Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias, Mención Geología / Memoria para optar al título de Geóloga / La actividad volcanica representa una gran amenaza para la propiedad privada, comunidades y habitantes ubicados en las cercanias de centros volcanicos. La volcanologia y mecanica de fluidos se utilizan en conjunto con el fin de estudiar la evolucion de los flujos de lava. Nos enfocamos en el estudio de flujos de lava simples y viscosos, de composiciones andesitica hasta riolitica, para determinar la relevancia de la evolucion reologica del flujo en tiempos de emplazamiento, distancias, y proporciones finales. Los experimentos analogos han sido una herramienta util en previos estudios de flujos de lava. Para este trabajo se caracterizo el manjar, un derivado de la leche, para utilizarlo como material analogo de lava viscosa con una reologia dependiente de la temperatura. Los experimentos simularon un flujo no confinado simple sobre una superficie inclinada, en el Laboratorio de Volcanologia Experimental del Laboratoire de Magmas et Volcans, Clermont-Ferrand, Francia. Un total de 33 experimentos de extrusiones puntuales sobre una superficie inclinada, con caudales desde 1 $ (cc/s) $ a 25 $ (cc/s) $, con inclinaciones entre 10$^\circ$ - 15$^\circ$, y diferentes temperaturas iniciales desde ambiente hasta 71\textcelsius{}. Cada experimento fue grabado con camara visual y camara termica, con los cuales se pudo obtener la evolucion termica y las distancias en el tiempo a las que avanzaba cada flujo. Se utilizo python para obtener la base de datos de temperatura, y bibliotecas especificas para manejar, procesar y visualizar datos, tales com matplotlib, scipy y pandas. Los resultados indican que la formacion de una pseudo corteza en los flujos de manjar que estan sujetos a enfriamiento, controlan las distintas dimensiones y tiempos de emplazamiento obtenidos para los flujos estudiados, mientras que los cambios de pendiente tambien juegan un rol importante en estos resultados. La existencia de esta pseudo corteza esta basada en la perdida de agua presente en el manjar, asi como tambien en la buena correlacion existente que muestra el numero de Graetz con las diferentes dimensiones obtenidas, que dependen de la tasa efusiva, la escala de tiempo de extrusion, y por ende el desarrollo de esta corteza obtenida segun estimaciones basadas en la difusividad termica del material. Mayores caudales presentan flujos mas anchos con menores espesores, mientras que menores caudales se desarrollan de manera vertical, teniendo menor expansion areal y mayores espesores. Mayores pendientes resultan en flujos que se desarrollan principalmente pendiente abajo, con distancias de $ X_{min} $ e $ Y_{max} $ menores. Por otro lado, la comparacion entre flujos sujetos a enfriamiento versus flujos en condiciones isotermales, tambien apoyan la teoria de existencia de una pseudo corteza que controla la dinamica de flujo. Los modelos DEM realizados presentan caracteristicas similares a las presentes en flujos de lava, con zonas de menor espesor cerca del punto extrusivo, seguido por un posible canal central entre estructuras tipo levee que culminan en un frente de flujo de gran espesor, presentando la mayor potencia del flujo. Este frente de flujo inflado, consideramos que es evidencia de que existe una pseudo corteza que contiene material con mayor movilidad en su interior. Los perfiles de temperatura de termocuplas y FLIR, tambien muestran como existe un perfil termal vertical en los flujos, con altas temperaturas en porciones internas luego de que todo el material ya ha sido extruido, mientras la superficie del flujo presenta menores temperaturas.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de los Alimentos / En la actualidad, Chile se ubica dentro de los primeros lugares en los rankings de sobrepeso, obesidad y prevalencia de enfermedades cardiovasculares a nivel iberoamericano, lo que constituye una motivación para el desarrollo de alimentos con propiedades más saludables. En este sentido, el uso de fibras solubles, en especial de β-glucanos de cereales resulta una gran alternativa, puesto que además de poseer mensajes saludables aprobados a nivel nacional e internacional respecto a su contribución a la reducción del colesterol e impacto sobre la disminución del riesgo de enfermedades cardiovasculares; también se han estudiado sus efectos sobre la respuesta glucémica, salud digestiva y aumento de la sensación de saciedad, esto último impactando directamente al desarrollo de alimentos que puedan contribuir en el combate contra el sobrepeso y obesidad. En Chile, las barreras principales para la incorporación de los β-glucanos a alimentos procesados, además del desconocimiento de su existencia por parte de la población, es el impacto que pueden ocasionar en algunas etapas de los procesos de elaboración de