Los recursos hídricos y su disponibilidad son materia de variados estudios en todo el mundo, dada su importancia dentro de la economía de un país. En el marco de estos estudios, la posibilidad de modelar de la mejor manera posible los procesos hidrológicos que ocurren en las áreas de interés es de suma importancia. Para tal efecto, uno de los modelos utilizados en Chile actualmente corresponde al modelo conceptual WEAP. El principal objetivo del presente trabajo es simular mediante el modelo WEAP los procesos hidrológicos que ocurren en las cuencas cordilleranas en estudio, y más específicamente, la evolución en la superficie cubierta de nieve en el período de tiempo que va desde la situación observada, en los años 1977-2008, hasta la situación futura, en el período 2071-2100. Se analizaron además los cambios en la disponibilidad de caudal para cada uno de los cinco puntos de control utilizados, correspondientes a subcuencas pertenecientes a la zona cordillerana del Río Maipo, delimitadas por las estaciones fluviométricas Arrayán en La Montosa, Mapocho en Los Almendros, Maipo en San Alfonso, Maipo en Las Melosas, y Volcán en Queltehues. El modelo se calibró a escala mensual en un período que va desde el año 1976 hasta el año 1992, utilizando los antecedentes de caudales registrados en las mencionadas estaciones. El período de 1993 hasta el 2008 fue utilizado para realizar la validación del modelo implementado en cada caso. Los resultados muestran un buen ajuste de los datos observados y simulados en lo referente a caudales medios mensuales, utilizando como criterio de calibración el coeficiente de Nash-Sutcliffe, obteniendo valores iguales o superiores a 0,7 en cada punto de control. En lo referente a la simulación de la cobertura nival, la modelación subestima las alturas de nieve simuladas, mas no así la superficie efectivamente cubierta con nieve, la que muestra un buen ajuste con datos reales observados. Para simular las condiciones climáticas futuras se utilizó los resultados del modelo PRECIS para el escenario A2, generados por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile. Este escenario presenta temperaturas entre 2ºC y 4ºC más altas que en la situación actual, además de diferencias en las precipitaciones. Para la simulación del escenario futuro, se observa que las cuencas en estudio sufren cambios de regímenes, pasando de nivales a mixtos en algunos casos, incluso con dominio pluvial. Además los resultados muestran un retroceso prematuro de las capas nivales, así como una disminución en la cobertura máxima en los meses de invierno, con diferencias de hasta un 30% en las situaciones base y futura.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Transporte / Ingeniero Civil / El Diseño de Redes de Transporte Público es probablemente una de las materias más interesantes en lo que a optimización de la operación a gran escala se refiere. Si bien el problema puede ser abordado desde distintas perspectivas y con diversas metodologías, hay consenso técnico en la importancia de contar con herramientas que permitan predecir correctamente el comportamiento de la demanda, ante cambios en la oferta. En este sentido, si bien no se discute la necesidad de contar con modelos de asignación de pasajeros a redes de transporte público, que reproduzcan de buena manera la distribución de flujos, tanto a nivel de ejes como a nivel de los arcos de la Red, no son muchas las herramientas desarrolladas que entregan buenos resultados. Probablemente, la razón principal de lo anterior radica en que solo en los últimos 20 años los investigadores han incorporado en los modelos de asignación de pasajeros, los efectos de la capacidad limitada que poseen los vehículos, tanto en los niveles de servicios que perciben los usuarios como sobre las decisiones que toman. Incluso hasta estos días, prácticamente la totalidad de los modelos teóricos y prácticos en lo que a asignación de pasajeros se refiere, han tratado la restricción de capacidad de los vehículos de una manera parcial e intuitiva, buscando reproducir la asignación de flujos a nivel estratégico, pero con deficientes resultados a nivel táctico. El presente trabajo propone un nuevo modelo de equilibrio para la asignación de pasajeros en redes de transporte público, basado en el concepto de Estrategia (Spiess, 1983) y en un Modelo de Congestión que se desarrolla a partir de la revisión y análisis de los efectos experimentados por los usuarios, cuando se ven enfrentado a una oferta de transporte público cuya capacidad es limitada. Para lograr lo anterior, con base en simulaciones y en teoría de colas, dichos efectos fueron incorporados en la modelación del tiempo de espera, logrando con ello reproducir desde su génesis las alteraciones tanto en el nivel de servicio como en el comportamiento y decisiones de los usuarios.

