Depósito Campus San Joaquín

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Adsorción columnar de contaminantes de riles mineros utilizando carbón obtenido a partir de cuesco de palta
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-06) Opazo Arancibia, Nicolás Marcelo; Domínguez Domínguez, María Paz; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Guerra Pinto, Paula Alejandra
La actividad minera en el norte de Chile, sumada a la escasez hídrica, ha generado un escenario ambiental crítico, particularmente por la generación de residuos líquidos industriales contaminantes como el drenaje ácido de mina (DAM). Este tipo de efluente, caracterizado por su bajo pH y alta concentración de metales pesados como el Cu+2 y Fe+3, representa una amenaza significativa para la calidad del agua. En este contexto, surge la necesidad de desarrollar tecnologías de tratamiento sostenibles. El presente estudio evalúa la utilización del cuesco de palta, un residuo agroindustrial, como materia prima para la producción de carbón y su aplicación en la remoción de iones Cu+2 y Fe+3 desde un efluente sintético ácido mediante un sistema de adsorción en columna continua. El adsorbente fue caracterizado mediante espectroscopía FTIR y punto de carga cero (pHZC), identificándose grupos funcionales oxigenados y una carga superficial neta positiva en condiciones ácidas. En ensayos batch, las isotermas de adsorción se ajustaron mejor al modelo de Freundlich (R2≥0,95), lo que indica una superficie heterogénea y posible adsorción en múltiples capas. En cuanto a la cinética, el modelo de pseudo segundo orden presentó mejor ajuste para Cu+2 (R2 ≈ 0,97), mientras que para Fe+3 se observaron ajustes tanto a primer como segundo orden dependiendo de las condiciones. En el sistema de columna, operado a 15 mL/min y con concentraciones iniciales de 20 mg/L (Cu+2) y 25 mg/L (Fe+3), se comprobó que el aumento del pH y de la altura del lecho mejora los tiempos de ruptura y saturación, así como la capacidad de adsorción. Se obtuvieron remociones del 57,9 % para Cu+2 (pH 4, 4 cm de lecho, qmax = 8,45 mg/g) y del 27,2 % para Fe+3 (pH 3, 4 cm de lecho, qmax = 9,60 mg/g). En condiciones binarias, la eficiencia disminuyó debido a la competencia iónica por los sitios activos. Los resultados validan el potencial del carbón de cuesco de palta como un adsorbente sostenible y debajo costo para el tratamiento de RILes mineros. Si bien el estudio fue desarrollado a escala de laboratorio, entrega bases relevantes para futuros procesos de escalamiento y optimización en sistemas continuos.
Análisis comparativo del cálculo de los costos marginales en el mercado eléctrico chileno con y sin vinculación multi-período interhorario para el año 2043
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Sanhueza Ávila, David Eduardo; Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andrés
Este estudio analiza los costos marginales locacionales en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) de Chile bajo dos esquemas tarifarios: con y sin vinculación multiperíodo intertemporal. En el contexto de la transición energética hacia fuentes renovables no convencionales (ERNC), cuya intermitencia impone mayores exigencias de flexibilidad, se evalúa un escenario proyectado para el año 2043 mediante simulaciones con datos oficiales del Ministerio de Energía. Se adopta una metodología cuantitativa, utilizando la herramienta LGPLAN©, simulando días típicos de cada mes del año. El estudio evalúa el impacto de implementar costos marginales locacionales temporales (TLMP) sobre los ingresos netos de los participantes del mercado, con énfasis en centrales térmicas y sistemas de almacenamiento con diferentes restricciones operativas. Los resultados muestran que el esquema TLMP genera impactos diferenciados según la tecnología. Particularmente, las centrales con bajas tasas de rampa y los sistemas de almacenamiento de corta duración (4h) presentan disminuciones significativas en sus ingresos netos respecto al esquema LMP tradicional, mientras que los sistemas de mayor duración (12h) tienden a beneficiarse. Estos efectos se mantienen a lo largo del año, con variaciones influenciadas por la estacionalidad y las necesidades de flexibilidad del sistema. El análisis demuestra la relevancia de las restricciones de rampa y del estado de carga en la formación de precios bajo TLMP, subrayando la importancia de considerar la flexibilidad operativa en el diseño tarifario futuro.
