Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Fluidodinámica / El transporte hidráulico de partículas a altas concentraciones es una tecnología ampliamente utilizada en la industria para transportar diferentes tipos de materiales granulares mediante la mezcla con fluidos, agua en la mayoría de los casos. En el primer capítulo de esta tesis, vamos a discutir los aspectos más importantes de la dinámica de las suspensiones. En particular, vamos a explicar la física de las suspensiones diluidas, suspensiones semi-diluidas y suspensiones concentradas. Adicionalmente, una revisión de la sedimentación de partículas será mostrada. La sedimentación es un proceso por el cual las partículas sólidas se separan de un líquido, generalmente bajo la acción de fuerzas gravitacionales. La sedimentación es una de las técnicas más antiguas conocidas utilizadas en la industria para limpiar fluidos o, alternativamente, para recuperar partículas. En el segundo capítulo, vamos a mostrar los resultados de un trabajo numérico experimental de sedimentación de partículas ligeramente polidispersas. Una serie de simulaciones numéricas y experimentos de sedimentación se han realizado para comprender los factores que controlan el ángulo final de una capa de sedimento estática formada por partículas cuasi-monodispersas que sedimentan en un contenedor inclinado. El conjunto de experimentos incluye varias combinaciones de la viscosidad del fluido, ángulo del contenedor y concentración de sólidos. Una comparación entre los experimentos y un conjunto de simulaciones numéricas en dos dimensiones muestra que el mecanismo físico responsable de la disipación de energía en el sistema son las colisiones entre las partículas. Los resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre el mecanismo que establece la morfología de la capa de sedimento formada por la sedimentación de las partículas en el fondo de un contenedor inclinado. El seguimiento de la interfaz entre los sólidos de la suspensión y la zona clara de fluido revela que el ángulo final adoptada por la capa de sedimento muestra fuertes dependencias de la concentración inicial de partículas y la inclinación del recipiente, pero no la viscosidad del fluido dentro de un rago de números de Reynolds de partículas pequeños. Se concluye que (1) la función de escondimiento juega un papel importante en el ángulo de la capa de sedimentos, (2) la relación entre el efecto de fricción y la pendiente puede ser explicado como una función casi lineal de la velocidad proyectada a lo largo del fondo del contenedor, y ( 3) antes de la finalización de la sedimentación hay una interacción entre partículas significativa a través del fluido que afecta a la organización de la capa final. Podemos expresar la pendiente del lecho de sedimentos como una funci|ón de dos números adimensionales, una versión del número inercial y la concentración de partículas. Los presentes experimentos confirman algunos resultados anteriores sobre el papel del fluido intersticial en los flujos a bajos número de Stokes de partículas. Por último, vamos a mostrar los resultados de un trabajo numérico. Aquí, hemos utilizado un modelo de mezcla continuo para resolver numéricamente las ecuaciones de momento y continuidad asociadas con la dinámica de sedimentación de mezclas de líquido y sólido altamente concentradas en un conducto inclinado abajos números de Reynolds. El conjunto de simulaciones numéricas incluye varias combinaciones de la viscosidad del fluido, ángulo de conducto y concentración de partículas. Esta investigación tiene como objetivo mostrar la fenomenología y dinámica asociada a la sedimentación de partículas monodispersas bajo diferentes condiciones físicas y la caracterización de la etapa final de la capa de sedimento en dos tipos de geometrías inclinadas, con y sin una sección horizontal. Usando argumentos de escala, una expresión matemática formada por tres grupos a dimensionales, incluyendo el número inercial, la concentración de partículas y la relación entre el número de sedimentación Grashof para el número de Reynolds se propone para explicar la altura de la capa de sedimento en la zona de cambio de pendiente de un conducto. Además, encontramos que la concentración inicial es una variable muy importante para saber bajo qué condición es el conducto podría obstruirse. Los principales resultados de esta tesis se presentaron como dos artículos científicos, el primero publicado en el Journal Physics of Fluids, y el segundo trabajo bajo revisión en el International Journal of Multiphase Flow. / Esta tesis ha sido parcialmente financiada por Conicyt Beca de Doctorado Nacional N° 21110766

