Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Presentamos datos a 870 mu obtenidos con el telescopio APEX en la SMC, LMC y puente Magallanico, obteniendo imagenes con 22 .4'' de resolucion para 9 nubes moleculares gigantes. Usamos estos datos en combinacion con observaciones de Spitzer (SAGE) y Herschel (HERITAGE) para construir distribuciones de energia espectral (SEDs) y ajustar una ley de cuerpo negro modificada simple, a fin de determinar temperaturas de polvo, indices de emisividad espectral y opacidades de polvo. Encontramos valores promedios de temperaturas de polvo de 22, 24 y 19 K para la LMC, SMC y puente Magallanico respectivamente, y para los indices de emisividad espectral estos resultados fueron 1.7, 1.6 y 1.7. Encontramos opacidades de polvo promedio a 870 mu de 9, 4 y 2 x10^5 para la LMC, SMC y puente Magallanico respectivamente. De las SEDs encontramos un claro exceso de emision a 870 mu con respecto a la ley de cuerpo negro modificada. Para la LMC, estos excesos variaron de 0.3 a 3 veces lo que habia sido predicho por la ley de cuerpo negro modificada a 870 mu, y de 1.3 a 2.5 veces para la SMC. El puente Magallanico reporto el exceso mas alto con un factor de 9. Con el proposito de entender este exceso de emision a 870 mu, realizamos un analisis de tres partes con los resultados que se obtienen a partir de la emision a 870 mu: la emisividad del polvo, la masa de gas y la razon de gas-a-polvo. Usando datos complementarios de CO determinamos densidades de columna de hidrogeno a partir de masas viriales, y junto con las opacidades de polvo obtenidas de los ajustes, calculamos emisividades de polvo por columna de gas, permitiendonos determinar masas de gas y polvo a partir de la emision milimetrica a 870 mu. Estas emisividades de polvo resultaron mayores que el valor Galactico de Boulanger et al. (1996), indicando una mayor emisividad del polvo o que la aproximacion virial estaria equivocada. Adicionalmente, calculamos masas de gas a partir de la emision milimetrica usando el valor de emisividad de Bot et al. (2010), el cual es un valor Galactico correguido por metalicidad, y las comparamos con las masas viriales obtenidas a partir de los datos complementarios de CO. Obtuvimos masas milimetricas de gas mayores que las masas viriales en un factor de 2-14 en la LMC, 2-6 en la SMC y 100 en el puente Magallanico. Esto nuevamente indica que la aproximacion virial estaria equivocada, por lo tanto no estaria trazando toda la masa de gas, o que la emisividad a 870 mu es mas alta, produciendo una sobrestimacion de la masa de gas a partir de la emision milimetrica. Finalmente, usamos masas de polvo obtenidas a partir de la emision milimetrica usando el resultado de emisividad de Bot et al. (2010), y las masas de gas a partir de los datos de CO y la aproximacion virial para determinar razones de gas-a-polvo. Obtuvimos valores mas altos que el Galactico (~100), indicando menores cantidades de polvo en relacion al gas que en nuestra Galaxia. Esto muestra la dificultad en explicar el exceso de emision a 870 mu como una componente en masa en estos sistemas de bajo contenido de polvo, y tal vez seria la emisividad del polvo que es distinta a 870 mu y que produce este exceso de emision.

Magíster en Meteorología y Climatología / La frecuencia de neblina y nubosidad baja en el valle central de Chile fue estudiada a partir de imágenes del satélite GOES East y de datos de estaciones agrometorológicas en superficie. Se determinó que en los meses de invierno la ocurrencia de eventos de neblina es mayor que en las otras estaciones del año y con la mayor persistencia del fenómeno en cantidad de horas. En el resto de las estaciones, la duración del fenómeno disminuye en cantidad de horas, siendo mínima en verano. La mayor ocurrencia de eventos de niebla y neblina en presencia de valores de humedad específica más bajos, lleva a la conclusión que la formación de neblina debe darse en mayor parte debido a efectos de enfriamiento radiativo. A medida que transcurren las horas del día, la frecuencia comienza a disminuir en todas las estaciones, lo que indica la disipación de la nubosidad baja. Un caso es descrito utilizando información del satélite GOES East, datos de estaciones agroclimeteorológicas y campos de reanálisis. Se detectó presencia de nubosidad baja en varios días de una semana y bajo distintas configuraciones sinópticas, donde el mecanismo radiativo sigue siendo el principal mecanismo y presente en la mayoría de los casos.

