Ingeniero Civil Mecánico / La presente investigación consiste en el desarrollo de un sistema de detección, localización y cuantificación de impactos en placas planas a partir de un análisis de sus respuestas vibratorias. El estudio de detección de impactos con análisis de vibraciones se basa en obtener la deformación ocurrida tras un impacto en distintos puntos sobre una placa, para extraer la amplitud máxima y el tiempo de llegada. Con esta información se puede utilizar un método de inferencia en base a una regresión lineal para obtener la localización y la magnitud del impacto. En trabajos disponibles en literatura se han desarrollado algoritmos de detección de impactos para estructuras simples que han demostrado funcionar bien, pero de gran costo computacional por requerir entrenamiento, además de utilizar disposiciones experimentales con una gran cantidad de sensores. En el presente trabajo se propone usar una metodología basada en una aproximación lineal que utiliza el principio de máxima entropía. La principal ventaja de esta metodología es que no requiere de entrenamiento. En una primera etapa se construye un banco de pruebas que permite obtener datos reales de impactos en distintos puntos distribuidos sobre una placa metálica. Luego se procede a extraer los parámetros de amplitud y tiempo de llegadas para construir una base de datos. Con el algoritmo se modela un impacto desconocido como una combinación lineal de los datos contenidos en la base. Los ponderadores asociados a la combinación lineal se determinan aplicando el principio de máxima entropía. Para llegar al algoritmo final, se realiza un procedimiento iterativo de construcción de bases de datos y aplicación del principio de máxima entropía. Se crea una base de datos a la cual se le aplica el algoritmo con un número variable de vecinos con los que construir la combinación lineal. De este, se obtiene que con una vecindad cercana al 15%, la influencia particular de cada elemento disminuye sin mejorar radicalmente el desempeño de la base, por lo que se fija esta cantidad como el número de vecinos a ocupar. Se realiza otra serie que parte con una base que solo extrae el máximo global de las señales y se obtiene un 3.5% de error de área en la localización y un 15.53% de error en la fuerza. Luego se crea una base que contiene distintas magnitudes de fuerza aplicada para un mismo punto, permitiendo contar con vecinos con amplitudes similares a las de la prueba. Posteriormente se crea otra base de datos que incluye a la anterior e incorpora los valores de tiempos ponderados en el mismo orden de magnitud de las amplitudes. Finalmente se usa una base de datos con la experiencia anterior, donde también se extrae el máximo global para la amplitud y el primer máximo local para el tiempo, esta base resulta con un promedio de error de área del 0.28% y un promedio de error de fuerza del 9.9%.

Geógrafo / Dado el importante rol que ejerce la Cordillera de los Andes en relación con los recursos hídricos de los ambientes semiáridos, es necesario entender el comportamiento de la nieve, y para ello se requiere implementar un modelo de balance de masa y energía en una cuenca de montaña, como es en la parte alta de la cuenca del Río La Laguna, Región de Coquimbo. Dentro del balance de masa, es importante considerar la acumulación de la nieve mediante métodos más adecuados, como también la ablación, proceso en el cual se debe considerar el porcentaje de fusión y de sublimación. Para establecer un balance de masa de nieve, se requiere entender el intercambio energético que la afecta, estimar los flujos que influyen en ella y cuales tienen mayor importancia. Así es factible poder implementar un modelo que incluya las variables relevantes para este tipo de ambientes. Se realiza una búsqueda de los modelos más adecuados para el área de estudio, determinándose que el modelo Watershed Integrated Management in Mediterranean Environments (WiMMed) cumple con los requerimientos. Luego se explican los pasos necesarios para su implementación. Los resultados obtenidos indican que más de un tercio del total de la ablación de la nieve, aporta hacia la cuenca, mientras que el resto se va hacia la atmósfera por sublimación. Sin embargo estas deducciones cambian por estación del año, siendo los eventos de precipitación de los meses de verano, los que aportan más a la cuenca, debido a la alta tasa de fusión. La radiación neta y el flujo turbulento de calor latente son las variables que más influyen en el balance de energía de la nieve, principalmente en las altas cumbres. Estos resultados se comparan con otras investigaciones en cuencas aledañas y similares al área de estudio, las cuales coinciden en la gran mayoría. También se realizan observaciones y se plantean necesidades de mejora del modelo, para representar de mejor manera el comportamiento de la nieve en ambientes semiáridos.