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Matemáticas Aplicadas. Ingeniero Civil Matemático / En 1992 M. Boshernitzan [6] presenta una condición suficiente para que los subshifts minimales sean únicamente ergódicos. Usando el concepto de factores simbólicos extendemos esta condición a sistemas minimales de Cantor. Decimos que un sistema minimal de Cantor satisface la condición de Boshernitzan si todos sus factores simbólicos satisfacen la condición de Boshernitzan. Esta extensión resulta natural en cuanto todo sistema minimal de Cantor es topologicamente conjugado al límite inverso de ciertas secuencias factorizantes de factores símbolicos. Demostramos que la condición de Boshernitzan implica única ergodicidad para sistemas minimales de Cantor. También mostramos que esta condición puede ser verificada analizando cualquier representación de Bratteli-Vershik de un sistema minimal de Cantor dado. Luego tiene sentido buscar condiciones sobre los diagramas de Bratteli asociados a un sistema minimal de Cantor que sean necesarias y/o suficientes para que tal sistema satisfaga la condición de Boshernitzan. Presentamos varias de estas condiciones. Las más generales están relacionadas con el comportamiento asintótico de los vectores de altura y los vectores de medida de las representaciones de Bratteli-Vershik. Estas condiciones son luego reduci- das, sacrificando un poco de generalidad, a condiciones concernientes a la repetición de un bloque de matrices positivas dado en una cantidad infinita de niveles de los diagramas. En todos los casos se considera una hipótesis de estandarización sobre el orden de los diagramas. Se explora el alcance y las limitaciones de los criterios presentados a través del estudio de ejemplos específicos. Se observa que la combinatoria de los sistemas influye de gran manera en el cumplimiento de la condición de Boshernitzan. In 1992 M. Boshernitzan [6] provided a sufficient condition for minimal subshifts to be uniquely ergodic. By using the concept of symbolic factors we extend this condition to Cantor minimal systems. We say a Cantor minimal systems satisfies Boshernitzan s condition if all of its symbolic factors satisfy Boshernitzan s condition. This extension seems natural given the fact that every Cantor minimal system is topologically conjugate to the inverse limit of certain factoring sequences of symbolic factors. We prove that Boshernitzan s condition implies unique ergodicity for Cantor minimal systems. We also show that this con- dition can be verified by analyzing any particular Bratteli-Vershik representation of a given a Cantor minimal system. It then makes sense to look for diagram related necessary and/or sufficient condition for Cantor minimal systems to satisfy Boshernitzan s condition. We pro- vide several of these conditions. The more general ones relate to the asymptotic behaviour of the height vectors and measure vectors of the Bratteli Vershik representations. These con- ditions are then reduced, sacrificing some generality, to conditions concerning the repetition of a given block of positive matrices at inifinitely many levels of the diagrams. In all cases a standardization hypothesis on the order of the diagrams is made. We explore the scope and limitations of the criteria provided by studying specific examples. The combinatorics of the systems is seen to greatly influence the achievement of Boshernitzan s condition.

El nivel de complejidad y organización de la materia en los seres vivos es sorprendente y a la vez fascinante. Aun cuando no se sepa por qué existe o cómo se genera, se cree firmemente en el paradigma que dicta que gran parte de la información para el surgimiento de tal complejidad está codificada, de alguna forma, en los genes. Al respecto las redes de regulación transcripcionales cumplen un rol fundamental, por cuanto son capaces de responder a estímulos externos y controlar de forma precisa los genes, y por ende, las proteínas que son expresadas en un momento particular. Debido a la incapacidad para directamente observar y comprender el funcionamiento de estos sistemas de regulación, surge la necesidad de utilizar métodos indirectos basados en el análisis de experimentos de expresión genética. Lamentablemente la mayor parte de estos procedimientos son de naturaleza estadística, por lo que ignoran el trasfondo netamente biológico del sistema analizado. Por ende los resultados carecen del sentido biológico necesario para hacerlos útiles e interpretables a dicho nivel. En el último tiempo nuevos enfoque de análisis basados en la naturaleza estructural del problema han sido introducidos. Al respecto, NCA (Network Component Analysis) ha demostrado un gran potencial y ventaja sobre otro tipo de aplicaciones, permitiendo al investigador reconstruir los parámetros desconocidos de redes de regulación transcripcionales. En el presente estudio se pretende reproducir las bases de dicha técnica, con el objetivo de comprender sus ventajas e identificar sus limitaciones. Luego se busca modificar y extender la técnica base, buscando incluir en el método nuevas funcionalidades, que en conjunto con reconstruir la red permitan la inclusión de información adicional con el fin de obtener resultados más precisos. El enfoque propuesto permite incluir la varianza de los datos de microarrays utilizado en el análisis, así como suposiciones en los parámetros a estimar del modelo, obteniendo así reconstrucciones que bajo ciertas condiciones se muestran más precisas que con el método original. Los métodos son probados y validados extensamente en redes sintéticas obteniendo resultados que ilustran la gran capacidad y robustez frente a errores de la técnica desarrollada. Por otra parte, un nuevo enfoque basado en la técnica heurística de recocido simulado es desarrollado. Con éste se espera encontrar redes alternativas a la propuesta, que expliquen de manera alternativa los resultados obtenidos y reduzcan así la gran cantidad de información respecto a la estructura de la red que NCA requiere para trabajar.