Análisis de aceleraciones de piso en estructuras con aislación sísmica considerando la interacción suelo-estructura de manera simplificada
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Labraña Bustos, Javier Alejandro; Cruz Doggenweiler, Cristian Emanuel; Departamento de Obras Civiles; Sepúlveda Contreras, Claudio
La presente memoria aborda el impacto de la interacción suelo-estructura (SSI, por sus siglas en inglés Soil Structure Interaction) en la respuesta sísmica de estructuras con aislación sísmica basal, enfocándose en aceleraciones de piso, tanto horizontales como verticales, que afectan directamente a elementos no estructurales. Este estudio nace de la necesidad de garantizar la continuidad operacional de hospitales ante eventos sísmicos severos, especialmente tras experiencias como el terremoto del Maule (2010) en Chile y el de Kahramanmaraş (2023) en Turquía, donde los daños no estructurales fueron determinantes en la pérdida de funcionalidad de estos recintos. En Chile, tras el sismo de 2010, se impulsó normativamente el uso de sistemas de aislación sísmica en hospitales. Sin embargo, la evaluación de componentes no estructurales expuestos a aceleraciones no ha considerado en profundidad los efectos de la interacción suelo-estructura. Generalmente, los análisis se basan en registros de campo libre, sin contemplar cómo la señal sísmica se modifica al atravesar el suelo y llegar a la estructura. Para abordar esta problemática, se desarrollaron cuatro modelos computacionales de una estructura de marcos de hormigón armado, tipo hospitalaria en el software ETABS, considerando combinaciones con y sin aislación sísmica, e incluyendo o no los efectos de SSI mediante un enfoque simplificado basado en el desacople de fenómenos, el cual permite separar los efectos cinemáticos e inerciales del sistema suelo-estructura. Los resultados muestran que la inclusión de SSI reduce de forma considerable las aceleraciones de piso, derivas, desplazamientos y fuerzas internas en los aisladores, sin alterar significativamente el patrón de comportamiento general, salvo en algunos casos en que debido a efectos locales del sistema estructural ocurren amplificaciones en la respuesta en la componente vertical. En particular, se observó una disminución de hasta un 50 % en aceleraciones de piso y reducciones en desplazamientos máximos de aisladores. Esto puede afectar directamente el dimensionamiento y la viabilidad económica de los sistemas de aislación sísmica, comprometiendo así, decisiones claves en el diseño de estructuras críticas como hospitales.
Análisis de aplicabilidad del software IDEA StatiCa Connection en Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-01) Morales Aguayo, Rubén Andrés; Sepúlveda Contreras, Claudio; Departamento de Obras Civiles; Matzner Stange, Germán
Este estudio evalúa la viabilidad de implementar IDEA StatiCa como herramienta de análisis y diseño estructural en Chile, proponiéndolo como una alternativa al método tradicional establecido por la normativa vigente. Basado en el Método de Elementos Finitos (MEF), este software permite un análisis más detallado y realista del comportamiento estructural, especialmente en conexiones consideradas complejas y no contempladas explícitamente en los documentos normativos actuales. La investigación analiza la precisión de los resultados proporcionados por IDEA StatiCa, destacando sus beneficios en términos de optimización y eficiencia, y su potencial para mejorar los procesos de diseño y construcción de conexiones de acero en el contexto nacional.
Análisis de la sensibilidad de la planificación energética 2023-2027 del SEN ante la incorporación de un modelo de transmisión más detallado y sus efectos sobre las decisiones de inversión en almacenamiento y sobre las zonas elegidas como polos de desarrollo
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Henríquez Vergara, Cristian Alberto; Toro Ortiz, Carlos; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Valdivia Lefort, Patricio
La planificación energética a largo plazo (PELP) del SEN actualmente utiliza un modelo de transmisión simplificado a flujos de transporte, por lo que es de interés identificar diferencias que esto ocasione en la planificación. Se realiza un modelo de la PELP preliminar 2023-2027, escenario Carbono Neutralidad en Plexos cuya metodología considera la carga de la solución de la PELP con tal de reducir tiempos de simulación y evaluar con bajo MIPgap las soluciones, utilizándose la base de datos del Coordinador para la PET Diagnostico 2022 como base para levantar el modelo, llevando la expansión en generación y almacenamiento que resulte por las diferencias del modelo a cero. Sin estas correcciones, los modelos de la PELP y la PET pueden diferir drásticamente, por lo que se levanta múltiples mejoras plausibles tanto para los escenarios de la PELP como de la PET. Tras validar el modelo con una diferencia en generación anual de -0,8% con respecto a resultados de generación de la PELP, se realiza la determinación de líneas de transmisión equivalentes a la solución de transmisión de la PELP que permite identificar efectos por realizas flujos DC y de transporte para distintos modelos de pérdidas que pueden impactar la solución. Se destaca que el uso de líneas de transmisión con flujos de transporte permiten reducir tiempos de simulación significativamente y que el uso de flujos de transporte con pérdidas localizadas no mostraron diferencias significativas con respecto a los resultados del modelo con flujos DC en los escenarios analizados, lo que requiere atención a posibles congestiones angulares que se recomienda profundizar. Por otro lado, las mayores diferencias se hallan al realizar flujos de transporte con pérdidas no localizadas, el cual es más rápido de simular que un flujos DC o de transporte con pérdidas localizadas. Por lo anterior, se halla que los modelos de transmisión y pérdidas evaluados no repercuten significativamente las decisiones de inversión en ESS y en generación en los escenarios evaluados, lo que afecta los Polos de Desarrollo, sin embargo, diferencias en generación anual por S/E halladas entre los modelos indican que, por el hecho de que se haya cargado una solución directamente sin optimizarse, puede existir una reducción de las diferencias entre escenarios, por lo que es algo que se puede profundizar aún más ya que podría repercutir en las proyecciones. Sin perjuicio de lo anterior, la solución se recomienda validar con flujos AC, lo que se explica en antecedentes. Posteriormente y con un modelo de la PELP simplificado, se simula el mismo problema pero en Julia con flujos de formulación MISOCP, los cuales son una relajación de el modelo de flujos AC más exacta que realizar flujos DC. El enfoque del estudio, junto a identificar la robustez de la solución y los tiempos de simulación, mostró que la optimización del modelo MISOCP no logra hallar soluciones enteras en un tiempo inferior a aprox. 200 veces el tiempo de simulación con formulación DC, menos aún a un MIPgap de 0,5% que respalde la calidad de la solución (en base a pruebas realizadas con flujos DC), lo cual por ende dificulta su aplicación en un problema de planificación de cooptimización y por ello en la PELP.
