Ingeniero Civil Mecánico / El trabajo trata sobre el estudio de aneurismas cerebrales, siendo éste un punto o área débil en la pared de un vaso sanguíneo que se estira y/o abulta, formando una estructura con forma de saco o burbuja con una pared adelgazada que puede romperse y causar una hemorragia. El objetivo de este trabajo es realizar un estudio de las condiciones de borde en un modelo geométrico CAD de aneurisma cerebral mediante simulaciones CFD comparando los resultados de los casos simulados. Las condiciones de borde consideradas para el estudio son perfiles de velocidad parabólico y de Womersley, para la entrada y condiciones de presión, para la salida: atmosférica, constante, pulsante y modelo de Windkessel las cuales se ajustan a condiciones fisiológicas. Las simulaciones se realizaron en el software ANSYS 17.0 variando las condiciones de borde, realizando 8 casos No-Newtonianos y 1 caso Newtoniano. La simulación muestra que el comportamiento fluido dinámico se ajusta a lo reportado en la literatura, obteniéndose bajos esfuerzos de corte en la pared (WSS) del domo del aneurisma, siendo estos un orden de magnitud menor que en la pared arterial. Se obtienen WSS altos en la zona del cuello del aneurisma, siendo los esfuerzos en el domo un 98% menor que en el cuello. La magnitud de la velocidad es menor en el aneurisma registrándose una velocidad entre 54-68% menor en la parte superior del domo con respecto a la entrada del aneurisma. Las diferencias entre los casos simulados presentan diferencias menores al 3% en velocidad y diferencias menores al 10% para los WSS. El valor de Oscillatory Shear Index (OSI) muestra diferencias en su mayoría entre un 0-5% con respecto al caso base. Por su parte, la presión muestra diferencias altas debido a que el gradiente depende de la condición de salida, obteniéndose diferencias promedio de 85%, 28% y <2%, para los casos de presiones atmosférica, constante y pulsante, respectivamente al comparar con el modelo de Windkessel. Se concluye que las variables de velocidad, WSS y el OSI están dominadas por la velocidad de entrada. Las pequeñas diferencias obtenidas en estas variables indican que es posible simplificar el modelo en cuánto a la condición de presión, pudiendo usar cualquiera de las 4 utilizadas, recomendando usar la mas simple para así reducir el tiempo requerido para mediciones y análisis geométrico, reduciendo el tiempo total de análisis médicos.

Magíster n Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / La escasez de agua en la zona norte de Chile, ha llevado a evaluar otras formas de suministro de agua a las operaciones mineras. En la actualidad una alternativa con proyección es el uso de agua de mar (salada y desalinizada). En el caso de la concentración de minerales de cobre, otros estudios han establecido como problemática principal para el uso de agua de mar salada, el llamado efecto buffer respecto de la cal, que consiste en la reacción de iones de Mg y Ca disueltos en el agua de mar con la cal (utilizada como regulador de pH en concentración), resultando en un aumento importante del consumo de cal para superar este efecto y alcanzar el pH requerido por los procesos. Se realizaron pruebas de contacto para "agua de mar - cal", "agua de mar - mineral - cal" y " agua de mar - concentrado - cal", obteniéndose un comportamiento característico de tres (3) zonas, donde la segunda corresponde a una meseta, en la cual el aumento de cal adicionada no produce aumentos significativos en el pH, coincidente con el efecto buffer" y que se verifica a pH entre 9,5 y 10,0. Se verifico una interacción entre los iones de Mg+2 y la cal. Se ejecutaron pruebas modificando las condiciones del sistema. Se utilizo agua de mar con un periodo de reposo de 10 días antes de la prueba y también agua de mar pretratada. En ambos casos se obtuvieron valores de pH superiores en la meseta (efecto buffer) y una cantidad de cal a adicionar menor para alcanzar valores elevados de pH respecto de la prueba sin modificar el sistema. Finalmente, se realizaron cinéticas de flotación a distinto pH para estudiar el uso complementario de cal y un segundo depresante de pirita (Metabisulfito de Sodio), concluyéndose que la adición de Metabisulfito permite depresar fuertemente la pirita en flotación a pH bajo (8,5), sin embargo, también afecta el rendimiento de los parámetros cinéticos para el cobre. Se recomienda que para etapas de flotación recuperativas (primaria y barrido) se privilegie el ajuste de pH con cal, mientras que para etapas de limpieza se privilegie el uso de Metabisulfito.

