El control automático es una rama de la ingeniería que hoy en día se encuentra presente en gran parte de procesos industriales, así como en sistemas dinámicos de diversos tipos. Es en este campo donde surge lo que se conoce como “control avanzado”, el cual no solo busca alcanzar referencias deseadas (objetivo principal del control clásico) sino también el optimizar la forma en la cual se alcanzan dichas referencias. En el presente trabajo, se diseñó un módulo de laboratorio basado en el sistema de amortiguamiento de las ruedas de un auto, con la finalidad de ser utilizado por estudiantes de ingeniería para aplicar métodos de “control avanzado” que permitan reducir las vibraciones verticales del auto (representado por una masa de peso relativamente alto) al recorrer las irregularidades del terreno (representadas por un actuador lineal eléctrico). Dicho módulo consiste en una estructura cilíndrica la cual representa la cuarta parte del auto, es decir, una sola de las ruedas del mismo. La estructura contiene masas que se pueden desplazar a lo largo de los ejes de soporte, de manera que se representen los movimientos de la rueda y carrocería del auto, así como el movimiento generado por las irregularidades del terreno. El resultado es un módulo desmontable con la capacidad de ser controlado con diversos métodos de “control avanzado”, de acuerdo a lo deseado por el usuario, gracias al uso tanto de sensores y actuadores que hacen posible la realimentación del sistema, como también de una PC junto a un NI MyRIO-1900, los cuales llevan a cabo las tareas de procesamiento y transmisión de señales, respectivamente. / Tesis

Una estructura que presenta vibraciones excesivas genera en los usuarios la sensación de inseguridad y disconformidad. Las maneras de disminuir estas vibraciones son múltiples y una de las alternativas es el uso de disipadores de vibración de masa sintonizada. Este trabajo busca solucionar el problema que existe para evaluar la efectividad de un dispositivo disipador de vibraciones, pues las mediciones sin y con dispositivo normalmente corresponden a excitaciones diferentes. Se hace necesario, entonces, contar con un dispositivo excitador para realizar mediciones que sean homologables de un caso a otro. En este trabajo se diseña y construye un dispositivo que genera vibraciones verticales estandarizadas y replicables en una pasarela peatonal ya existente. La pasarela donde se instala el generador de pulsos sinusoidales es de hormigón post tensado, se encuentra ubicada en la comuna de San Bernardo, emplazada sobre una vía férrea, y presenta problemas de vibraciones excesivas. El generador de vibraciones utiliza un mecanismo que convierte el movimiento rotacional de un motor eléctrico en un movimiento vertical que desplaza masas que generan una fuerza periódica en la estructura. Este dispositivo cuenta con un sistema de control de frecuencias que permite adaptarse a las frecuencias propias de la estructura. Con esto se solicita dinámicamente a la pasarela de forma controlada y reproducible logrando medir la efectividad de un disipador de vibraciones instalado en ella, comprobando que su uso permite reducir vibraciones según la configuración que adopta el disipador.

En esta investigación se analiza la viabilidad de un negocio enfocado a brindar un servicio de reparación de amortiguadores de impacto, orientado a las compañías mineras de tajo abierto durante su fase de producción. Siendo una alternativa para las empresas mineras de reponer los amortiguadores de impacto a bajo costo operativo, lo reemplazan por nuevos en lugar de recuperarlos, generando altos costos de reposición. La industria minera es un sector muy relevante para la economía nacional, teniendo un aporte del 10% del PBI la última década, por lo que el negocio, propone una alternativa que permita a las compañías mineras tener un adecuado indicador de costo/rendimiento en los amortiguadores de impacto. La propuesta se enfoca en reparar las dos marcas de amortiguadores más utilizadas del mercado nacional, Foremost y Utex (King Cobra), a un bajo costo operativo y en un tiempo adecuado para las compañías mineras. Se ha estimado que las compañías mineras de tajo abierto utilizan un aproximado de 126 amortiguadores de impacto anualmente, siendo este una cantidad atractiva en el sector pues significa un monto de 1.5 millones de dólares por año. Por ello, se ha desarrollado un plan operativo que permita enfocarse en bajos costos operativos y una reparación oportuna, alineado a lo que los clientes valoran. Finalmente, nuestro plan financiero muestra que el proyecto obtiene indicadores positivos, VAN de 10,527 y TIR de 22 % en escenario esperado y una VAN de 86,736 y TIR de 60% en escenario optimista, durante un periodo de 5 años. / This research analyzes the viability of a business focused on providing a shock absorber repair service, aimed at open pit mining companies during their production phase. Being an alternative for mining companies to replace shock absorbers at a low operating cost, they replace it with new ones instead of recovering them, generating high replacement costs. The mining industry is a very relevant sector for the national economy, having a contribution of 10% of GDP in the last decade, so the business proposes an alternative that allows mining companies to have an adequate cost / performance indicator in the shock absorbers. The proposal focuses on repairing the two most used shock absorber brands in the national market, Foremost and Utex (King Cobra), at a low operating cost and in an adequate time for mining companies. It has been estimated that open pit mining companies use approximately 126 shock absorbers annually, this being an attractive amount in the sector since it means an amount of 1.5 million dollars per year. For this reason, an operating plan has been developed that allows focusing on low operating costs and timely repair, aligned with what customers value. Finally, our financial plan shows that the project obtains positive indicators, NPV of 10,527 and IRR of 22% in the expected scenario and a NPV of 86,736 and IRR of 60% in the optimistic scenario, during a period of 5 years. / Trabajo de investigación