Análisis de la variación del periodo y fracción de amortiguamiento del primer modo con la amplitud de la respuesta estructural de edificios instrumentados en California
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Espinoza Miranda, Enoc Azgad; Departamento de Obras Civiles; Cruz Doggenweiler, Cristian Emanuel
La presente memoria está enfocada en analizar la variación del periodo y fracción de amortiguamiento del primer modo con la amplitud de la respuesta estructural. Para ello, se estudian los resultados obtenidos al emplear la minimización modal a partir de registros sísmicos de una serie de edificios instrumentados en California. Esta investigación se distingue por ampliar una base de datos existente, que identificó parámetros modales utilizando registros anteriores al año 2014. La expansión de la base de datos se realiza incorporando resultados de terremotos ocurridos entre 2014 y 2024. Se analizan 32 edificios, incorporando 199 nuevos datos confiables a los 402 datos existentes. Para cada edificio se estudia la variación del periodo y fracción de amortiguamiento del primer modo traslacional, en sus dos direcciones perpendiculares, con la amplitud de la respuesta estructural. Los resultados muestran que tanto el periodo como la fracción de amortiguamiento aumentan en la medida que aumenta la deriva de techo. En ambos casos el incremento ocurre principalmente a razones de deriva de techo menores a 10^(-4), luego de lo cual la tendencia se satura. Este comportamiento presenta similitudes con el fenómeno de meseta de alta amplitud, documentado en la literatura para estructuras sometidas a cargas de baja amplitud, como pruebas de vibraciones forzadas, viento, y vibraciones ambientales.
Análisis del impacto de las medidas de ajustes de precios a clientes regulados, considerando PEC y eliminación de tarifa de invierno
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Novoa Arce, Leandro Antonio; Departamento de Electricidad; Rozas Valderrama, Rodrigo Andres
El presente trabajo de memoria tiene por objetivo analizar el impacto de las medidas de ajuste en los precios de la tarifa eléctrica, en particular la incorporación del Precio Estabilizado al Cliente (PEC) y la eliminación de la tarifa de invierno. Este análisis se lleva a cabo mediante una evaluación económica que permite determinar si dichos cambios resultan favorables para los clientes regulados, así como proyectar sus efectos a futuro. Para ello, se realizó un estudio de la normativa vigente asociada a los ajustes tarifarios mencionados. Asimismo, se recopilaron los datos necesarios desde la Comisión Nacional de Energía (CNE) para construir y simular el monto de la boleta eléctrica, considerando distintas condiciones según nivel de consumo y zona geográfica del cliente regulado. Además, se definieron tres escenarios con distintas variaciones en los cargos asociados al PEC. La herramienta utilizada para las proyecciones fue Microsoft Excel, a través de la función Tendencia, mientras que la emulación automatizada de las boletas eléctricas se desarrolló mediante el lenguaje de programación ‘Visual Basic for Applications’ (VBA). Esta implementación permitió aplicar de forma adecuada las restricciones de la tarifa de invierno, asignar precios según zona y consumo, y modelar la variación de los cargos conforme a los escenarios propuestos. Se elaboraron gráficos que muestran la evolución del monto final de la boleta eléctrica proyectado hasta el año 2035, así como también gráficos comparativos entre la condición actual y la condición inicial, y entre los distintos escenarios propuestos en el presente estudio. Finalmente, se concluye que, en promedio, los clientes regulados no se ven favorecidos económicamente por las medidas de ajuste implementadas en la tarifa eléctrica, considerando el comportamiento de consumo condicionado previamente por el desincentivo asociado a la tarifa de invierno. No obstante, bajo la estructura tarifaria actual, los clientes pueden verse beneficiados si incrementan su consumo invernal hasta superar un determinado umbral, a partir del cual el monto final de la boleta resulta inferior al que se habría obtenido bajo la condición anterior. Asimismo, se observó que los escenarios proyectados presentan diferencias marginales respecto del escenario base; sin embargo, estas variaciones podrían tener un impacto significativo para clientes con altos niveles de consumo o pertenecientes a segmentos socioeconómicos vulnerables. Por otra parte, a partir del primer período tarifario del año 2028, se evidencia una reducción considerable en el monto final de la boleta eléctrica, lo que contribuye a mitigar parcialmente las alzas acumuladas por los clientes regulados durante los años previos.