Este estudio de investigación tiene como objetivo determinar la variabilidad de la fuerza de puño en ambas manos en hombres y mujeres entre 20 y 70 años, en la Región Metropolitana, a través de mediciones dinamométricas, y así, registrar la fuerza normal de puño para personas sanas en este rango etario.

Geólogo / Los glaciares son una de las principales reservas de agua dulce y representan un significativo aporte a los recursos hídricos, actuando como agentes reguladores del agua disponible en las cuencas andinas. Estudios relacionados con cambios en el balance de masa en los glaciares de montaña son fundamentales para el entendimiento del funcionamiento del sistema hídrico. Asimismo, posibilitan la comprensión de los efectos del cambio climático, del aumento del nivel del mar y manejo de reservas de agua, proporcionando información más precisa al momento de la toma de decisiones sobre el manejo presente y futuro de los recursos hídricos del país. El objetivo principal de este estudio es aplicar la metodología de reanálisis del balance de masa glaciar propuesta por Zemp (2013) para las series registradas en el glaciar Echaurren Norte (1982-2015), validando así la metodología para el hemisferio sur. Las prestaciones de esta metodología permiten su aplicación en un amplio número de glaciares de Chile. Las series de datos obtenidas mediante métodos de observación glaciológicos se acoplan a las series de datos independientes de métodos geodésicos (2009-2015) con el fin de determinar los errores sistemáticos y aleatorios de cada método, eliminando los errores sistemáticos. Se cuantifican los principales errores sistemáticos y aleatorios de cada método, y se realiza el testeo estadístico para la validación de los balances de masa glaciológico y geodésico. Una de las principales fuentes de error sistemático encontradas es la generada por la extrapolación de la acumulación y ablación a año hidrológico, la cual se corrige mediante el modelo del grado-día (Hock, 2003). Se determina que el balance de masa glaciológico acumulado no es estadísticamente igual al geodésico. A pesar de esto, no se realiza el proceso de calibración debido a que existen fuentes de error sistemático asociado a la serie glaciológica que no han sido cuantificadas todavía. Se discuten las posibles fuentes de error, entre las que destacan: la representatividad de la acumulación del pozo estratigráfico, las mediciones de densidad y la no cuantificación del balance interno y basal del glaciar. Finalmente, se valida la metodología del reanálisis y se aconseja acoplar los datos ya existentes de las mediciones glaciológicas y geodésicas para glaciares del hemisferio sur que posean series glaciológicas mayores a 5 años. Se deja propuesto un siguiente paso iterativo de reanálisis para el glaciar Echaurren Norte, en el que se agreguen datos de radio eco-sondaje y balance de energía. Se obtendría así una mejor aproximación del comportamiento del balance de masa del glaciar Echaurren Norte. / Trabajo realizado con el apoyo de la Unidad de Glaciología y Nieves (UGN) de la Dirección General de Aguas (DGA), Ministerio de Obras Públicas (MOP)

Ingeniero Civil Mecánico / El daño en una estructura, y la acumulación del mismo, producen cambios en su respuesta dinámica. La idea básica del monitoreo de vibraciones es medir las características dinámicas de la estructura, durante su vida útil, y usarlas como una base para la identificación del daño. Durante los últimos años, han surgido numerosos métodos para detectar daño en estructuras. Sin embargo, la mayoría de estos métodos no toman en cuenta el efecto de la distribución, ni el número de sensores. En trabajos anteriores, se han desarrollado sólo métodos para distribuir adecuadamente una cierta cantidad de sensores en estructuras simples (unidimensionales). Debido a lo anterior, en el presente trabajo se propone determinar una distribución óptima de sensores, que permita detectar daño en una estructura compleja (bidimensional o tridimensional). En particular, se determina la distribución óptima de 27 sensores en un perfil canal de acero estructural, con el fin de verificar si esta distribución es mejor que otras, como por ejemplo una distribución uniforme. Para optimizar la distribución de sensores, se utiliza el método de optimización conocido como algoritmos genéticos. Este método se basa en la teoría de la evolución de Darwin, haciendo evolucionar a una población de individuos hasta encontrar al más adaptado. En este caso, se desarrollan 2 algoritmos genéticos, uno secuencial y otro paralelo. El primero se utiliza para determinar los mejores parámetros de entrada como el tamaño de la población y las probabilidades de reproducción. El segundo, se utiliza para determinar la distribución óptima, ya que posee una mayor rapidez de cálculo y disminuye el problema del estancamiento en óptimos locales. Para verificar si la distribución óptima de sensores es mejor que otras distribuciones, se crean 4 escenarios de daño experimentales en donde 3 de ellos poseen una cierta dificultad para ser detectados. Luego se compara la detección de daño entre la distribución óptima y las otras distribuciones, para cada uno de los escenarios de daño. Se logra encontrar una distribución óptima que posee un valor de ajuste superior a las demás distribuciones cuando el daño en la estructura es de carácter moderado, es decir, existen grietas con un largo entre 25 y 50 [mm], y ubicadas en alguno de los bordes de la estructura. Esta memoria es parte del proyecto Fondecyt de iniciación 11110046 desarrollado por la Dra. en Ingeniería Mecánica Viviana Meruane Naranjo, Profesora Guía de la respectiva memoria.

