Source: https://issuu.com/journal_i3/docs/journal_i3_n_1
Timestamp: 2017-01-19 16:23:58+00:00

Document:
Journal I3 N°1 by Maria Jose Menendez - issuu
Nº1 NOVIEMBRE
Imagen: ÂŠiStockphoto.com/jonjou
“Las opiniones vertidas en los artículos no representan el pensamiento de la Pontifica
Universidad Católica de Chile y son responsabilidad exclusiva de sus autores.”
© Permitida la reproducción citando fuente y autor.
Prof. Marcelo Arenas
Prof. Pedro Bouchon
Prof. Magdalena Walczak
A pocos meses de haber asumido
como Decano, viajamos junto
a estudiantes de Ingeniería a
Estados Unidos para entender
las claves de la investigación en el
pregrado en estas instituciones.
MIT con su programa UROP
(Undergraduate Research
Opportunities) y su revista asociada
(MURJ), lleva la delantera con
más de 40 años de existencia. Lo
dirigen estudiantes de pregrado,
con quienes nos reunimos para
entender qué significaba para ellos y
cómo percibía el mercado laboral y
académico en Estados Unidos a los
alumnos que participaban de esta
iniciativa. Las respuestas llevan a
una validación total de la iniciativa,
lo que hace que sobre el 80% de los
estudiantes de MIT participe de
investigaciones en el pregrado. Es
que investigar y descubrir es una
de las actividades más hermosas
y más importantes que el ser
humano puede hacer, y como otras
actividades, también se aprende y
entrena a través de la ejercitación.
Cuando uno descubre algo nuevo,
nace la necesidad de comunicarlo
inmediatamente a los demás, para
que el conocimiento avance y con
ello nuestra calidad de vida. Es una
realidad, nuestro país tiene muy
pocos investigadores y científicos
aplicados, por lo que uno de los
objetivos de esta publicación es
fomentar entre nuestros alumnos
la inquietud y el amor por el
descubrimiento. Como investigador
les trasmito que algunos de los
momentos más gratificantes de
mi carrera profesional los he
encontrado descubriendo, a través
de mis alumnos, los intrincados
caminos de la ingeniería sísmica
y cómo doblarle la mano a este
desafortunado designio para nuestro
Este primer número de I³ parte
impulsado por un grupo muy
motivado de alumnos de pregrado,
profesionales y profesores de la
Escuela de Ingeniería, quienes han
dedicado un importante esfuerzo
para su edición y producción.
Esperamos mejorar esta publicación
continuamente y que su formato
entusiasme a alumnos de otras
Escuelas y Facultades de la
Universidad a quienes invitamos
desde ya a participar. Queremos
generar un espacio que permita
recoger las inquietudes científicas
que están repartidas en estudiantes
que provienen tanto de las ciencias
más puras como de las más
aplicadas. Buscamos también
aprender de sus interesantes
investigaciones de forma amena
e informativa, fomentando así el
conocimiento interdisciplinario,
donde ocurren a menudo los
innovaciones. Esperamos también
que en el corto plazo publicar en I³
sea realmente un orgullo para los
estudiantes de pregrado de la UC.
Bienvenidos a la lectura de este
Hace casi un año aparecieron
en mi oficina tres alumnos,
aparentemente locos. Hablaban
sin respirar, como si fuera una
carrera de relevos – porque
innovación…, porque Chile…,
porque el futuro…, porque
nosotros... Cuando una hora
después (¡mirando el reloj!) ni
un argumento de este discurso
improvisado se contradijo, concluí
que los jóvenes estaban sanos, pero
asombrosamente empecinados en
la visión de cómo la investigación
es esencial para el desarrollo de
la sociedad. Este “ataque” no fue
resultado de una fascinación
momentánea – Juan José, Ricardo
y Sofía, ya tenían experiencia
con la edición de una revista de
investigación en pregrado. Sin
embargo, buscaban algo más
que exponer las actividades de
laboratorio a la luz del día. Lo que
se hace y lo que se descubre tiene
colores, estilo y tiene impacto.
Cada investigación es una historia
con sus actores, trama y remate.
En este momento ni uno de
nosotros pensó que las palabras
que dominaban esta memorable
hora, darían nombre a la revista, la
cual estamos presentando hoy día.
Investigación, la búsqueda
de conocimiento, nos lleva a
responder preguntas antes no
respondidas, desarrollar teorías
y solucionar problemas; es
un proceso sistemático, pero
conducido de varias formas.
Una de ellas, es explorando la
interfaz entre campos, por lo que
Interdisciplina no puede faltar en
la exploración y materialización
de ideas. De aquí, solamente un
paso para impactar la sociedad
—Innovación, la transformación
de conocimientos en productos,
procesos u otras soluciones no es
algo automático. Esta culminación
de la investigación también
requiere iniciativa y tiene sus
Estimados alumnos, aunque
esta revista es un fruto de varias
ideas elaboradas por un grupo
de entusiastas, parece más un
brote que todavía necesita ayuda
para poder crecer. Los trabajos
presentados en el primer número
son auténticas contribuciones de
sus compañeros. Espero que les
guste, que se animen y ¡participen
en próximas ediciones!