Análisis técnico-económico del impacto de los sistemas de almacenamiento de energía en los servicios complementarios y la potencia de suficiencia
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Moreno Soza, Valentín; Cárdenas, Alfredo; Departamento de Electricidad; Valdivia Lefort, Patricio; Barrueto Guzman, Aldo
La mancomunión de los esfuerzos de diferentes organizaciones mundiales para mitigar los efectos del calentamiento global ha encontrado en el alto volumen de las emisiones de CO2, un problema que debe ser solventado, especialmente en las industrías que registran un mayor volumen de emisiones, como la energética; esto ha desembocado en un auge de los Sistemas de Almacenamiento de Energía, señalados como una tecnología central en la transición energética a la carbono neutralidad, debido a su capacidad de almacenar la energía en un determinado momento para luego ser inyectarla. Otra tecnología de vital importancia para la transición energética son las tecnologías de generación de energía eléctrica mediante fuentes renovables no convencionales, las que ya han demostrado poder contribuir a la reducción de las emisiones en comparación con las tecnologías de generación cuyos insumos son combustibles fósiles; sin embargo, también han complicado la mantención de los estándares de seguridad y calidad del suministro de energía eléctrica causado por la alta variabilidad del insumo del cuál se sirven las tecnologías renovables. En consecuencia, se ha visualizado en la capacidad de carga y descarga de los Sistemas de Almacenamiento de Energía, la posibilidad de complementar y solventar el defecto de la intermitecnia de las centrales de generación renovables no convencionales. Las empresas interesadas en estudiar la implementación de estos proyectos han encontrado en la normativa chilena existente un marco legal definido que faculta el estudio de la viabilidad de los Sistemas de Almacenamiento de Energía en el mercado eléctrico de Chile. En consecuencia, es posible estudiar su desempeño no solo en el mercado mayorista de energía, sino que también se puede extender su modelo de negocio hasta el mercado de servicios complementarios y potencia de suficiencia, mercados fundamentales para garantizar la seguridad y calidad del servicio eléctrico y principalmente dominados por las tecnologías convencionales. En el presente trabajo se evaluaron técnicamente 18 Sistemas de Almacenamiento de Energía diferentes, para luego visualizar el desempeño económico de los 6 artefactos que resultaron mejor evaluados en la etapa previa y así poder dilucidar la viabilidad de estos proyectos en Chile mediante una proyección de ingresos(...).
Análisis y propuestas de medidas de eficiencia energética para empresa de acuicultura en el marco de la implementación de un sistema de gestión energética basada en la Norma ISO 50001
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-01) León Otárola, Martín Andrés; Labra Avendaño, Cristóbal Labra; Departamento de Ingeniería Mecánica; Osses Alvarado, Mauricio
El presente trabajo de titulación tiene como objetivo principal evaluar medidas de eficiencia energética en una empresa dedicada a la acuicultura, en el marco de la implementación de un Sistema de Gestión de Energía (SGE) basado en la norma ISO 50.001. Esto debido al contexto energético en el cual se encuentra actualmente la organización, catalogados como consumidores con capacidad de gestión de energía (CCGE) debido a la Ley de Eficiencia Energética 21.305 de Chile, la cual obliga a este tipo de empresas a reportar y gestionar su consumo mediante sistemas certificados. Dentro de los alcances de esta memoria se desarrollan algunos puntos de la norma, que son los que responden a los objetivos específicos propuestos, los cuales son el desarrollo de la revisión energética, línea base energética, indicadores de desempeño energético, objetivos, metas energéticas y planificación para lograrlos y finalmente el seguimiento, medición, análisis y evaluación del desempeño energético del SGE. En la primera parte del desarrollo del trabajo, se realizó una revisión energética que permitió levantar información clave sobre los consumos, procesos y usos significativos de energía (USE) en las tres plantas productivas de la organización ubicadas en Pargua, Castro y Ercilla. Durante esta etapa, se determinaron las fuentes de energía utilizadas, entre las cuales destacan GLP, electricidad, diésel y combustibles alternativos líquidos (CAL). Se identificaron los usos finales de energía y se cuantificó la energía que consume cada uno de estos. Posteriormente, se desarrollaron indicadores de desempeño energético (IDE) y una línea base energética (LBE) que permiten medir y comparar el desempeño energético a lo largo del tiempo, y cuantificar las mejoras derivadas de la implementación de las medidas de eficiencia energética propuestas. Para la validación de estos modelos, se utilizaron herramientas estadísticas como el coeficiente de determinación (R²) y pruebas de significancia.(...)
