Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / El proyecto de título que se presenta a continuación se enmarca como un proyecto de carácter experimental, dentro del proyecto de investigación, emprendido por el equipo docente perteneciente a las facultades de Odontología, y de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile, cuya elaboración se encuentra en etapa de revisión para posteriormente ser llevado a postulación ante la Dirección de Investigación de la FOUCH. Dentro del proyecto está contemplado desarrollar un protocolo de trabajo, que integre tecnologías de diversos ámbitos, entre ellas, las tecnologías de escaneado por haz cónico, prototipado rápido por deposición de fundente, entre otras, para producir biomodelos en un proceso abierto que valide la integración de estas tecnologías, además de ofrecer una alternativa menos costosa frente a lo que ofrece el mercado actualmente. Se trabajará con información adquirida desde el mismo servicio de radiología de la facultad de odontología, lo que permitirá generar biomodelos de casos reales, además de contar con la infraestructura y participación de docentes de la FAU y FOUCH. Tomando en cuenta lo anterior, la investigación presenta un ejercicio multidisciplinar con alcances que pueden ir más allá de la incorporación de las tecnologías de prototipado rápido a los servicios de odontología, pudiendo asistir a áreas tan diversas como la antropología, arqueología, museografía, entre otras.

El objetivo de esta Tesis ha sido desarrollar métodos para análisis estructural de modelos matemáticos y resolución de problemas en ingeniería de procesos. Estos métodos pueden ser aplicados a los campos de diseño de instrumentación, simulación y optimización de procesos químicos. Se utilizó como herramienta el Método Directo (MD), que es una técnica novedosa de análisis estructural. El MD es un nuevo algoritmo de particionamiento que efectúa un reordenamiento estructural de la matriz de incidencia correspondiente al modelo de estado estacionario de un proceso, para llevarla a una forma triangular inferior en bloques y establecer una descomposición en subsistemas y un orden de precedencia. La Tesis puede dividirse en dos partes: un análisis cualitativo de procesos químicos (estudio de modelos desde un punto de vista estructural) y un análisis cuantitativo (resolución de modelos matemáticos). El primer tipo de análisis resulta aplicable al campo de diseño de instrumentación, mientras que el segundo es aplicable a los campos de simulación y optimización de procesos. La contribución original realizada en el campo de diseño de instrumentación está dada por el desarrollo de una versión modificada del MD, denominada Método Directo Extendido (MDE). Este nuevo algoritmo consiste en la implementación de un módulo que cuantifica la no linealidad inherente a un sistema de ecuaciones. Este módulo guía al MD tradicional hacia la descomposición del modelo matemático en subsistemas con el menor grado de no linealidad posible, es decir potencialmente más fáciles de resolver. Mediante la aplicación del MDE, se obtiene una reducción en la no linealidad de los subsistemas obtenidos a través del análisis de observabilidad. Al mismo tiempo, el algoritmo es capaz de incrementar la cantidad de bloques generados de mínimo tamaño. La aplicación del MDE favorece el proceso global de diseño de instrumentación en tres aspectos principales: incremento en la velocidad de procesamiento de datos, provisión de conocimiento adicional acerca del nivel de redundancia del modelo y simplificación en la tarea de reconciliación de datos de una planta. Con respecto a los campos de simulación y optimización de procesos, la contribución realizada consistió en desarrollar un paquete completo que permite generar, particionar y resolver modelos matemáticos pertenecientes a plantas químicas; no sólo tratando los casos cuadrados, sino también los modelos que dan lugar a estructuras rectangulares. La resolución se realiza luego de efectuadas dos etapas. En la primera, el usuario obtiene de manera automática el sistema de ecuaciones que representa el funcionamiento de una planta de procesos a partir del ingreso al programa de la topología de la misma. En una segunda etapa, el programa particiona el modelo obtenido (utilizando de manera interna el MDE) y brinda una