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1-G physical modeling of dynamic soil-structure interaction for semi-buried structures using continuous monitoring in space and time
(2022) Segaline Bustamante, Hugo Javier; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La interacción dinámica suelo-estructura (DSSI) ha sido un tema de gran interés durante las últimas décadas. Varias investigaciones han demostrado la importancia de considerar el suelo como parte del diseño estructural, ya que la respuesta de la estructura puede estar fuertemente influenciada por el suelo en función de sus características. Por el contrario, en la práctica común se suele despreciar los efectos del DSSI pues se asume que es una hipótesis invariablemente conservadora, sin embargo, varios estudios revelan que esta hipótesis no es necesariamente cierta ya que hay varios factores a considerar. Por ello, a lo largo del tiempo se han desarrollado diferentes estrategias, ya sea de modelización numérica, analítica o física, para estudiar distintos aspectos del fenómeno DSSI. Esta investigación se basa en el desarrollo de un nuevo dispositivo de caja laminar capaz de simular las condiciones de contorno lateral del suelo. La principal característica de este contenedor laminar es la transparencia de su parte frontal, lo que permite una visualización completa del suelo y su interacción con las estructuras semienterradas considerando un análisis 2D a través de la técnica de correlación de imágenes digitales (DIC). Además, la distribución de la presión dinámica se obtuvo mediante un sensor táctil, que permite correlacionar las imágenes de desplazamiento con el patrón de presión en las diferentes estructuras parcialmente enterradas. Para el caso de los pisos subterráneos de edificios de muros de corte, se verificaron los efectos de interacción cinemática y su relación con la fuerza ejercida sobre estos muros. Para el caso de muros de contención, se evaluó la variación en el tiempo de la forma de la cuña activa como función de la amplitud del movimiento dinámico. Finalmente, tanto para los muros subterráneos como para los muros de contención, se presenta la distribución de presiones para diferentes configuraciones de diseño en términos de profundidad de enterramiento y contenido frecuencial de la carga.
A transitional proposal for working fluids in csp from GEN2 to GEN3: Evaluating their thermophysical properties, corrosion behavior, and economic impact
(2024) Castro Quijada, Matias Daniel; Videla Leiva, Alvaro Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
In the pursuit of reducing the levelized cost of electricity (LCOE) in concentrated solar power (CSP) plants, the search for working fluids (WF) capable of withstanding higher temperatures than current nitrate-based solar salt has emerged. This endeavor aims to enhance generation efficiency without increasing system costs. Despite consensus favoring chlorides for the new system, challenges such as high melting points and extreme corrosiveness of low-melting-point chlorides (e.g., NaCl-KCl-MgCl₂) have hindered the evolution of this technology. This research proposes a systematic transition from the current solar salt to an equimolar salt mixture of NaNO₃, KNO₃, NaCl, and KCl. The thermophysical properties of these salts were assessed using standard methods and methodology such as DSC for melting point and heat capacity, TGA for degradation temperature, Archimedean method for mass density, and rotational viscometry for viscosity. Results revealed improved properties with increased chloride content up to 50 mol% Cl, showcasing lower melting temperatures with less than 30 mol% Cl, and degradation temperatures reaching 642 °C with 50 mol% Cl, compared to 592 °C for the base case. The addition of chloride also enhances energy density, though concerns arise regarding viscosity at low temperatures and high chloride content.The corrosion rate (CR) and mechanisms associated with chloride-containing salts in 304L stainless steel were investigated at 500 °C for up to 21 days. CR was determined using gravimetry, while the morphology, chemical composition, and microstructure of the corrosion products were characterized using XRD, FESEM-EDS, and GD-OES. Exposure to molten salt with 0 mol% Cl (solar salt) resulted in negligible corrosion. The salt with 14 mol% Cl produced a stable corrosion product with a rate 30 times higher than the chloride free salt. All quaternary salts exhibited a multilayer structure with selective chromium (Cr) removal. Salts with more than 29 mol% Cl showed similar structures with Cr and iron (Fe) removal, leading to more brittle layers and higher corrosion rates (90 to 250 times). Cl diffusion into the oxide layer was confirmed, highlighting the roles of Cl₂(g) and O₂(g) in driving corrosivity. Using salts with 29 mol% Cl at 500 °C is discouraged, while using 304L with 14 mol% Cl in a cold tank may be viable. The salt with 14 mol% Cl content exhibited homogeneous corrosion at 100 µm/year. In contrast, salts with 29 and 50 mol% Cl content displayed localized