Ingeniera Civil Química / La vulcanización de neumáticos es un proceso químico que requiere escencialmente calor para llevarse a cabo. Las prensas de vulcanización son los equipos en donde se realiza de forma continua este proceso, su estructura abarca, entre otras partes, el molde que le otorga la forma al neumático y los conductos que permiten el ingreso de vapor. Este vapor es utilizado como fuente de calor por lo que se encuentra a altas presiones y temperaturas. Conocer las formas en que se transfiere el calor dentro y en las vías de suministro a una prensa, permite proponer alternativas que disminuyan el gasto energético y optimicen el proceso. Con este fin, se realizó un modelo que considera tanto la estructura de la prensa y el neumático, como las principales etapas del ciclo de operación de la prensa para, mediante la resolución de un sistema de ecuaciones diferenciales parciales con la implementación de elementos finitos, obtener un perfil de temperaturas, a partir del cual se pudo estudiar la transferencia de calor en el neumático. Se obtuvo que el calor entregado a través del vapor corresponde a un porcentaje menor al 1% del calor que efectivamente ingresa a la prensa, lo atribuible a la geometría del sistema. También se determinó que el mecanismo preponderante en la transferencia de calor hacia el neumático, es la convección, por lo que el movimiento de los fluidos cobra gran importancia. Por otro lado, se obtuvo un buen ajuste del modelo a los datos experimentales, particularmente en la etapa de enfriamiento del neumático. La otra parte del estudio consistió en encontrar mejoras a la disipación de energía que se da en las cañerías que transportan el calor hacia la prensa. Se propuso implementar dos tipos de aislaciones, por lo que se realizaron una serie de pruebas para determinar cuál tipo presentaba un mejor desempeño como aislante, determinándose que la aislación de tipo rígida, conformada por una capa interna de lana mineral y una externa de zincalum, permitiría ahorrar 794 [ton/año] de vapor de agua por prensa.