estrategia de resolución en bloques. Luego, se lleva a cabo la simulación u optimización del modelo dependiendo de las características del mismo. El paquete desarrollado es sencillo de utilizar y flexible para cualquier proceso químico con el que se desee trabajar, combinando además las ventajas que naturalmente posee el enfoque de simulación secuencial modular con las del enfoque orientado a ecuaciones. / The general purpose of this thesis was to develop methods for both the structural analysis of mathematical models and the resolution of problems in process engineering. These methods can be applied to instrumentation design, simulation and optimization fields. The Direct Method (MD), which is a novel technique for structural analysis, was employed. Based on graph theory, the DM carries out a structural reordering of the incidence matrix that corresponds to the steady-state model of a process. This restructuring leads to a block-lower triangular form. The partitioning implicitly defines both a block-decomposition and the precedence order among blocks. The thesis can be divided in two main parts: a qualitative analysis of chemical processes (from a structural point of view, it is a model study) and a quantitative analysis (resolution of mathematical models). The first kind of examination is practical for instrumentation design, while the second one can be applied to process simulation and optimization fields. The original contribution made in the field of instrumentation design is the development of a modified DM version, which was called the Extended Direct Method (EDM). This algorithm consists in the implementation of a module that quantifies the nonlinearity inherent to an equation system. This module guides the traditional DM towards the decomposition of the mathematical model in subsystems with the smallest possible degree of nonlinearity, i.e. potentially easier to solve. The results show that the EDM is able to reduce the nonlinearity of the subsystems obtained through the observability analysis procedure. At the same time, it can successfully increase the number of minimum size subsystems. The EDM application contributes to the improvement of the DSS global performance in three main aspects: it increases the data processing speed; it provides additional knowledge about the redundancy level of the model and it simplifies the datareconciliation task for a plant. Regarding the fields of process simulation and optimization, the main contribution consists in the development of a complete package for the generation, the partition and the resolution of mathematical models that belong to chemical plants, not only treating the square models, but also dealing with rectangular structures. The resolution is carried out after having completed two main stages. Firstly, the user obtains automatically the equation system that represents the process plant behaviour, by feeding the plant topology to the software programme. In the second stage, the programme partitions the model (by internally using the EDM) and proposes a block-resolution strategy. Then, the simulation and optimization are carried out, depending on the model characteristics. The developed package is user-friendly and flexible for any chemical process, thus combining the advantages of the sequential modular approach with those of the equation-oriented one.

Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / INTRODUCCIÓN Se ha evidenciado que la excesiva remoción de masa dentinaria pos instrumentación endodóntica, predispone a fracturas radiculares frente a los requerimientos flexo-compresivos. Para la preparación y configuración del canal radicular existen desde limas manuales de acero inoxidable, hasta sistemas mecanizados de lima única de movimiento recíproco de aleación M-wire® (Dentsply Tulsa dental Specialities), tales como WaveOne® (Denstply Maillefer, Ballaigues, Suiza). Por lo que es importante determinar que instrumento genera la menor remoción de dentina, mejorando así, la resistencia al estrés generado por la rehabilitación final. OBJETIVO GENERAL Determinar cuál técnica de instrumentación endodóntica: manual-rotatoria o el sistema WaveOne® remueve menos dentina de canales radiculares distales de primeros y segundos molares inferiores humanos extraídos. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Cuantificar la remoción dentinaria en el tercio cervical, medio y apical de canales radiculares distales de primeros y segundos molares inferiores humanos extraídos con ambas técnicas. Comparar la remoción dentinaria en el tercio cervical, medio y apical con ambas técnicas. METODOLOGIA Estudio experimental ex vivo. Canales radiculares de 30 raíces distales de primeros y segundos molares inferiores humanos extraídos se dividieron aleatoriamente en 2 grupos (n=15), grupo 1 técnica manual-rotatoria y grupo 2 sistema WaveOne®. Fueron radiografiadas en sentido mesio-distal y vestíbulo-lingual con toma estandarizada antes y después de la instrumentación. Las radiografías fueron digitalizadas y analizadas morfométricamente en software “AutoCad® 2013”. Se midió el diámetro del canal en sentido mesio-distal y vestíbulo-lingual en 3 puntos: a 1mm del inicio del corte coronario de la raíz, en la mitad del largo total del canal y a 3 mm del ápice radiográfico. Los datos se analizaron usando el test Wilcoxon. RESULTADOS En el tercio cervical el promedio de las diferencias del diámetro del canal en vestíbulo-lingual fue de 0,14 mm para el grupo 1 y 0,18 mm para el 2 4 (p=0,15), en mesio-distal fue de 0,2 mm para el grupo 1 y de 0,19 mm para el 2 (p=0,63). En el tercio medio en vestíbulo-lingual fue de 0,11mm para el grupo 1 y de 0,12mm para el 2 (p=0,37), en mesio-distal fue de 0,11mm para el grupo 1 y de 0,17mm para el 2 (p=0,00). En el tercio apical en vestíbulo-lingual fue de 0,83 mm para el grupo 1 y 0,13 mm para el 2 (p=0,00), en mesio-distal fue de 0,63 mm para el grupo 1 y de 0,14mm para el 2 (p=0,00). CONCLUSIONES La técnica manual-rotatoria y el sistema WaveOne® conservan la masa dentinaria en el tercio cervical, la manual-rotatoria conserva la masa dentinaria en el tercio medio y WaveOne® conserva la masa dentinaria en el tercio apical del canal radicular distal de primeros y segundos molares inferiores humanos extraídos.

Ingeniero Civil Eléctrico / Para disminuir el ruido de la atmósfera se construyen receptores de radio denominados separadores de banda. Su implementación tradicional requiere de componentes analógicos denominados híbridos de cuadratura (dispositivos que reciben dos señales de entrada y las combinan directamente y con una diferencia de fase de 90 º ). Se propuso remplazar uno de estos componentes analógicos por uno óptico y fotónico lo que dará mayor flexibilidad al sistema. En este trabajo se construyó un montaje experimental para demostrar que el dispositivo es aplicable en astronomía. En particular se probó el funcionamiento del híbrido de cuadratura óptico COH24-X de Kylia, junto con los demás elementos del sistema como los fotodiodos DSC20H de Discovery Semiconductors, Inc. Para esto se construyó el montaje del sistema, como cajas y protecciones para los sistemas más delicados, para luego proceder a caracterizar los dispositivos. Se realizó lo posible para disminuir las pérdidas al conectar los distintos elementos, usando dispositivos de fibras ópticas de polarización mantenida (PM o Polarization-maintainingl fiber). En los resultados se encontró que a pesar de las perdida, los equipos trabajan bien. Preliminarmente, la visualización del desfase de las salidas 1 (R+L) y 3 (R+jL) del híbrido al pasar por los fotodiodos en un osciloscopio Agilent 54622A, tenía un offset. Se comprobó que era resultado de los diferentes largos eléctricos, en particular de los cables RF. Se hicieron pruebas con varios equipos, y se desprende que el híbrido tiene una dependencia a la temperatura, pero por su baja tasa en intervalos de tiempo acotados, es posible controlar estos cambios de fase por medio de las entradas de voltaje. Esta idea viene respaldada por las pruebas hechas de tiempo de reacción a los cambios de voltaje. Se descubrió la problemática del ruido en estos procedimientos, para lo cual fueron útiles herramientas como la varianza de Allan. Con ella se caracterizó las naturalezas del ruido, donde para tiempos pequeños (menores 100 segundos), el ruido predominante es blanco, el cual puede ser filtrado. Para tiempos más largos, predominan nuevos y complicados ruidos, que necesitan un análisis más exhaustivo. En conclusión, se ha demostrado que la implementación de un receptor separador de banda lateral basado en métodos fotónicos es posible.