corrosion, with rates of 280 and 755 µm/year, respectively, after 21 days at 500 °C in an open atmosphere.Potentiodynamic polarization sweep studies on 304L and 316L stainless steels, as well as on Haynes 230 and Hastelloy C-22, in the presence of three selected salts, revealed that superalloys Haynes 230 and Hastelloy C-22 demonstrated remarkable insensitivity to escalating chloride content. Furthermore, Hastelloy C-22 exhibited greater resilience, attributed to its higher molybdenum (Mo) content compared to the tungsten (W) content in Haynes 230, making it a promising material for CSP Gen3.Performance evaluations of the proposed CSP salts, utilizing a tailored TRNSYS library with SAM and DELSOL3 in a MATLAB framework, revealed increased generation efficiencywhen using these proposed quaternary salts. However, considering cost factors, incorporating chlorides and new materials reduced the LCOE to values similar to less thermally stable or more expensive nitrates. While the higher risk may not justify the limited benefits of quaternary salts, this transition path aligns with the stepwise methodology devised by NREL to encourage a gradual Gen3 transition and control investment risk. Therefore, further corrosion and material compatibility studies are necessary to determine the appropriate cost of replacing components and assess its impact on the LCOE through long trial assays
Análisis de fragilidad sísmica de edificaciones de albañilería armada de bloques de hormigón parcialmente rellenos
(2021) Ramírez Bolaños, Pablo Andrés; Almazán Campillay, José Luis; Sandoval Mandujano, Cristián; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La albañilería armada es uno de los sistemas estructurales más utilizados a nivel mundial para la construcción de edificaciones de baja y mediana altura, en zonas de alta y moderada actividad sísmica. En el caso de Chile, cerca del 32% de todo el inventario de construcciones residenciales lo constituyen edificaciones de albañilería armada. Según los últimos antecedentes sísmicos reportados en el país, un número importante de estas estructuras han presentado un desempeño sísmico desfavorable ante terremotos de moderada y severa intensidad. Esto refleja que deficiencias en el diseño sismo-resistente y/o defectos constructivos pueden haber sido las causas de este mal comportamiento. Con base en esta situación y considerando el contexto del riesgo sísmico en Chile, una evaluación del desempeño sísmico para estas edificaciones se hace necesario realizar, particularmente para aquellas construcciones que se encuentran localizadas en áreas densamente pobladas y en zonas, donde el silencio sísmico ha prevalecido por largo tiempo. Con este enfoque, la presente investigación desarrolla un análisis de fragilidad para estimar la probabilidad de daño esperada en una edificación-tipo de albañilería armada, considerando la variabilidad del movimiento del terreno como la principal fuente de influencia en la incertidumbre de la respuesta sísmica. El prototipo de edificación estudiado corresponde a una vivienda social típica de dos pisos representativa de albañilerías chilenas y estructurada en base a muros de albañilería armada de bloques huecos de hormigón parcialmente rellenos (PG-RCMSW, por sus siglas en inglés). Como apoyo para el desarrollo del análisis de fragilidad, un estudio experimental y numérico es también abordado. En el estudio experimental, las propiedades mecánicas de la albañilería son caracterizadas y la respuesta cíclica de diez muros PG-RCMSW sometidos a cargas laterales reversibles en su propio plano, es analizada para tres variables de diseño: relación de aspecto, cuantía de acero de refuerzo horizontal y nivel precompresión axial. En el estudio numérico, un modelo histerético simple es implementado para reproducir el comportamiento inelástico de los muros ensayados, y un modelo numérico de elementos finitos es propuesto para simular la relación constitutiva fuerza–deformación para una condición de carga monotónica. Con base en los resultados obtenidos de estos estudios, un modelo dinámico simplificado es formulado y funciones de fragilidad, para tres estados límites distintos son derivadas utilizando el enfoque del análisis dinámico incremental (IDA) y el método de análisis de múltiples bandas (MSA). Finalmente, como ejemplo de aplicación, la fragilidad sísmica de la edificación-tipo es estimada para un escenario sísmico determinístico localizado en el norte de Chile, donde la albañilería conformada por muros de bloques de hormigón prevalece como sistema estructural. Como conclusión del análisis de fragilidad, se encuentra que la severidad de los daños esperados para este tipo de construcciones depende principalmente de la configuración geométrica y estructural de los machones que se originan entre las aberturas de los muros resistentes. Un diseño o reforzamiento apropiado para estos elementos, conduciría en alguna medida, a reducir la vulnerabilidad sísmica de estas estructuras ante movimientos sísmicos fuertes.
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.