Ingeniero Civil Mecánico / Este trabajo consiste en obtener el campo de deformación de una probeta de acero SAE 1020 sometida a flexión, a partir de mediciones del campo de desplazamiento a través de correlación de imágenes digitales con cámaras DIC (Digital Image Correlation). Este sistema DIC, es un mé-todo óptico no destructivo para medir el campo de desplazamientos y deformaciones en todo punto. Sin embargo, el proceso de captura digital de imágenes está sujeto a muchas fuentes de ruido y error. Esta situación, define el principal foco de estudio de reducir el efecto del ruido experimental y los errores numéricos en la obtención del campo de deformaciones, en donde los resultados obtenidos son comparados con la solución del problema de flexión, utilizando elementos finitos. De esta forma, el trabajo realizado es necesario como fase preliminar para el estudio de fenómenos más complejos, tales como, el estudio de propagación de grietas en materiales considerando el efecto microestructural, así como también en materiales frágiles, por mencionar algu-nos. La primera parte del trabajo, contempla una revisión detallada de la bibliografía y estudio de la teoría, junto con la obtención de desplazamientos utilizando correlación de imágenes digi-tales. Para esto, se propusieron dos técnicas de preparación de las probetas para la correlación de imágenes digitales. La primera, por medio del salpicado de tinta con un cepillo y tinta en spray negra. La segunda propone el estampado del patrón de manchas con tinta gráfica por medio de un timbre fabricado por cortado laser. Esta última, implicó los mejores resultados en la obtención de desplazamientos. Posterior a la preparación de probetas, se definen los parámetros de opera-ción de la máquina del ensayo, para luego obtener los desplazamientos de las muestras utilizando el software propio de las cámaras DIC. Los parámetros de correlación de mejores resultados fue-ron un sub set de referencia de 17x17 pixeles y distancia de paso de 5 pixeles, presentando un error promedio de dos órdenes de magnitud menor a la escala de los desplazamientos medidos. La segunda parte, busca la reducción del ruido en los campos de deformación por medio de tres métodos diferentes. El primer método propuesto busca suavizar el campo de desplaza-mientos de forma previa a la obtención del campo de deformación por diferenciación numérica. Este método alcanza una reducción de un 88.5% del error promedio, con respecto a los campos de deformación obtenidos directamente sin suavizar. El segundo, utiliza el método Pointwise Least-Squares, por ajuste de mínimos cuadrados, alcanzando una reducción del 80,5%. Finalmen-te, el último método, busca la disminución del ruido inherente en el campo de deformación, de-finiendo sobre él una función de costos regularizada, cuyo mínimo implica el campo de mejor rendimiento. Este último método alcanza una reducción del 72,28% del error promedio. Del trabajo realizado, se observa que el montaje experimental y la calibración de las cáma-ras tienen la mayor influencia en los errores de los desplazamientos medidos. En cuanto a los mé-todos de reducción del error en el campo de deformación, el más efectivo corresponde al suavizado de los desplazamientos mediante la aproximación de la transformada de coseno discreta.

Ingeniero Civil de Minas / Existen en la actualidad diversos estudios empíricos que definen los anchos basales mínimos para inducir el hundimiento de la columna según la calidad del macizo rocoso. Sin embargo, muchos de ellos han perdido validez debido a que se realizaron para bajas alturas, bajo régimen de esfuerzos y mala calidad de roca en comparación a los escenarios en los que se encuentra la minería de hoy, siendo la minería por hundimiento la que se posiciona como el método por excelencia para la extracción de yacimientos cada vez más resistentes, más masivos y de menores leyes. En este nuevo escenario, una de las principales necesidades productivas es la necesidad de hundir mayores alturas de columna, objetivo cada vez más complejo de lograr debido a los mayores confinamientos y calidades de roca de los yacimientos modernos. Para entender mejor esta problemática se usa el modelamiento numérico, herramienta computacional que mejora año a año y ayuda a entender fenómenos geomecánicos sin la necesidad de ensayos reales. En particular, el software Abaqus muestra ser una gran herramienta computacional para modelar casos conceptuales y reales de la minería actual. Utilizando estas dos herramientas (empíricas y numéricas), es que se construyen modelos numéricos conceptuales con el fin de entender el impacto que provoca la geometría de la cavidad: el concepto de radio hidráulico basal y la geometría del cave-back, en el régimen de esfuerzos y la altura de columna máxima posible a hundir. La metodología consiste, para determinados radios hidráulicos, geometrías del cave-back y calidades de roca (MRMR), en construir modelos para diferentes razones de ancho y altura de la cavidad con el fin de entender el comportamiento de los esfuerzos principales y las condiciones de hundimiento para cada caso y luego definir las alturas máximas alcanzadas para los distintos escenarios. El mejor criterio encontrado para establecer estas condiciones fue el de la razón de los esfuerzos principales S1/S3 en función de la razón de altura y ancho h/B de la cavidad. Los resultados muestran, como se esperaba, que a mayores radios hidráulicos y menores valores de MRMR las alturas de columna alcanzadas serán mayores. Sumado a esto, se observa que una geometría más plana de la zona del cave-back provoca una disminución de la magnitud de los esfuerzos principales, en particular del esfuerzo principal menor S3 registrando mayores alturas de columna. Es por esto que, para una cavidad de RH y calidad del macizo fija, un cambio en la geometría del cave-back (y valores de los esfuerzos principales en su superficie para tal condición) provocará un aumento importante en las alturas de roca alcanzadas y por ende una mejora en la producción.