ciertos alimentos, junto con el alto coste de los ingredientes concentrados en esta fibra soluble en el mercado. Por ello, cada vez se hace más importante contar con información basada en investigación que posibilite conocer el efecto que tiene la adición de ingredientes que contengan β-glucanos sobre propiedades físicas y nutricionales de productos. Este estudio trata acerca de la caracterización física-nutricional de ingredientes concentrados de β-glucanos obtenidos a partir de avenas chilenas (Avena sativa L.), un cultivo con gran potencial de revalorización en Chile; y su efecto sobre las propiedades de flujo en suspensiones acuosas y reología de masas elaboradas con harina de trigo. Para ello, se comenzó realizando una caracterización de 7 variedades de avenas chilenas para determinar la posible existencia de alguna(s) de ellas con ventajas comparativas sobre el contenido de esta fibra soluble, al concluir que ninguna de ellas tiene un contenido sobresaliente de β-glucanos, se consideró el uso de 2 ingredientes en polvo concentrados en β-glucanos (BG10 y BG15) obtenidos a partir de alguna de las variedades de avenas chilenas más disponibles en el mercado, para efectuar los ensayos experimentales posteriores. En primer lugar, se determinó la composición proximal y de otros hidratos de carbono complejos (contenido de fibra desglosado, almidones total y resistente y contenido de β-glucanos) en ambas muestras de ingredientes. Luego de ello, se determinaron algunas de sus propiedades físicas, tales como los parámetros estandarizados de color instrumental (L*, a*, b*, C* y hº), peso molecular (relacionado directamente con la acción bioactiva de los β-glucanos), y temperatura de transición vítrea (Tg). Posteriormente se determinaron las propiedades de flujo en suspensiones acuosas de estos ingredientes al 1% y 4% [m/v] a tres temperaturas (20, 50 y 80ºC) y la reología de masas modelo elaboradas con harina de trigo, a dos niveles de sustitución de esta última con los ingredientes BG10 y BG15; esto por medio de pruebas alveográficas, mixográficas/farinográficas y de reofermentación. La gran mayoría de los parámetros de composición (a excepción del contenido de cenizas y fibra dietética total) y físicos determinados en los dos ingredientes en estudio (BG10 y BG15) fueron estadísticamente distintos entre ellos: la determinación de todos los parámetros cromáticos fueron distintos entre ambos ingredientes, lo cual puede impactar en la aceptabilidad sensorial de ciertos alimentos a desarrollar con ellos. El peso molecular determinado en ambos ingredientes fue considerado alto (mayor a 3000 kDa), lo cual se relaciona con una alta bioactividad de los β-glucanos contenidos en estos ingredientes. Respecto a la determinación de Tg, el ingrediente BG10 presentó dos transiciones vítreas, mientras que el ingrediente BG15 no mostró dicha transición. Tanto BG10 como BG15 presentaron un impacto tanto sobre las propiedades de flujo de suspensiones acuosas (la gran parte de las suspensiones preparadas con ambos ingredientes mostraron comportamiento dilatante), como sobre la reología de masas elaboradas con harina de trigo, esto último respecto al comportamiento de masas sin la adición de los ingredientes BG10 y BG15. Por lo que se concluye que el impacto que posee la adición de ingredientes a base de β-glucanos sobre las propiedades físicas de sistemas acuosos y viscoelásticos (como lo son las masas), dependerá de su composición y de algunas de sus propiedades físicas, aspectos que hay que tener en cuenta al momento de desarrollar alimentos saludables que contengan β-glucanos

Magíster en Ciencias, Mención Física / En esta tesis se presenta un estudio de la reología y de las estructuras espaciales que surgen en suspensiones de bacterias en el regimen semi-diluido. Debido al tamaño microscópico de las bacterias, su densidad y velocidad de propulsión, estas viven en un ambiente caracterizado por un bajo número de Reynolds, por lo que la fuerza y torque total sobre ellas son nulos. Por lo tanto, a primer orden, las perturbaciones en el campo de velocidades producidas por estos nadadores corresponde a un dipolo de fuerzas. Además, el dipolo de fuerzas ejerce un cizalle en el fluido, el que puede traducirse en una viscosidad activa cuando se impone un flujo externo. Esta contribución puede llegar a ser tal que la viscosidad total es nula o incluso negativa, como se ha encontrado experimentalmente. Los nadadores presentan interacciones de corto y largo alcance. En el regimen semi-diluido, las concentraciones siguen siendo bajas, pero suficientemente altas para que las interacciones de corto alcance sean relevantes sin que las de largo alcance jueguen un rol fundamental. Estas interacciones se traducen principalmente en un alineamiento entre bacterias cercanas debido a efectos estéricos e hidrodinámicos. En esta tesis se extiende