Análisis de la microestructura y propiedades físico-mecánicas de bases estabilizadas con cloruro de magnesio hexahidratado en terreno
(2022) Godoy Blanco, Pablo Enrique; Chamorro Giné, Marcela Alondra; González V., Álvaro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El cloruro de magnesio hexahidratado (MgCl2•6H2O) es un subproducto del litio, que en condiciones climáticas favorables es utilizado como estabilizador químico de bases granulares de Caminos de Bajo Volumen de Tránsito (CVBT). Esta alternativa de estabilización ha ido en aumento en las últimas décadas por su relativo bajo costo frente a otras alternativas y su buen desempeño frente a la acción abrasiva del tránsito. Las bases estabilizadas con MgCl2•6H2O al no contar con ninguna capa superior de protección, en los CVBT actúan como capa de rodadura y proporcionan capacidad estructural al camino. Estudios demuestran que estas bases granulares estabilizadas con MgCl2•6H2O tienen un buen rendimiento mecánico en terreno, lo que no es consecuente con las pruebas realizadas en el laboratorio. Para comprender el rendimiento de este material estabilizado, varios autores han estudiado sus propiedades físico-mecánicas en el laboratorio y en terreno, sin embargo, hasta ahora no se han estudiado sus propiedades micromecánicas, las cuales podrían explicar su desempeño físico-mecánico a partir del análisis de su microestructura y composición elemental del material. El objetivo de esta investigación es analizar la relación entre las propiedades físico-mecánicas de las bases granulares estabilizadas con MgCl2•6H2O en terreno y la caracterización de su microestructura con el fin de comprender el efecto de las características micromecánicas del material en el desempeño de las bases estabilizadas en terreno. Se evaluó la estructura físico-mecánica y microestructura del suelo estabilizado con MgCl2•6H2O y sin estabilizar. Se construyó una sección de prueba en terreno de donde se extrajeron las muestras, las cuales fueron tratadas en laboratorio y terreno con MgCl2•6H2O de la misma fuente y curadas por periodos iguales (7, 14 y 28 días). A diferencia de los suelos no estabilizados, se observó que en los suelos estabilizados con MgCl2•6H2O se forman nuevos productos cementicios que se unen a las partículas del suelo a medida que aumenta el tiempo de curado. Por medio del ensayo de Microscopía Electrónica de Barrido (FESEM) y la Espectroscopia de Infrarrojo Atenuada (FTIR -ATR) estos nuevos productos cementicios fueron identificados como Aluminato de Magnesio Hidratado (MAH) y Silicato de Magnesio Hidratado (MSH). A través del análisis de superficie específica (N2-BET), se determinó que debido a la formación de éstos productos cementicios, disminuye el volumen de poros en la microestructura de los suelos estabilizados, lo que produce un aumento en su densidad. Finalmente, a partir de la caracterización micromecánica y los resultados de laboratorio y terreno se desarrolló un modelo de comportamiento de las bases estabilizadas con MgCl2•6H2O, que permite comprender su desempeño en campo y en el laboratorio.
Approach for dynamic study scholarship allocation considering temporal renewal and budget transfer
(2023) Toro Uquillas, Camila Ignacia; Cataldo Cornejo, Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En este artículo se propone un enfoque de solución para el problema de asignación de becas con renovación temporal y transferencia de presupuesto entre unidades territoriales y niveles educacionales. El problema se resuelve en dos etapas. En la primera etapa se realiza la asignación de becas para cada unidad territorial de manera independiente mediante un modelo de decisión markoviano que se resuelve de forma aproximada. En la segunda etapa, se implementa una heurística que permite reasignar el presupuesto sobrante de las unidades territoriales hacia aquellas con déficit presupuestario y postulantes sin beca asignada. El enfoque propuesto se aplica al caso de la Beca Indígena que otorga el Gobierno de Chile, donde el desempeño de la política resultante se compara con aquel de otras seis políticas que consideran diferentes criterios de decisión (puntaje de corte, cantidad de personas y porcentaje del presupuesto). Los resultados revelan que la política de asignación de becas generada por el enfoque propuesto permite obtener los mejores resultados, otorgando la mayor cantidad de becas y aprovechando de manera más eficiente el presupuesto disponible. Además, se observa que la política resultante es robusta frente a las diversas condiciones presentes en las distintas unidades territoriales, posicionándose como la mejor opción en todos los casos analizados. El enfoque de solución propuesto permite lidiar con un problema real, relevante y complejo como lo es el de asignación de becas, logrando una asignación dinámica y eficiente de recursos en el largo plazo.