Geólogo / El presente trabajo de título tiene por objetivo analizar el comportamiento de la estructura de sostenimiento en túneles construidos en macizos rocosos de distintas calidades de roca afectadas por cargas sísmicas. Para lograr este fin, se crean modelos numéricos en 3D en el software FLAC3D de Itasca S.A., elaborados según una secuencia de modelamiento, la que representa la etapa estática, y afectados por la aplicación de un registro sísmico, la cual corresponde a la etapa dinámica. Se escoge este software y este tipo de modelos en 3 dimensiones, en vez de los métodos cinemáticos tradicionalmente utilizados en 2 dimensiones, ya que permiten obtener un historial de resultados durante cada etapa resolutiva en cualquier punto de control del modelo, en vez de solo una sección de la estructura en un momento determinado. Los análisis se realizan para tres distintas calidades de roca, en las que principalmente varía su GSI, factor D de perturbación, Módulo de elasticidad E y los parámetros geotécnicos necesarios según el criterio generalizado de Hoek & Brown. El registro sísmico utilizado en la etapa dinámica es el medido en roca en la estación sísmica del Centro Sismológico Nacional de la Universidad de Chile, ubicado en el cerro Santa Lucía, el 27 de Febrero del 2010. Se analizan principalmente las deformaciones y los esfuerzos axiales, de corte y momento longitudinales y perpendiculares al eje de los túneles en la estructura de soporte, los cuales se estudian en cada etapa de la secuencia de modelamiento y durante el tiempo que se aplica el registro sísmico. Se concluye, que el efecto dinámico sí debe ser considerado, dependiendo de la calidad de la roca y la profundidad de emplazamiento del túnel. Como comportamiento general en los modelos elaborados, el efecto dinámico afecta en mayor medida a las rocas de calidad mala y en menor medida a las rocas de calidad buena. Además, el efecto dinámico disminuye en la medida que el punto de control en la estructura de sostenimiento se encuentra a mayor profundidad.

Doctor en Sistemas de Ingeniería / Esta tesis es acerca de modelos de localización e inventarios con niveles de servicio diferenciados para productos de alta rotación. La motivación detrás de esta tesis es el trabajo desarrollado por más de 10 años en el Centro Integrado de Manufactura y Automatización de la Universidad Técnica Federico Santa María en Valparaíso, Chile. Durante esos 10 años desarrolle varios trabajos de ingeniería en empresas manufactureras de la Quinta Región (Valparaíso). Todas estas empresas venden sus productos a través de grandes cadenas de retail y también a través de pequeños retails. En estos años he visto como las grandes cadenas de retail en Chile se han concentrado y forzado a sus proveedores a segmentar a sus clientes en función de sus requerimientos de nivel de servicio. Mas paradójico es que estos grandes cadenas de retail exijan altos niveles de servicio y no estén dispuestos a pagar por ello. En esta tesis estudiamos varias políticas de inventario para proveer niveles de servicio diferenciados en una red de distribución de ítem de alta rotación, por ejemplo, estudiamos las políticas Separate Stock, Round-up y critical level. En el caso de la política critical level, no existen trabajos previos que implementen esta política para productos de alta rotación. Por lo tanto, si esta política se expande a una red distribución, sera necesario en una primera etapa desarrollar una formulación teórica para obtener sus parámetros óptimos. Un breve resumen de las contribuciones de esta tesis se indican a continuación: (i) Modelamos y resolvimos dos modelos de nivel crítico. En el primero se considera que el nivel de servicio se mide por la probabilidad de satisfacer toda la demanda de cada clase durante un ciclo de reabastecimento desde el inventario disponible (nivel de servicio tipo 1), y en el segundo se considera que los backorders de cada clase son penalizados con costos diferenciados; (ii) Modelamos y resolvimos un problema de diseño de redes de distribución que considera la capacidad de la red de proveer y satisfacer diferentes niveles de servicio usando las siguientes políticas: single class allocation, global round-up, separate stock, local round-up and critical level.