la teoría cinética de suspensiones bacterianas en el régimen dilu- ido, considerando interacciones de corto alcance a través de una integral colisional. Se presen- tan dos tipos de interacciones: alineamiento polar y nemático. A partir de la ecuación cinética es posible obtener las ecuaciones hidrodinámicas de la densidad, la orientación promedio y el tensor nemático cuando existe un flujo impuesto. En particular, en esta tesis se estudia el caso de un flujo de corte uniforme. Para sistemas homogéneos se encontró que por sobre cierta concentración crítica, existe una transición hacia una fase polar o nemática, según el tipo de interacción. Ambas fases dan origen a una viscosidad oscilante en el tiempo. A través de un análisis de separación de escalas, cercano a la concentración crítica, se obtienen expresiones analíticas para la orientación promedio y el cizalle producido por una suspensión. Resultados numéricos revelan, además, que para grandes tasas de corte la fase ordenada se pierde. En particular, para colisiones nemáticas, esta fase se pierde de manera subcrítica. Finalmente se estudió la dependencia espacial de la suspensión bacteriana. A través de simulaciones tipo DSMC (Direct Simulation Monte Carlo) se resolvió la ecuación cinética condiciones de borde rígidas, encontrando estructuras espaciales en la suspensión bacteriana. El mismo fenómeno se encuentra al emplear condiciones de borde periódicas, por lo que se analizó la estabilidad lineal de la solución homogénea al ser perturbada con ondas planas. Los resultados indican que la inestabilidad ocurre para grandes longitudes de onda, por lo que es posible mediarla a través del tamaño del sistema. Además, al incluir interacciones de largo alcance al análisis de estabilidad, se obtienen que estas sólo modifican cuantitativamente los resultados. Finalmente, este fenómeno también se encontró en tres dimensiones. / Este trabajo ha sido financiado por CONICYT

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Al agotarse los depósitos ricos en cobre, ha sido necesario explotar aquellos de leyes más bajas, minerales más complejos, y mayores volúmenes para mantener constante la producción de cobre fino. Lo anterior ha significado un aumento considerable del consumo específico de energía, insumos químicos y principalmente agua. Además, la presencia de arcillas ha sido reportada en diversas faenas mineras de la industria nacional y mundial, implicando en muchos casos problemas operacionales en las diferentes operaciones unitarias. Dichos problemas son derivados de los atributos físicos y fisicoquímicos de las arcillas, junto con las condiciones operacionales imperantes, y las interacciones que gatillan dichos efectos no han sido a la fecha completamente caracterizadas y desacopladas en un contexto de mineralogía versus reología. El foco del presente trabajo fue el estudio de relaves de sulfuros de cobre, aquí representados como mezclas de cuarzo, caolinita y bentonita sódica, típicamente compuestos por un 80\% de cuarzo bajo 105 $\mu$m y un 20\% de fracción fina bajo 74 $\mu$m de composición variable. Mediante el planteamiento apropiado de distintos problemas inversos se busca analizar el efecto de la mineralogía, el tamaño de partícula, la presencia de NaCl en el medio líquido (en proporciones relativas al agua de mar) y capacidad de intercambio de cationes en la respuesta reológica de los relaves sintéticos, estudiada a la luz de modelos \textit{ad-hoc}. Se desarrolló un conjunto de métodos que permiten estimar y controlar la variabilidad en los parámetros reológicos a partir de las mediciones de laboratorio. Los modelos de Bingham y Casson resultaron ser los más apropiados para representar el comportamiento reológico de los relaves en el intervalo de tasas de deformación considerado. Luego de la concentración, la mineralogía es el factor que afecta más fuertemente a la reología, siendo la bentonita la especie arcillosa que desarrolla tensiones de fluencia más elevadas incluso en concentraciones bajas. Para suspensiones cuya fracción fina contiene bentonita y caolinita en proporción 1:1, la estabilidad, en términos del potencial zeta de la suspensión, y comportamiento reológico están determinados respectivamente por la bentonita y la caolinita, dando cuenta de interacciones no aditivas. Se encontró que la presencia de NaCl en el medio disminuyó la tensión de fluencia de todas las suspensiones en el rango de salinidad evaluado, debido a que el aumento de la fuerza iónica favoreció la agregación de partículas, disminuyendo la proporción relativa de las que actuaban como puentes formadores estructuras. Cuando se reemplaza parte de la fracción arcillosa por cuarzo fino la tensión de fluencia se reduce considerablemente, sugiriendo la aplicabilidad del \textit{blending} operacional como estrategia para agregar valor al negocio minero. / Corfo-CSIRO