BERT for scientific articles recommendations using open source information
(2023) Barías Compagnoni, Bernardo; Arenas Saavedra, Marcelo Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En los últimos años, los modelos de lenguaje han experimentado grandes avances en el Procesamiento del Lenguaje Natural (NLP). En concreto, el pre-entrenamiento y el desarrollo de modelos como BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers) y sus derivados se han convertido en el estado del arte para muchas tareas de comprensión del lenguaje. Un campo de investigación interesante que utiliza modelos lingüísticos de PNL es el que estudia la similitud entre textos (Shahmirzadi et al., 2019; Wang & Dong, 2020). Estos textos pueden ser desde grandes documentos o párrafos, hasta oraciones o frases cortas. Gran parte de la dificultad de este problema radica en que los textos, en general, no están bien estructurados. Se han utilizado distintas técnicas para tratar de entender el contexto de los textos y comprender así la semántica de los documentos. Naturalmente, si los textos son mas largos, esto se convierte en una tarea más difícil. Dentro del estudio de la similitud entre textos, recientemente se ha intentado estudiar la relación entre pares de artículos científicos (Knoth et al., 2010, 2017; Tarnavsky et al., 2021). Al comparar artículos científicos, aprovechamos que el documento está dividido en distintas partes, como el título, el resumen, las conclusiones y otras áreas. Aunque siguen siendo datos no estructurados, dan cierta estructura al texto de entrada. Esta propiedad también nos permite trabajar con fragmentos de texto mas pequeños y, por tanto, comprender mejor el contexto. En este trabajo utilizamos BERT para proponer un pipeline que, dada una publicación, entregue publicaciones relacionadas: artículos científicos que puedan ser de interés para el lector. Para ello, abordamos dos problemas de NLP aplicados a artículos científicos: la clasificación de textos y la similitud entre pares de textos. Las etiquetas para los conjuntos de datos de estos problemas proceden de información jerárquica estructurada provista por los autores. Además, utilizamos la versión base de BERT para comprender el significado semántico de las publicaciones utilizando únicamente la información del resumen y el título, mediante la construcción de modelos para cada tarea. Estos modelos fueron evaluados en términos de precisión, recall y puntuación F1.
Bridging the visual semantic gap in VLN via semantically richer instructions
(2022) Ossandón Stanke, Joaquín; Soto Arriaza, Álvaro Marcelo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La tarea de Visual-and-Language Navigation (VLN) requiere entender complejas instrucciones de texto en lenguaje natural y navegar en un ambiente natural interior usando únicamente información visual. Mientras es una tarea trivial para el humano, sigue siendo un problema abierto para los modelos de inteligencia artificial. En este trabajo, planteamos como hipótesis que el mal uso de la información visual disponible es la razón principal del bajo rendimiento de los modelos actuales. Para apoyar esta hipótesis, presentamos evidencia experimental mostrando que modelos del estado del arte no son totalmente afectados cuando reciben limitada o incluso nula información visual, indicando un fuerte overfitting al texto de las instrucciones. Para fomentar un uso más adecuado de la información visual, proponemos un nuevo método de aumento de datos que fomenta la inclusión de información visual más explícita en la generación de instrucciones de navegación textuales. Nuestra intuición principal es que los conjuntos de datos actuales incluyen instrucciones textuales que tienen como objetivo informar a un navegante experto, como un ser humano, pero no a un agente de navegación visual principiante, como un modelo de deep learning inicializado aleatoriamente. Específicamente, para cerrar la brecha semántica visual de los conjuntos de datos actuales, aprovechamos los metadatos disponibles para el conjunto de datos Matterport3D que, entre otros, incluye información sobre etiquetas de objetos que están presentes en las escenas. Entrenando un modelo actual con el nuevo conjunto de instrucciones generado aumenta su rendimiento en un 8% en cuanto a tasa de éxito en entornos desconocidos, mientras que probar estas nuevas instrucciones en humanos supera a las instrucciones sintéticas disponibles, lo que demuestra las ventajas de la propuesta de aumento de datos.
¿Cómo medir y potenciar el grit en estudiantes de educación básica?
(2022) Yovaniniz Letelier, Ximena Andrea; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En el siglo XXI, es importante diseñar un ambiente de aprendizaje que contribuya a perseverar en los desafíos tanto de escolarización como de las diferentes oportunidades que ahora se tienen en este mundo globalizado y digitalizado. Por esto, se vuelve fundamental el desarrollo de la perseverancia para alcanzar metas a largo plazo a pesar de los variados obstáculos que se encuentren en el camino, a esto se le denomina grit o determinación. Diversos estudios afirman que el grit se relaciona positivamente con el rendimiento académico, la motivación, la estabilidad emocional y el bienestar. Resulta fundamental tener un instrumento que lo mida, ya que en la literatura no existe un consenso de los constructos del grit y también, es importante diseñar cómo se puede desarrollar el grit en la sala de clases. En esta investigación se diseñó, testeó y validó un instrumento que mide el grit en niños menores a 13 años. El aporte más importante de este instrumento a la literatura consiste en el resultado arrojado: que la consistencia de intereses no es un factor en el instrumento validado para niños entre 9 y 13 años. Se propone que la eliminación del factor de consistencia de intereses se deba a que existe una variabilidad de los intereses de los niños de esa edad, se ha demostrado que los intereses se vuelven estables e invariables después de los 14 años (Babarovic, 2019). Por tanto, se concluye que la consistencia de intereses forma parte del grit, pero no en sujetos menores de 14 años. Los dos factores que funcionan bien en este rango de edad son: la perseverancia en el esfuerzo, tomada del constructo propuesto por Duckworth para sus dos escalas, y la adaptabilidad a las situaciones, tomada del Modelo Triárquico del Grit (Datu et al, 2017). Además, se propone una metodología de sistematización para la creación de clases potenciadoras de grit, basada en el modelo de K V Vlansenko et al, 2021, que fue probada e iterada durante un año completo.