Los procesos de formación y evolución temprana de estrellas de alta masa aun no se entienden bien. El estudio de las estrellas masivas es, tanto desde el punto de vista observacional como teórico, mucho mas complejo que el de las estrellas de baja masa. Aun así se sabe que la zonas de formación de estrellas masivas se encuentran dentro de nubes moleculares gigantes, y que las estrellas masivas nacen en los núcleos más densos de las nubes. Estos núcleos densos y masivos tienen propiedades características (Garay & Lizano 1999) y son denominados las maternidades estelares. En la formación de estrellas de baja masa se observan chorros y flujos bipolares, pero los chorros colimados son raros en regiones de formación estelar masiva (Guzman et al 2010). Para investigar este problema Guzman compiló una lista de candidatos a objetos estelares jóvenes y masivos con posible presencia de chorros. El objetivo de este trabajo es estudiar los entornos de estos objetos estelares jóvenes con posible presencia de chorros y ver si tienen características similares con las maternidades estelares. Para ello se obtuvieron datos de los siguientes estudios: ATLASGAL (observación en longitud de onda submilimétrica), IRAS, MSX y GLIMPSE (observaciones en longitudes de onda infrarrojas). Consideré 2 listas de objetos: (1) la lista de Guzmán que consiste de 45 objetos infrarrojos (con colores infrarrojos de regiones de formación de estrellas masivas y observaciones de líneas moleculares de alta de densidad) y asociados con emisión en ondas de radio, y (2) una lista de 12 regiones HII hiper-compactas que se cree están en la misma etapa de evolución que objetos con chorros. Primero determine cuales de los objetos en ambas listas están dentro del rango de coordenadas en que observó ATLASGAL. Para aquellos objetos que lo estaban obtuve mapas de contorno, flujo total integrado y ajustes Gaussianos a la emisión. Todos los objetos, excepto uno, tienen emisión sub-milimétrica asociada a la posición de la fuente de radio. Estudié la morfología de esta emisión y encontré que la mas común es la de un núcleo central y compacto, rodeado de una envoltura simétrica y débil. Estudié la correspondencia entre la posición de la fuente de radio y el máximo de la emisión sub-milimétrica, encontrando que hay una muy buena correlación y que generalmente la fuente de radio se ubicaba en el centro del núcleo. Para aquellos objetos incluidos en ATLASGAL (43) obtuve mapas y datos espectrales de los estudios infrarrojos IRAS, MSX y GLIMPSE. Con los mapas construí 2 imágenes de 3 colores (RGB), una para los datos de MSX y la otra para GLIMPSE, para cada objeto. A los datos espectrales obtenidos les ajusté modelos de cuerpos grises de los cuales obtuve valores para la temperatura, densidad de columna y luminosidad de los núcleos. Usando esta temperatura más el flujo sub-milimétrico obtuve la masa y densidad de estos objetos. Encontré que los objetos tienen típicamente tamaños de 0.48 pc, temperaturas de 35°K, masas de 2000 M⊙, columnas de densidad de 8.7 x 1022 cm-2, densidades moleculares de 1.8 x 105 cm-3, y luminosidades de 1.4 x 105 L⊙. Finalmente, analicé la distribución de los parámetros físicos de los objetos en mi muestra y los comparé con la de objetos estudiados previamente, principalmente con la muestra de Faundez et al. (2004). Comprobé que los objetos analizados tienen las características de los núcleos densos y masivos.