Se puede en la UC
I3 Outlines
Ph.D en la empresa
Investigación puede ser Hobby
Palabras del Decano, Juan Carlos de la Llera
Palabras de la Editora, Magdalena Walczak
UC-AR Primera aplicación para dispositivos móviles para la UC
Estudio preliminar de la reutilización de aceites de desecho
para la producción de biodiesel en campus San Joaquín
Calibración mejorada de un modelo
de fermentación en sustrato sólido
Caracterización óptica del Telescopio Cosmológico de
Atacama: Lóbulos laterales y acoplamiento óptico
Sensores ópticos para medición de oxígeno
y su aplicación en vinificación
Estudio comparativo en Biolixiviación de minerales sulfurados
Acidithiobacilus ferroxidans versus consorcio microbiano
Precondicionamiento Operacional para la resolución de
problemas de Fractura en 2-D utilizando Elementos de Frontera
Análisis de Vibraciones en Turbogeneradores
Desgaste de mineroductos por acción
de pulpa mineral a diferentes valores de pH
Investigando, puedes participar en
En el MIT crearon un laboratorio
para derrotar la pobreza
Juan Pablo II dijo en la Ex Corde
Ecclesiae, que el espíritu de la
investigación debía apuntar al bien
común del hombre y la sociedad
Se pueden hacer armaduras de
caballero medieval sabiendo
Descubrimiento: de lo espontáneo
a lo programado
La implementación del curso
Preparatorio de Matemáticas en 1892, la
creación de DICTUC en 1938, el traslado
de Ingeniería a San Joaquín, el primer
laboratorio, la adquisición de tecnología
de última generación y la formación de la
Dirección de Investigación, Innovación
y Postgrado son algunos de los hitos de
la Escuela de Ingeniería en su historia de
la promoción de la investigación y la
del país, la Escuela de Ingeniería enfoca
sus esfuerzos en otorgar cada vez más
oportunidades, mejor equipamiento y
En los inicios del siglo XX, la
Escuela de Ingeniería constató que la
importación de tecnología no era suficiente
para el desarrollo, pues requería ser
adaptada a la realidad nacional. ¿Cómo
lograrlo? Fue la interrogante. Se proyectó
iniciar investigación aplicada e incentivar a
los docentes a explorar el área.
La Escuela formó nuevos
laboratorios e intensificó la vinculación
con la industria. Así, en 1938, nació el
DICTUC. La filial tuvo como objetivo
apoyar la elaboración de los programas
de cursos y laboratorios y el avance de
la investigación científica con impacto
en la industria. Desde entonces el
crecimiento de DICTUC ha sido sostenido,
constituyéndose como coordinador de
las principales instancias de investigación
aplicada y extensiones de la Escuela de
Ingeniería a través de convenios con
empresas, instituciones públicas e industrias.
Durante el decanato de
Raúl Devés (1960-1970) comenzó la
modernización con el Plan de Desarrollo
de la Educación Masiva de Ingeniería. En
la mira estaba convertirse en un moderno
centro universitario, inspirado en las
grandes universidades norteamericanas. La
tecnología avanzaba a pasos agigantados
contribuyendo al creciente bienestar
material de la población y la Escuela no
podía quedarse atrás.
El desafío fue posicionarse
en el ámbito universitario a través
de la innovación y el desarrollo de la
El plan de Raúl Devés impulsó
una mejor y más completa infraestructura
y equipamiento de laboratorios para la
enseñanza y el perfeccionamiento docente.
También contempló la creación de otros
nuevos laboratorios para investigación en
los departamentos. Se trasladó la Escuela
al campus San Joaquín. En 1965 se habilitó
el primer edificio con el Laboratorio de
A su vez, se introdujo la
computación como instrumento
metodológico y como un área a desarrollar
dentro de los programas de estudio.
Con la adquisición del computador
Borroughs B-3500, a mediados de 1971,
se abrieron numerosas puertas a la
capacidad formadora de profesionales y de
investigación tanto de la Escuela como de
la universidad. Así, la Escuela se colocaba a
la cabeza de los centros científicos chilenos.
Hacia 1975 la Universidad
Católica alcanzó un nivel de investigación
notable, tanto en cifras de investigadores,
como horas dedicadas a la investigación,
número de publicaciones, presentación en
congresos internacionales y presupuesto
total de la Universidad destinado a este
ítem. Todo esto gracias a la elaboración y
renovación de las líneas de investigación
cada cuatro años por parte de todos los
En la década de los ochenta, vino
el impulso definitivo al desarrollo de la
investigación. La Dirección de la Escuela
impuso como meta el aumento del número
de las investigaciones y publicaciones.
Se establecieron una serie de incentivos,
como la implementación del Magíster en
Ciencias de la Ingeniería –posteriormente
Doctorado- que permitió a profesores y
alumnos desarrollar, en forma más eficiente
y en un muy buen nivel, las distintas
investigaciones de los departamentos.