Comparación de recomendaciones de arte en ambiente virtual y en ambiente web
(2022) Palma Silva, Isidora; Parra Santander, Denis; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La simulación de espacios físicos, también conocida como ambiente inmersivo, ha aumentado en popularidad y se ha aplicado a distintos dominios para poder explorar su potencial. En el área artística también se ha empezado a implementar este tipo de tecnología para facilitar recorridos y para atraer la atención de nuevos visitantes. También se han utilizado los sistemas recomendadores para mejorar la experiencia de los usuarios, porque permiten encontrar items que se ajusten a las preferencias del usuario de forma rápida y eficaz. Algunos trabajos han utilizado recomendaciones para crear recorridos guiados, mientras que varias exposiciones han migrado a una recreación virtual de sus salas. Sin embargo, a la fecha no se ha implementado ningún sistema inmersivo que aplique un recomendador de arte, ni tampoco un estudio cualitativo en esta área. En este trabajo presentamos un sistema recomendador de arte basado en aprendizaje profundo aplicado en un ambiente inmersivo. Para evaluar esta implementación realizamos una comparación cualitativa entre nuestra interfaz y una versión similar en formato Web. Los resultados del estudio mostraron indicios de que el interés de los usuarios en la aplicación no radica en el contenido artístico visual, sino que es intrínseco a la inmersión e innovación de la misma interfaz. A pesar de que la versión inmersiva resultó ser más complicada de usar que la versión Web, se encontró evidencia de que nuestra forma de presentar las recomendaciones provoca que la experiencia sea más disfrutable y que la atención del usuario no siempre tienda a las primeras recomendaciones recibidas. Finalmente, presentamos sugerencias de diseño para este tipo de implementaciones y oportunidades de mejora para explorar en el futuro.
Deep learning algorithms for the classification of gastric atrophy based on endoscopic videos
(2023) Tramon Hidalgo, Javier Omar; Mery Quiroz, Domingo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El cáncer gástrico es de los cánceres más letales en Chile, siendo el primer país a nivel latinoamericano en tasa de mortalidad. La endoscopia es el examen fundamental para su detección, pero tiene diversas complicaciones que limitan llegar a la mayor cantidad de pacientes posibles, como la poca disponibilidad de tiempo, el limitado numero de expertos, y el alto costo de este procedimiento. Este trabajo busca reducir esta brecha, utilizando deep learning como herramienta para ayudar al diagnostico durante el examen o posterior a este. Con videos endoscópicos realizados bajo el protocolo Sidney, médicos del departamento de gastroenterología UC etiquetaron estos con los resultados obtenidos en biopsia, además de otros metadatos, como edad, sexo, etc., para entrenar modelos que logren detectar el sector estomacal (importante para la aplicación del protocolo), además de otros modelos que logren predecir el nivel de atrofia gástrica (condición estrechamente relacionada al cáncer gástrico). Se lograron modelos de clasificación de sector estomacal con una precisión superior a 96.00%, modelos de clasificación de atrofia con precisión de hasta 76.88% y sensibilidades del hasta 81.25%, que al combinar los mejores en un gran modelo compuesto logran una precisión superior a 90.00% y sensibilidad sobre 90.00% al clasificar pacientes en base al video de su endoscopia. Entre las principales contribuciones de este trabajo se encuentra la base de datos pública de imágenes y videos endoscópicos, además de modelos de aprendizaje profundo que clasifican imágenes por sector estomacal y nivel de atrofia en imágenes de cuerpo, antro y ángulo, y finalmente, lograr un modelo compuesto por estos para clasificar pacientes con base en su video endoscópico en tiempo real. Con esto se logran los objetivos de la tesis, dejando la puerta abierta a futuras aplicaciones clínicas del modelo compuesto para análisis durante el examen endoscópico, además de expandir las clasificaciones y detecciones del mismo.