La región G34.43+0.24 es una nube molecular opaca en la emisión del Infrarrojo medio, la cual presenta una forma filamentaria. Tiene una extensión de ~10 pc y está ubicada a una distancia de 3.7 kpc. Esta región se escogió para realizar un estudio multilíneas con el fin de determinar su morfología a partir de la emisión de transiciones moleculares y poder estudiar la cinemática del gas, en particular investigar la presencia de flujos moleculares. Además tiene la ventaja de ser una fuente ecuatorial, por lo tanto es posible obtener observaciones desde los dos hemisferios. Esto se hizo con los telescopios de Nobeyama (en Japón), APEX y SEST (ambos de Chile). Se realizaron observaciones en las longitudes de onda sub-milimétricas usando el telescopio APEX [en las líneas moleculares de CO(3-2), 13CO(3-2), C18O(3-2) y CS(7-6)], y observaciones en las longitudes de onda milimétricas usando los telescopios Nobeyama [en las transiciones de CS(2-1), SiO(2-1), C34S(2-1), HCO+(1-0), H13CO+(1-0) y CH3OH(2-1)] y SEST [en las líneas CS(2-1) y C18O(2-1)]. Las observaciones tienen resoluciones angulares muy parecidas, siendo casi todas ~15-19”. En las líneas del CO(3-2) y el 13CO(3-2) se hicieron mapas de emisión de la misma región cubierta por el mapa de emisión del continuo del polvo a 1.2 mm (Faúndez et al. 2004, Garay et al. 2004), es decir, la región completa que comprende G34.43+0.24. En el resto de las líneas se observaron sólo partes de la nube. A partir de los mapas de emisión en las diferentes transiciones moleculares fue posible visualizar la correlación entre los núcleos moleculares y los núcleos trazados por la emisión del polvo a 1.2 mm y calcular sus tamaños. Asumiendo equilibrio termodinámico local (LTE) y equilibrio virial fue posible estimar masas, densidades y densidades de columnas. Para el estudio del gas a alta velocidad se realizó mapas posición-posición de la emisión de las alas de los espectros y mapas posición-velocidad, con los cuales se visualizó la orientación espacial de los flujos moleculares. Se descubrieron tres flujos moleculares. Uno de ellos, el ubicado en el extremo norte de G34.4, muestra la presencia de una fuente muy energética inmersa en el polvo y gas dentro de la nube molecular. Previamente, esta zona de G34.4 no mostraba evidencia de formación de estrellas. Siguiendo el formalismo LTE descrito por Bourke et al. (1997) se determinó la masa, el momentum y la energía cinética asociada a los flujos. El estudio y modelamiento de los perfiles de los espectros en las posiciones de máxima emisión, que coinciden con la posición del núcleo MM2, nos indican que se encuentra bajo colapso gravitacional. Para obtener una estimación de la velocidad de colapso y la tasa de acreción se utilizó el modelo simple de Myers et al. (1996), encontrándose parámetros con el valor necesario para permitir la formación de estrellas masivas.

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Doctor en Ciencias, Mención Astronomía / Estudios recientes en longitudes de onda submilimétrica han mostrado que las estructuras filamentarias se ubican por todo el Plano Galáctico, estando en muchos casos asociadas a zonas de formación estelar. El estudio de las propiedades de los filamentos y su posible relación con con la formación estelar es clave para el entendimiento global de este fenómeno. En este trabajo llevamos a cabo un estudio cuidadoso de nubes moleculares filamentarias para determinar el link entre estas estructuras y el proceso de formación de estrellas de alta masa. Usamos datos en múltiples longitudes de onda para derivar las propiedades físicas de estas estructuras y compararlas con los modelos teóricos que describen la estabilidad y fragmentación de las nubes moleculares filamentarias. Hemos encontrado que no todos las estructuras filamentarias detectadas en la emisión submilimétrica del polvo en el continuo representan una estructura única coherente. Las observaciones de las lineas moleculares fueron cruciales para evaluar esta coherencia física. La densidad de columna de los filamentos es similar a la de los valores observados en otras nubes moleculares típicas. La densidad de columna, masa virial y presión interna y externa encontrada para los filamentos es similar a la de los valores predecidos por modelos que explican la estabilidad de las nubes moleculares filamentarias debido a la presencia de un campo magnético toroidal dominante. El espaciamiento observado entre los cúmulos inmersos en los filamentos (~2 pc) es consistente con la teoría de fluido-inestabilidad (o "sausage") que podría explicar la fragmentación de filamentos isotermales dominados por turbulencias. Algunos de los cúmulos detectados dentro de los filamentos tienen altas masas (>200 masas solaes), altas densidades (>10^5 cm-3) y bajas temperaturas (<20 K), sugiriendo que estos cúmulos pueden ser los precursores de las estrellas de alta masa.