Este programa otorgó especial
énfasis a la investigación básica, como
fundamentos de los estudios de postgrado
y de la investigación tecnológica;
apuntando a establecer una estrecha
relación con la investigación científica. Era
el camino para formar nuevas generaciones
de investigadores y docentes de alto nivel.
En 1992 se creó la Dirección de
Investigación y Postgrado de la Escuela,
que recientemente se actualizó a Dirección
de Investigación, Innovación y Postgrado,
para consolidar la labor investigativa y
aumentar el número de publicaciones
en revistas de prestigio internacional. Se
redoblaron los esfuerzos para adjudicarse
la mayor cantidad de fondos concursables
en proyectos de investigación, como
FONDECYT y FONDEF. También se
puso énfasis en la motivación a profesores
jóvenes para que regresando de sus
doctorados, mantuvieran sus esfuerzos en
I³ Se
Actualmente, la Escuela de
Ingeniería, posicionada entre las mejores
de Latinoamérica, enfrenta desafíos más
grandes que nunca.
“…Es tiempo de volar para la
Escuela de Ingeniería. Primero en su
capacidad de investigación, de innovación
y de emprendimiento. Nuestro horizonte
es el de Arthur Clarke, escritor y científico,
que en su célebre cita dice en relación
a la creación de conocimiento que “la
única forma de encontrar los límites de
lo posible es ir más allá de estos límites y
entrar en lo imposible”. Si esto no lo hace
una universidad como la Universidad
Católica, ¿quién lo hará?”, dijo El Decano
Juan Carlos de la Llera en la ceremonia de
graduación del 2010.
En la Escuela de Ingeniería se
encuentra el grupo de profesores más
productivo de Latinoamérica en términos
de publicaciones indexadas por cada
docente. No están aún los datos 2011,
pero en 2010, se desarrollaron cerca de
150 publicaciones ISI y 40 proyectos de
puede en la
investigación, pero aún no son suficientes
para satisfacer el enorme requerimiento de
Chile en innovación y tecnología. Por este
motivo, esperamos que la Escuela continúe
aunando esfuerzos en avanzar y potenciar
entre sus estudiantes la investigación,
básica y de calidad, y la innovación con el
objetivo de estar al servicio de las personas
y la sociedad chilena.
Las selecciones de Ícaro
Antes, los griegos intentaron volar al Sol
con alas de plumas y cera,
Hoy, nosotros volamos al Sol en
Antes, a nuestros niños, los doctores les
recetarían Cocaína para concentrarse,
Hoy les recetarían Ritalín.
Antes, usábamos un astrolabio para
determinar la hora local sabiendo la
Hoy utilizamos un reloj análogo para
averiguar la hora local.
Journal I³: Elemento clave para el nuevo
programa de Investigación en Pregrado
El objetivo fundamental de I³:
Investigación, Interdisciplina, Innovación
es promover en nuestra Escuela (y fuera
de ella) el desarrollo de actividades
de aplicación de conocimientos
a problemáticas actuales y temas
contingentes a través de la difusión de
trabajos de investigación generados
por profesores y alumnos de pregrado
(créditos de Trabajo Personal Dirigido
e Investigación y Proyecto o Memorias
de Título), contribuciones científicas
de alumnos de Magíster y Doctorado
y otros proyectos relacionados. Este
objetivo está estrechamente ligado a
los lineamientos estratégicos del nuevo
(IPre) de la Escuela de Ingeniería UC,
creado recientemente con el propósito de
fortalecer las actividades de investigación
ya existentes y gestionar la oferta y
demanda de nuevas oportunidades tanto
dentro como fuera de la Escuela. Los
lineamientos estratégicos de IPre son:
• Misión. Estimular el desarrollo
de competencias de investigación
en estudiantes de pregrado de
la Escuela de Ingeniería UC,
habilitándolos para comprender
desarrollar herramientas propias
de éste, con el fin de contribuir a su
desarrollo profesional, motivar y
facilitar la inserción en actividades
de investigación y promover la
• Visión. La Escuela de Ingeniería
UC es líder en investigación de
pregrado en América Latina; ha
generado un ecosistema integrado
y activo, en que estudiantes,
profesores, empresas y agencias
gubernamentales colaboran en
el desarrollo de investigación e
innovación de alto impacto.
• Objetivo general. Generar una
cultura de investigación en los
estudiantes de pregrado de la Escuela
de Ingeniería UC mediante el
desarrollo de IPre, comprendiendo
e instancias motivacionales y de
(1) Fortalecer en los alumnos
de pregrado el desarrollo de
definidas en el currículum de
Ingeniería mediante la realización
de actividades de investigación;
(2) promover que los alumnos de
pregrado de la Escuela conozcan la
actividad de investigación, exploren
las oportunidades asociadas a ésta
y lo consideren como un posible
camino a seguir; y finalmente, (3)
impulsar una cultura al interior
de la Escuela m��s proclive hacia la
investigación, impulsada por una
mayor información al respecto,
mayor práctica y en definitiva, más
motivación por investigar.