Doctor en Ingeniería de Minas / Esta tesis está inspirada por dos tareas del proceso de evaluación de recursos en proyectos mineros: la caracterización y el modelamiento geológicos. Ambas áreas están directamente relacionadas con la percepción visual y, de esta manera, con la observación y el análisis de un fenómeno espacial, destacándose así la importancia que tiene una descripción apropiada de sus características visuales. Para este trabajo, se propone que la descripción de los fenómenos geológicos espaciales se realice mediante la información de la textura, la cual está relacionada con el estudio de las propiedades locales que los caracterizan. En este sentido, el estudio de texturas puede no sólo abordar la caracterización de un fenómeno espacial, sino también la generación de modelos con características locales particulares como es en el modelamiento geoestadístico. En la caracterización geológica, la discriminación de la textura de roca es el problema motivacional para realizar una comparación entre dos descripciones visuales (imágenes digitales). La textura de roca representa una importante propiedad geológica para investigar, dada su relación con otras características geológicas (alteración, litología y mineralización), su impacto en la respuesta metalúrgica y su dificultad para cuantificarla y caracterizarla. Para abordar este problema, tres técnicas de caracterización son propuestas (mapa variográfico, representación del variograma compacto y distribución del variograma compacto) para describir las propiedades locales de una imagen digital, y un método de clasificación para verificar la discriminación entre clases de textura de roca. Los resultados de la clasificación muestran una mejor discriminación con la técnica de distribución del variograma compacto, la cual ha demostrado ser un procedimiento robusto para realizar una discriminación entre clases de textura. Esta metodología ha sido también extendida a otras aplicaciones, como son la descripción de texturas genéricas y la discriminación de espumas de flotación, con un alto porcentaje de clasificación. Por otra parte, el modelamiento geoestadístico representa un interesante desafío dado que busca integrar diferentes tipos de información en un modelo, desde datos duros hasta interpretaciones de expertos. Las técnicas tradicionalmente usadas en esta área, generalmente resultan en una descripción suavizada del fenómeno y/o poseen inconsistencia visual en términos de la información de entrada o imagen de entrenamiento. En esta línea, la síntesis de texturas en base a optimización es usada como un método de simulación geoestadística, la cual incluye no sólo diferentes tipos de información, sino que también mantiene la percepción visual de las simulaciones. Extendiendo estos aspectos, un proceso de selección aleatorio es propuesto para elegir el valor de la variable en cada posición de la simulación, y una métrica de percepción visual para generar simulaciones basadas en la similitud visual. Además, la inclusión de la información local del histograma y de un conjunto de diferentes imágenes de entrenamiento, resulta en un procedimiento versátil que puede manejar diferentes tipos de informaciones externas. Finalmente, se propone una extensión del procedimiento al caso 3D, la cual está basada en modelos de entrada de esa misma dimensionalidad. El método de simulación desarrollado muestra buenos resultados en términos de la similitud perceptual con el modelo de entrada, y con otros tipos de información que se busque incorporar en la imagen o modelo sintetizado, verificando desempeños similares con otros métodos del estado del arte en simulación. Como trabajo futuro, es posible de utilizar la síntesis basada en optimización para simular no sólo variables geológicas tradicionales, sino que también la información textural obtenida con la técnica de discriminación de texturas. Este trabajo tendría un impacto no sólo en una mejor caracterización de los recursos, sino que también posee una relación directa en cómo gestionar los materiales que están entrando a la planta (caracterizados por la textura), resultando en una reducción de los costos de planta y mejorando así todo el proyecto minero.