Ingeniero Civil Mecánico / La energía solar fotovoltaica representa una fuente renovable de energía, la cual se obtiene directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado celda fotovoltaica. Debido al amplio potencial de uso que presenta el recurso solar y la creciente demanda energética, es de interés el aprovechar de manera óptima este recurso. La producción de energía solar es sensible ante muchos factores, desde propiedades de la celda fotovoltaica en sí misma, como factores medioambientales, entre los cuales se presenta la nubosidad, que afecta de manera perjudicial a un sistema de celdas. Las nubes comprenden fenómenos de reflexión y absorción, afectando la radiación incidente en las celdas solares, y así mismo su desempeño. El caracterizar este fenómeno permitiría crear una red de monitorización de energía solar que simulase cómo impactarían las nubes sobre sistemas fotovoltaicos y así, gestionar las fluctuaciones eléctricas, para que la red no se vea afectada de manera significativa. Este trabajo se centra en el estudio experimental del desempeño de paneles fotovoltaicos sometidos ante una nubosidad controlada. Para el desarrollo de este estudio se generó nubosidad de manera experimental, que es confinada a un recipiente de vidrio traslucido posicionado entre una fuente de luz y la celda solar. Dicho montaje permite el estudio de la respuesta del panel fotovoltaico ante distintas configuraciones de la nubosidad, donde se varió su distancia a la celda receptora y espesor. La nubosidad generada cuenta con una densidad de 0,7063 [kg/m3] y diámetros de gotas de 3 a 5 micrómetros. El montaje experimental construido muestra tener un comportamiento estable, donde los datos medidos presentan una tendencia muy similar a las curvas teóricas que caracterizan el comportamiento del diodo ideal. Los errores para los datos medidos de intensidad de corriente no superan el 6%, mientras el voltaje se mide con una incertidumbre menor al 4%. Se obtienen regresiones de las curvas características con coeficientes de determinación superiores a 0,91. La radiación percibida por la celda disminuye con el aumento de la distancia entre celda y nubosidad. Son estudiadas distancias de 1, 5,5, 10 y 14,5 [cm] para una nubosidad de espesor 4 [cm]. Si bien la porción de radiación bloqueada muestra un aumento con la distancia, este crecimiento tiende a un valor límite, cercano a un 15%, medido para una separación de 14,5 [cm]. El aumento en la distancia de la nubosidad a la celda se ve reflejado en un escalamiento de la curva característica IV, desplazándola hacia el origen sin alterar su forma. Aumentos en el espesor nuboso utilizado generan decaimiento en la radiación percibida por la celda fotovoltaica. Se estudian casos de espesores 4, 8, 12 y 16 [cm], ubicados a una distancia de 1 [cm] frente a la celda. Se obtiene que la radiación bloqueada aumenta desde un 4,95% para un espesor de 4 [cm], hasta un 51,73% para un espesor de 16 [cm]. El aumento del espesor en la nubosidad se ve reflejado en un desplazamiento de la curva característica IV de la celda hacia el origen, donde el valor de disminuye en mayor medida que, por lo que se aprecia un cambio en la forma de la curva característica, a diferencia del caso de desplazamiento nuboso.