Con estos lineamientos, el
programa IPre pretende consolidarse
en el mediano/largo plazo como una
instancia fundamental para la formación
de Ingenier@s que contribuyan de manera
importante al desarrollo de Chile a través
de la generación de conocimientos y
nuevas tecnologías. En este contexto, el
Journal I³ juega un rol clave dentro del
programa, ya que sin ella no sería posible
dar a conocer lo que constituye el motor
de todas las actividades que apuntan a
(alumnos de pre y postgrado, profesores,
profesionales y administrativos de la
Escuela) a participar de I³: Investigación,
Interdisciplina, Innovación y a formar
parte de este gran proyecto que hoy recién
comienza a dar sus primeros frutos: IPre.
de Investigación en Pregrado
Ph.D. en
Muchos creen que después del doctorado sólo sigue la
carrera académica. Para este suizo, hay más opciones.
René Zemp, alumno de doctorado de
Ingeniería Civil, lleva varios años en
Chile. Llegó el año 2005 a realizar un
en el área de Ingeniería Estructural y
Geotécnica. Con su tesis Tall Building
Vibration Control Using a TM-MR
Damper Assembly, propuso controlar
masas sintonizadas. Éstas cuelgan del
techo de un edificio con un amortiguador
magnetoreológico en el cual se puede
cambiar la viscosidad del líquido según el
requerimiento del edificio ante un sismo.
Ahora, su trabajo es la
concreción de esta tesis, que terminó
el año 2008. Cuando volvió a Suiza a
trabajar en una empresa de ingeniería, le
ofrecieron regresar a Chile a seguir con
su trabajo de investigación. Y aquí está,
desarrollando un sistema de control de
vibraciones en caso de terremotos para
edificios altos en la empresa SIRVE.
¿Qué ventajas te da el doctorado en tu
Me forma para solucionar
problemas complejos, además de darme
un enfoque más técnico. La ventaja es
que después de desarrollarlos, estos temas
técnicos se pueden llevar a productos que
se pueden industrializar.
¿Y si te comparas con tus compañeros
de pregrado?
La ventaja de hacer un
doctorado, de realizar una investigación
así, es que te permite dedicarte mucho
tiempo a un mismo tema, profundizar
mucho más en la materia.
En comparación a mis
compañeros, la experiencia dice que en
la práctica uno no tiene mucho tiempo
para dedicarse a problemas técnicos
más complejos. Esa es la gran ventaja de
este tipo de trabajo, que puedo darme
el tiempo de solucionar mejor las cosas,
hacer las cosas bien, digamos, profundizar
Todavía no lo tengo totalmente
definido. No descarto volver a la
universidad para un trabajo académico
o dar clases, pero antes de eso, quiero
aplicar los conocimientos que aprendí
durante este tiempo en la industria, ser
capaz de desarrollar problemas complejos
Durante mi carrera de
estudiante, siempre encontré que los
mejores profesores son los que están
relacionados con la práctica, mientras
había otros que tenían el enfoque
demasiado académico. Y si voy a regresar
a la universidad, también quiero tener ese
recurso de contraste entre lo académico y
Por Magdalena Estay
De todas maneras. La vida
chilena me gusta, acá me tratan bien, me
siento muy cómodo viviendo en Chile.
Ya estás instalado…
Sí, ahora me muevo en bici,
es mi medio de transporte, ya que me
aburrí de tomar el metro. Hago deporte y
encontré que es bueno para transportarse
rápido. Esas son dos ventajas, la tercera
es que es más ecológico. El mundo
está, desde mi punto de vista, bastante
equivocado en este ámbito, así que ese es
mi aporte, es un primer paso para reducir
nuestro gasto energético.
René Zemp es Ingeniero Civil
en Estructura de la Universidad Técnica
de Lucerna, Suiza y M.Sc. de la Pontificia
La formación de un ingeniero es
muy distinta en Chile y en Suiza, donde
tuve mi educación de pregrado. Las
diferencias no son sólo desde el punto
de vista de que aquí hay más terremotos,
sino que también hay diferencias en cómo
se ven las cosas. Los profesores vienen de
otras universidades, de otras formaciones.
Y eso lo encuentro bastante enriquecedor,
tener esta doble visión.
Además, una cosa es la
experiencia profesional y otro punto es
la experiencia cultural. Para mí tienen el
mismo valor, ver otra forma de vida. Y
como todo, tiene ventajas y desventajas,
es interesante compararlo.
Te permite saber “cómo se puede
llegar al límite del conocimiento”
El investigador busca correr los límites, descubrir nueva
información. Ello exige constancia e imaginación. La
motivación también es muy importante: “Si no te gusta,
es imposible encontrar algo nuevo”, cuenta Manuela
Covaciu - postdoc en la Escuela.