Base científica para exploración de materiales en planeta Marte
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-04-10) Casich Vargas, Cristian Ignacio; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Encina Montenegro, Víctor Raúl
Este trabajo presenta una propuesta conceptual para la implementación de una base científica en Marte, abordando los principales desafíos asociados a la habitabilidad humana, el aprovechamiento de recursos locales y la sostenibilidad tecnológica. Se analizan las condiciones ambientales del planeta rojo, tales como su baja presión atmosférica, temperaturas extremas y altos niveles de radiación, y su impacto en la vida humana. Asimismo, se evalúan tecnologías actuales y emergentes para la producción de oxígeno, agua, energía y alimentos, considerando su aplicación en un entorno marciano. Se propone un modelo de base modular y autosuficiente, construido con recursos del propio planeta como el regolito, mediante impresión 3D y estructuras presurizadas. Finalmente, se integran soluciones de soporte vital y protección que permiten una instalación básica con las capacidades tecnológicas actuales, abriendo el camino hacia una futura presencia humana estable y segura en Marte.
Cálculo y guardado de información relevante de una malla octree
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Contreras Maulén, Joaquín Gonzalo; Lobos Yáñez, Claudio; Departamento de Informática; Díaz Matte, Jorge Ariel
Las mallas geométricas son utilizadas para discretizar un dominio continuo del espacio, empleadas en simulaciones numéricas, renderizado, moldeado y diseño. Un tipo de malla son las basadas en el octree, que son aquellas que se generan a partir de una estructura de árbol octal. En esta memoria se presenta una mejora en el generador de mallas tipo octree, la cual incorpora información adicional al archivo de salida tales como: las caras de la malla, caras pertenecientes a la superficie, vectores normales de dichas caras y vectores normales de los vértices superficiales.
Caracterización de la rugosidad de discontinuidades del macizo rocoso y su influencia en el fracturamiento hidráulico
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Céspedes Bustos, Vicente Ignacio; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Encina Montenegro, Víctor Raúl
Actualmente en Chile los métodos de caving son técnicas de extracción utilizadas en la minería subterránea, la importancia del uso de estos métodos es que la minería pronto será solamente subterránea, esto debido a que no será aceptable remover/hacer acopios de estéril y que los yacimientos son cada vez más profundos ya que los superficiales se están agotando, estos métodos a pesar de estar diseñados para recuperar el mineral de manera segura y eficiente presentan desafíos como problemas de control de roca y la dilución del mineral. El preacondicionamiento en la minería es una serie de medidas de evaluación y preparación del área de trabajo donde su objetivo es minimizar los riesgos asociados a la actividad minera. Las minas evalúan la efectividad de los métodos de preacondicionamiento a través de monitoreos de producción y sísmicos basándose en cifras de producción tales como la tasa de extracción, fragmentación de la roca y porcentaje de obstrucción. El fracturamiento hidráulico se utiliza principalmente para preacondicionar el cuerpo mineral, donde se logra generar fracturas en el macizo rocoso por medio de la inyección de fluidos a presión, esta técnica ha tenido impactos positivos tales como la mejora en las tasas de hundimiento, la disminución del tamaño de los bloques que genera, lograr una mejor gestión de la sismicidad inducida y la propagación de la cavidad. La implementación de esta técnica será una herramienta esencial en la minería de caving, donde el objetivo principal de este trabajo es caracterizar la rugosidad de las discontinuidades del macizo rocoso a través de la cuantificación de su irregularidad superficial, con el propósito de establecer una metodología que permita clasificar distintos tipos de rugosidad y analizar su impacto en el comportamiento de un fluido dentro de una fractura.
Comparación de modelos de lenguaje natural para búsquedas en observatorios virtuales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Pinto Muñoz, José Francisco; Araya López, Mauricio Alejandro; Departamento de Informática; Solar Fuentes, Mauricio
Este trabajo presenta el desarrollo y evaluación de VOAI-Search, una plataforma para consultas en lenguaje natural sobre Observatorios Virtuales astronómicos. Se implementó una arquitectura con frontend interactivo, backend de coordinación, base de datos, motor de búsqueda compatible con protocolos SIAP de IVOA y dos modelos LLM: GPT-4o y DeepSeek-R1. El objetivo fue comparar su desempeño en recuperación de imágenes astronómicas, evaluando precisión, tiempo de respuesta, recursos y sostenibilidad. Se realizaron 21 consultas por modelo agrupadas temáticamente, midiendo métricas como Recall@1, Recall@3, MRR, tokens, costo y huella de carbono. DeepSeek-R1 logró mayor Recall@3 (86 % vs. 71 %), menor costo e impacto ambiental, mientras GPT-4o fue más rápido y usó menos tokens. La evaluación demuestra fortalezas diferenciadas que mejoran el acceso semántico a datos astronómicos.