Magíster en Gestión de Operaciones. Ingeniero Civil Industrial / El presente trabajo, trata sobre metodologías de resolución de problemas estocásticos multi-etapa. El objetivo es comparar el algoritmo Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP), con la metodología Progressive Hedging (PH). La diferencia entre metodologías radica en que SDDP corresponde a un algoritmo de descomposición vertical o por períodos, mientras que PH representa una metodología de descomposición horizontal o por escenarios. El estudio se desarrolla en el contexto eléctrico chileno, caracterizado por una red eléctrica compuesta por generadores, demandas y líneas de transmisión. Además de una red hídrica; en la que se modelan todos los generadores hidroeléctricos, flujos hídricos y capacidades de almacenamiento. Para realizar las pruebas, se utilizan instancias de distintos tamaños y horizontes de planificación, bajo el supuesto uninodal (todas las centrales eléctricas y demandas, conectadas a un mismo nodo) y multinodal. Las metodologías fueron testeadas mediante un árbol en común. Los resultados muestran que en general, SDDP presenta tiempos de ejecución mucho menores, atribuibles principalmente al lenguaje de ejecución (Fortran vs Python). En cuanto a la exactitud de la solución, PH muestra un mejor desempeño, con diferencias poco significantes. Un segundo estudio, es la confrontación de generadores de árboles de escenarios. Se compara la metodología actual (nombrada PLP), con dos generadores desarrollados íntegramente en esta investigación. Estas metodologías se basan en probabilidades condicionales por período, y llevan el nombre de Synth y NSG, que corresponden a generación de escenarios sintéticos e históricos, respectivamente. Una de las ventajas de estas metodologías es que consideran tanto la correlación espacial, como la correlación temporal. Bajo escenarios extremos, Synth muestra los menores costos operativos en un 60% de las pruebas realizadas, obteniendo costos comparativos hasta un 7% menores. Por otro lado, bajo escenarios promedios, existe un desempeño muy parecido entre los generadores Synth y PLP, donde PLP muestra mayores ahorros comparativos.

Ingeniero Civil / En esta memoria se presenta un análisis del comportamiento hidráulico de siete sumideros de aguas lluvias, basados en las experiencias realizadas por el Instituto Nacional de Hidráulica entre los años 2004 y 2006, en una plataforma de ensayo en escala 1:1. Para esta memoria se estudiaron 5 sumideros de reja, un sumidero de reja fuera de la calzada y un sumidero de reja en desnivel en relación a la calzada. El objetivo principal es analizar los datos experimentales obtenidos y compararlos con los resultados entregados por diferentes modelos teóricos. Con lo anterior, se obtuvo rangos de validez de los modelos además de proponer una nueva formulación para determinar la eficiencia de captación. Para llevar a cabo lo anterior, se analizaron 6 modelos teóricos existentes en la literatura que permitieron determinar la eficiencia de captación y se compararon con los resultados experimentales. Junto con lo anterior, se realizó un análisis dimensional del fenómeno que busca determinar una relación entre la eficiencia de captación y las demás variables que definen el fenómeno. Finalmente, se pudo concluir qué modelos se adaptan mejor a cada sumidero estudiado, además de determinar los rangos en los cuales son válidos los resultados, encontrándose que el modelo recomendado en la Guía de diseño y especificaciones de elementos urbanos de infraestructuras de aguas lluvias. Servicio de Vivienda y Urbanismo (SERVIU) , es el que entrega los mejores resultados. Además, del análisis dimensional, se propone una nueva relación de tipo potencial de la eficiencia de captación en función del cuociente entre la altura de escurrimiento y el ancho del sumidero.