Desarrollo a largo plazo de cuencas hidrográficas y el balance entre objetivos ambientales y productivos. Caso de estudio en la cuenca del río Toltén
(2020) Garrido Martín, Luis Felipe; Vicuña Díaz, Sebastián; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El planteamiento entre desarrollo económico y cuidado del ecosistema como dos objetivos contrapuestos se ha vuelto cada vez más necesario en la planificación del manejo de cuencas. Sin embargo, la relación entre desarrollo económico y la salud de los ecosistemas es difícil de cuantificar o dilucidar. Una correcta identificación de esta relación, permite estudiar y analizar compromisos entre distintas rutas de desarrollo futuro. Para lograrlo, se propuso en este trabajo una metodología para evaluar el desarrollo económico en una cuenca, otra para el estado del ecosistema acuático, y estudiar su comportamiento frente a distintos escenarios de cambios futuros. La cuenca de estudio es la del río Toltén, en el sur de Chile, pues se encuentra en un estado de desarrollo incipiente y con poca intervención humana. El desarrollo económico fue cuantificado mediante actividades productivas agrícolas y la generación hidroeléctrica. Por otro lado, se utilizó un modelo probabilístico para determinar la presencia de peces en los ríos. Finalmente se construyeron escenarios de cambio de uso de suelo y climáticos con la herramienta Modules for Land Use Change (MOLUSCE) y con modelos de circulación global, respectivamente, además de la incorporación de nuevos proyectos hidroeléctricos en la cuenca. Los resultados muestran cambios en el uso de suelo, con más suelos intervenidos por el hombre (agrícola, plantación forestal o urbanizaciones). El cambio climático repercutirá en mayores temperaturas, menor precipitación y menores caudales. El efecto del cambio climático es negativo para especies introducidas como la trucha o el salmón, mientras que para los peces nativos es beneficioso. El cambio de uso de suelo, en general, tiene un impacto negativo en las poblaciones de peces, con algunas excepciones. Estos resultados indican que la cuenca seguirá desarrollándose, que se verá afectada por el cambio climático, y que escenarios de mayor ingreso económico no necesariamente implican una merma de especies endémicas.
Determinación de retardos en una red inalámbrica
(2024) Espinoza Henríquez, Miguel Antonio; Oberli Graf, Christian Robert; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La probabilidad de acceso al medio es un indicador necesario para estimar las distribuciones de probabilidad de retardos asociados a un protocolo de acceso al medio, las que entregan información relevante sobre el desempeño de una red inalámbrica. Sin embargo, los modelos clásicos de acceso al medio presentes en la literatura asumen que intentos consecutivos de acceder al medio son estadísticamente independientes, lo cual pierde validez en escenarios donde los paquetes que se propagan en el aire presentan una duración similar o superior a la duración máxima de las contenciones establecidas por el protocolo de acceso al medio, lo que induce un efecto de correlación que reduce la precisión de los modelos clásicos. Los modelos de red inalámbrica pueden ser centralizados, donde se estiman las distribuciones de retardo con cadenas de Markov que asumen la presencia de un nodo coordinador. Por otro lado, existen modelos de red inalámbrica que son descentralizados, donde las distribuciones de retardo se estiman a partir de parámetros que no requiere de un nodo coordinador. Ambos enfoques no consideran el efecto de correlación mencionado previamente. El trabajo realizado considera una red descentralizada que sigue el protocolo Beacon-less IEE 802.15.14 CSMA-CA, para el cual se desarrolla un modelo probabilístico basado en contribuciones relativas que estima la probabilidad de acceso al medio que considera el efecto de correlación por la duración de los paquetes que se propagan en el aire. El modelo desarrollado se utiliza para reformular y recalibrar las curvas de distribución de retardo de los tres eventos de interés que provienen del protocolo considerado: Channel Access Failure, Frame Transfer Failure y Frame Transfer Success. Los resultados se validan con simulaciones que muestran que las curvas teóricas recalibradas predicen con mayor precisión la distribución de retardos obtenida por simulación al incorporar el efecto de correlación mencionado, donde las diferencias en la forma de las curvas debido a la acumulación de paquetes en la capa NET de los nodos que componen la red inalámbrica.
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.