En los últimos años la evaluación y manejo de las fracturas toracolumbares tipo estallido ha cambiado por completo. El objetivo del presente estudio es evaluar las diferencias de comportamiento mecánico de los sistemas de fijación por tornillos transpediculares y barras posteriores, en caso de sintetizar o no la vértebra fracturada.Se experimentaron 20 muestras de la columna T11-L3 de especímenes porcinos. Se fracturan las 20 muestras, a 10 se les implanta la configuración de 4 tornillos tornillos transpediculares y barras posteriores en las vértebras adyacentes a la fracturada, y 10 se implanta montaje de 6 tornillos y barras incluyendo la síntesis en la vértebra fracturada. Se realizaron radiografias de los dos montajes.De resultados obtenidos se aprecia una tendencia que muestra que, tanto en flexo-compresión como en torsión, la configuración en la que se instrumenta la vértebra fracturada, es más rígida que la que no lo hace. / In recent years, the assessment and tractament of thoracolumbar burst fracture has changed.The aim of this study is to evaluation differences in mechanical behavior of systems of transpedicular screw fixation and posterior rods, in a burst fracture, synthesizing the vertebra fractured or not. 20 samples were tested in the T11-L3 spine cadaveric pigs' specimens.Of the 20 specimens, once triggered burst fractures, 10 were separated to implement the configuration of 4 transpedicular screws and posterior rods without included fractured vertebra and 10 samples for 6- transpedicular screws and posterior rods including the fractured vertebra. Once synthesized fractured we made radiographs of both assemblies, and resubmitted samples to flexion and extension forces and torque up to the failure of the assembly. Following the outcome is a tendency that shows that both in flexion-compression and in torsion, the configuration in which the fractured vertebra is implemented, is more rigid than not.

Ingeniero Civil Electricista / La presente memoria tuvo por objetivo continuar con el desarrollo de un interferómetro de dos antenas, realizando la puesta en marcha e integración del sistema hasta la etapa analógica. Esto se realizó con el fin de efectuar observaciones de la línea espectral del hidrógeno neutro (HI) y servir como herramienta de formación de ingenieros y astrónomos. El proyecto consistió en (i) realizar observaciones astronómicas para comprobar el correcto funcionamiento de los radiotelescopios como unidades singulares, (ii) implementar un interferómetro sumador simple, realizando la integración del sistema y observaciones astronómicas que permitan comprobar su correcto funcionamiento, (iii) diseñar e implementar herramientas computacionales para la reducción y análisis de los datos recopilados e (iv) idear y redactar experiencias docentes que pueda llevarse a cabo con los radiotelescopios y el interferómetro en su estado actual. Las mediciones para comprobar el buen comportamiento singular se dividieron en dos partes, pruebas de desempeño y observaciones astronómicas. Las primeras tuvieron como finalidad determinar el ancho de haz de la antena y los sectores del cielo que se encuentran libres de interferencias. Las segundas, comprobar la detección de la línea espectral del hidrógeno neutro sobre regiones estándar en la observación de HI. Las pruebas de desempeño determinaron un ancho de haz cercano al valor teórico y que gran parte del cielo observable está contaminado con interferencia. Las observaciones astronómicas determinaron una correcta medición e identificación de la línea espectral HI, a pesar de que la amplitud del espectro no fue la esperada. Después de implementar el interferómetro sumador, se procedió a realizar el experimento para obtener las primeras franjas interferométricas. Se realizó a continuación la primera observación astronómica interferométrica, con el fin de medir el diámetro angular del sol en HI. La obtención de las primeras franjas resultó exitosa. Esto dió paso a la medición del diámetro angular del sol, donde se obtuvo resultados muy cercanos a los esperados de manera teórica. El éxito de esta prueba comprobó que todo el sistema del interferómetro hasta esta etapa se encuentra funcionando correctamente, cumpliéndose así el objetivo principal de esta memoria. Las herramientas computacionales y las experiencias docentes fueron desarrolladas de manera paralela. Se logró reducir y analizar correctamente los datos recopilados con las herramientas computacionales y se implementaron dos de cuatro experiencias dentro del curso de Sistemas de Instrumentación Astronómica EL7026, con excelentes resultados.