Ingeniera Civil / Esta memoria se enfoca en el análisis del diseño de los paraderos y su impacto sobre la capacidad de un corredor, con el objetivo de entregar recomendaciones generales en cuanto al diseño requerido para distintos niveles de demanda y oferta. Estas orientaciones de diseño permitirán optimizar la operación del corredor de transporte público en términos de velocidad comercial, flujo de buses y tiempos de espera. El análisis comparativo se basa en los resultados de la simulación de varios escenarios escogidos. Para simular la operación del corredor de transporte público se utiliza el software PARAMICS y un Simulador de Transporte Público (Fernández et al., 2010a) que permite modelar con cierta fineza las operaciones de transporte público, lo que se traduce en describir en detalle los elementos de transporte público (vehículos, pasajeros, paraderos) y sus interacciones (Fernández et al., 2010b). Para obtener resultados y análisis aplicables a varios proyectos se define un eje estándar dejando fijos todos los parámetros de simulación que no se relacionen con el diseño de paradero o el número de pistas. Sin embargo, ciertos parámetros tales como la programación de los semáforos, la repartición de la demanda, la composición de la flota o el sistema de pago, son restricciones locales fuertes que podrían afectar la operación del corredor (ej.: tiempo de ciclo). Por lo tanto, se realiza un análisis de sensibilidad con respecto a cada uno de ellos. Se comparan distintos diseños de corredores que variando el número de pistas, así como el número de sitios de parada. Según este análisis comparativo, es más eficiente incrementar primero el número se sitios de parada y luego el número de pistas. Además, un diseño con 2 pistas continuas se justifica sólo si la afluencia de pasajeros sobrepasa los 600 pasajeros/hora/paradero. Las comparaciones realizadas en esta memoria dan orientaciones generales para el diseño de un corredor de transporte público. Sin embargo, los análisis de sensibilidad arrojaron que ciertas restricciones locales pueden afectar mayormente la operación del corredor. Por lo tanto, las variables locales de un eje real deben ser estudiadas en detalle y, en caso de ser fuertemente restrictivas para la operación de un potencial corredor, podrían justificar simulaciones específicas.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Transporte / Ingeniera Civil / En esta tesis se exploran las condiciones bajo las cuales, estructuras de líneas de transporte público compuestas por recorridos troncales y alimentadores son más convenientes que otras. Para ello se examinan a fondo dos redes sencillas con matrices origen-destino conocidas. En cada una de ellas se identifica todas las posibles estructuras de líneas y se encuentra aquellas que minimizan el costo total (de operadores - asociado a la flota - y de usuarios - asociado a los tiempos de viaje) optimizando también las frecuencias y tamaños de vehículos de cada recorrido. Las matrices origen-destino consideradas incorporan cierta simetría y un desbalance dado por la proporción entre los viajes periferia-periferia y los viajes periferia-centro. Las estructuras y flotas óptimas resultan paramétricas en el desbalance y en la demanda total, de forma tal que las estructuras tronco-alimentadoras son convenientes en pocos casos. La primera red consta de dos corredores que se cruzan, en cada uno de cuyos extremos hay dos arcos que generan cuatro orígenes y cuatro destinos a los que se suma el centro (cruce). Se estudiaron seis estructuras de líneas, entre las que se cuentan sistemas integrados, líneas directas entre todos los pares origen-destino, un sistema de líneas radiales y sistemas intermedios que extienden la idea de corredores hacia la periferia. En un análisis sin penalidad adicional por transbordo, las líneas radiales resultan óptimas en la mayor parte del espacio estudiado, debido a su ajuste de flotas a los flujos, lo que evita la capacidad ociosa. Las líneas directas tienen ventajas cuando los viajes largos dominan y la demanda es media alta (directas) o media-baja (corredores extendidos). Las estructuras tronco-alimentadoras nunca resultan optimas. Al incorporar penalidad por transbordo adicional a la espera, las fronteras entre estructuras optimas se mueven en el espacio conformado por el desbalance y la demanda, favoreciendo l neas directas y corredores extendidos. La segunda red corresponde a un examen detallado de los extremos de la primera red, incluyendo como origen el punto de conexi ón con los arcos de acceso (alimentación). Esta red coincide con la utilizada para justificar la estructura tronco-alimentadora de Transantiago propuesta por Díaz et al. (2002) y consta de dos tramos alimentadores y uno troncal. Se analizan cuatro estructuras simpetricas: líneas directas, exclusivas, compartidas e integradas o tronco-alimentadora, única donde es necesario transbordar. La integrada resulta óptima sólo cuando existe una alta proporción de viajes cortos. Cuando la mayoría de los viajes son largos, las líneas directas resultan óptimas, en tanto que para niveles medios de desbalance y demandas medio-altas dominan las líneas exclusivas. Al incorporar penalidad adicional por transbordo, el espacio en que dominan las líneas integradas se reduce drásticamente. La ventaja de las integradas crece al aumentar el número de orígenes, aunque se reduce la validez del análisis. Metodológicamente, el espacio conformado por el desbalance (α ) y la demanda (Y) resulta muy útil para el análisis de las estructuras tronco-alimentadoras pues permite visualizar paramétricamente sus desventajas comparativas.

Magíster en Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Industrial / Una gran parte de la población de Santiago de Chile se moviliza en sistemas de transporte público para realizar sus actividades cotideanas (o imprevistas), consumiendo tiempos de viaje que resultan ser en muchos casos significativos respecto del tiempo disponible; por lo tanto, la calidad que ofrecen estos servicios juega un rol fundamental en la calidad de vida de las personas. El sistema de transporte público en Santiago, denominado Transantiago, es un organismo del Estado que administra los recursos y fiscaliza la prestación de servicios. En el problema de planificación de un sistema de transporte público existen cuatro etapas a resolver, las cuales son diseño de recorridos, determinación de horarios de viaje, asignación de buses y asignación de conductores. En los contratos de concesión, existen restricciones de calidad de servicio que impone la autoridad a los operadores, las que corresponden a regularidad, rangos de frecuencia y capacidad de transporte, donde esta última no permite resolver la determinación de horarios de viaje y asignación de buses por separado, ya que al haber varios tipos de buses no se sabe de antemano cuál es el más conveniente de utilizar. En este trabajo se resuelven las etapas de la determinación de horarios de viaje y asignación de buses, para el concesionario STP Santiago. La formulación propuesta para resolver el problema es un modelo lineal entero mixto, con el cual se relaciona la decisión de la determinación de horarios de viaje con la asignación de buses. Adicionalmente, se incorpora la estrategia de deadheading, para hacer más eficiente el uso de buses y ajustar la oferta en periodos donde existe mayor demanda en una ruta del servicio. La estrategia de deadheading redujo el tamaño de la flota necesaria hasta en un 9%, comparado al caso de no utilizarla. Al implementar los resultados, se obtuvo un aumento del cumplimiento de los viajes exigidos de 2.8% en punta mañana y 5.6% en punta tarde, y un aumento en la regularidad de 7.5% en punta mañana y 11.4% en punta tarde. Las multas por frecuencia y regularidad se redujeron en un 50% y en los ranking de calidad de servicio generados por la autoridad, STP se posicionó dentro de los primeros lugares.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Transporte / Ingeniero Civil / Esta tesis consiste en calibrar funciones analíticas de flujo-demora. Esto es un modelo de velocidad comercial de buses que considere como variables explicativas por separado la frecuencia de los buses, el espaciamiento entre paraderos y su ubicación relativa a la intersección, las programaciones de los semáforos, el tamaño de los vehículos, el modo de pago y la demanda por buses. Por la naturaleza del problema se hace prácticamente imposible aislar efectos con datos reales, para a través de ellos calibrar una función o obtener un modelo analítico. Por ello es que esta tesis propone para esta tarea hacer experimentos simulados, utilizando un microsimulador de tráfico. Este permitirá crear diferentes escenarios y simularlos con diferentes características. Sin embargo, existe una dificultad adicional para hacer esto ya que los microsimuladores de tráfico tienen un tratamiento del transporte público limitado. Esto ya había sido identificado por el estudio Castillo et al. (2011), por lo que se utilizó como base un programa plugin hecho para ese estudio y se adaptó para esta investigación. La producción de este seudodata permite calibrar las funciones antes indicadas. Con esta función luego se realiza un análisis microeconómico simplificado para determinar co- mo afectaría en el subsidio óptimo al transporte público haber despreciado las variables incorporadas en este análisis.

Ingeniero Civil / El presente trabajo estudia experimentalmente el mecanismo de acuñamiento inducido térmicamente descrito por Pastén (2013), el que explica la acumulación de desplazamientos en taludes de roca sometidos a cambios cíclicos de temperatura superficial. El objetivo del trabajo es validar experimentalmente el mecanismo de acuñamiento y determinar las condiciones geométricas y patrones de difusión térmica que lo exacerban. El modelo experimental contempla el uso de un modelo físico que consiste en un sistema bloque-cuña de acrílico que reacciona en un marco rígido de aluminio montado dentro de un contenedor térmicamente aislado con un sistema interno de control de temperaturas. El diseño experimental del sistema contempla la elección de los materiales constituyentes, el dimensionamiento de las piezas de acrílico, la elección de los sensores de desplazamiento y temperatura, el estudio de la estabilidad del bloque frente al deslizamiento y volcamiento, y el análisis térmico. Las variables experimentales que considera este trabajo son el ángulo de inclinación de la base y la amplitud de temperaturas y el periodo del ciclo térmico. Los resultados obtenidos del modelo experimental confirman la directa proporcionalidad entre el periodo cíclico y la amplitud de temperatura al interior del acrílico. Además, se determina que los desplazamientos plásticos por ciclo del sistema son proporcionales a la amplitud de temperatura al interior del acrílico. Finalmente, se obtiene que el sistema acumula desplazamientos en la etapa cíclica y en la de enfriamiento final. / Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto Fondecyt de Iniciación N° 11130363

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / Una de las mayores preocupaciones a nivel nacional es velar por la seguridad ciudadana. Gracias al masivo almacenamiento de datos es posible utilizar herramientas computacionales que identifiquen los patrones criminales, ayudando a optimizar los recursos policiales destinados a mitigar la delincuencia, siendo Predpol® pionero en el rubro de análisis y predicción de eventos criminales. Este trabajo de tesis muestra un modelo basado en teoría de kernels y análisis de espectros de frecuencia mediante Transformada Wavelet para caracterizar la evolución espacio-temporal del riesgo criminal, permitiendo predecir la actividad delictual. El modelo utiliza información espacio-temporal de eventos criminales ocurridos anteriormente para generar una función de intensidad dinámica, la cual indica donde existe una mayor probabilidad de ocurrir un evento criminal en el futuro. Se separa una base de datos criminal otorgada por Carabineros de Chile en dos conjuntos: una denominado fase priori (captura de la tendencia criminal histórica) y otro como fase posteriori (captura de la tendencia criminal reciente). Usando la información espacial de los datos en cada conjunto se procede a entrenar las medias, covarianzas y pesos asociados a cada componente que define a un Gaussian Mixture Model (GMM). Definidos los componentes espaciales se procede a caracterizar el comportamiento temporal de los delitos asignados a cada componente por medio del entrenamiento de Kernel Periodicos Gaussianos (KPG) o por medio de análisis de Transformada Wavelet (TW). Finalmente se entrega un modelo de predicción espacio-temporal del riesgo criminal capaz de integrar la fase priori y posteriori mediante un coeficiente inter-proceso. El modelo es evaluable en diferentes comunas y su visualización es por medio de grillas espaciales de 150x150m2 y muestrada cada ocho horas según los turnos policiales. Este trabajo de tesis propone el estudio del modelo espacio-temporal de riesgo criminal usando dos métodos de caracterización temporal: una mediante el entrenamiento de sumas de KPG y otro mediante el análisis de espectros de frecuencia usando TW. Siendo posible comparar sus desempeños utilizando un conjunto de entrenamiento y prueba. Se desarrollaron optimizaciones paramétricas en los modelos temporales basado en minimizar el error cuadrático medio del conjunto de prueba de cada componente espacial. Los resultados arrojan que el proceso de caracterización temporal por medio de TW tiene una mejor tasa de aciertos promedio que los modelos de KPG según métricas de desempeños especialmente definidas para el problema: High Risk Porcentage (HRP), True Incident Percentage (TIP) y Area Under Curve (AUC). El modelo de caracterización espacio-temporal del riesgo criminal es ejecutado en 10 comunas de la Región Metropolitana, obteniendo una adecuada tasa de acierto con una reducida cantidad de área, siendo factible su uso para predecir en diferentes comunas. Finalmente se entrega un estudio de la importancia de la información de la fase priori respecto a la posteriori en el desempeño del modelo espacio-temporal de riesgo criminal. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT 4191/2015 y Carabineros de Chile

Las plumas e impulsos térmicos son fenómenos físicos donde una cierta cantidad de calor es liberada continua o impulsivamente a un fluido, su estudio tiene gran relevancia en los modelos de dispersión de contaminación atmosférica y predicción de flujo del humo en incendios. Experimentalmente, las plumas térmicas son generadas a través de diversos métodos. El más común de todos implica insertar una resistencia eléctrica dentro de un fluido (agua, aire, etc.). La temperatura que genera la resistencia produce una variación en la densidad, con lo que se produce el movimiento. Existen métodos más complejos que permitirían conseguir el efecto de fuente puntual, mediante un calentamiento ohmnico de dos electrodos ubicados dentro de un fluido. El principal parámetro que caracteriza la intensidad de la boyancia es el número de Grashof, o en su defecto, el número de Rayleigh. La siguiente memoria tiene como objetivo estudiar la dinámica de plumas térmicas en régimen laminar, a través de simulación numérica directa (DNS), y turbulento mediante el modelo k -  de turbulencia. Este estudio se enmarca dentro del proyecto Fondecyt 1085020. Para esto, se simuló el fenómeno como un fluido dentro de una cavidad cuadrada con un electrodo metálico en una de sus caras. El electrodo recibe una inyección de potencia a través de la base, lo que produce una variación en las temperaturas desembocando en una boyancia inducida. Las simulaciones se llevaron a cabo en el software CFD Fluent v6.3. De la simulación se concluyó que los resultados laminares son consistentes con la teoría. Los perfiles de temperatura presentan una forma de función Gaussiana que coincide con lo propuesto por la bibliografía. Se observó que la curva Nusselt exhibe una perturbación la cual podría vincularse al instante en que se desconecta la vorticidad asociada a la pluma, de la vorticidad asociada al electrodo. Sin embargo, los contornos de vorticidad no fueron concluyentes y mayores pruebas deben ser realizadas. El régimen estacionario se alcanzo entre los 90 y 10[s]. Respecto de la turbulencia, se observó que el volumen de estudio no fue lo suficientemente grande, tal de no perturbar la generación de la pluma. Se obtuvieron velocidades máximas del orden de 1.5, muy por encima de las generadas en el caso laminar. La energía cinética turbulenta máxima obtenida es del orden de los 0.325[cm²/s²] mientras que su disipación es de 0.13[cm²/s³].

La incorporación de técnicas que ayuden a modelar la incertidumbre de fenómenos espaciales en Geoestadística, ha impulsado en la última década la implementación de algoritmos que permitan realizar simulaciones generalmente basadas en funciones de probabilidad construidas a partir de las correlaciones espaciales entre dos puntos, sin embargo se han encontrado algunas con limitaciones con las reproducción de estructuras complejas. Algunas técnicas han implementado la utilización de múltiples punto para el modelamiento de variables categóricas. El objetivo de esta memoria de título es investigar la aplicabilidad de un método de simulación de variables continuas que considere estadísticas de multipunto, el desafío consiste proponer una metodología e implementarla en un programa computacional. En esta memoria de título se implementa computacionalmente un algoritmo de simulación basado en estadísticas multipunto aplicado a variables continuas. El programa propuesto se denomina MPISIM está construido con siete programas distintos, tres clases de objetos y veinte seis rutinas de ejecución en el lenguaje de programación Python. El trabajo desarrollado fue validado con dos experimento denominados caso controlado y caso aleatorio, ambos muestras que la media de las realizaciones tiende al resultado esperado. Posteriormente se desarrollan trabajos para su aplicación a un deposito de cobre, caso que hemos denominado ejemplo sintético que consiste en reconstruir una imagen de entrenamiento a partir de muestras tomadas de esta imagen. Se realizan numerosos análisis de sensibilidad para interpretar el funcionamiento de la metodología propuesta. El algoritmo es capaz de reproducir la imagen de entrenamiento, sin embargo presenta algunas deficiencias en los resultados entre las que destaca sesgo en las reproducciones y ausencia de estructura. Finalmente se realizan pruebas a un caso estudio real con datos de una operación minera, utilizando datos de sondajes y datos de pozos de tronadura, este experimento concluye con malos resultados, justificados por la metodología implementada para la construcción de la imagen de entrenamiento.