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / La caracterización de riesgo criminal constituye un gran desafío, principalmente porque la ocurrencia de eventos criminales constituye un proceso puntual de difícil predicción con lógicas similares a la de terremotos y otros eventos geográficos. En esta tesis, el estudio se acotó a la caracterización y predicción de riesgo criminal generado por Delitos de Mayor Connotación Social (DMCS) para los agrupados de Robo con Fuerza y Violencia en determinadas comunas de la Región Metropolitana. La elección de este tipo de delitos radicó en su naturaleza cuasi-periódica y con tendencia a la formación de Hot-Spots, lo que los vuelve idóneos para ser caracterizados mediante la teoría de kernels espacio-temporales. El desafío principal fue generar y validar modelos descriptivos y predictivos del riesgo criminal a través de métricas adhoc como AUC (Area Under Curve), curvas TIP (True Incident Percentage) y HRP (High Risk Percentage) y la realización de estudios para determinar los factores más relevantes de la caracterización espacial considerando una caracterización temporal fija. La metodología implementada consta de cuatro pasos fundamentales: procesamiento de eventos criminales e información georeferenciada, generación de modelos espaciales que capten las tendencias históricas y recientes mediante modelos por mezcla de Gaussianas, adición de factores dinámicos mediante el entrenamiento de modelos temporales basándose en estudio de correlaciones y Wavelet y finalmente la implementación de un modelo predictivo que se traduce en mapas de calor (Hot-Spots) para diferentes ventanas temporales. La inclusión de elementos espaciales como calles y el establecimiento de restricciones radicaron en mejorar el conocimiento del riesgo criminal con el objetivo de dar coherencia y sentido físico a los modelos espaciales en pos de mejorar el desempeño predictivo. Cabe mencionar que este trabajo de tesis se desprendió de un proyecto realizado en conjunto con CEAMOS (Centro de Modelamiento y Análisis en Seguridad) y Carabineros de Chile, donde los esfuerzos apuntaron a desarrollar un software funcional que computara predicciones en demanda para ubicar con anticipación recursos policiales. En ese sentido, el trabajo de tesis no solo apuntó a generar una metodología factible teóricamente sino que aplicable proveyendo soluciones eficientes y robustas para un amplio sector geográfico y diferentes ventanas de predicción. Los resultados demostraron que la metodología es capaz de caracterizar y predecir riesgo criminal para las comunas estudiadas, recalcándose que en ciertas comunas la versión estática del algoritmo fue mejor que la dinámica. Por otro lado, mediante los estudios espaciales realizados, se establecen criterios para decidir qué parámetros de la caracterización espacial resultan ser óptimos en pos de un desempeño predictivo adecuado (cantidad de iteraciones del algoritmo de Expectation Maximization, cantidad de componentes óptimas, restricciones sobre valores propios de matrices de covarianza, entre otros parámetros). / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT 3841/2016 y Carabineros de Chile

El presente trabajo de título forma parte del proyecto FONDECYT Flow Dynamics and Arterial Wall Interaction in Realistic Cerebral Aneurysm Models. El objetivo general del trabajo es mejorar la descripción de la mecánica de sólidos en aneurismas cerebrales hecho hasta la fecha en el proyecto, a través de un análisis de sensibilidad de los resultados de simulaciones numéricas sin interacción fluido-estructura (No FSI), modificando parámetros mecánicos y geométricos. El desafío que representa en el área de la Biomecánica el análisis de esta enfermedad motiva a aportar al entendimiento de su evolución y con ello, a la posible prevención de las complicaciones asociadas a la formación, crecimiento y posible ruptura de estas dilataciones anormales de la pared arterial. Mediante