Doctor en Ingeniería Eléctrica / El Gran Conjunto Milimétrico / submilimétrico de Atacama (ALMA) es el observatorio astronómico más grande jamás construido. Se encuentra ubicado en el Llano de Chajnantor, a una altitud de 5.000 metros sobre el nivel del mar en el norte de Chile. Se compone de un conjunto de 66 antenas distribuidas en un área de 15 km de diámetro y que opera entre 35 y 950 GHz, Estas antenas están interconectados en un interferómetro capaz de detectar fuentes de señales débiles procedentes del espacio más profundo y producir imágenes con una resolución angular mejor que el telescopio espacial Hubble. Para lograr este rendimiento de las antenas se tiene que registrar las señales procedentes del cielo con un error de tiempo más pequeño que 38 fs. Esta sincronización se realiza mediante señales ópticas transmitidas desde un edificio central utilizando una red de fibra óptica del tipo usado en telecomunicaciones. El sistema de transmisión se ve afectado por perturbaciones externas tales como la vibración, y oscilaciones térmicas. Estas perturbaciones además de cambiar directamente la longitud de la fibra, afectan el estado de polarización de la luz que viaja a través de ella. Este cambio de longitud puede ser neutralizado aplicando un esquema de corrección de longitud de línea que utiliza estiradores de fibra. Sin embargo, el cambio de polarización no es fácil de compensar, y su interacción con la dispersión de modo de polarización (PMD) , produce una variación de fase adicional. Con el fin de minimizar este efecto, ALMA especificó valores de PMD muy bajos para todos los equipos que se ubican en el camino óptico de la señal que transmite la referencia de fase. Puesto que el sistema de corrección de longitud de línea utiliza estiradores mecánicos, se debe poner especial atención en alinear el estado de polarización de la señal que entra al estirador de fibra con su punto óptimo. Solamente encontrando este punto se puede minimizar el cambio de polarización que se produce al estirar la fibra ubicada en el interior del estirador mecánico. Este trabajo presenta un algoritmo innovador y eficiente para encontrar el eje óptimo de los estiradores de fibra utilizados en ALMA. Este algoritmo se desarrolló durante la realización de este trabajo, y permite una identificación rápida y precisa del eje óptimo que minimiza el cambio de polarización, comparado con el método original, este algoritmo reduce en un 70% el tiempo promedio de calibración y reduce en un 50% el error de calibración residual. También se hace una revisión de los sistemas de transferencia de referencia de tiempo utilizados en ALMA. Explicando los desafíos que enfrentan y las soluciones tecnológicas implementadas para supéralos. A continuación, se presenta el efecto del PMD, mostrando diferentes técnicas de medición y su compensación. Además este trabajo presenta un conjunto de mediciones de PMD realizadas sobre fotomezcladores, estiradores de fibra, e instalaciones de fibra en el Arreglo Muy Grande (o Very Large Array, administrado por NRAO) y en ALMA.  The Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) is the largest astronomical observatory ever built. It is located on the Chajnantor plateau, at an altitude of 5000 meters above the sea level in northern Chile. It consists of an array of 66 antennas spread in a 15 km diameter area and operating between 35 and 950 GHz. These antennas are interconnected in an interferometer capable to detect weakest signal sources coming from the deepest space and produce images with an angular resolution better than the Hubble space telescope. To achieve this performance the antennas need to record the signals coming from the sky with a time error smaller than 38 fs; this synchronization is made using optical signals transmitted from a central building via a telecommunication grade fiber optic network. This transmission system is affected by some external perturbations like vibrations and thermal cycles. These perturbations, besides directly changing the length of the fiber, affect the polarization state of the light traveling across it. The length change can be neutralized implementing a line length correction scheme that uses fiber stretchers, but the polarization change is not easy to compensate, and its interaction with the polarization mode dispersion (PMD) produces extra phase drift. In order to minimize this effect, ALMA specified very low PMD for all the equipment in the optical path of the signal carrying the phase references. Given that the line length correction scheme uses fiber stretchers that mechanically change the length of a long section of the fiber, special attention needs to be put in aligning the input polarization state with the axis of this device that minimizes the polarization change produced when the stretcher moves. This work presents an innovative optimization algorithm for the fiber stretchers used in ALMA, which was developed during the realization of this work. It allows a fast and accurate identification of this axis of minimal polarization change, compared with the original method; this algorithm produced a 70% reduction of the average calibration time and a 50% reduction of the average residual calibration. A review of the time reference transfer system used in ALMA is also made, explaining the challenges that it faces and the way they are overcome. Then the effect of PMD is presented, showing different PMD compensation and measurement techniques. In addition, this work presents PMD measurements made on ALMA photomixers and fiber stretchers, and of buried fiber installations of the Very Large Array (VLA) and ALMA.

