Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Transporte. Ingeniero Civil / El ruteo y modelación de la operación de vehículos de emergencia ha sido un tema de interés, aunque no muy presente en la literatura científica en el pasado. Los viajes involucrados se realizan con el propósito de atender urgencias y por ende es comprensible que se quieran realizar de la manera más rápida y eficiente posible. Para lograr esto, es necesario conocer el tiempo o costo asociado a cada calle que se recorre. Esto corresponde al desafío que actualmente presenta el sistema de ruteo que ocupa el Cuerpo de Bomberos de Santiago (CBS), dicho sistema se apoya en un algoritmo de rutas mínimas que se aplica sobre un grafo de calles de Santiago. Con el fin de estimar, corregir o validar los tiempos de viaje de dichas calles, tanto actuales como a futuro, es una buena idea el uso de un simulador microscópico de tráfico, herramienta que permite simular el tráfico real. En este trabajo de tesis se desarrolla una API en C++ que modifica un software de simulación de forma que pueda reproducir el comportamiento anómalo que presentan vehículos comunes al enfrentarse a un vehículo de emergencia, dicho comportamiento está documentado en la literatura y se puede observar en terreno. Éste consiste en cruzar intersecciones sin tener la preferencia, usar pistas exclusivas o vías solo bus, forzar maniobras de cambio de pista a vehículos cercanos u obligar a éstos a cruzar con luz roja. Adicionalmente, se desarrollan técnicas de minería de datos para procesar los datos GPS registrados por distintos vehículos del CBS con el fin de alimentar el microsimulador y para mejorar las estimaciones de tiempos de viaje en el sistema de ruteo que ocupa el Cuerpo de Bomberos actualmente. En paralelo, se codifica una red real del centro histórico de Santiago en el Software de Microsimulación PARAMICS para usarse a futuro en la estimación de tiempos de respuesta del CBS en la red de calles de esta zona. Por último, se propone y aplica una metodología de estimación y calibración de parámetros para simular un viaje hacia una emergencia real. Se ocupan videos capturados por cámaras de la UOCT en distintas intersecciones como información de terreno, que se complementa con el registro de pulsos GPS y videos tomados desde el carro bomba que efectúa la expedición que se pretende simular. Como resultado, se calculan los flujos de la red codificada de manera de maximizar la bondad de ajuste, cuantificada mediante el error cuadrático de la distancia recorrida en el tiempo (entre la simulación y los pulsos GPS). De esta forma se obtiene un error porcentual promedio de 16.3%. Un objetivo a mediano plazo de este trabajo es producir un impacto en la evaluación de efectos sobre los tiempos de respuestas de los vehículos del Cuerpo de Bomberos bajo distintas modificaciones potenciales en la red tales como: cierre de calles, mejora de veredas e implementación de nuevas vías para buses de transporte público.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Al evaluar el desempeño eléctrico que tiene un tren a lo largo de una línea ferroviaria, es posible observar que se producen picos de potencia eléctrica durante la aceleración. Estos picos se producen durante un corto periodo de tiempo, sin embargo, repercuten directamente en los pagos por el suministro eléctrico. Este problema se ha solucionado de diferentes formas, entre las cuales se encuentran la optimización de las bitácoras de trenes y la introducción de sistemas de almacenamiento de energía. Este último método se ha ido posicionando en los últimos años debido a los decrecientes precios de los sistemas de almacenamiento. Dado el contexto anterior, en el presente estudio se estudiará la factibilidad técnica y económica de introducir sistemas de almacenamiento de energía en la línea 4 del metro de Santiago. La utilización de estos tienen como objetivo disminuir los costos asociados al pago por potencia, energía eléctrica y emisiones de gases de efecto invernadero. Además, se busca dotar a la línea de metro de un respaldo de energía, el cual pueda asistir al suministro eléctrico en contingencias. Este estudio se realiza en el marco del Proyecto FONDEF IT15 I 10085, el cual está a cargo del Centro de Energía y el Centro de Modelamiento Matemático. La metodología utilizada consiste en realizar simulaciones de la dinámica de un tren, para luego utilizar estos resultados en la cuantificación del recorte de potencia para diferentes tipos de tecnologías. Después, esta información es utilizada en conjunto con las características de la línea y los trenes, simulando el desempeño eléctrico de los diferentes escenarios durante un año. Finalmente, utilizando el costo de los sistemas de almacenamiento de energía, los costos del suministro eléctrico y los costos asociados a la emisión de gases de efecto invernadero, se realiza una evaluación económica social, midiendo la rentabilidad y el valor actual neto de los proyectos. Producto de la evaluación de los tipos de tecnologías de almacenamiento de energía, se selecciona el litio-titanato (LTO) y níquel-metal hidruro (Ni-MH) para el estudio, disponiendo los módulos de almacenamiento de energía a bordo de los trenes. En promedio se obtiene que el tamaño del sistema de almacenamiento de energía por tren es de 180 [kWH], con una potencia de carga/descarga máxima de 2423.3 [kW]. El estudio arroja que la incorporación de sistemas de almacenamiento de energía permiten una reducción en promedio del 29.4% de la potencia máxima desarrollada por la línea, y por consecuencia, una reducción del consumo promedio de energía eléctrica en un 30.2%. De este modo, se consiguen ahorros en el uso del suministro eléctrico, y en los costos asociados a los gases de efecto invernadero. Finalmente al evaluar económicamente los proyectos en un horizonte de 10 años, se obtiene que todos ellos son socialmente rentables, obteniendo valores actuales netos desde los 7.9 hasta los 12.9 MMUSD. / FONDEF IT15 I 10.085, a cargo del centro de Energía y centro de Modelamiento Matemático