Development of an improved mixture proposal of shotcrete for use in underground mining
(2020) Ortiz García, Camila Fernanda; Videla Leiva, Álvaro Rodrigo; López Casanova, Mauricio Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La fortificación del túnel se realiza comúnmente mediante el uso de hormigón proyectado. Sin embargo, existe el riesgo de desprendimiento de hormigón de la superficie de la roca que causa accidentes y, en última instancia, la pérdida de vidas humanas. Con el fin de reducir el riesgo de exposición de los trabajadores al desprendimiento de hormigón proyectado, se estudiaron y mejoraron tres propiedades diferentes: densidad, resistencia residual y unión mediante agregado liviano, fibras y nano sílice, respectivamente. Se produjeron y testearon varias probetas prismáticas, cúbicas y cilíndricas. Se midieron y analizaron propiedades como la carga residual, la resistencia a la compresión, la resistencia a la rotura por tracción, la densidad, la resistencia temprana y la reología. Los resultados indican que: 6 kg/m3 de fibras de polipropileno mejoran la carga residual en 2,93 MPa; el reemplazo del 70% de la arena natural por agregados de vidrio expandido livianos (LEGA) permite alcanzar una densidad de 1,600 kg/m3 con resistencias a la compresión a 28 días por encima de 17 MPa, lo que permite clasificar esas mezclas como un hormigón estructural liviano.
Effect of the microstructure of 316L stainless steel processed by laser powder bed fusion on its wear performance
(2022) Barrionuevo Chiluiza, Germán Omar; Walczak, Magdalena; Ramos Grez, Jorge; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La fabricación aditiva de metal (AM) ha cambiado los paradigmas en el procesamiento de materiales. Sin embargo, al tratarse de un proceso de fabricación por capas y debido a la compleja interacción material-láser, la microestructura resultante difiere de las aleaciones homólogas convencionales, y su evolución depende del ciclo térmico, tanto del gradiente de temperatura como de la tasa de solidificación. Dado que las propiedades mecánicas dependen de la microestructura, las propiedades de una pieza fabricada por fusión selectiva láser (LPBF) están significativamente influenciadas por los parámetros de procesamiento y la estrategia de escaneo. Los componentes para aplicaciones de contacto cinemático requieren una evaluación del rendimiento de desgaste en el contexto de LPBF. La presente investigación se centra en el estudio del efecto de la potencia del láser, la velocidad de escaneo y el espaciamiento de la trama sobre la densidad, microdureza y desgaste del acero inoxidable 316L. Se utilizaron varias técnicas de caracterización para determinar cómo la microestructura afecta la resistencia al desgaste: microscopía óptica y electrónica, difracción de rayos X y espectrometría. Para la evaluación del desgaste se utilizó un tribómetro pin-on-disc y nanoindentación. Además, se realizó una simulación de elementos finitos para estudiar el comportamiento de la pileta fundida y determinar el gradiente térmico y la tasa de enfriamiento. Los resultados muestran que la velocidad es el único parámetro estadísticamente significativo que influye tanto en la densificación como en la microdureza. La muestra fabricada por LPBF muestra un aumento aproximado de 40% en la microdureza y una tasa de desgaste un 30% más baja que la muestra fabricada convencionalmente. La microestructura celular y columnar resultante de la ultrarrápida tasa de enfriamiento durante la solidificación permite una mayor deformación elástico-plástica y por lo tanto mejora la resistencia al desgaste. Finalmente, se concluye que la mejora en la resistencia al desgaste se debe a que la alta densidad de dislocaciones en el límite celular juega un papel clave en el efecto de fortalecimiento interfacial.
Efficient evaluation of path queries over graph databases
(2024) Farias Valdés, Benjamín Felipe; Vrgoc, Domagoj; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Las consultas de caminos regulares (RPQs) son una característica central de todos los lenguajes y estándares de consulta de grafos modernos, como SPARQL, Cypher, SQL/PGQ y GQL. Si bien SPARQL devuelve puntos finales de RPQs, en Cypher, SQL/PGQ y GQL es también posible devolver los caminos completos. En esta tesis, presentamos el primer marco de trabajo para devolver caminos que coincidan con RPQs bajo los quince modos prescritos en los estándares SQL/PGQ y GQL. El núcleo de nuestro enfoque es la construcción del grafo de producto, combinada con una forma de representar de forma compacta un numero potencialmente exponencial de resultados que pueden coincidir con una RPQ. A lo largo de la tesis, describimos como opera este enfoque a nivel conceptual y brindamos garantías de tiempo de ejecución para evaluar RPQs. También desarrollamos una implementación de referencia sobre un motor de procesamiento de grafos de código abierto, mostrando así como se puede integrar en cadenas de procesamiento de grafos existentes, y realizamos un análisis detallado sobre la ejecución de RPQs en conjuntos de datos relevantes para evaluar la utilidad de nuestros métodos en un escenario realista. En comparación con varios motores de consulta modernos, obtenemos mejoras de ordenes de magnitud y un rendimiento notablemente estable, incluso para clases de RPQs teóricamente intratables.