Magíster en Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Industrial / El presente trabajo se centra en la confección de distintas metodologías de creación de ratings, mediante técnicas estadísticas para el ordenamiento de las selecciones de fútbol internacionales con el fin de mejorar el ya existente y conocido mundialmente Ranking FIFA. Los métodos utilizados en este trabajo integran los datos de partidos de fútbol entre selecciones adultas desde el año 2005 al 2013 y que permitieron la asignación de los cabezas de serie para el Mundial de fútbol acontecido en Brasil durante los meses de Junio y Julio del 2014. Para el estudio de las variables más importantes que determinan el resultado de un encuentro se utilizaron 4 modelos predictivos. El principal enfoque utilizado fue el uso de modelos Logit Multinomiales. El modelo que permita explicar de mejor manera la data utilizando el mínimo número de variables será la primera metodología que se utilizará como propuesta al ranking FIFA actual. El modelo de predicción que mejor se ajustó a la data fue el basado en 2 atributos: Diferencia de ranking entre los equipos, y el factor localía. De esta manera variables como pertenecer a cierta confederación o la localía continental no fueron incluidas en las propuestas finales. Además de lo recién señalado se realizan modificaciones estructurales al modelo FIFA existente, que permiten corregir ciertos defectos. Luego de proponer metodologías diferentes a la actual, se evalúan los resultados de cada una de ellas bajo métricas de comparación. Primero que todo se debe notar que una metodología será evaluada de acuerdo al ranking que de ella se desprenda. Estos rankings serán comparados mediante la métrica "mean squared error" (MSE) a partir de Rankings de Referencias. En la segunda parte de esta tesis se propone un modelo lineal que sea capaz de generar propuestas para mundiales con fase de grupos mucho más equilibradas que los que se han visto en las últimas ediciones mundialistas, en las cuales la disparidad en el nivel de los equipos intergrupos ha sido tema recurrente.

Ingeniero Civil Mecánico / Para el diseño de estructuras es indispensable conocer la fuerza que actúa sobre estas con el propósito de desarrollar mejores criterios de diseño, planes de mantención, evitar fallas catastróficas o prolongar la vida útil de las estructuras. Una forma indirecta de identificar las fuerzas que actúan sobre una estructura es mediante la medición de la respuesta dinámica de la estructura, la cual puede ser en forma de desplazamientos, velocidades, aceleración o deformaciones. Esto se conoce como el problema inverso. Dentro de los algoritmos de identificación de fuerzas más utilizados están los métodos en el dominio de las frecuencias y los métodos en el dominio del tiempo. Ambos métodos se traducen en resolver un problema de mínimos cuadrados que busca minimizar el error entre la fuerza estimada mediante el algoritmo y la fuerza aplicada. Sin embargo, resolver este problema lleva intrínseca la inversión de una matriz que muchas veces está mal acondicionada, lo que hace que la solución no sea única y/o sea inestable ante pequeñas variaciones de la respuesta dinámica. Además, muchos de estos métodos solo entregan la fuerza en los puntos de medición, por lo que no se tiene un conocimiento completo del comportamiento de la estructura. El objetivo del presente trabajo es desarrollar y validar un algoritmo de identificación de fuerzas dinámicas para una viga, aplicando un método de aproximación lineal. Donde una fuerza arbitraria es posible escribirla como una combinación lineal de fuerzas tipo impulso aplicadas en distintos tiempos. En primera instancia se realiza un modelo numérico de la viga en elementos finitos mediante el software Matlab, para luego realizar el algoritmo de identificación de fuerzas dinámicas y así validarlo en forma numérica y posteriormente en forma experimental. Se obtuvo que este algoritmo permite estimar la fuerza aplicada con bastante exactitud. Pudiendo calcular la fuerza aplicada en nodos donde no se mide la respuesta, por lo que no se requiere a priori una cantidad excesiva de sensores para tener buenas estimaciones. Además de no ser necesarias las propiedades de la viga en estudio para la determinación de la fuerza real aplicada en el análisis experimental. Sin embargo, para fuerzas con frecuencias de excitación cercanas a las frecuencias naturales de la viga, el algoritmo pierde precisión. Por otro lado, al disponer de una mayor cantidad de sensores midiendo la respuesta de la viga, el algoritmo disminuye los errores de estimación de la fuerza.