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Recent Submissions
- ItemUsing a novel conformable fractional derivative to simulate the time evolution of the concentration profile in a non-isothermal tubular reactor(2025) Concha Contreras, Francisco Javier; Pérez C., José Ricardo; Bárzaga Martell, Lisbel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEsta tesis presenta una nueva definición de la derivada fraccionaria conformable basada en una función de escalamiento exponencial, con el objetivo de superar las limitaciones de enfoques clásicos como Caputo, Riemann-Liouville y Khalil. El nuevo operador mantiene la localidad, evita singularidades y reduce significativamente el coste computacional, a la vez que conserva propiedades matemáticas esenciales como la consistencia y la continuidad. Para validar su utilidad, la derivada propuesta se aplica a un modelo de reactor tubular no isotérmico descrito mediante ecuaciones diferenciales parciales fraccionarias. Las simulaciones numéricas revelan que las derivadas fraccionarias espaciales ejercen una influencia cualitativa dominante en los perfiles de concentración, capturando eficazmente la dispersión anómala y suavizando los gradientes de conversión. Por el contrario, las derivadas temporales fraccionarias afectan principalmente a la dinámica transitoria sin alterar la forma del estado estacionario. En comparación con la implementación clásica basada en Caputo, el método propuesto (implementado mediante el esquema de Euler) demuestra una mejora sustancial en el tiempo de cálculo (aproximadamente tres veces más rápido), lo que confirma su potencial para el control en tiempo real y el modelado del transporte reactivo. Finalmente, se proponen futuras direcciones de investigación, incluida la validación experimental, la extensión a sistemas multidimensionales y el desarrollo de esquemas numéricos optimizados adaptados a la naturaleza exponencial del operador.
- ItemReduciendo la ambigüedad interpretativa en un entorno educativo con ChatGPT(2025) García Varela, Francisco José Andrés; Nussbaum Voehl, Miguel; Mendoza Rocha, Marcelo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEste estudio plantea que tanto las palabras concretas como las abstractas son fundamentales para una comunicación efectiva, especialmente en contextos educativos donde la interacción entre estos tipos de lenguaje se vincula con teorías lingüísticas, cognitivas y de estratificación social. Un desafío clave es equilibrar la eficiencia del lenguaje abstracto para transmitir conceptos complejos con la accesibilidad del lenguaje concreto, que mejora la comprensión estudiantil. Los lenguajes generativos, gracias a su capacidad para manipular símbolos, ofrecen una vía para abordar este desafío al facilitar la representación y exploración estructurada y sistemática de conceptos abstractos en sus contextos. La pregunta de investigación central fue: “¿Cómo pueden los lenguajes generativos ayudar a los actores educativos a articular sus ideas y acciones con mayor claridad al identificar y refinar términos abstractos?”. Para explorar esto, se desarrolló un protocolo en inglés para ChatGPT-4, con lineamientos y prompts estructurados orientados a apoyar a los usuarios en el logro de objetivos educativos específicos. En un estudio piloto con 13 participantes, ChatGPT-4 entregó retroalimentación, sugirió mejoras y guió interacciones escritas. Uno de los autores observó a los participantes, tomó notas sobre su comportamiento y sostuvo breves discusiones posteriores para conocer sus impresiones. Posteriormente, los participantes enviaron reflexiones por correo electrónico. El proceso ayudó a transformar respuestas abstractas en formulaciones más concretas, mejorando la claridad y el vínculo con los contenidos educativos. El protocolo demostró ser eficaz para vincular teorías pedagógicas abstractas con la aplicación práctica en aula, entrenando a docentes en el uso de descripciones vívidas, escenarios cercanos y ejemplos tangibles. Este estudio ilustra cómo la inteligencia artificial (IA) puede integrar con éxito principios de enseñanza y teorías del aprendizaje para mejorar las prácticas educativas.
- ItemModeling wave-induced bedload transport and morphodynamics in a bar-built estuary(2025) Gutiérrez Leyton, Karol; Escauriaza Mesa, Cristián Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLos estuarios de tipo barrera, en climas mediterráneos, presentan interacciones complejas entre el oleaje, el transporte de sedimentos y la evolución morfológica costera. Su tendencia a cerrarse periódicamente influye en los gradientes de salinidad, la circulación estuarina y los ecosistemas, y está fuertemente modulada por la variabilidad del oleaje y el nivel del mar. En esta investigación se estudia la dinámica sedimentaria mediante simulaciones con resolución de fase, utilizando un modelo de tipo Boussinesq, con el fin de cuántificar el transporte inducido por las olas y los cambios morfológicos en un estuario de barrera. El modelo incorpora una formulación de transporte de fondo que considera efectos inerciales y gravitacionales bajo condiciones no estacionarias. Se analizan dos niveles del mar constantes para evaluar la influencia del nivel medio durante un evento de tormenta. Los resultados muestran que las olas de infragravedad dominan el transporte de sedimentos a través de la barra y hacia el canal del estero. Un nivel del mar más alto produce una mayor retención de sedimentos y relleno del canal, debido a velocidades reducidas y un depósito más acentuado. Las simulaciones revelan fuertes retroalimentaciones entre la rompiente de olas, el transporte sedimentario en la zona de la barra y los cambios morfológicos, lo que resalta la importancia de representar los efectos de infragravedad y los procesos transitorios de oleaje en modelos de estuarios. Estos hallazgos tienen implicancias directas para predecir la respuesta estuarina frente al aumento del nivel del mar y a climas de oleaje alterados, y contribuyen al desarrollo de estrategias de manejo sostenible en este tipo de sistemas.