Ingeniero Civil / La alta sismicidad en el país ha permitido el desarrollo de nuevas tecnologías de protección sísmicas con el fin de disminuir los riegos en la vida de las personas y los daños estructurales y no estructurales en los edificios. Dentro de estos elementos se ha popularizado paulatinamente el uso de Amortiguadores de Masa Sintonizada, debido a su bajo nivel de intervención estructural y arquitectónico, versus otras alternativas como los aisladores basales. Desafortunadamente el reciente uso de este dispositivo no ha logrado tener un consenso respecto a su eficacia, principalmente debido la falta de uniformidad en la metodología para evaluarla. El presente trabajo se enfoca en edificios sometidos a registros sísmicos en Chile, para esto se usó una base de dato de 132 registros de aceleración y la evaluación de su eficacia se hizo en función de la reducción porcentual entre la estructura sin y con AMS. La determinación de los parámetros óptimos de diseño del dispositivo fue determinada previamente por autores suponiendo diferentes modelos matemáticos para caracterizar la aceleración basal. Estos parámetros se variaron en una vecindad para efectuar un análisis de sensibilidad y determinar cuáles corresponderían a los casos más favorables de reducción para posteriormente, al considerar variaciones en los parámetros, identificar el nuevo comportamiento de la estructura (lineal y no lineal). La gran cantidad de variables en el problema llevo a la elaboración de una Interfaz Grafica (IG), desarrollada por medio del software Matlab con la herramienta GUIDE, que permitiría obtener resultados de forma más rápida. Se complementó el trabajo de diseño con el software de elementos finitos SAP2000. El trabajo complementario permitió corroborar el correcto funcionamiento de la IG y determinar los casos desfavorables que generan amplificación en la estructura. Los resultados en este trabajo permiten determinar la relación entre las variables que contribuyen a un mejor comportamiento del sistema. Finalmente, para valores de razón de masa menores a 4% y amortiguamientos entre 2% y 5% la reducción porcentual promedio, considerando una desviación estándar menos, es prácticamente nula, por lo que el dispositivo no se considera eficaz para la práctica chilena. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT.

Ingeniero Civil / Estudios recientes han demostrado que los Amortiguadores de Masa Sintonizada (AMS) pueden mejorar el desempeño de estructuras sometidas a excitaciones sísmicas. Sin embargo, la eficiencia del dispositivo depende de una correcta sintonización entre la estructura y el AMS. En sentido práctico, la sintonización se hace difícil ya que las estructuras poseen cierto grado de incertidumbre en sus características fundamentales, principalmente en el periodo y amortiguamiento. La incorporación de características no lineales en los AMS, en especial sistemas con rigidez cúbica, han demostrado ser una posible vía para aumentar el nivel de respuesta vibratoria y de reducir la dependencia de la sintonización entre la estructura y el dispositivo. De esta manera, se propone un nuevo sistema no lineal que funcione como un AMS que trata de un péndulo que se desplaza en la dirección de movimiento de la estructura, más dos resortes en la dirección perpendicular que provocan una rigidez cúbica en el dispositivo, considerando en esta primera etapa que se trata de una estructura de un grado de libertad. El objetivo del trabajo consiste en identificar su comportamiento dinámico y eficiencia a la hora de ser utilizado como dispositivo de control de vibraciones, específicamente: (i) se requiere estudiar los antecedentes necesarios para comprender las técnicas utilizadas en el análisis dinámico de sistemas no lineales, (ii) derivar las ecuaciones de movimiento del nuevo AMS y analizar su respuesta en frecuencia, (iii) acoplar el AMS a una estructura determinista y evaluar su desempeño, (iv) considerar posibles desintonizaciones en el sistema acoplado producto de las incertidumbres asociadas a la estructura, (v) aplicar los resultados del trabajo para proponer un dispositivo óptimo.

