En esta tesis se abordó el estudio de la protección de las propiedades luminiscentes de complejos de terbio (III) y Europio (III) con ligantes Cromóforos sensibles a estos lantánidos como la 2,2 Bipiridina y la 1,10 Fenantrolina; por medio de la intercalación de estos complejos en matrices laminares como la Bentonita natural y la Hectorita sintética. El proceso de intercalación en los espacios interlaminares de dichas matrices se efectuó mediante dos técnicas diferentes: intercambio en solución acuosa de los complejos disueltos en etanol con la matriz suspendida en etanol - agua (1:1),y mediante condiciones de vacío a la fusión de los ligantes con la matriz intercambiada con el lantánido previamente. Se discute el efecto que tiene en las propiedades luminiscentes de los complejos la intercalación por una u otra técnica. Se discute también el rol que desempeña la matriz en la protección de las propiedades luminiscentes de los complejos de lantánidos. La protección de las propiedades luminiscentes de los sistemas intercalados se midió en términos de rendimiento cuántico del proceso de emisión, permitiendo evaluar la potencialidad de los productos para alguna aplicación de interés en dispositivos ópticos. Se evaluó la estabilidad de las propiedades luminiscentes de los compuestos intercalados en agua, lo cual es un factor crucial por ser ésta un agente desactivador muy eficiente de la luminiscencia. También se evaluó la estabilidad de las propiedades de los productos en el tiempo por exposición al aire. Se comparan las propiedades luminiscentes de los sistemas intercalados estudiados en cuanto al centro metálico (lantánido), lo que permitió determinar cuál de ellos es más eficiente o cuál tiene mayor estabilidad como sistema emisor de luz.

El objetivo del presente trabajo de título es la aplicación de catalizadores de paladio soportado en óxido de zirconia de alta área, a la reducción de emisiones de NOx en procesos de combustión de metano. Esto se fundamenta en los altos niveles que este contaminante presenta en la atmósfera de Santiago. Además, el interés de este estudio radica en la posibilidad de usar gas natural como una solución al problema y en la imposibilidad de utilizar para ello convertidores catalíticos tradicionales. Se estudió como soporte al óxido de zirconia, sintetizándose con diversos métodos de modo estabilizar una alta área superficial y con ello favorecer altas dispersiones de la fase activa de paladio. Con este fin se utilizó azufre, sodio y níquel incorporado a la zirconia en diferentes etapas de la síntesis del catalizador. Utilizando distintas cargas de paladio, estos materiales se utilizaron como catalizadores para efectuar la combustión bajo 600ºC con el fin de evitar la producción de NOx. Asimismo, suponiendo que estos contaminantes han sido emitidos, se utilizaron estos materiales para efectuar la reducción de NO con metano en exceso de oxígeno. Los resultados muestran que cuando se reprime la combustión de metano, mediante el uso de soportes ácidos, los catalizadores muestran actividad en reducción de NO. Esta actividad aumenta en la medida que crece el área del soporte, lo cual se logra introduciendo en la síntesis sodio o níquel como estabilizadores. Este último elemento permite obtener un catalizador altamente activo en reducción de NO y muy estable en el tiempo. En contraste, la reacción de combustión de metano a baja temperatura es independiente del área del soporte. Se concluye que es factible lograr una disminución importante de los contaminantes NOx, ya que es posible obtener catalizadores activos aplicables a los procesos de combustión de metano, a través de la estabilización del óxido de zirconia de alta área, introduciendo sodio o níquel al soporte. Se propone el estudio en condiciones húmedas del catalizador cuyo soporte se ha estabilizado con Ni, ya que en condiciones secas usadas en reducción de NO, su desempeño es promisorio. Lo mismo ocurre con el soporte dopado con sodio aplicado a combustión de metano.