Magíster en Meteorología y Climatología / Se presenta una caracterización y diagnóstico de los chorros nocturnos de bajo nivel en el desierto de Atacama mediante una simulación efectuada con el modelo WRF para reproducir las condiciones entre los días 10 y 20 de agosto de 2012. Se reproducen perfiles subestimados de la componente valle abajo del viento y alturas sobrestimadas de la "nariz". Los perfiles de temperaturas asociados son menos estables que los registrados, característica asociada a una simulación excesiva de mezcla turbulenta. Horizontalmente forman "lenguas" sobre valles con pendientes leves. Además, tienen asociados máximos relativos de temperatura superficial debido a la generación de mezcla turbulenta y calentamiento adiabático. No se producen chorros bajo condiciones sinópticas perturbadas. Durante su etapa cuasi-estacionaria no intercambian masa con el entorno, teniendo tres zonas de manifestación. En su nacimiento el aire fluye ladera abajo con temperaturas bajas. En la zona de máxima intensidad la componente valle abajo y turbulencia son máximas, mientras el perfil de temperaturas es isotérmico bajo la "nariz". En su término se pierde intensidad y hay disipación, se puede formar además un salto hidráulico. La variabilidad espacial simulada se puede explicar por los cambios en el gradiente de presión a lo largo del valle y la turbulencia.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Se define una microrred como una agrupación de cargas y recursos energéticos distribuidos que funciona como un único sistema controlable, capaz de operar en paralelo o aislado de la red eléctrica. Las microrredes son proveedores de energía locales que pueden reducir los gastos de energía, reducir las emisiones, aumentar la confiabilidad y son alternativas de energización emergentes. El correcto uso de sus recursos energéticos disponible permite lograr una operación más eficiente en una microrred, por ejemplo; reducir sus costos, mejorar ingresos, alargar la vida útil de los equipos y limitar el impacto ambiental. Algunos de estos objetivos se contraponen y es por esto que es necesario compensarlos para obtener el mejor despacho energético. Por esta razón el uso de un sistema de gestión de energía para microrredes cobra gran importancia. En este trabajo se desarrollaron modelos matemáticos y luego se implementaron en una herramienta computacional para el despacho energético óptimo de microrredes, con énfasis en tres aspectos. Primero, los servicios complementarios que una microrred puede ofrecer: arbitraje de energía, reducción de emisiones, reducción de potencia punta, reserva de potencia en giro y ofertas de reducción de consumo. Segundo, un modelo de almacenamiento de baterías enfocado en seis fenómenos: envejecimiento cíclico y calendario, la ley de Peukert, la pérdida de capacidad, autodescargas y la limitación de carga/descarga. Tercero, se incluye un módulo maestro-esclavo para lidiar con la estocasticidad ante problemas intempestivos en la red, manteniendo así la confiabilidad de la microrred cuando se aísla, aun si esta ofrece servicios. Estos tres aspectos son integrados en un modelo de programación lineal entera mixta para el despacho óptimo de una microrred, minimizando los costos de operación y reinversión. En el presente trabajo, se simulan la operación de tres microrredes reales bajo diferentes escenarios cada uno. El primer caso es la microrred aislada de Huatacondo, el segundo es la microrred conectada de CIGRE y el tercero es la microrred conectada de la cárcel de Santa Rita. Los resultados obtenidos muestran reducción en los costos de hasta 4.3% en la microrred de Huatacondo, hasta 2.9% para CIGRE y hasta 7% para Santa Rita al considerar servicios y utilizando un modelo detallado de almacenamiento. En el caso de la microrred aislada de Huatacondo, la reducción se basó principalmente en la extensión de la vida útil del banco de baterías. Para las dos microrredes conectadas los servicios más atractivos fueron ofrecer sus capacidades flexibles no utilizadas a la red. Esto considera servicios como reducción de consumo, reducción de demanda punta o reserva en giro. Servicios enfocados en transferencia de altos volúmenes de energía, como el arbitraje de energía, no fueron atractivos dado el costo asociado al uso de equipos de almacenamiento.