El objetivo de este trabajo de título es evaluar la aplicabilidad de los métodos simplificados de análisis, propuestos en la norma chilena de diseño de edificios con disipadores actualmente en estudio. Se desea saber si estas metodologías son prácticas de aplicar para predecir el comportamiento global de estructuras con disipadores, sometidas a sismos chilenos, y comprobar si las estimaciones que entregan son lo suficientemente precisas cuando se analiza una estructura real. Se eligieron tres estructuras altas de hormigón armado, una real y dos ficticias. Se construyó un modelo en ETABS® de las estructuras sismorresistentes y de los sistemas disipadores, representando la distribución espacial de las propiedades de masa, rigidez y amortiguamiento. Las estructuras y los disipadores se diseñaron con el método modal espectral, para ser luego verificadas con el método dinámico no-lineal, considerando la no-linealidad de los disipadores. Se observó que los diseños resultaron conservadores y que la capacidad de predicción del método estudiado es baja. Sin embargo, se constató que existen algunas limitaciones importantes del software utilizado que pudieran explicar, al menos en parte, la baja precisión de esta metodología. La más importante es la imposibilidad de ingresar los valores de amortiguamiento, según el cálculo establecido en la propuesta de norma, cuando se realizan análisis modales espectrales. Finalmente, se proponen algunos caminos para evaluar, en primer lugar, el efecto de la mencionada imposibilidad de definir uno a uno los amortiguamientos modales y, en segundo, la diferencia en los resultados obtenidos con el método modal espectral y no-lineal de respuesta en el tiempo, producto de la concentración del amortiguamiento en algunos puntos de la estructura.

Chile es uno de los países con más alta tasa de actividad sísmica en el mundo, por esta razón, se necesitan estrategias para mejorar el comportamiento de las estructuras frente a un sismo. El presente trabajo, trata sobre el análisis del comportamiento de una estructura de acero de 10 pisos, provista de un tipo de disipador friccional de energía sísmica llamado Sloted Bolted Connection (SBC). Estos estudios se realizaron en base a un proyecto de norma para el análisis de estructuras provistas de disipadores pasivos de energía, que en estos momentos está siendo desarrollada. El objetivo principal de este trabajo es determinar las reducciones en aceleraciones, velocidades y desplazamientos de la estructura debido a la incorporación de los dispositivos SBC. Además, se realizó una comparación de éstos resultados, con aquellos obtenidos tras la incorporación a la estructura de otros tipos de disipadores (ADAS, viscoelásticos y de marcos con arriostramiento excéntrico). Todo el análisis del desempeño de los disipadores SBC, y el estudio de los sistemas estructural y disipador, fue realizado mediante un modelo computacional en el programa de análisis no lineal SAP2000. Al analizar los resultados obtenidos, se concluye que los dispositivos SBC reducen efectivamente los índices de aceleraciones, velocidades y desplazamientos en la estructura. Al realizar la comparación entre los resultados obtenidos mediante los distintos tipos de dispositivos, se puede notar que son bastante similares, pero si se toma en cuenta la facilidad de construcción, la disponibilidad de materiales componentes, su fácil montaje, simplicidad de diseño, durabilidad y facilidad de monitoreo, hacen que la aplicación de los SBC sea la mejor alternativa para la realidad nacional.