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Doctora en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencias de los Materiales / En este trabajo de tesis se presenta la síntesis, estudio estructural y magnético de materiales basados en redes inorgánicas de fosfato de oxovanadio: (VVPO), (VIVPO), (VIIIPO) y oxovanadio (VVO), funcionalizadas con metales de la primera serie de transición: CuII (3d9), FeIII (3d5) y MnII (3d5). El método de síntesis hidrotermal permitió aislar ocho materiales, los cuales exhiben diferente dimensión estructural: [{Mn(fen)2}(VO3)2]n (1) (1D), [{Mn(bipy)(VO3)2}{VO2(bipy)}(VO3)(V2O6)]n (2) (1D), [V4O10(fen)2]n (3) (1D), (materiales VO), [Cu(bipy)(VO2)(PO4)]n (4) (1D), [Cu(fen)(VO2)(H2PO4)(HPO4)]n (5a) (1D), [{Cu(fen)}2(VO)3(PO4)2(HPO4)2] 2H2O (5b) (2D), [{Cu(fen)}2(VO4)(H2PO4)2(PO4)(H2O)2]n (6) (1D), K3[Fe3.26V0.74(OH)O(PO4)4(H2O)2] 2H2O (7) (3D) y [(VO)3(μ PO4)2(bipy)(μ OH2)] 1/3 H2O (8) (1D), (materiales VPO). El estudio de las propiedades magnéticas de los materiales híbridos (1), (2), (4), (5b), (6) y (8) se realizó en base a las mediciones de magnetización en función de la temperatura. Los ajustes de los datos de susceptibilidad magnética experimentales, utilizando modelos analíticos y método de diagonalización matricial, permitieron obtener las constantes de acoplamiento magnético, J, para cada sistema. Para los compuestos (1) y (2) se observa un comportamiento antiferromagnético débil (J <1 cm-1), el cual se debe principalmente al número de átomos puente entre los centros paramagnéticos de MnII. Los compuestos (4) y (6) también presentan comportamiento antiferromagnético débil. Para (4) la constante de acoplamiento indica una interacción magnética más intensa que para el caso de (6), favorecida por factores geométricos, específicamente, por la disposición Cuec-Cuec. Para los sistemas (5b) y (8) las constantes J también reflejan la naturaleza antiferromagnética presente en ambos casos, siendo este fenómeno debido a la presencia de dos especies paramagnéticas, CuII y VIV. En (5b), los valores de J más negativos indican que los caminos más favorecidos para el acoplamiento magnético se producen entre centros de igual naturaleza (Cu-Cu y V-V). En (8) el valor de J >100 cm-1 también indica que la intensidad del acoplamiento magnético entre la dupla Vec-Vec está favorecido por la simetría orbital. En resumen, se logró relacionar factores geométricos con los fenómenos magnéticos cooperativos observados.

Ingeniero Civil Mecánico / El mineral de Cobre, muy importante para nuestro país, es extraído por muchas de las empresas mineras en Chile, siendo Codelco la más importante. El principal producto son los cátodos de cobre, que presentan niveles de pureza superiores a 99,99%. Estos cátodos se venden a diversas plantas manufactureras extranjeras de alambrón, las que posteriormente producen cables y alambres. Para obtener el alambrón, se aplica a los cátodos una serie de procesos de transformación, los que pueden alterar el contenido inicial de impurezas presentes. El principal problema que pueden generar estas impurezas es una disminución en las propiedades mecánicas del Cobre como, por ejemplo, reducir su ductilidad. Tales impurezas pueden presentarse disueltas, segregadas o en forma de precipitados, en una matriz dúctil de cobre. El objetivo del presente trabajo es determinar una geometría de probeta de tracción sensible al efecto de fragilización asociado a la presencia de impurezas en el cobre. Para tal efecto, se diseñaron probetas que concuerdan con las normas internacionales. Después, tales probetas se modelaron mediante elementos finitos y se realizaron ensayos de tracción en probetas de diferente geometría, con distinta pureza de cobre, junto con el pertinente análisis fractográfico. Finalmente, se analizó el conjunto de los resultados y se determinó la mejor geometría de probeta para el objetivo fijado. A partir de normas internacionales de ensayos de tracción para probetas con entalle, se diseñaron probetas entalladas