Rumana, llegó a Chile el 2010 a su
postdoctorado (en Materiales Celulares)
en el Departamento de Ingeniería
Mecánica y Metalúrgica de la Escuela de
Ingeniería UC, convencida de que Chile
es un país con las condiciones apropiadas
para investigar. Su tema: la fabricación,
caracterización y aplicación de espumas
metálicas y materiales celulares. En su
país natal estudió Ingeniería y Ciencias
Económicas, se especializó en Madrid
e Inglaterra. En pregrado se focalizó en
maquinaria y equipamientos; materiales
celulares es su especialización doctoral.
Ostenta los grados de Master y Doctor.
Cuenta que siempre tuvo “hambre” de
saber más y por eso se dedica desde los 23
años a la investigación.
Tenía dos opciones. Seguir
estudiando o buscar un trabajo. A mí
personalmente me gustaba estudiar y
saber. Tenía hambre de conocimiento.
Siempre quería saber más y por qué
pasaban las cosas, por eso fue fácil
la decisión: hacer investigación. Al
principio fue difícil porque no tenía
claro qué implicaba un doctorado. Pero
con el tiempo aprendes a disfrutar de los
avances. Un doctorado implica proponer
ideas nuevas y ampliar el nivel de
conocimiento en un área específica y eso
¿Qué dirías que es lo más difícil de la
Necesitas mucha concentración y
constancia para avanzar. Se debe trabajar
al límite del conocimiento. Para eso
tienes que aprender a detectar cuál es ese
límite o state of the art, porque no puedes
investigar algo ya investigado. Sería como
inventar la rueda de nuevo y de nuevo.
Necesitas conocer el límite para poder
Antes de sacar una nueva teoría para
tu tesis de doctorado tienes que pasar
muchas etapas de investigación sobre
base científica. Los experimentos no
resultan a la primera, ni a la segunda y a
veces ni a la tercera. Debes buscar en ti
mismo la motivación para seguir, hasta
que encuentras una base experimental
para desarrollar la idea central de tu
investigación; una base que le dé solidez.
El profesor nunca te dará la respuesta,
porque no la sabe. Él sólo puede guiarte
en los métodos que pueden probar tu
teoría. Lo que se estudia en el doctorado
es algo que no se conoce y tienes que
encontrar las respuestas tú mismo.
No es una sola cosa. Es una
cadena de experiencias hasta llegar a la
gran satisfacción de escribir una tesis de
doctorado y defenderla. La parte que más
me gustó fue la experimental, porque me
gustan los laboratorios, los microscopios
y preguntarse ¿¡qué pasa si hago esto?!
Cuando haces algo innovador y descubres
algo, sabes que nadie más en el mundo lo
hizo. Dices ¡wow!
¿Cuando entraste a la universidad
pensaste que ibas a terminar en un
No, normalmente los estudiantes
no sabemos en detalle lo que haremos en
el futuro. Los seres humanos se dedican
a lo que les gusta, tal como las plantas se
giran hacia la luz. Para ser bueno necesitas
ir hacia las cosas que te gustan.
¿Cuál es el perfil de un investigador?
¿Cómo saber si sirves para esta área?
Para hacer investigación tienes que tener
mucha imaginación. Puede venir de otras
esferas, leer muchos libros, ver pinturas.
Yo me inspiro en museos. A veces
necesitas pensar en algo completamente
distinto para tener una buena idea.
También hay que ser creativo y sentir
las cosas, tener intuición para no ir en el
camino opuesto o equivocado. Sobre todo
te tiene que gustar mucho. Los jóvenes son
capaces de esto. Creen que todo es posible
y se imaginan cosas increíbles, vienen con
ideas nuevas. Por eso en el doctorado o
para hacer investigación, es muy útil el
conservar esa imaginación y capacidad
de sorprenderse de la juventud. Esto te da
la flexibilidad necesaria para poder ver o
imaginar sin límites.
A tu juicio, ¿cómo es la labor
investigativa en Chile?
Es de muy buen nivel, con
profesores muy bien preparados para
hacer y coordinar investigación. También
se invierte en formación de capital
humano e investigación, aunque siempre
se necesitan más fondos para desarrollar la
¿Cómo se hace la transferencia
La investigación es súper
importante. La tecnología avanza y
nosotros avanzamos con ella. Empuja
el sentido y la dirección de la sociedad,
no sólo en confort sino que también en
modo de pensar. Por ejemplo, los niños
no piensan en papel como nosotros,
ellos lo hacen a través de un software. La
tecnología influye en el mecanismo de
pensamiento y cómo ves la sociedad, por
eso la investigación es muy importante.
Actualmente, estoy en la fase de
publicar. Hoy mis espumas no pueden
llegar al mercado, porque necesita
aún más procesos fundados en mi
investigaciones anteriores a las mías
que sí se aplican en el mercado. Las
espumas metálicas se usan en la industria
aeroespacial. Son materiales súper livianos
que pueden tener una densidad menor
al agua. Actualmente, hay empresas en
Japón, Canadá y Europa, que producen
espumas metálicas para absorber
energías en impactos. También se usan en
automóviles y autopistas, como en Japón
donde se utilizan en carreteras que pasan
por el centro de la ciudad como aislante
acústico. Además, existen aplicaciones
en desarrollo como por ejemplo, la
producción de biomateriales para
Espumas metálicas en las que
trabaja Manuela Covaciu
implantes óseos.