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En esta tesis se propone una solución analítica de la ecuación de ondas de agua poco profunda inhomogénea aplicado a problema de deslizamientos de tierra, donde el problema tiene condiciones iniciales nulas. Se desarrollaron tres modelos matemáticos como representantes del movimiento del fondo marino; el primero consiste en una función de variable separable que depende del espacio físico (x) y del tiempo (t), donde la función del tipo gaussiana depende de x y la función tipo caja depende de t. El segundo modelo consiste en una función del tipo caja, esta función mantiene la forma en el tiempo, y se mueve a una velocidad constante sobre un plano inclinado. Este segundo modelo fue la base teórica para desarrollar el tercer y definitivo modelo matemático propuesto por este trabajo, y consiste en una función forzante del tipo parabólica invertida, la cual se mueve a una velocidad constante sobre un plano inclinado. Este tercer modelo mantiene su forma en el tiempo, independiente si se mueve indefinidamente. La solución analítica proveniente de este tercer modelo corresponde a la altura de runup de un tsunami provocado por un deslizamiento de tierra. Esta solución analítica fue comparada con soluciones obtenidas por el método de diferencias finitas y con otros estudios. Todos estos métodos fueron aplicados a los tsunamis generados por deslizamientos de tierra subaéreos en Aguas Calientes y frente a Isla Mentirosa (ambos ocurridos en el Fiordo de Aysén en el año 2007), y también el tsunami provocado por un deslizamiento de tierra submarino ocurrido en Papua Nueva Guinea en el año 1998. Para los eventos del Fiordo de Aysén, se obtuvieron resultados dispares, ya que para el deslizamiento frente a Isla Mentirosa, se sobreestimaron las alturas máximas de runup; y para el deslizamiento de tierra subaéreo de Aguas Calientes se subestimó la altura de runup medida insitu. Sin embargo, debido a la falta de datos y mediciones de campo en el fiordo de Aysén, ambos resultados sirven como valores de referencia para investigaciones futuras. Para el evento de Papua Nueva Guinea, se modelaron dos casos, el primero correspondiente al modelo de playa inclinada de pendiente constante, cuyo ángulo de la pendiente fue tomado de la literatura, el cual es igual a 12°. El segundo modelo también corresponde a un modelo de playa inclinada, donde los datos batimétricos fueron obtenidos de General Bathymetric Chart of the Oceans. La forma de calcular la pendiente fue mediante el método de mínimos cuadrados, cuyo resultado fue de 4,81°. Para ambos modelos se predijeron las alturas de runup medidos insitu, no sin ligeras modificaciones de los parámetros, tales como: el espesor, la velocidad y el largo del deslizamiento de tierra. En este trabajo de tesis se propone que la teoría de los tsunamis generados por impactos de meteoritos sea la base de estudio para investigaciones futuras sobre el fenómeno de los deslizamientos de tierra subaéreos.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Transporte. Ingeniero Civil / ¿En qué modo de transporte viajo hoy al trabajo? Por muy cotidiana que parezca esta pregunta, su respuesta no es para nada trivial. Esta está influenciada por factores propios de los modos de transporte y por factores externos de la situación de cada individuo y su entorno. En particular para el transporte público, se cree que el nivel de servicio que este le entregue a sus usuarios afecta su decisión de continuar viajando en él. Esta tesis plantea como hipótesis que existen factores del transporte público que tienen un impacto directo en el comportamiento de sus usuarios. Al verse estos modificados, la satisfacción percibida por los usuarios varía, lo que repercute en la frecuencia con que estos viajan en el sistema. Mediante el uso de datos pasivos del transporte público en Santiago, Chile y Gatineau, Canadá esta investigación analiza la incidencia de los principales atributos del sistema en la frecuencia de uso de este por parte de sus usuarios. Esta tesis esta estructurada en cinco secciones. La primera contiene una revisión de la literatura relacionada con el uso de datos pasivos en el transporte público y la migración de usuarios. La siguiente sección está dedicada al análisis de los datos. Primero se definen criterios para identificar y eliminar observaciones erróneas o atípicas. Luego se lleva a cabo un análisis gráfico que permite observar los patrones temporales y espaciales de los usuarios. Gracias a este análisis se identifican los puntos críticos de la red, las diferencias en la demanda por zonas, la varianza en la cantidad de transacciones en el sistema, el impacto de la incorporación de un nuevo corredor de buses rápidos y otros aspectos propios de cada sistema. En la sección siguiente se modela la frecuencia con que un usuario viaja en transporte público según su experiencia pasada con el sistema. Dos cortes temporales son necesarios. El primero periodo explica la experiencia de viaje de cada usuario mediante atributos tales como el tiempo de viaje, espera y caminata, el modo de transporte preferido, la estimación de residencia, entre otros. El segundo periodo muestra con que frecuencia los usuarios viajan en transporte público. Dependiendo la cantidad de días y transacciones realizadas estos son clasificados en frecuentes, semi frecuentes, no frecuentes y ausentes. Construidas estas categorías, un modelo logit ordinal es utilizado para identificar los atributos que poseen un impacto significativo en el comportamiento de los usuarios. En la penúltima sección se replica la metodología propuesta en la ciudad de Gatineau, Canadá. Este nuevo escenario prueba la capacidad de reproducir la metodología con un sistema de transporte público diferente y permite encontrar factores comunes que afecten el comportamiento de los usuarios. Finalmente, en la última sección se discuten las contribuciones, limitaciones y trabajos futuros de la metodología propuesta, comparando los resultados de cada escenario y del global de la tesis.