Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniera Civil Eléctrica / La Tomografía de Ruido Ambiente (ANT) consiste en una técnica de busca modelar áreas y estructuras cuya novedad es que utiliza el ruido ambiente como herramienta. Este tipo de señal suele ser eliminada en técnicas como la Tomografía Sísmica (TS), la cual es la más ampliamente utilizada, especialmente en el área de la minería para la exploración de yacimientos. A diferencia de ANT, ésta hace uso señales de alta energía como terremotos y explosiones artificiales, por lo tanto, dentro de su procesamiento elimina este ruido. En zonas con baja actividad sísmica no es posible utilizar TS, por lo que es necesario desarrollar técnicas alternativas. ANT es una de las opciones que cumple, además de ser amigable con el medio ambiente. Una de las problemáticas tanto de ANT es que no cuenta con un ground-truth. Dado esto, no se puede saber con certeza qué tan cercano es el modelo estimado a la realidad. Para intentar resolver esto, actualmente sismólogos contrastran los resultados provenientes de ST o usan información de previo conocimiento del área, pero no es suficiente. Era necesario el desarrollo de una plataforma sintética, que fuera lo más cercano a la realidad posible. Sobre ésta se implementa la técnica de tomografía de ruido, con el objetivo de identificar las variables que influyen en la estimación, tales como la posición de estaciones, la frecuencia de la fuente, velocidad del medio, entre otras. También esta plataforma debe cuenta con un ground-truth para determinar los errores de estimación. En el presente trabajo, ésta plataforma fue implementada en lenguaje Python. Cada etapa de la metodología y fue probada sobre tres escenarios sintéticos con diferentes caracteríasticas de estructura. Se estudiaron las variables de interés y se realizó un análisis sobre cada etapa. También se logró entregar una visualización clara y apropiada de los resultados. Este trabajo sirvió para crear una base de conocimiento sobre esta nueva técnica para que pueda continuar siendo desarrollada y mejorada. Diversas mejoras potenciales fueron identificadas y se entregaron diversas soluciones para su posterior implementación en futuras campañas para el mejor provecho de los recursos existentes. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Proyecto CORFO 14IDL4-300327 EXPLORACIÓN MINERA POR TOMOGRAFÍA SÍSMICA

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / El sensoramiento remoto en el rango de las microondas y su relación con las propiedades físicas del manto de nieve han sido ampliamente estudiados en los últimos años. Sin embargo, no ha sido evaluada en la Cordillera de los Andes, tal como es el caso de los Andes Centrales de Chile ubicados entre las latitudes 29,5ºS y 36,5ºS. La ventaja de las microondas radica en su capacidad para penetrar el manto nival y recoger información del equivalente de agua en nieve (SWE). El objetivo del presente trabajo es explorar el uso de microondas pasivas del producto L2A de AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer - Earth Observing System), y su relación con el SWE en 3 cuencas experimentales en los Andes Centrales de Chile. Para ello se procesó la temperatura de brillo (Tb) en la frecuencia de 36,5 GHz (14 km x 8 km) a nivel de estación, puntos de grilla y subcuencas; y se utilizó un reanálisis de SWE (0,05º) elaborado para los Andes extratropicales de Chile para el periodo 2002-2011. La relación entre la mínima Tb de cada temporada (abril marzo) y el SWE concurrente a esta presenta coeficientes de determinación (R2) superiores a 0,50 en cuencas del sector centro y norte (>3000 msnm) de los Andes Centrales de Chile, e inferiores a 0,20 hacia el sector sur (<3000 msnm). Existe alta variabilidad en la relación Tb-SWE asociada a la distribución latitudinal de la elevación y vegetación en Chile Central; así como a la heterogeneidad de las propiedades del manto nival en cuencas de topografía compleja. Finalmente, se comprobó que las microondas contienen información relevante para el potencial monitoreo interanual del SWE en zonas elevadas, con escasa vegetación y bajo contenido de agua líquida en el manto nival.

Ingeniero Civil / El conocimiento existente de las características de la nieve en Chile es escaso, por lo que es difícil determinar y predecir su comportamiento con exactitud. Esta representa un porcentaje importante de los recursos hídricos existentes, pero su incidencia sobre la cantidad de agua disponible no ha sido completamente determinada. Es por esto que se busca avanzar en el conocimiento de las características de la nieve chilena mediante el uso de herramientas que utilicen como datos de entrada mediciones de datos meteorológicos fácilmente recopilables, con el fin de simular la dinámica que gobierna los procesos físicos involucrados en la metamorfosis y acumulación de nieve. SNOWPACK es un modelo numérico que fue desarrollado para caracterizar la nieve con una singularidad por sobre otras herramientas: El modelo hace especial énfasis en representar de manera exhaustiva la microestructura de la nieve (forma y tamaño de granos, su distribución y características) debido a que afecta de manera significativa las propiedades macroscópicas de la cubierta nival (transferencia de calor y agua dentro de la cubierta, gradientes de temperatura, estabilidad mecánica, entre otras.). Estas propiedades afectan en los procesos de depositación, derretimiento y desplazamiento de nieve. Se utilizó el modelo para caracterizar la nieve de tres zonas de Chile: La cordillera del Norte Chico (Región de Coquimbo), la zona central (Región Metropolitana) y en la cordillera templada del centro-sur (Región del Bío Bío). En estas localidades se recopiló información meteorológica y se simularon series de tiempo de distintas propiedades del manto, siendo las más relevantes la temperatura, densidad, tipo de grano y el equivalente agua-nieve (SWE). Posteriormente, con estos resultados se estimó el contenido de frío, el cual es una medida de la energía almacenada en el manto de nieve, por lo que sus variaciones en el tiempo responden a la acción de flujos energéticos, tales como la radiación y los flujos turbulentos de calor latente y sensible entre otros efectos, los que controlan la acumulación de energía en el manto. Con los resultados de las simulaciones (temperatura, densidad y tipo de granos dentro del manto, entre otros.) se pudo caracterizar las diferencias de la nieve en los sitios de estudio, incluyendo el régimen térmico dentro del manto, formación de granos, acumulación de agua (SWE) y el desarrollo del perfil de densidades. Se obtuvo que en los mantos más someros los flujos turbulentos de energía controlan el derretimiento de nieve, como en Tascadero el año 2014, donde los flujos turbulentos corresponden a un 50.6% del balance energético, y en los mantos más profundos los flujos radiativos son más importantes, como en Tascadero el 2013 y 2015, en Valle Nevado y en Valle Hermoso el año 2015, donde los flujos radiativos corresponden al 76.9%, 66.1%, 79.9 % y 83.4 % del balance energético, respectivamente.

Ingeniero Civil / El recurso hídrico hace mención a los cuerpos de agua existentes en el planeta y su estudio busca determinar su disponibilidad para que así el ser humano pueda aprovecharlo desde el uso más básico, representado como el consumo directo, hasta su utilización en las principales actividades económicas, sociales y culturales de la población. Una parte importante proviene de la nieve, llegando a existir localidades que dependen casi en su totalidad de esta fuente de agua potable, por lo que comprender los procesos de formación y derretimiento del manto de nieve se vuelve indispensable. Uno de los factores determinantes al momento de estudiar estos procesos corresponde al balance de energía en el manto nival, en donde el aporte de los flujos turbulentos de calor intercambiados con la atmósfera y también las variaciones de energía interna han sido poco estudiados en ambiente de montaña, dada la complejidad que implican las pendientes en dichos terrenos, siendo que su contribución puede ser significativa. Así, esta memoria busca analizar las magnitudes y variaciones de estas componentes durante un período extenso, en el cual se realizó la campaña de mediciones en la zona de Valle Nevado, en la Región Metropolitana de Chile (33°21 S, 70°14 O, a 3038 m.s.n.m.). Para lo anterior se realizó la instalación de un anemómetro sónico con sensor de gases incorporado, una estación meteorológica estándar y sensores de luz y temperatura en profundidad del manto, con el fin de obtener la base de datos a utilizar. El análisis de la información medida entre el 23 de agosto y el 5 de octubre de 2016 permitió realizar, por un lado una estimación de las variaciones de energía interna de la nieve mediante la aplicación de un modelo difusivo de temperatura en profundidad del manto de nieve, y por otro, determinar las series de tiempo de los flujos turbulentos que podrían tener un fuerte impacto en el balance de energía de la nieve. Además, el estudio de las forzantes medidas y el contraste con los flujos turbulentos permitió realizar un análisis cualitativo para así comprender de mejor manera las variaciones observadas en las series de tiempo de dichos flujos. Finalmente se determinó el aporte de cada flujo al balance de energía, obteniendo que los flujos radiativos representan un 69% del total, el calor sensible un 13.8%, el calor latente un 9.8% y las variaciones de energía interna un 7.4%.La importancia de este trabajo radica, por un lado, en la determinación directa de los flujos turbulentos que usualmente son difíciles de cuantificar, y por otro, agregar al balance la componente asociada a las variaciones de energía interna que muchas veces se omite dada la complejidad que representa el hacer las mediciones.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Matemáticas Aplicadas / Ingeniero Civil Matemático / El gradiente de presión a lo largo de vasos sanguíneos con estenosis es un índice clínico importante para el diagnóstico de la severidad de patologías cardiovasculares. Mientras el estándar clínico para su medida es una cateterización invasiva (medir directamente la presión introduciendo un catéter en los vasos sanguíneos), la resonancia magnética de contraste de fase ha emergido como una prometedora herramienta para permitir cuantificaciones no invasivas de la presión relativa, ligando las medidas de velocidad (resueltas con alta resolución espacial) con la presión relativa vía las ecuaciones de Navier--Stokes. El objetivo de este trabajo es resumir, proponer y comparar distintos métodos de estimación de la presión relativa a través de una estenosis. Para esto usaremos simulaciones numéricas del fluido sanguíneo. Primero resumimos los métodos actuales para estimación de presión relativa, i.e. PPE, STE y WERP. Luego de proponer algunas mejoras a estos métodos, proponemos otra familia de métodos que integran las medidas sobre un volumen de control para recuperar la presión relativa. Realizamos un estudio comparativo de los métodos existentes y de los propuestos en este trabajo usando datos sintéticos perturbados en dimensión dos. PPE consiste en resolver un problema de Poisson para la presión p, usando medidas de velocidad de flujo sanguineo u : grad p = f(u). STE le agrega un término de difusión a este problema, agregando una velocidad ficticia w a divergencia nula. Esto lleva a resolver en la práctica un problema de Stokes: -Delta w +grad p = f(u). Ambos enfoques entregan una estimación de la presión en todo el dominio. En este trabajo proponemos integrar por partes el lado derecho de STE, reduciéndo los ordenes de derivación de las medidas, reduciendo así la propagación del ruido presente en las mediciones. Llamaremos a este método STEint. Por otro lado, WERP toma un enfoque distinto, en el que solo pedimos la diferencia de presión entre dos superficies basada en un balance de energía integral. Este método solo requiere calcular integrales sobre el dominio utilizando la velocidad medida. Esto lo hace muy superior en tiempo de cálculo, sin embargo, no obtenemos una estimación de la presión en todo el dominio, sino que una estimación para la diferencia de presión media entre dos superficie. En esta tesis también introducimos un nuevo enfoque inspirado en el WERP, que llamamos IMRP: en vez de multiplicar por la velocidad e integrar para obtener un balance de energía, multiplicamos por una función test auxiliar con el objetivo de obtener la presión relativa a través de un balance integral de momento. Dos versiones serán P-IMRP y B-IMRP. En síntesis, proponemos una serie de modificaciones de los algoritmos que estiman el salto de presión que en general mejoran los métodos y se pueden resumir como: Integrar por partes para reducir el orden de derivación, disminuyendo la amplificación del ruido. Usar funciones auxiliares distintas a las medidas y libres de ruido, para reducir la varianza y el sesgo de los estimadores. Aproximar la velocidad en el tiempo t=(n+1/2)tau, donde tau es el paso de tiempo, con un esquema u^{n+1/2}=(u^{n+1}+u^{n})/2. Esto reduce la varianza de los estimadores. Concluimos que los métodos más robustos son STEint B-IMRP.

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El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Estudia la métrica de McVittie para el caso plano. Eso requiere de un desarrollo de la relatividad general y la cosmología. Estudia los agujeros negros, en donde deduce la métrica planteada por Karl Schwarzschidl, bajos las mismas consideraciones, métrica estática y con un parámetro distinto a las coordenadas que es la masa; también, realiza una transformación de coordenadas que conduce a versión isotrópica de la métrica de Schwarzschild. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Realiza el diseño hidráulico de un aforador tipo Parshall empleando un modelo a escala, muy usado en sistemas de irrigación y alcantarillado, ésta determina la relación existente entre altura de carga y el caudal que circula, así como el límite modular. Los ensayos experimentales del aforador se realizaron en el laboratorio de hidráulica de la E.A.P Ing. Mecánica de Fluidos. El aforador presenta la forma de calibración propia, así como las fórmulas teóricas que presentan algunos autores, comparando los resultados de ambos métodos, obteniendo un mejor criterio sobre cual utilizar. Se tomarán como referencia datos de caudal máximo de diseño, del proyecto “Mejoramiento y Ampliación del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado de la Ciudad de Yurimaguas, Distrito Yurimaguas, Provincia de Alto Amazonas, Departamento de Loreto”. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniero Civil Mecánico / En las operaciones para neutralizar la acción del fuego en incendios forestales es imprescindible contar con vehículos que permitan al personal capacitado movilizarse de manera rápida, respetando la seguridad física de los equipos y tripulación, y sorteando obstáculos propios de la morfología del terreno o derivados por la acción del fuego. Además, si el vehículo posee un equipo retardante de fuego, se dispondrá de un recurso efectivo para neutralizar o mitigar los incendios forestales. La velocidad de desplazamiento máxima y la movilidad de un vehículo se ven afectadas por las vibraciones inducidas por el terreno y por vibraciones propias de los sistemas del vehículo. La frecuencia y magnitud de las vibraciones puede superar los límites de tolerancia humanas y los límites de resistencia en los componentes de la carga. De esto se desprende la necesidad de un modelo que cuantifique las vibraciones experimentadas por el vehículo en determinados entornos y condiciones operacionales. La presente memoria presenta un proceso para elaborar un modelo vibratorio que simule el comportamiento de un carro de carga M548A1 acondicionado para enfrentar los incendios forestales. El objetivo es generar un modelo vibratorio que incluya distintas fuentes de vibraciones incluyendo del terreno sobre el cual el móvil se desplaza. El modelo propuesto se realizará en el lenguaje de programación MATLAB V2015, en el cual se incluirán los perfiles de terreno generados con base a fuentes asociadas a las pruebas de vehículos y aquellos obtenidos de forma aleatoria. Se incluirán al modelo fuentes secundarias de vibración. Se validó el modelo por medio de datos empíricos obtenidos por el Departamento de Ingeniería del Instituto de Investigaciones y Control (IDIC). Con esto, se realizan las simulaciones del modelo para distintas configuraciones de carga para el vehículo acondicionado para operaciones contra incendios. Los resultados de las simulaciones se expresan de tal forma que por medio de normas especificas para límites de vibraciones sea posible concluir si el vehículo es capaz de operar satisfactoriamente en los terrenos considerados.

Ingeniero Civil Mecánico / Hoy en día el monitoreo de la integridad estructural ha logrado un gran interés. Detectar, localizar y cuantificar el daño en estructuras de forma eficaz, tiene un gran impacto en la seguridad y economía en distintas aplicaciones de ingeniería. Una forma de monitorear la integridad de distintos sistemas se basa en analizar su respuesta vibratoria frente a fuerzas de tipo impacto. Estos eventos son comunes en componentes aeronáuticos y elementos estructurales, y pueden ser precursores de fallas catastróficas o facilitar la aparición de grietas en el material. Por esta razón, se han desarrollado algoritmos que permiten localizar y cuantificar una fuerza de impacto, apenas esta es producida. Sin embargo, es necesario mejorar los resultados obtenidos hasta el momento y analizar la aplicación de estos métodos en estructuras más complejas. Por lo tanto, el objetivo del trabajo es desarrollar un sistema de detección, localización y cuantificación de la intensidad de los impactos en una placa de aluminio compuesta con estructura interna, a partir de un análisis de su respuesta vibratoria. Para esto, se utiliza una aproximación lineal basada en el principio de máxima entropía y además el análisis de componentes principales, el primero denotado como LME y el segundo como PCA, por sus siglas en inglés. Inicialmente, se desarrolla el algoritmo que permite la identificación y cuantificación de impactos. Dado que el algoritmo LME ha sido aplicado anteriormente para el caso de una placa de aluminio simple, se cuenta con los datos de impactos de este estudio, medidos en el Laboratorio de Vibraciones Mecánicas y Rotodinámica de la Universidad de Chile. Con estos datos se comprueba el desempeño del algoritmo LME al incorporar el método PCA. Luego, se diseña y construye un montaje experimental para una placa compuesta, el cual permite medir su respuesta vibratoria. La respuesta se obtiene a partir de las señales entregadas por sensores piezoeléctricos adheridos a la superficie de la placa. Los impactos se realizan por medio de un martillo modal, el cual tiene incorporado un sensor de fuerzas. La señal de los sensores piezoeléctricos y del sensor de fuerzas es adquirida mediante una tarjeta de adquisición de datos. La tarjeta digitaliza las señales para su procesamiento con el software MATLAB. Una vez procesados los datos, se aplica el algoritmo PCA+LME, y su desempeño se evalúa en función del error en las estimaciones de localización y magnitud de los impactos. Se obtiene entonces, para la placa simple un error de área de 0,016% y un error de fuerza de 5,94%. Mientras que para la placa compuesta se obtiene un error de área de 0,045% y un error de fuerza de 10,79%. Se concluye que el desempeño de la metodología desarrollada es validado al considerar los casos para una placa simple y una placa compuesta. Se comprueba que la incorporación del método PCA, como método para extraer parámetros característicos de la señal de respuesta, mejora las estimaciones entregadas por el algoritmo LME. Por otra parte, a pesar de obtener un pequeño aumento en el error, los resultados para la placa compuesta demuestran la efectividad de la metodología en casos más complejos, acercando el estudio a aplicaciones reales.