Desde el punto de vista de políticas
públicas, ¿cuál es tu opinión sobre
la asignación de fondos para la
investigación por parte del Estado para
garantizar el traspaso del conocimiento
En Chile es buena la asignación
de recursos a través de concursos y sería
aún mejor si se asignara directamente
recursos a universidades para realizar
investigación o adquirir implementación.
La base de cualquier economía
desarrollada es la información.
Muchos países desarrollados no
poseen recursos naturales, sino
que se basan en la información que
proviene de la investigación. Ésta se
desarrolla en universidades o centros
de investigación con personas que se
dedican principalmente a investigación.
Si intentas hacer investigación y no tienes
los recursos ni el tiempo necesario, se hace
muy complejo el desarrollo de estudios de
Por esto mismo, la investigación
debe trabajarse en la universidad con
los alumnos. En Inglaterra trabajaba
con alumnos de pregrado que hacían
investigación y que tenían que elegir
un profesor de forma obligatoria para
desarrollar un estudio. El profesor
podía guiar y desarrollar ideas de estos
estudiantes de pregrado, que luego podían
ser seguidas por estudiantes de doctorado.
Esto da la oportunidad a
estudiantes de pregrado de entrar en
contacto tempranamente con el mundo
de la investigación y las publicaciones. Es
positivo para ambas partes. Empiezan de
abajo, el alumno llega con ideas nuevas
que pueden abrir nuevas posibilidades de
investigación, aunque no siempre se llegue
¿Cualquier alumno tiene la capacidad de
Sí, con el compromiso de los
alumnos y la guía adecuada, cualquier
alumno puede llegar a resultados
aceptables. Para los alumnos esto es
positivo, porque les permite darse cuenta
de lo que se trata una investigación, que se
compone de tres grandes partes: conocer
el estado del arte en el área a investigar,
desarrollar experimentos y la obtención y
La investigación en pregrado
te enseña cómo hacer una pequeña
investigación. Aunque el resultado no se
publique, se puede generar conocimiento
nuevo que sirva de base para retomar
una investigación en postgrado.
Entonces permite empezar desde otro
nivel. También es positivo para los
profesores, porque empujan los límites
del conocimiento juntos; el alumno
aportando ideas frescas y el profesor
entregando su experiencia y guía.
investigación debieran acercarse a los
profesores de su área de interés para
estudiar la posibilidad de trabajar juntos
o de intercambiar ideas. Por mi parte, si
se acercan a mí alumnos de pregrado,
serán bienvenidos a conversar temas de
investigación y dentro de las posibilidades,
iniciar proyectos o debatir ideas.
Serán bienvenidos y es
bueno que entren en contacto con la
investigación. Es bueno saber de dónde
viene la información que te entregan en
las clases. Es algo que alguien investigó en
Cuando el MIT apuntó contra la pobreza
Por Ricardo Ibáñez R.
El 2003, tres académicos del Massachusetts
Institute of Technology, MIT, Abhijit
Banerjee, Esther Duflo, y Sendhil
Mullainathan fundan el Poverty Action
Lab. Y los apoya el Departamento de
Economía. Quieren medir el impacto real
de las políticas públicas en los lugares del
mundo dónde exista pobreza extrema.
Así, con los resultados en
mano, podrían mejorar las políticas o
implementarlas en más lugares con los
En su metodología miden la
situación en grupos de control con las
llamadas “Evaluaciones Aleatorias”. Se trata
de un tipo de Evaluación de Impacto que
asigna recursos, ejecuta programas o aplica
políticas en forma azarosa.
La evaluación compara los
resultados entre quienes participaron en
un determinado programa y quienes no.
Datos en mano, es posible desarrollar
esfuerzos para cambiar de verdad las
políticas públicas estudiadas.
En el Abdul Latif Jameel
Poverty Action Lab (J-PAL) una red de
55 profesores afiliados de todo el mundo
están unidos en la misión de reducir la
pobreza, garantizando que las políticas
públicas se basen en evidencia científica.
Declaran que esto se logrará al:
Los investigadores de J-PAL realizan
evaluaciones aleatorias para probar y
mejorar la eficacia de los programas y
las políticas que apuntan a reducir la
pobreza. Hay más de 118 evaluaciones
que se han completado o están en curso.
Afiliados a J-PAL trabajando en Perú
J-PAL brinda las habilidades a
personas interesadas en evaluaciones
rigurosas de programas, y capacita
a otros para realizar sus propias
evaluaciones aleatorias.