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / El presente documento describe un proyecto de diseño instalado en el ámbitode la instrumentación para medicina preventiva, en escenarios donde se necesita unavigilancia de la salud en tiempo real, acorde al dinamismo de trabajadores enterreno. Actualmente, existen factores de riesgo en el entorno de trabajo difíciles demonitorear debido al requerimiento de equipamiento estacionario, contacto directocon la piel, y que el sujeto se encuentre en reposo; por lo que se presentanproblemas de salud sin que se pueda rastrear temporal y espacialmente el origen dela condición médica. Considerando el caso de hipoxemia, la propuesta de diseñoconsiste en un anillo detector de oxígeno para trabajadores industriales encondiciones de alto riesgo, accesorio que se ajusta a la falange medial de la mano yresuelve la incorporación del sensado fisiológico continuo de oximetría a lasactividades laborales. Esto a través de la adaptación de un dispositivo a un contextode condiciones climáticas extremas, centrándose en el carácter portátil del accesorio(de mantenerse puesto). El objetivo del proyecto es generar un medio de monitoreooximétrico continuo que permanezca físicamente asociado al usuario durante susactividades. El proyecto se emplaza en la línea aplicada del diseño, en tanto queculmina con la propuesta y presentación de un producto, y utiliza métodos deexploración basados en el diseño contextual, de investigación cuantitativa ycualitativa para recolección y análisis de información del contexto; para su fasecreativa, análisis y síntesis de estudio tipológico, y para su fase de desarrollo ydiagnóstico la elaboración formal de prototipos y validación de campo. El resultadoes un medio adosado a la morfología dinámica del cuerpo humano, capaz de integrarelectrónica sin interferir con las actividades habituales.

Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / En la preparación del sistema de conductos radiculares se debe lograr una conformación progresivamente cónica desde apical hacia coronal, sin generar accidentes de procedimiento. Se define como transportación al cambio de ubicación espacial del canal radicular con respecto a su ubicación original, produciéndose así un desgaste no proporcional de alguna de las paredes dentinaria en relación con la anatomía original de este. Durante la última década, se han fabricado nuevos instrumentos endodónticos rotatorios en base a Níquel-Titanio (NiTi), lo que provee una mayor flexibilidad y resistencia a la fractura, disminuye el tiempo de trabajo y la fatiga del operador, facilitando así la conformación adecuada del canal y reduciendo accidentes durante los procedimientos. El propósito de este estudio fue comparar experimentalmente el grado de transportación del tercio medio y apical del canal radicular, utilizando tres sistemas de instrumentación rotatoria: ProTaper Universal, RaCe y K3. Se realizó un estudio in vitro, de 45 canales radiculares humanos superiores e inferiores con curvaturas moderadas a severas, seleccionados a través de radiografías periapicales. Se formaron 3 grupos de 15 conductos que fueron preparados con los sistemas de instrumentación rotatoria antes mencionados. Se utilizó tecnología Cone Beam para registro de imágenes previas y posteriores a la instrumentación, las que se tomaron a través de rodetes de silicona conformando una arcada dentaria con la idea de ser un montaje reproducible postinstrumentación. Se realizaron mediciones en los cortes tomados a los 2, 4, 6, y 8 mm desde el ápice por canal instrumentado, en cada corte se realizaron 4 mediciones, pared vestibular, lingual, furca y cara libre. Los datos obtenidos fueron analizados mediante test Wilcoxon para muestras pareadas y el test ANOVA. 2 Los resultados indican que el sistema ProTaper Universal produce mayor transportación del canal radicular a nivel del tercio medio en comparación con los sistemas RaCe y K3. Además el sistema K3 mostró un desgaste más conservador a los 2, 4 y 6 mm de instrumentación de los canales radiculares haciéndolo recomendable para instrumentación de canales finos y curvos.

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial