en una zona urbana idealizada y en un caso de estudio, aumentando gradualmente la resolución espacial. En este proceso se pasa de una escala fina a la macroescala, donde la distribución de porosidad dentro de la zona urbana se va haciendo más uniforme. En una escala intermedia, denominada mesoescala, donde el tamaño de celda es del orden del ancho de la calle y la reducción del tiempo de cálculo es aún significativa, las principales vías preferentes de flujo pueden captarse mediante el gradiente de porosidad. A tal escala, se encuentra una buena concordancia con las soluciones del modelo clásico para la profundidad de agua, área inundada y variables compuestas (por profundidad y velocidad) que indican el peligro de inundación, tanto en magnitud como en distribución espacial. Los resultados numéricos resaltan la importancia de modelos de porosidad para evaluar rápidamente la amenaza, mejorando la previsión en tiempo real y proporcionando información crucial para una toma de decisiones informada durante estos eventos.
Using publicly available data for predicting socioeconomic values in urban context
(2024) Ojeda Aguila, Maximiliano; Reutter de la Maza, Juan; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Urban transportation networks are recognized for their pivotal role in forecasting city indicators and facilitating efficient planning and management. However, despite the increase of methodologies and models harnessing machine learning advancement to forecast these values, challenges persist in scenarios where direct demographic or economic data are limited or unavailable. In this work, we propose an approach to infer socioeconomic information in an urban context without relying on traditional, official data sources, but rather focusing on publicly available data relating to the digital footprints of the cities’ inhabitants. We leverage Graph Neural Network (GNN) models to capture the spatial relationships inherent in map data while integrating perceptual features extracted from images to enhance predictive accuracy. Our results demonstrate that the combination of these data sources enables a GNN to achieve robust performance in predicting socioeconomic indicators, particularly in settings where traditional demographic and economic data may be sparse or unavailable. Through our analysis, we show that while perceptual features alone offer substantial predictive power, the inclusion of map topology through GNN models provides crucial context, leading to better generalization and more reliable predictions across different urban areas.
Valor y uso del Patrimonio: participación de la comunidad con la salvaguarda del conjunto ferroviario del tren del Cajón del Maipo
(2024) Cabezas Ibarra, Orietta; Gómez Villar, Joseph; Arthur de la Maza, Jacinta; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Arquitectura, Diseño y Estudios Urbanos; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Historia, Geografía y Ciencias Políticas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Artes
La presente investigación sobre patrimonio ferroviario tiene por objetivo conocer cuáles son las diferentes valoraciones y usos que las organizaciones comunitarias otorgan al conjunto de vestigios vinculados al ferrocarril del Cajón del Maipo. En la metodología a utilizar se propone examinar los antecedentes históricos fundamentales que dan a conocer este tipo de patrimonio, a partir del análisis de la acción comunitaria y de gobernanza local en torno a la salvaguarda de este conjunto de elementos y construcciones ferroviarias, así como el análisis de información cualitativa que permite conocer las valoraciones de las organizaciones interesadas en conservar esta herencia cultural. En tal sentido, elucidar estos aspectos a través de una estrategia de activación participativa, permite un manejo coordinado para la administración en los nuevos usos que estas comunidades puedan otorgar a sus patrimonios.

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