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Ingeniero Civil Eléctrico / En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un algoritmo para la calibración automática de sensores láseres con vistas complementarias. Se desarrolla una metodología general que permite estimar las zonas de traslape entre las nubes de puntos originadas por los láseres que se requieren calibrar y se encuentran y validan los puntos correspondientes entre una y otra nube, para finalmente realizar una estimación de la pose del láser que permita alinear ambas nubes de puntos de la mejor forma posible. La metodología propuesta es implementada y evaluada con datos reales en el producto LOGMETER de la empresa Woodtech S.A. LOGMETER es un equipo que mediante el uso de sensores láseres 2D permite medir características de la madera; es un portal macizo, sobre el cual se instalan hasta 15 sensores láser 2D, por el que atraviesan camiones cargados con madera. Con la información capturada por los láseres, la estimación de la velocidad con que el camión atraviesa el portal y la pose de cada uno de los láseres del portal, se reconstruye el camión en tres dimensiones. En este trabajo, se simulan escenarios realistas del proceso manual para calibración de los láseres y se prueba el sistema de calibración automática. Los resultados alcanzados son incluso superiores a los obtenidos con calibración manual de los láseres. También se simulan condiciones bajo las cuales el sistema de calibración automática es incapaz de alcanzar un rendimiento óptimo, ésto es explicado por el bajo nivel de traslape existente en algunas de las capturas analizadas. Se da una noción de los rangos de validez del sistema; en el caso estudiado se obtuvo que la pose del láser puede encontrarse desviada respecto a la pose original en ±300 [mm] y en un ángulo de inclinación del láser de ±10o; estos valores resultan ser bastante acordes a los errores que se pueden cometer en la realidad con herramientas de medición básicas. Con las pruebas realizadas se permite demostrar la hipótesis planteada en este trabajo, es decir, se afirma que a partir de un láser de referencia es posible encontrar la pose de un láser que se requiera calibrar, de manera tal que sus puntos se encuentren alineados al láser de referencia y permitan obtener una forma coherente del objeto 3D capturado por el sistema. Uno de los aportes fundamentales en este trabajo, es el manejo de las incertezas de los puntos con el uso de las matrices de covarianza, para lograr un mejor alineamiento de las nubes de puntos.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / Las nubes y los aerosoles atmosféricos, tanto de origen natural como antropogénico, poseen una rol importante en el clima debido a su influencia sobre el forzamiento radiativo de la Tierra. Estos elementos poseen complejas interacciones entre sí, lo que ha llevado a paneles internacionales de ciencias atmosféricas a destacarlos como poseedores de incertidumbres clave para la comprensión de los cambios climáticos futuros. Una de los obstáculos que impide el tener mejor certeza en los datos es la baja disponibilidad de instrumentos meteorológicos sobre la superficie de la Tierra que permitan respaldar y complementar las mediciones satelitales. Este trabajo consiste en el desarrollo de los prototipos de un fotómetro solar y de un radar de nubes. Los prototipos están diseñados con el objetivo de mantener bajos los costos de fabricación, con el objetivo de mejorar la disponibilidad de datos para el estudio de la interacción entre aerosoles y nubes. Con el fotómetro solar desarrollado se logró obtener una incertidumbre de 10\% respecto a un instrumento patrón, alcanzando un costo accesible que permitiría el establecimiento de redes de medición a escalas pequeñas. Esto fue posible debido a la utilización de LEDs como sensores monocromáticos de luz visible no ideales (100 [nm] de ancho), y por la inclusión de nuevas consideraciones en la calibración y procesamiento de datos del instrumento. Además, se logra construir una prueba de concepto de radar de nubes de 35 [GHz]. Dicho radar mantuvo su bajo costo en base a la reutilización de componentes de radio telescopio y el uso de radios definidas por software en vez de circuitos de modulación integrados. Con este prototipo se obtuvo una constante de calibración tentativa de $\pm 1$ [dBZ] de incertidumbre , y se realizó un experimento en el que se verifica que existe interacción entre su señal y la presencia de gotas de agua líquida en suspensión. Finalmente, la conclusión incluye sugerencias sobre la forma de abordar proyectos de instrumentación atmosférica de bajo costo, basadas en la experiencia del autor.