Comparación de pérdidas económicas en edificios de marcos de hormigón armado basados en dos enfoques de diseño de aislación sísmica: terremoto de diseño y terremoto máximo considerado
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-12) Villarroel Parraguez, Eduardo Antonio; Departamento de Obras Civiles; Sepúlveda Contreras, Claudio
Esta investigación tiene como objetivo principal comparar las pérdidas económicas de dos edificios de hormigón armado de 6 pisos que son reforzados por dos diferentes sistemas de aislación sísmica en la base, el primero corresponde a un aislador elastomérico diseñado en base a un terremoto de diseño (Diseño DBE) y el segundo a un aislador elastomérico diseñado en base al terremoto máximo considerado (Diseño MCE). Para aquello, se utiliza la metodología de estimación de pérdidas económicas presentada por Ramírez & Miranda (2012), que da a conocer la distribución de costos de diversos componentes estructurales y no estructurales que contiene un edificio. Finalmente, para evaluar las pérdidas económicas se utiliza la métrica trabajada por FEMA-58 (2018) de las pérdidas anules esperadas (EAL) que cuantifica la cantidad de dinero que se debe gastar anualmente producto a reparaciones posterior a un evento sísmico. A modo de resultado, se concluye que el diseño de sistema de aislación sísmica basado en terremoto máximo considerado presenta menores pérdidas económicas esperadas, causando solo un costo anualizado de reparación de un 0.028% del costo total del edificio, mientras que el aislador sísmico basado en el terremoto de diseño genera un costo de 0.051 % del costo del edificio. Cabe destacar que para terremotos pequeños las pérdidas económicas esperadas son mayores cuando se considera un aislador con Diseño MCE. Sin embargo, al aumentar las intensidades sísmicas, el diseño DBE pierde mucho costo por la perfomance de colapso provocando que a nivel general las pérdidas económicas esperadas sean mayores.
Control de máquina sincrónica virtual para sistemas de conversión de energía eólica basados en máquinas de inducción doblemente alimentadas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-01) Mora Núñez, Fabián Ignacio; Sánchez Squella, Antonio; Barrueto Guzmán, Aldo; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Rengifo Santana, Johnny Wladimir
El crecimiento sostenido de las energías renovables ha implicado el reemplazo progresivo de la generación convencional, lo que conlleva una reducción significativa de la inercia rotacional presente en los sistemas eléctricos, afectando la capacidad de amortiguar perturbaciones en la red. En este contexto, se incrementa la necesidad de estrategias de control que permitan mantener la estabilidad del sistema ante eventos dinámicos. Esta memoria aborda el diseño, implementación y evaluación de un esquema de control de tipo grid forming (GFM, por sus siglas en inglés), basado en el concepto de máquina sincrónica virtual (VSM, por sus siglas en inglés Virtual Synchronous Machine), aplicado a una turbina eólica de velocidad variable con generador de inducción doblemente alimentado (DFIG, por Doubly Fed Induction Generator). La solución propuesta se basa en un modelo de control detallado que integra lazos predictivos de par (P-DTC, por sus siglas en inglés Predictive Direct Torque Control), el cual se acopla al esquema VSM mediante la referencia de par electromagnético que se construye a partir de este esquema de control propuesto. El modelo emula la dinámica inercial de una máquina sincrónica a través de una ecuación de oscilación virtual, que además incorpora un sistema de reserva de potencia habilitado mediante un control por estatismo. Dicha reserva se genera al operar el sistema bajo un esquema de seguimiento de punto de referencia de potencia (RPPT, por sus siglas en inglés Reference Power Point Tracking). De forma complementaria, se implementa un lazo de control predictivo de potencia (P-DPC, por sus siglas en inglés Predictive Direct Power Control) en el inversor del lado de la red, considerando un filtro LCL. Mediante simulaciones en escenarios con perturbaciones escalonadas en la demanda y un perfil de viento variable, se demuestra que el esquema GFM propuesto mejora sustancialmente la respuesta dinámica del sistema, logrando reducir la severidad de la caída de frecuencia y la tasa de cambio de frecuencia (ROCOF, por sus siglas en inglés Rate of Change of Frequency), en comparación con un esquema convencional grid following (GFL, por sus siglas en inglés). Además, se cuantifica el efecto de distintos niveles de inercia virtual, evidenciando mejoras en estabilidad a costa de una respuesta más lenta, producto del efecto amortiguador inducido. Finalmente, se discuten las limitaciones operativas del modelo propuesto ante eventos severos y se plantean futuras líneas de investigación orientadas a ajustar dinámicamente los parámetros del control, como la inercia virtual, según las condiciones operativas del sistema.