Ha sido construido, instalado y usado el KOSMA dual channel Test Receiver (TRx) para NANTEN2, un telescopio de 4 m ubicado en Pampa la Bola en el norte de Chile a 4865 m de altitud. El TRx es un receptor heterodino de dos canales para observaciones simultáneas en 490 GHz (612 µm) y 840 GHz (368 µm). Ambos canales están apuntados a la misma posición en el espacio. El TRx fue operado durante 2 años para verificar el rendimiento del telescopio y para explorar el cielo sur en el rango submilimétrico. El TRx tiene dos características principales. La primera es su diseño óptico monolítico y cuasi-monolítico, el cual evita completamente la necesidad de alineación óptica dentro y fuera del criostato. La óptica contiene un divisor de haz, dos grillas polarizadoras, cinco espejos elipsoidales y dos osciladores de estado sólido. La óptica es realizada utilizando una maquina CNC de cinco ejes. La segunda característica es el cancelador de vibraciones. Este cancelador crea un colchón de aire, el cual cancela las perturbaciones mecánicas introducidas por el desplazamiento de helio en la cabeza fría, específicamente para la unidad criogénica SRDK-415 producida por la empresa Sumitomo Heavy Industries. En la tesis se entrega una descripción de los receptores heterodinos, el diseño del cancelador de vibraciones, el diseño de la óptica, el rendimiento del receptor, las primeras observaciones astronómicas obtenidas con este nuevo instrumento con las que se validan las hipótesis y finalmente se presentan las conclusiones.

El presente proyecto de investigación, buscó realizar el análisis comparativo del diseño estructural de una edificación de ocho niveles con sistema de acero convencional y acero con amortiguadores, en la ciudad De Chiclayo, con el propósito de evaluar las ventajas y desventajas técnicas, económicas y ambientales, para ser precisos: estructuración, tiempos de construcción, facilidades de montaje, precios de los materiales, costos en la mano de obra e impactos ambientales; debido a que todas estas características generan un impacto financiero alto en las construcciones. Recordando que la ingeniería estructural tiene la responsabilidad de cumplir con la normativa para el diseño óptimo y correcto, que deje la seguridad pública satisfecha, el presente proyecto cuenta con las siguientes fases: I) Recopilación y análisis de información, II) Desarrollo del análisis en base a los sistemas de estructuración seleccionados, III) Realización de los diseños de acuerdo a la normativa correspondiente, IV) Comparación técnica, económica, ambiental y resultados finales.

En la actualidad, existen muchas estructuras de gran importancia y funcionalidad (hospitales, colegios, entre otros) que albergan un gran número de personas y de las que se espera que ante un evento sísmico severo se mantengan operativas, sin embargo, muchas de estas edificaciones esenciales han sido construidas con códigos sísmicos antiguos, los cuales podrían no tener los requerimientos actuales de resistencia y rigidez. Por lo que podrían fallar o tener un comportamiento deficiente ante sismos moderados y/o severos. Entonces, es así como la investigación aborda como caso de estudio uno de los bloques del Hospital Luis Negreiros, en el que se desarrolla un análisis sísmico y se propone su reforzamiento con dispositivos de protección sísmica, en especial disipadores de fluido viscoso, los cuales absorben la energía de entrada del sismo y aumentan el amortiguamiento de la estructura, lo que permite lograr un buen comportamiento durante la acción de sismos leves o moderados. La investigación consta de 6 capítulos, en el primer capítulo se explica los antecedentes de la investigación, hipótesis y objetivos, en el segundo capítulo se desarrolla el marco teórico de la investigación, una compilación del estado del arte relacionado a protección sísmica, el tercer capítulo explica el modelo matemático de los dispositivos así como las configuraciones existentes, en el cuarto capítulo se desarrolla la metodología de la investigación, en el quinto capítulo se analiza el caso de estudio y se plantea una propuesta de reforzamiento. En el sexto y sétimo capítulo se desarrollan las conclusiones y recomendaciones, respectivamente. / Currently, there are many structures of great importance and functionality (hospitals, schools, among others) that are home to a large number of people and which are expected to remain operational before a severe seismic event; however, many of these essential buildings have been built with old seismic codes, which may not have the current requirements for strength and rigidity. So they could fail or have a deficient behavior against moderate and / or severe earthquakes. Thus, this is how the research deals with one of the blocks of the Luis Negreiros Hospital as a case study, in which a seismic analysis is developed and its reinforcement is proposed with seismic protection devices, especially viscous fluid dissipaters, which absorbs the input energy of the earthquake and increase the damping of the structure, which allows to achieve good behavior during the action of mild or moderate earthquakes. The research consists of 6 chapters, in the first chapter the background of the research, hypotheses and objectives is explained, in the second chapter the theoretical framework of the research is developed, a compilation of the state of the art related to seismic protection, the third chapter explains the mathematical model of the devices as well as the existing configurations, in the fourth chapter the research methodology is developed, in the fifth chapter the case study is analyzed and a reinforcement proposal is proposed. In the sixth and seventh chapter the conclusions and recommendations are developed, respectively. / Tesis