La ocurrencia de las épocas de avenida en las cuencas de nuestro país, hace que las labores de los aforos por correntómetro en las estaciones hidrométricas, constituyan una labor peligrosa, debido a que en dicha época los ríos registran volúmenes de agua importantes, que ponen en riesgo al personal a cargo de esta labor, y también el deterioro o perdida del equipo. Por esta razón hay la necesidad de utilizar metodologías de aforo en dichas épocas. El presente estudio determinará el método o métodos de extrapolación que mejor representen el comportamiento de los caudales, principalmente en niveles superiores, y señalar los caudales máximos instantáneos, registrados en la estación hidrométrica en el periodo analizado. El lugar seleccionado como zona de estudio es la Estación Hidrométrica Obrajillo, ubicada en la cuenca del Chillón y que cuenta con información hidrológica para el Año Hidrológico 2000-2001 Antes de hacer uso de la información disponible, se procedió a la verificación de la misma, con la finalidad, de contar con información básica confiable. Luego se procedió a la evaluación de la relación existente entre la lectura de escala y las variables hidrológicas, como el caudal aforado, área húmeda, velocidad media y perímetro mojado. Para la extrapolación de valores extremos superiores usamos los siguientes métodos: el Método Teórico; el Método del Área y Velocidad media; el Método de Manning; el Método de Stevens; el Método Ruso, Las Curva Analítica de Primer Tipo y de Segundo Tipo. Se analizó cada uno de los métodos mencionados a nivel anual, para determinar el método que mejor represente el comportamiento de los caudales, mediante su evaluación gráfica, y comparativa de los caudales aforados y generados, con un error porcentual menor a 10%, valor que es considerado como aceptable en los análisis y estudios hidrológicos. De este modo se terminó que el Método Teórico y el Método Ruso representaron mejor el comportamiento de los caudales en el periodo Setiembre 2000-Agosto 2001, con errores respectivos de 0,9 y 0,5% referente al promedio y máximos caudales de 42,811 m3/s y 42,733 m3/s, respectivamente. El nivel máximo para estos caudales fue de 1.56 m