Generar un impacto en las políticas
El grupo de políticas públicas de
J-PAL lleva a cabo análisis de costoefectividad para identificar las
formas más efectivas para lograr los
objetivos de política pública, difunde
este conocimiento a los responsables
políticos, y trabaja con gobiernos,
ONGs, fundaciones y organizaciones
internacionales de desarrollo para
promover la expansión de las políticas
y programas que han resultado ser
realizado y se están realizando hoy las
evaluaciones aleatorias, en los diferentes
temas y áreas, concernientes a las políticas
públicas. En educación, por ejemplo,
en Colombia, se estudió el efecto de un
Subsidio a la Demanda por Educación
Privada. Éste evalúa el impacto que
tiene sobre los estudiantes secundarios
de establecimientos públicos el acceso
a instituciones de educación privada.
Mide los retornos económicos, el nivel
educacional y los efectos a largo plazo,
como el acceso a la educación superior,
que alcanzan esos estudiantes. El estudio
está en http://www.povertyactionlab.org/
sites/default/files/publications/19_Kremer_
Consequences_of_Vouchers.pdf.
El MIT y su investigación
apuntan a aspectos relevantes que
involucran nuestro desarrollo y el de la
sociedad. Así, en la Universidad Católica,
esperamos que nazcan iniciativas que
vayan en esa dirección.
“La libertad de investigación y enseñanza es reconocida y respetada según los principios y
métodos propios de cada disciplina, siempre que sean salvaguardados los derechos de las
personas y de la comunidad y dentro de las exigencias de la verdad y del bien común.”
(Ex Corde Ecclesiae, artículo 2: La naturaleza de una Universidad Católica, inciso 5)
Ser líderes en investigación e innovación
a nivel nacional es un objetivo clave al cual
se apunta. Para lograrlo en el corto plazo,
se están haciendo importantes esfuerzos.
Sin embargo, ¿no nos plantea esto, desafíos
éticos asociados al servicio católico
de nuestra universidad a la sociedad?
Por ejemplo, ¿cómo debe relacionarse
el desarrollo del conocimiento con la
rentabilidad económica de éste? y, ¿cómo
debe enfocarse el desarrollo de nuevas
innovaciones en relación al impacto
de ellas en el desarrollo humano de las
personas involucradas? Las respuestas no
son rápidas ni fáciles y son esenciales al
momento de enfrentarse a nuestro desafío.
Saber en nuestro contexto,
qué es un dilema ético ahora cobra real
A veces, las situaciones son claras,
es decir, es visible cuáles de las alternativas
son éticas y cuáles no. Aquí donde no
hay un dilema ético es donde muchos
cometen errores, ya que olvidándose de la
formación recibida, cubren sus elecciones
bajo argumentos falaces y realizan acciones
anti-éticas, produciéndose un daño —a
conciencia— en los actores involucrados.
Por ejemplo, en las vidas de embriones
humanos, o en los trabajadores que,
desprovistos de elementos de seguridad,
sufren daños por accidentes. Son muchos
los casos donde no hay dilema ético, pero
sí una elección errónea y consciente.
Pero el dilema ético, ¿cuándo es
Este aparece cuando al buscar un
bien te encuentras con que un mal viene
aparejado, el que no quieres de ningún
modo. Aquí la toma de decisiones sigue
así: “Si hago el bien, dañaré colateralmente
a ciertos actores involucrados” o bien, “si
no hago el bien, dejaré de ayudar a los
otros actores, pero no dañaré a nadie”. ¿Qué es lo mejor? ¿qué es lo ético? y ¿qué
En primer lugar, analizaremos
cuáles son los medios elegidos para lograr
el objetivo específico de la investigación
o innovación involucrada y luego,
veremos cuáles fines proceden del
objetivo específico buscado. Relativo al
caso de la investigación, tendríamos que
preguntarnos en relación a los medios:
¿qué estamos investigando?, y ¿cómo
estamos realizando la investigación? Y
en relación a los fines: ¿cuáles son los
resultados esperados, y como estos pueden
aplicarse o llevarse a cabo en diferentes
contextos? Listos los análisis anteriores,
ahora incluiremos las personas en la
trascendencia de dicha investigación:
¿cuáles son las implicancias positivas sobre
las personas, y sobre diferentes personas, a
partir de esta investigación?
Independiente de las implicancias
positivas de la investigación, los fines y los
medios elegidos, deben ser lícitos, es decir,
deben ser éticamente correctos.
Luego, si el mal que no quiero,
apareciera de todos modos investigando
correctamente, habría que juzgar si es
proporcionado a los elementos positivos
que nazcan de la investigación hecha.
De esta forma, teniendo todas las
cartas sobre la mesa, habrá que juzgar a
conciencia. Hecho el juicio, si se produce
el daño no buscado, tendremos que hacer
un esfuerzo para mitigarlo, en todos los
actores involucrados tales como personas,
medio ambiente y otros, a pesar de que
no sea nuestro propio campo de acción el
terreno donde promover la subsanación de
Así nuestra universidad, que
quiere lograr un rol protagónico en
nuestra sociedad, deberá tener presente
que la innovación y la investigación,
cuando van acompañadas de la ética,
serán promotoras de un cambio positivo,
en pos del desarrollo humano del país; en
cambio, ambas, alejadas de la ética, podrán
generar un progreso, quizás económico,
quizás tecnológico, pero sin embargo: ¿con
qué costos sociales y humanos lo estarán
logrando? He aquí un punto para la
reflexión y para anticipar las consecuencias
que podrán traer políticas equivocadas, a
saber, el desarrollo económico y científico
de este país ausente del verdadero
desarrollo humano de nosotros y de la
sociedad, por supuesto no siendo este el
objetivo de las políticas involucradas.