Control MPPT de paneles fotovoltaicos utilizando mini-inversor fuente de corriente
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-12) San Martín Amador, Miguel Angel; Departamento de Electricidad; Valdivia Lefort, Patricio; Sánchez Squella, Antonio
La presente memoria de titulo tiene el objetivo principal de estudiar el comportamiento y proponer un esquema de operación óptimo de paneles fotovoltaicos mediante la utilización de un mini-inversor fuente de corriente y control MPPT. Para lograr un tamaño adecuado del inversor se propone conmutaciones de alta frecuencia, la cual reduce el tamaño de los componentes necesarios, así como un método de modulación de manera analógica para lograr esta conmutación a alta frecuencia de manera sencilla. La simulación del sistema se llevó a cabo en el programa MATLAB SIMULINK en conjunto de PLECS Blockset. Además se realizó el diseño y montaje del circuito de modulación analógica, el cual fue satisfactorio, logrando generar los pulsos de disparo necesarios para el funcionamiento de un CSI. Como conclusión se logró llegar a un esquema de operación el cual cumple los requerimientos de diseño propuestos (control y alta frecuencia), el cual en trabajos próximos podría ser implementado.
Desarrollo de un indicador sísmico en base al desempeño de herramientas de machine learning
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Muñoz Campos, Felipe Andrés; Estay Huidobro, Rodrigo Andrés; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Nelis Suazo, Gonzalo Ignacio
La sismicidad inducida representa uno de los principales desafíos para la operación segura y eficiente de minas subterráneas, especialmente en aquellas que utilizan el método de hundimiento por bloques. En este contexto, se desarrolló una metodología para construir un indicador sísmico dinámico basado en ventanas móviles temporales, aplicado a datos reales de una mina chilena. Se generaron indicadores mediante el agrupamiento de variables derivadas del catálogo sísmico en ventanas de 24 y 48 horas, las cuales fueron utilizadas para entrenar y evaluar 28 modelos de clasificación supervisada, incluyendo árboles de decisión, máquinas de soporte vectorial, redes neuronales y algoritmos de vecinos más cercanos. Los resultados muestran que el algoritmo K-Nearest Neighbors (kNN) obtuvo el mejor desempeño general, alcanzando niveles de exactitud superiores al 95% en escenarios específicos. Además, se identificó que el uso de umbrales de magnitud más altos mejora la capacidad de los modelos para discriminar entre situaciones de mayor o menor peligro sísmico. La metodología propuesta demostró su potencial como herramienta complementaria para la categorización temprana de condiciones que podrían estar asociadas a la ocurrencia de eventos sísmicos relevantes, contribuyendo así al fortalecimiento de las estrategias de gestión del peligro en minería subterránea.
Desarrollo de un sistema de gestión de energía trifásico considerando modelos de carga de procesos productivos de pequeña escala para microrredes aisladas abordando los desbalances de fase
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-04) Bustamante Henríquez, Daniel Alfonso; Valencia Arroyave, Felipe; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Espín Sarzosa, Danny Alexander
Las microrredes (MGs, del inglés Microgrid) aisladas se han consolidado como una solución clave para suministrar energía en zonas remotas o sin acceso al sistema eléctrico convencional. En este contexto, los sistemas de gestión de energía (EMSs, del inglés Energy Management System) desempeñan un rol fundamental al coordinar la operación de recursos distribuidos para garantizar un suministro eficiente, seguro y económico. Sin embargo, los EMSs enfrentan limitaciones al modelar MGs trifásicas desbalanceadas, especialmente cuando existe alta penetración de cargas y generación monofásicas, y cuando se incorporan procesos productivos de pequeña escala (SPPs, del inglés Small Productive Processes) cuya demanda depende de la tensión. Ante estos desafíos, se propone un EMS AC trifásico desbalanceado y formulado convexamente (C-TFEMS), que representa con mayor precisión el sistema eléctrico al integrar modelos de carga dependiente de la tensión y restricciones convexas. Para validar el modelo C-TFEMS propuesto en términos técnicos, económicos y computacionales, se desarrollan dos versiones simplificadas: una trifásica sin mutuas (C-TFEMS-NM) y una monofásica (C-MFEMS), permitiendo compararlo con formulaciones de menor complejidad. Además, se analiza su desempeño bajo tres escenarios de generación renovable: ideal, nubosidad suave e intensa. Como referencia, se implementa una versión lineal (L-TFEMS) y sus equivalentes L-TFEMS-NM y L-MFEMS, que permiten contrastar los beneficios del enfoque convexo. Las pruebas se realizan sobre una MG aislada basada en el sistema IEEE de 37 nodos, con un SPP de secado solar. Los resultados muestran que, aunque el modelo C-TFEMS requiere mayores tiempos de solución (siempre bajo 2 minutos por ejecución), ofrece una representación técnica más precisa. Es el único modelo que reproduce la dispersión realista de tensiones trifásicas (mínimos de 0,900 [pu] y desviaciones de hasta 0,049 [pu]), frente a modelos lineales con tensiones suavizadas cercanas a 1,000 [pu] y desviaciones menores a 0,014 [pu]. Esto permite estimar con mayor realismo la demanda efectiva de los SPPs, registrando errores relativos promedio entre 21–26 [%], frente a errores inferiores al 2 [%] en modelos lineales. Además, presenta un comportamiento más coherente ante condiciones complejas de red, superando a sus versiones simplificadas (C-TFEMS-NM, C-MFEMS) y lineales (L-TFEMS, L-TFEMS-NM, L-MFEMS). Bajo nubosidad, los modelos C-TFEMS y L-TFEMS captan el aumento de costos operacionales (de 11.214 a 18.538 [USD]), pero sólo el C-TFEMS refleja el impacto eléctrico asociado, con un aumento en la dispersión de tensiones (de 0,040 a 0,058 [pu]), mientras que L-TFEMS mantiene valores casi constantes, reafirmando la fidelidad del modelo ante escenarios de alta variabilidad renovable.