Factores que inciden en la adopción de nuevas tecnologías en la gran minería del cobre en Chile
(2024) Field Donoso, Sebastian Andres; Pertuzé Salas, Julio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La adopcion tecnologica ha sido estudiada en diversos campos, sin embargo, la claridad sobre las principales barreras e impulsores que influyen en la adopcion en la industria minera sigue siendo esquiva. Aunque la literatura se ha centrado en las caracterısticas de los actores, el papel de la tecnologıa en sı misma no ha sido estudiado hasta la fecha. Esta omision es importante, ya que cada producto o servicio lleva caracteristicas diferentes que pueden afectar la adopcion de nuevas tecnologias en la industria minera. Esta tesis tiene como objetivo caracterizar los impulsores y las barreras tecnologicas que influyen en la adopcion de nuevas tecnologias en la Industria Minera del Cobre en Chile. A traves de una encuesta estandarizada y entrevistas exhaustivas con 27 proveedores de tecnologia, esta tesis analiza las variables clave derivadas de la Teorıa de la Difusion de Innovaciones de Rogers (1983)—ventaja relativa, observabilidad, complejidad, compatibilidad y triability—junto con el tamano del proveedor para explicar su posterior adopcion para 62 tecnologıas. Nuestros hallazgos cuantitativos muestran que la triability y la observabilidad son las dos variables mas importantes para explicar la adopcion de nuevas tecnologias. Ademas, el tamano del proveedor se correlacion o positivamente con la probabilidad de difundir una tecnologıa. Estos hallazgos subrayan la aversion al riesgo de las grandes empresas mineras, que favorecen tecnologıas probadas en perjuicio de aquellas con mayores ventajas relativas. Ademas, los resultados de las entrevistas revelaron que la resistencia al riesgo constituye una barrera significativa, mientras que la eficacia probada en entornos controlados actua como un impulsor clave, facilitando la adopcion de nuevas tecnologıas.
Flexibilidad como producto : control escalable de cargas eléctricas flexibles
(2021) Saavedra Adasme, Aldo Maximiliano; Negrete Pincetic, Matías Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La integración de energía renovable es un objetivo económico y social, que busca atenuar los niveles de contaminación generados por los combustibles fósiles. Debido a su volatilidad, surge el desafío de estudiar maneras de cumplir el balance entre la energía generada y consumida considerando esta variabilidad, una alternativa es adaptar el consumo eléctrico de la demanda de forma activa. Ante esto, se propone un esquema de información basado en bandas de flexibilidad, lo que permite coordinar consumidores finales de electricidad, llamados Agentes Locales de Coordinación (ALC) con un Agregador de Demanda, el cual coordina a los ALC según un objetivo sistémico. La banda de flexibilidad es una señal de control compuesta por una cota superior e inferior de consumo. Los ALC pueden consumir electricidad de la manera que necesiten mientras se mantengan dentro de estas cotas. El ancho de la banda de flexibilidad puede ser definido por un acuerdo contractual, creando un nuevo tipo de producto, llamado contrato inteligente. Finalmente, la modulación se produce mediante señales exógenas (u(t)) y funciones matemáticas (α(t) y β(t)), definidas bilateralmente entre los agentes. En este contexto los resultados mas relevantes son: (a) El Agregador de Demanda puede ser escalable y requiere únicamente atributos generales para su caracterización, usando información de consumos eléctricos reales. (b) Las funciones de asignación α(u(t)) y β(u(t)), asignan una proporción de energía según la señal de entrada que reciban. Estas pueden ser ponderadas, de modo que los contratos entre ambos agentes pueden depender de más de una señal de entrada. (c) Un Agregador coordinado con 10000 ALC permite que, en promedio, el consumo de un ALC particular no se desvíe de la banda mas del 21% de las horas del día.
Flexibility or information : what is the value of the aggregator?
(2019) Rodríguez Araya, Rafael Ignacio; Negrete Pincetic, Matías Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los agregadores de demanda tienen un rol clave en los futuros sistemas de energía. En específico, los agregadores pueden facilitar el uso de la flexibilidad de la demanda. Esta tesis se centra en entender cuál es el valor del agregador en términos de agregación de flexibilidad y agregación de información. Se utilizan diversas formulaciones de teoría de juegos para modelar las interacciones entre la comercializadora, el agregador y los consumidores, con diferentes niveles de información. Se propone un juego potencial para obtener el equilibrio de Nash del juego no-cooperativo con información completa y se analiza la dinámica del sistema de consumidores usando el método de expectativas adaptativas para el escenario de información incompleta. Se encuentran diversas ideas claves con respecto al agregador: el valor del agregador proviene principalmente por la información y no por la flexibilidad; consumidores flexibles podrían aumentar el costo del sistema en escenarios con información incompleta; los esquemas de respuesta de demanda basados solo en la señal de precio podrían no aprovechar la flexibilidad del lado de la demanda.

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