con dos geometrías distintas, cilíndricas y planas, las que podían presentar 2 tipos de ángulos de entalle, 60 o 90 grados. Dichas probetas poseen un área central reducida que genera una zona de concentración de esfuerzos con una componente de tracción triaxial, donde deben activarse los mecanismos de fractura, los cuales son sensibles a la presencia de impurezas. Se realizaron 29 experiencias de tracción en probetas de diferentes cobres (cátodo, blíster, ánodo y cobre comercial 99,99%), para caracterizar experimentalmente las probetas diseñadas. Además, a las probetas ensayadas se les realizó análisis químico, por descarga luminiscente de espectrometría de masas (GDMS), análisis de gas instrumental (IGA), y también análisis fractográfico, en un microscopio electrónico de barrido equipado con espectroscopía por Rayos X (EDS). La etapa crítica del presente trabajo fue la correlación de los resultados obtenidos experimentalmente con lo obtenido con la modelación por elementos finitos, de una probeta cuya geometría optimice la sensibilidad del material a la deformación. En cuanto a los resultados experimentales, la geometría más sensible a la presencia de impurezas resultó ser la cilíndrica; además, ángulos más agudos de entalle presentan una mayor sensibilidad a las impurezas. Este tipo de probetas también presentó el mayor grado de triaxialidad en la simulación por elementos finitos.

La contaminación de los suelos agrícolas en el valle del Mantaro, está afectando a los diferentes cultivos, y requiere el análisis de técnicas alternativas para su remediación que sean factibles para los diferentes productores de nuestra zona. Durante el periodo de enero a marzo del año 2014, se instaló un experimento en el distrito El Mantaro, con los objetivos de (i) determinar el efecto de los niveles de estiércol de lombriz (EL) y CaCO3 en la biodisponibilidad de plomo (Pb), cadmio (Cd) y cromo (Cr) y en el crecimiento de la planta de maíz, en un suelo representativo del distrito, y (ii) determinar la correlación entre las enmiendas orgánicas e inorgánicas y la biodisponibilidad de plomo (Pb), cadmio (Cd) y cromo (Cr) en un suelo representativo del distrito El Mantaro. Los tratamientos fueron: EL (2%), EL (4%), CaCO3 (2%), CaCO3 (4%), EL (2%) + CaCO3(2%) y EL (4%) + CaCO3(4%), dispuestos en un Diseño Experimental Completamente al Azar con 7 tratamientos (incluyendo un testigo) y 3 repeticiones, utilizando el maíz (Zea mays) var. San Jerónimo, como planta indicadora. El suelo del experimento fue caracterizado en su capa superior, en sus propiedades físico-químicas antes de su instalación. Se evaluó el contenido total de plomo, cadmio y cromo en cada uno de los tratamientos así como altura de planta y peso de materia seca de la parte aérea del cultivo de maíz. Las conclusiones fueron: Los niveles de estiércol de lombriz y CaCO3 disminuyeron la biodisponibilidad de plomo y cadmio en el suelo del distrito El Mantaro. La biodisponibilidad de cromo total del suelo en el distrito de El Mantaro, no fue influenciada. El cultivo de maíz presentó diferencias estadísticas altamente significativas en el peso seco de la parte aérea debido a los tratamientos de enmiendas aplicadas al suelo. La altura de planta no presentó diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos. Se encontró regresión y correlación estadísticamente significativa entre las enmiendas orgánicas e inorgánicas aplicadas al suelo y el contenido de cadmio total en el suelo. La regresión y correlación entre los tratamientos aplicados y el contenido de plomo y cromo en el suelo no tuvieron significación estadística. El contenido de plomo en los tratamientos testigo y con 2% de CaCO3 no superaron los límites permisibles para el Estándar de Calidad Ambiental de suelos agrícolas de Perú y Canadá, pero si superaron los límites permisibles para el Estándar de Calidad Ambiental de Holanda. El contenido de cadmio en los siete tratamientos estudiados no superaron los límites permisibles establecidos en los Estándares de Calidad Ambiental de Perú, Canadá y Holanda. Los tratamientos de estiércol de lombriz y CaCO3 no superaron los Estándares de Calidad Ambiental de Canadá y Holanda. / Tesis

En el presente trabajo de Tesis, se estudia el comportamiento de los electrones cuando la red cristalina se encuentra deformado, para lo cual se obtuvieron aleaciones de cobre – aluminio ( Cu0,975Al0,025) y se han preparado Probetas con dimensiones adecuadas y luego se sometieron a tracción. Se midieron la resistividad eléctrica antes y después de la tracción, observándose un incremento de la resistividad eléctrica, que nos permite graficar la curva de resistividad eléctrica en función de la deformación plástica. Observándose el comportamiento polinomio de grado dos. La gráfica se discute usando la teoría de dislocaciones. / Tesis

Doctor en Química / En este trabajo de tesis se abordó la síntesis, caracterización estructural y el estudio magnético de nuevos y novedosos sistemas polinucleares de cero dimensionalidad. Estos complejos polinucleares fueron obtenidos por síntesis tradicional y síntesis solvotermal. El estudio magnético de estos compuestos se realizó por medio de técnicas experimentales y teóricas. Siete nuevos compuestos trinucleares oxo centrados de FeIII fueron obtenidos por síntesis solvotermal los cuales fueron caracterizados estructuralmente, siendo estos compuestos; [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4] (1), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeBr4] (2), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3]BF4· 0.5 CH3CONH2· 0.5 H2O (3), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][GaCl4] ∙ [Fe2GaO(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4] (4), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)2(H2O)1][CH3CO2]∙[Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)1(H2O)2][CH3CO2]∙ CH3CONH2 (5), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4]∙[Cr3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][CrCl4] [Fe2CrO(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][CrCl4]∙[FeCr2O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4] (6), [Fe3O(C(CH3)3CO2)6(C(CH3)3CONH2)3][FeCl4] (7). Los compuestos (1), (2), (3), (4) presentan un comportamiento antiferromagnético global. Las medidas de magnetización dc y ac, demuestran que existe un orden magnético para (1) y (2). Las medidas magnéticas ac en función de la frecuencia, confirman que (1) presenta un comportamiento magnético del tipo “Single Chain Magnet”. Los compuestos (1) – (3) fueron estudiados teóricamente, y confirman que las interacciones intramoleculares son antiferromagnéticas. Además, en esta tesis se presenta la estructura de un nuevo compuesto trinuclear hidroxo centrado de CuII de formula, [Cu3(μ3OH)(pz)3(pzH)3(BF4)](BF4) (8). El estudio teórico de las propiedades magnéticas de una serie de compuestos trinucleares de CuII cuyas estructuras y propiedades magnéticas experimentales han sido informados en la literatura ([Cu3(μ3OH)(aat)3(H2O)3](NO3)2; [Cu3(μ3OH)(aaat)3(H2SO4)(HSO4)(H2O)]; [Cu3(μ3OH)(PhPyCNO)3(tchlphac)2]; [Cu3(μ3OH)(PhPyCNO)3(NO3)2(CH3OH)]; [Cu3(μ3OH)(pz)3(Hpz)3(ClO4)2]; [Cu3(μ3OH)(pz)3(Hpz)(Me3CCOO)2]; [Cu3(μ3OH)(8-amino-4-metil-5-azaoct-3-en-2-ona)3][CuI3]) demuestra que el ligando μ3OH, junto con los ligandos orgánicos puente, contribuyen al fenómeno magnético total del sistema. También se informa la síntesis, caracterización estructural y magnética de dos compuestos hexanucleares de CuII, [Cu6(μ6OH)(μ2OH)(μ3OCH3)2(μ2OCH3)2(3,5-pzMe2)6] (9), [Cu6(μ2OH)6(3,5-pzMe2)6(CH3CN)] ∙ CHCl3 (10). El compuesto (9), es el primer complejo de CuII que presenta un ligando puente μ6OH-, y el compuesto (10) es el primer compuesto tipo “rueda” que tiene una molécula neutra (CH3CN) en el centro. Ambos sistemas presentan un comportamiento antiferromagnético. El estudio teórico de las propiedades magnéticas permitió analizar interacciones magnéticas que por métodos experimentales no podrían ser estimadas. / This doctoral thesis describes with the synthesis, structural and magnetic characterization of new and novel polynuclear systems of zero dimensionality. These complexes were obtained by traditional and solvothermal synthesis. The magnetic studies of these compounds were done by experimental and theoretical methods. Seven new trinuclear oxo centred FeIII systems were obtained by solvothermal synthesis. All these compounds were structurally characterized; [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4] (1), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeBr4] (2), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3]BF4· 0.5 CH3CONH2· 0.5 H2O (3), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][GaCl4] ∙ [Fe2GaO(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4] (4), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)2(H2O)1][CH3CO2]∙[Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)1(H2O)2][CH3CO2]∙ CH3CONH2 (5), [Fe3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4]∙[Cr3O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][CrCl4] [Fe2CrO(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][CrCl4]∙[FeCr2O(CH3CO2)6(CH3CONH2)3][FeCl4] (6), [Fe3O(C(CH3)3CO2)6(C(CH3)3CONH2)3][FeCl4] (7). Compounds (1), (2), (3) and (4), present a global antiferromagnetic behaviour. The dc and ac magnetic measurements show that for (1) and (2) some kind of magnetic ordering exists. A dependency of the ac magnetic data with the frequency is present indicating that the system behaves as a Single Chain Magnet. Theoretical calculations of the magnetic properties of (1) – (3) confirm that the intramolecular interactions are antiferromagnetic. A new trinuclear hidroxo-centred CuII complex was synthesized and structurally characterized, [Cu3(μ3OH)(pz)3(pzH)3(BF4)](BF4) (8). The theoretical study of the magnetic properties of a series of previously reported trinuclear hidroxo-centered CuII systems ([Cu3(μ3OH)(aat)3(H2O)3](NO3)2; [Cu3(μ3OH)(aaat)3(H2SO4)(HSO4)(H2O)]; [Cu3(μ3OH)(PhPyCNO)3(tchlphac)2]; [Cu3(μ3OH)(PhPyCNO)3(NO3)2(CH3OH)]; [Cu3(μ3OH)(pz)3(Hpz)3(ClO4)2]; [Cu3(μ3OH)(pz)3(Hpz)(Me3CCOO)2], [Cu3(μ3OH)(8-amino-4-metil-5-azaoct-3-en-2-ona)3][CuI3]), reveals that the μ3OH ligand, together with the bridging ligands, contributes to the magnetic phenomena of the system. Two new hexanuclear CuII complexes have been synthesized, and structurally and magnetically characterized, [Cu6(μ6O)(μ2H2O)(μ3OCH3)2(μ2OCH3)2(3,5-pzMe2)6] (9) and [Cu6(μ2OH)6(3,5-pzMe2)6(H2O)] ∙ CHCl3 (10). Compound (9) is the first CuII complex which presents a μ6-O2- ligand, and (10) is the first hexanuclear wheel-like CuII complex that presents a neutral molecule in the centre (H2O). The magnetic properties of these systems show that both systems present an antiferromagnetic behavior. The theoretical calculations of these systems allowed the evaluation of the magnetic exchange pathways that cannot be studied experimentally. / Conicyt

Ingeniero Civil Electricista / Para el diseño y fabricación de transformadores eléctricos de distribución, el acero al silicio de grano orientado en los núcleos magnéticos es el más ampliamente utilizado, dadas sus características de gran permeabilidad a altas densidades de flujo, bajas pérdidas en vacío y ventajas económicas. No obstante, han surgido alternativas a este material que ofrecen beneficios únicos y novedosos. Éste es el caso de los núcleos fabricados con láminas de metal amorfo, los cuales entraron en circulación a comienzos de los 80, teniendo muy buena recepción en países como EEUU, Japón, China e India. El objetivo principal de este tema de memoria es validar el uso de núcleos fabricados con acero amorfo, con respecto a aquellos elaborados con aceros tradicionales, tanto en el aspecto técnico (teórico), así como económico. Para ello, se propone el desarrollo en dos ejes principales; el primero, una etapa de investigación, donde se establecen características básicas del metal amorfo, tanto físicas como químicas; y la segunda, el diseño teórico del transformador de distribución con este tipo de núcleo, respetando las normativas vigentes y estableciendo patrones básicos para la confección de este tipo de equipos. Se propone un diseño de núcleo enrollado con láminas de metal amorfo para transformadores de distribución monofásico, basado en las características de la aleación Metglas 2605SA1, realizando dos simulaciones de cálculo de parte activa: un transformador de 15 kVA, 23000/231 V y transformador de 25 kVA, 13200/231 V. En ambos casos los diseños simulados cumplen con los estándares normativos mundiales y revelan las ventajas de este tipo de material con respecto al acero al silicio de grano orientado, tan ampliamente tratados en la literatura técnica: reducción de pérdidas en vacío del orden de 75 85%; reducción de corriente de excitación en torno al 75 85%; confiabilidad del transformador similar a los casos convencionales (vida útil estimada de 30 años); entre otros. El análisis se complementa con una evaluación económica mediante el TOC (Total Ownership Cost) que incluye el costo inicial del equipo (costos por materias primas y mano de obra) más un costo de operación (valorización en el tiempo de las pérdidas en vacío y en carga). En el caso de las simulaciones de los transformadores con núcleo amorfo, se realizan dos ensayos para cada equipo considerando dos valorizaciones de pérdidas distintas obtenidas de la literatura y del propio fabricante de la cinta amorfa. En ambas situaciones se obtiene un TOC del transformador amorfo más bajo que el acero tradicional, en porcentajes que varían entre 0,5% y 6% aproximadamente. Estos valores crecen aún más cuando el factor de carga disminuye, acercándose a cero.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / En el desarrollo de las industrias de manufactura se busca acelerar los procesos, en este punto la manufactura aditiva ha ayudado al progreso de la industria gracias a la creación de prototipos rápidos, con precisión, y disminución de costos, entre otros. Existen distintas formas de manufactura aditiva y aplicaciones con distintos materiales, plásticos, metales y cerámicos. Dentro de la manufactura aditiva se encuentran los procesos de proyección térmica usada típicamente con metales, donde se proyectan partículas fundidas, semifundidas o en frío. Este último es el caso de los sistemas de Cold Spray que son utilizados hoy en día para la manufactura de revestimientos, reparación de piezas mecánicas, relleno de orificios, relleno de piezas de fundición defectuosas, entre otros tipos de aplicaciones. Lo mencionado anteriormente tiene aplicaciones en el área de energía, aeroespacial, militar, automotriz, entre otros. En este proceso de manufactura se proyectan partículas metálicas, por intermedio de un gas que es calentado y acelerado mediante una tobera de Laval a velocidades supersónicas, las partículas logran su adhesión por la deformación plástica sufrida en el impacto. La presente Memoria consiste el diseño, construcción y pruebas de un sistema de Cold Spray de baja presión. Este proyecto se divide en varias etapas: Definir criterios de dise- ño, Diseño preliminar, Memoria de cálculo, Selección de componentes, Diseño y validación mediante elementos finitos, Construcción y ensamblaje, Pruebas. Luego de fabricado el sistema se realizan una serie de pruebas en cada uno de sus subsis- temas (control gas, control temperatura, movimiento y gabinete protección). Estas pruebas sirven para observar desperfectos, analizar sus posibles causas y opciones de solución. Una vez terminada la construcción y pruebas, se plantean mejoras a futuro, donde se destaca la construcción de una nueva tobera y un alimentador de partículas; así como también, la aislación de las partes mecánicas (husillos y ejes lineales), ya que éstas pueden sufrir daños o desperfectos por suciedad o polvos proyectados. Finalmente con el sistema de Cold Spray se busca realizar posteriores estudios en el ámbito de la manufactura aditiva y así conocer distintos tipos de aplicaciones según sus propiedades mecánicas.