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal

Ingeniero Civil Electricista / Dado el impacto que se asocia a dispositivos almacenadores de energía en las distintas áreas de la ingeniería, últimamente se ha fomentado la formulación de proyectos de investigación que estén relacionados con este tema. En particular, es de vital importancia comprender el comportamiento que tienen las baterías frente a distintas condiciones de operación. Para este fin es imprescindible obtener datos precisos, con el fin de caracterizar facilitar la implementación de métodos de estimación y predicción. El presente trabajo busca implementar un sistema de adquisición de datos que permita obtener datos de voltaje, corriente y temperatura; todas ellas variables que generalmente se utilizan para el análisis de parámetros de la batería como es el estado de carga (por su siglas en inglés, SOC) y el estado de salud (por sus siglas en inglés, SOH). Para esto, se implementan dos arquitecturas. La primera usa un cargador de marca I-Charger y una carga programable BK PRECISION 8500; los cuales almacenan datos obtenidos en los procesos de carga y descarga en tiempo real. La segunda utiliza tres sensores (voltaje, corriente y temperatura), un conversor análogo-digital, y un chasis National Instruments (NI); todo con interfaz de programación en el software LabView para obtener datos en tiempo real. El principal desafío es que existen perturbaciones Gaussianas de media nula en las mediciones. Para solucionar lo anterior se decide implementar un filtro pasa-bajos que mitiga estas fluctuaciones. Además de eso, se ideó un método que permitiera obtener la ecuación característica de los sensores que pudiese usarse en proceso de calibración. Para generar resultados se realizaron cuatro pruebas. La primera corresponde a una carga (corriente constante de 2 [A] hasta que el voltaje se estabiliza en 4.097, disminuyendo luego); y las otras tres a descargas con distintos perfiles de uso (corriente constante, en base a una Cadena de Markov de 10 estados y una señal binaria pseudo-aleatoria, PRBS). El tiempo de muestreo para el caso de la carga fue de 2[s] y para las descargas fue de 500 [ms]. De los resultados obtenidos se aprecia que para el caso de la carga, la señal entregada por el NI coincide bastante con la obtenida con el cargador, generando MSE y RMSE reducidos para distintos niveles de filtrado. Para el caso de la descarga se observa que frente a corriente constante y al perfil basado en Cadenas de Markov los resultados tienen MSE y RMSE del orden de 0.05. Sin embargo, para PRBS los valores son elevados. Esto se puede deber a dos cosas, una de ellas es que las transiciones que genera la PRBS son más rápidas que el tiempo de muestreo, por lo cual no se alcanza a apreciar el comportamiento de éstas en equipos NI. La otra razón es que el filtro implementado busca una respuesta homogénea en la zona pasa-banda. Se plantea como posible solución a este problema la implementación de filtros Chevyshev.

Ingeniero Civil Electricista / Dado el impacto que se asocia a dispositivos almacenadores de energía en las distintas áreas de la ingeniería, últimamente se ha fomentado la formulación de proyectos de investigación que estén relacionados con este tema. En particular, es de vital importancia comprender el comportamiento que tienen las baterías frente a distintas condiciones de operación. Para este fin es imprescindible obtener datos precisos, con el fin de caracterizar facilitar la implementación de métodos de estimación y predicción. El presente trabajo busca implementar un sistema de adquisición de datos que permita obtener datos de voltaje, corriente y temperatura; todas ellas variables que generalmente se utilizan para el análisis de parámetros de la batería como es el estado de carga (por su siglas en inglés, SOC) y el estado de salud (por sus siglas en inglés, SOH). Para esto, se implementan dos arquitecturas. La primera usa un cargador de marca I-Charger y una carga programable BK PRECISION 8500; los cuales almacenan datos obtenidos en los procesos de carga y descarga en tiempo real. La segunda utiliza tres sensores (voltaje, corriente y temperatura), un conversor análogo-digital, y un chasis National Instruments (NI); todo con interfaz de programación en el software LabView para obtener datos en tiempo real. El principal desafío es que existen perturbaciones Gaussianas de media nula en las mediciones. Para solucionar lo anterior se decide implementar un filtro pasa-bajos que mitiga estas fluctuaciones. Además de eso, se ideó un método que permitiera obtener la ecuación característica de los sensores que pudiese usarse en proceso de calibración. Para generar resultados se realizaron cuatro pruebas. La primera corresponde a una carga (corriente constante de 2 [A] hasta que el voltaje se estabiliza en 4.097, disminuyendo luego); y las otras tres a descargas con distintos perfiles de uso (corriente constante, en base a una Cadena de Markov de 10 estados y una señal binaria pseudo-aleatoria, PRBS). El tiempo de muestreo para el caso de la carga fue de 2[s] y para las descargas fue de 500 [ms]. De los resultados obtenidos se aprecia que para el caso de la carga, la señal entregada por el NI coincide bastante con la obtenida con el cargador, generando MSE y RMSE reducidos para distintos niveles de filtrado. Para el caso de la descarga se observa que frente a corriente constante y al perfil basado en Cadenas de Markov los resultados tienen MSE y RMSE del orden de 0.05. Sin embargo, para PRBS los valores son elevados. Esto se puede deber a dos cosas, una de ellas es que las transiciones que genera la PRBS son más rápidas que el tiempo de muestreo, por lo cual no se alcanza a apreciar el comportamiento de éstas en equipos NI. La otra razón es que el filtro implementado busca una respuesta homogénea en la zona pasa-banda. Se plantea como posible solución a este problema la implementación de filtros Chevyshev.