- ItemUn enfoque basado en diagramas de decisión para el Parallel Machine Scheduling Problem con restricciones probabilísticas(2025) Casassus, Nicolás; Angulo, Gustavo; Castro Anich, Margarita Paz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEl Chance-Constrained Parallel Machine Scheduling Problem (CC-PMSP) asigna trabajos con tiempos de realización inciertos a máquinas, asegurando que las restricciones de disponibilidad de cada máquina se cumplan con una cierta probabilidad. Presentamos una descomposición del problema donde el problema maestro asigna trabajos a máquinas, y los subproblemas ordenan los trabajos en cada máquina mientras verifican la factibilidad de la solución bajo la restricción de probabilidad. Proponemos dos formulaciones diferentes de Diagramas de Decisión (DD) para resolver los subproblemas y generar cortes. La primera formulación emplea DD con una función de costo lineal, mientras que la segunda utiliza una función de costo no lineal para reducir el tamaño del diagrama. Mostramos cómo generar cortes de no-good y de irreducible infeasible subsystem (IIS). Adicionalmente, extendemos los cortes propuestos por Lozano & Smith (2018) para resolver modelos de programación estocástica de dos etapas. Nuestra metodología basada en DD supera a los modelos tradicionales de programación entera (IP) diseñados para resolver el CC-PMSP en varias instancias. Específicamente, nuestro mejor enfoque basado en DD resuelve 55 instancias más que la mejor alternativa IP (de un total de 405) y típicamente logra gaps menores (50% vs. 120% de brecha en promedio).
- ItemDemand response business model for on-grid hydrogen projects in a centralized operation of the electrical system(2025) Barrios Sotomayor, Vicente Tomás; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEsta tesis aborda el desarrollo de un modelo de negocio basado en la Respuesta de la Demanda (Demand Response, DR) para la producción de hidrógeno mediante energía eléctrica proveniente de la red dentro del contexto de la operación centralizada de los sistemas eléctricos de potencia. Se analiza la integración del hidrógeno a la red como una carga flexible que contribuye al equilibrio del sistema y a la incorporación de energías renovables, en línea con los objetivos globales de transición energética. El objetivo es evaluar cómo los electrolizadores de hidrógeno pueden participar activamente en los mercados eléctricos, respondiendo a señales del sistema, minimizando costos y permitiendo una mayor penetración de energías renovables. Además, los electrolizadores incorporados en la modelación deben cumplir con una meta diaria fija de producción de hidrógeno. Para ello, se aplica un modelo de predespacho de unidades de generación formulado como un problema de programación lineal entera mixta (MILP), que incorpora distintos tipos de electrolizadores (PEM, alcalinos, SOEC, AEM), sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS), generadores renovables y restricciones operacionales del sistema. La incorporación de diversas tecnologías de electrólisis permite representar proyectos de distintas escalas, con variaciones en la flexibilidad operativa, eficiencia energética y niveles de producción de hidrógeno. Estas diferencias repercuten en la forma en que cada electrolizador responde e interactúa con las señales del sistema eléctrico, afectando su desempeño operativo y económico. Así, se busca modelar de forma realista la coexistencia de distintas soluciones tecnológicas dentro de un sistema eléctrico que integra producción de hidrógeno a partir de la red. Asimismo, se realiza un análisis FODA para evaluar el potencial estratégico y las implicancias regulatorias. Los resultados indican que la integración del hidrógeno como una demanda flexible permite a los proyectos de hidrógeno reducir los costos de producción eléctrica y los cargos por conexión a la red, desplazando el consumo hacia períodos de menor precio. No obstante, este beneficio conlleva un aumento moderado en los costos de generación del sistema, impulsado por cambios en los patrones de despacho y en los compromisos de generación. El modelo propuesto captura eficazmente esta disyuntiva y cuantifica el impacto económico de la participación del hidrógeno en el mercado eléctrico. Este enfoque demuestra su aplicabilidad práctica en países como Chile, que buscan escalar la producción de hidrógeno verde. Además, entrega recomendaciones concretas para responsables de políticas públicas, operadores e inversionistas sobre el diseño de mecanismos de mercado que fomenten la adopción del hidrógeno, resguardando al mismo tiempo la confiabilidad del sistema y la eficiencia económica.