programas de diseño gráfico y la implementación de las metodologías realizadas en trabajos previos al presente, se reconstruyeron nueve casos reales de pacientes, entregados por el Instituto de Neurocirugía Asenjo, y se realizaron simulaciones numéricas con el programa computacional ADINA® (Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis), analizando los esfuerzos y deformaciones dados por la forma de la geometría, los valores de presión interna del pulso sanguíneo y externa intracraneal, y por el espesor y modelo de material utilizado en la pared arterial y en el aneurisma. Los resultados muestran que, al considerar una geometría con espesor variable entre arteria y aneurisma, no sólo se obtiene una distribución de esfuerzos diferente en comparación a la simulación con espesor constante de aneurisma, sino también los valores de esfuerzos y deformaciones alcanzados disminuyen en hasta un 76% en el aneurisma, debido a la presencia de una arteria más gruesa, que además opone resistencia al desplazamiento de la geometría. Por otro lado, al utilizar un modelo de material diferenciado en las dos zonas principales de la geometría, se obtienen diferencias menores al 6% en los resultados, al comparar con simulaciones que consideran la presencia de un modelo único de aneurisma. Se concluye entonces que las condiciones de simulación que describen de manera más realista la situación estudiada, incluyen el uso del espesor adecuado en cada zona de la geometría, siendo suficiente para una descripción rápida y acertada el uso de un modelo hiper-elástico de aneurisma (o incluso su aproximación elástica) único en toda la geometría. Se logró cuantificar además, el efecto de otras variables y decisiones al momento de simular, en el estado de esfuerzos y deformaciones de las geometrías analizadas.

El objetivo de esta memoria consiste en evaluar distintas alternativas de mejora para el Proceso de Hospitalización Quirúrgica Programada en el Hospital Clínico de la Universidad de Chile. La justificación del trabajo nace de la necesidad de rediseñar los procesos hospitalarios del Hospital Clínico y poder contar con una herramienta que permita optimizar la toma de decisiones finales. De los estudios que se han realizado en el Hospital se destacan dos grandes problemas que inciden en el desarrollo del proceso quirúrgico, en primer lugar la planificación para la programación del uso de los pabellones quirúrgicos se realiza en forma manual lo que provoca pérdidas de horas asignadas, y en segundo lugar los tiempos de espera entre intervenciones resultan ser altísimos. Por lo demás, el proceso quirúrgico genera el 70% de los ingresos al Hospital, de ahí la importancia de ser evaluado y generar un modelo de simulación que permita resolver, de la mejor forma posible, la toma de decisiones para optimizar los procesos dentro del Hospital. Para el desarrollo de esta memoria se utilizó la siguiente metodología de trabajo: (1) Iniciar el estudio del proceso actual, (2) Definir las entidades que participarán en el modelo de simulación, (3) Construir el modelo de simulación, (4) Llevar a cabo la simulación del proceso actual, (5) Validar el modelo de simulación, y (6) Evaluar las distintas alternativas de rediseño según distintos métodos. Concluido lo anterior, se entregará al Hospital Clínico aquellas propuestas técnicamente factibles de implementar para el proceso de Hospitalización Quirúrgica Programada, lo que permitirá mejorar la calidad del servicio entregado a sus pacientes. Finalmente, es posible concluir que la utilización de un modelo de simulación permitirá optimizar la toma de decisiones y con ello mejorar la eficiencia del proceso de Hospitalización Quirúrgica Programada. Se espera entregar al Hospital Clínico una herramienta de la cual sea posible obtener cuantiosos beneficios a la hora de tomar decisiones estratégicas en pro de la calidad de sus servicios.