Determinación de la relación entre la robustez del SEN y los valores del índice ESCR para su implementación en Chile en el contexto de descarbonización de la matriz energética
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-11) Aparicio Espinoza, Camila Antonia; Rozas Valderrama, Rodrigo Andrés; Departamento de Electricidad; Álvarez Malebrán, Ricardo Javier
En esta memoria se evalúa la idoneidad técnica de los umbrales del índice Equivalent Short Circuit Ratio (ESCR) aplicados en Chile como herramienta para medir la robustez del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), en el contexto de su transición hacia una matriz energética descarbonizada y con alta penetración de recursos basados en inversores (IBR). Se describe el marco teórico relacionado con la estabilidad eléctrica, la influencia de los IBR en la robustez del sistema, y se analizan distintas metodologías para evaluar el nivel de cortocircuito. La evaluación se realiza a través de simulaciones RMS en DIgSILENT PowerFactory bajo diversos escenarios operacionales. Los resultados muestran que, si bien valores de ESCR menores a 1.5 generan mayores sobretensiones transitorias, no se detectan incumplimientos críticos de estabilidad ni colapsos de tensión. Se concluye que el umbral convencional de ESCR mayor a 1,5 podría ser flexibilizado bajo ciertas condiciones, especialmente considerando configuraciones con bajos despachos de IBR. Finalmente, se propone avanzar hacia la estandarización normativa del uso del índice ESCR, complementando su estandarización con simulaciones EMT para una caracterización más precisa.
Diseño de prototipo de maquinaria autónoma capaz de extraer minerales desde asteroides tipo M
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Aravena Zapata, Allan Paul Rafael; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Encina Montenegro, Víctor
La minería espacial representa uno de los grandes desafíos y oportunidades del futuro, impulsada por la necesidad de abastecer asentamientos humanos más allá de la Tierra ante una posible escasez de recursos naturales por el crecimiento demográfico y tecnológico. Cuerpos celestes como Marte, Venus, Mercurio, la Luna y los asteroides han sido estudiados por su potencial mineralógico, incluyendo elementos valiosos como hierro, níquel, platino, paladio y hasta agua en forma de hielo. Sin embargo, sus condiciones físicas, desde la ausencia de atmósfera y presión, temperaturas extremas, hasta niveles de gravedad significativamente diferentes, afectan directamente tanto las operaciones mineras como el procesamiento de minerales tal como se realiza en la Tierra. Métodos convencionales como perforación y tronadura pierden efectividad por la falta de oxígeno y por cambios en la propagación de ondas de choque, lo que impide el uso de explosivos tradicionales. Carguío y transporte se ven alterados por la baja gravedad, reduciendo la tracción de vehículos y la estabilidad de taludes. Además, los componentes de maquinaria terrestre se degradan rápidamente en estos ambientes por radiación intensa y fluctuaciones térmicas que provocan expansión y contracción de materiales. En procesamiento de minerales, la baja presión, la composición atmosférica y la temperatura alteran la formación de burbujas en flotación, la eficiencia en lixiviación hidrometalúrgica, y las condiciones para reacciones pirometalúrgicas y electrometalúrgicas. Cada cuerpo celeste presenta desafíos únicos: Venus tiene una atmósfera corrosiva y presiones aplastantes, Mercurio alterna temperaturas de -180 °C a 430 °C, Marte enfrenta temperaturas extremas y baja atmósfera, mientras que la Luna y los asteroides carecen completamente de una atmósfera y tienen niveles mínimos de gravedad. Todo esto obliga a desarrollar maquinaria especializada que pueda operar en estos entornos, automatizada y resistente, además de adaptar o reinventar procesos metalúrgicos para funcionar de forma segura y eficiente. En conjunto, estos aspectos forman el núcleo de las implicancias técnicas y ambientales de la minería espacial, un campo que exige innovación, ingeniería avanzada y una nueva visión de cómo se extraen los recursos más allá de nuestro planeta.