Este trabajo de tesis busca modelar las distribuciones espaciales conjuntas de las leyes de cobre soluble y cobre total en yacimientos cupríferos. El modelamiento descrito posee dos dificultades: la restricción lógica de las variables (la ley de cobre soluble debe ser menor o igual a la ley de cobre total) y la presencia de un muestreo preferencial: generalmente la ley de cobre soluble no es analizada químicamente a bajas leyes de cobre total, resultando en un sesgo al momento de estimar la distribución de los datos existentes de leyes de cobre soluble, mientras que la distribución de la ley de cobre total puede ser estimada sin sesgo alguno. La manera propuesta comienza con el modelamiento de distribuciones representativas para las leyes de cobre soluble e insoluble basado en la distribución representativa de la ley de cobre total y en una distribución teórica gamma bivariable. El conocimiento de las distribuciones de las leyes de cobre soluble e insoluble permite transformar la información disponible a valores gaussianos, lo que es requerido previamente para realizar la simulación geoestadística. El paso siguiente es cosimular las leyes de cobre soluble e insoluble en la zona de estudio, condicionado a los datos disponibles. Primero se realiza la cosimulación en los puntos con solo información de cobre total mediante un algoritmo iterativo (muestreador de Gibbs), luego se cosimula en los nodos de la grilla mediante un algoritmo de simulación gaussiana multivariable tradicional (bandas rotantes). Una vez obtenidas las leyes de cobre soluble e insoluble cosimuladas se obtiene la ley de cobre total cosimulada, obedeciendo a la relación de orden de estas variables. El método propuesto se aplica a un caso de estudio, correspondiente a un yacimiento cuprífero localizado en el norte de Chile, con el fin de demostrar su aplicación en el negocio minero. La metodología aplicada resulta ser eficiente, logrando una evaluación realista del yacimiento a través de las simulaciones. A su vez se compara y contrasta con el cokriging, metodología tradicional ocupada en la industria, el cual subestima los recursos del yacimiento. Además, las simulaciones permiten tener una visión de los riesgos del proyecto, no así el cokriging que entrega un caso promedio. Mediante el conocimiento de las leyes de cobre total y cobre soluble se puede implementar varias alternativas tanto en el proceso extractivo como en el metalúrgico, con lo cual se puede incrementar el beneficio del negocio minero del yacimiento.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El objetivo de este proyecto fue el de localizar cuerpos intrusivos bajo una cubierta de material aluvial y/o gravas en un ambiente volcánico/sedimentario, incorporando como herramienta principal de exploración los métodos geofísicos magnético y gravimétrico respectivamente, en el caso del método magnético, primero detectar la mineralización asociado a minerales ferromagnético y segundo establecer la adquisición gravimétrica con el propósito de localizar cuerpos más pesados que su entorno, como resultado de los contrastes de densidad. Primero se realizó la adquisición magnética de alta resolución en el área de las propiedades mineras del Proyecto Buen Retiro (su ubicación se detalla más adelante), usando un instrumento Scintrex Modelo SM5, y sensor simple de vapores de cesio, el área se cubrió con 61 perfiles de 2.400 metros de largo cada uno y dirección EW, totalizando 149,5 kilómetros lineales de prospección. Después de aplicar la corrección por variación diurna, se obtuvieron los mapas de Intensidad Magnética y Reducción al polo, luego se realizó un modelamiento cuantitativo 3D, a través del programa de inversión magnética 3D. Para la adquisición gravimétrica se diseñó una malla de 100m x 100m, la cual se adquirieron un total de 961 estaciones, levantadas en una sola campaña de terreno, donde se dispuso de un gravímetro Scintrex modelo CG5 con precisión de 0.001 mGal y dos GPS diferencial Topcon modelo GR3 con precisión geodésica, con lo que se logró tener un alto grado de exactitud en las mediciones de altura, requeridos para el cálculo de la anomalía de Bouguer y en menor medida en la corrección topográfica por tratarse de una área relativamente plana. La separación de la anomalía de Bouguer de origen regional y local es un paso importante en la interpretación de un mapa de gravedad. No existe un método infalible o sí se quiere perfecto, para efectuar la separación residual-regional, entre ellos tenemos el uso de muchos filtros. En este estudio aplicaremos nuestro propio método en la separación Regional-Residual, que consiste en la elaboración de un regional a partir de la ecuación simple del plano a partir de tres puntos conocidos, incorporando la información de 3 sondaje, para luego obtener un residual que es el archivo de entrada en el modelamiento gravimétrico 2D y 3D respectivamente.