Columna escrita en consideración a las
palabras del profesor Nicolás Majluf y a los comentarios
de Matías Petersen y Javier Pinto. Los juicios hechos y las
opiniones realizadas son a título personal del autor.
descubrimiento por placer
puede ser Hobby
Dominar metales para reconstruir el medioevo
Juan Guillermo Vidal Alberdi entra a la sala y
sorprende: ¡no es un caballero andante!
Este ingeniero mecánico en ciernes (6to año), se sabe,
dedica sus ratos libres a crear armaduras, armaduras
medievales. Se concentra en los diseños del siglo XII y
Uno pensaría que un mecánico se concentra
en los metales de la armadura; no es así.
“Hay que empezar desde la base,
desde el acolchado”, explica. O sea hay
que trabajar en la fragua y también en la
máquina de coser. “El acolchado dispersa
la energía del golpe y aporta comodidad al
guerrero; el metal se apoya con comodidad
Cuenta que desde Tercero Medio
le atraía lo medieval. Le encantaban las
películas sobre la época. Y las armaduras.
“Eso influyó hasta en mi elección de
carrera”, dice.
Juan Guillermo Vidal
Ahora, con ingeniería, domina las
tecnologías para ir mejorando el proceso.
“El diseño, la manufactura, las
aleaciones metálicas…” apunta, como si se
tratara de una malla curricular.
Juan Guillermo es de tamaño
chileno, un metro 70 a todo reventar, no
cabría en esas armaduras tipo transformers
que hoy aparecen en las películas.
“Las que hay en los museos son
para humanos más bien pequeños; eran un
poco más bajos”, dice.
Como el porte humano, las
armaduras fueron evolucionando a lo largo
de la historia, explica. Había dos escuelas,
la italiana y la alemana. Los italianos en
Milán fabricaban armaduras más simples,
más pesadas. Los alemanes en cambio, las
hacían más livianas y delgadas.
“Los alemanes les daban
resistencia a las piezas mediante
canaladuras, líneas sobresalientes, tal como
hoy se hace para robustecer las carrocerías
de los autos”, explica.
Las armaduras evolucionan cada
50 años, y se concentran en ciudadesfábricas, como Toledo en España.
Juan Guillermo comienza fabricando
protecciones, armaduras para el torso,
cascos… y lo crucial, la cota. Aprende a
tejer cotas metálicas, un proceso largo que
Estudia cómo se comporta el metal,
determina los puntos de ruptura;
previamente, dibuja los patrones, piezas
que tienen que cuadrar. “Hay que tener
una visión geométrica”, dice, “lo difícil se da
en las curvaturas, los mecanismos que se
puedan estirar y comprimir”.
Juan Guillermo en
su laboratorio casero
Como se necesita una fragua,
trabaja en el patio de la casa de un amigo.
Eduardo Richter, del Departamento de
Química y Bioprocesos, especialista en
espadas templadas.
Los creadores de armaduras
chilenos se reúnen anualmente, mantienen
un sitio en Facebook y asisten a congresos
internacionales. En estas ocasiones acuden
vestidos con sus diseños, y algunos generan
verdaderas comparsas de místicos, de
vikingos, de caballeros de la mesa redonda.
Hay un mercado nicho al cual le
interesa absorber el clima medieval. Pero,
además, investigando armaduras, casi como
en investigación básica, Juan Guillermo
ha descubierto la función de diseños antes
ocultos. Para aplicarlos.
innovación en sus
Plataforma de innovación y emprendimiento en Pregrado
Equipo Volta UC
El proyecto Volta UC fue creado
como una plataforma de innovación
y emprendimiento en pregrado. Todo
nació con la idea de un grupo de amigos,
provenientes de Ingeniería Eléctrica y
Mecánica, de participar en la Fórmula I. Sin
embargo, ya habiendo empezado a trabajar
descubrimos que la carrera no se realizaría
por falta de fondos. Con los ánimos muy
bajos, pero aún sintiendo una tremenda
inquietud por desarrollar el proyecto,
buscamos un nuevo horizonte, un foco
nuevo que aprovechará el hecho de que
Chile está incorporando estas tecnologías.
Entonces decidimos grabar el primer
documental de desarrollo tecnológico
hecho en Chile y hacer nuestro propio auto
Una vez con nuestra nueva
propuesta de valor salimos en busca de
financiamiento, a la vieja usanza: “puerta
a puerta”. No fue una tarea fácil, pues
nadie regala las cosas, hay que luchar
por los sueños, ya que por lo general el
tamaño de la hazaña es proporcional al
esfuerzo realizado. Seguimos entonces, con
convicción durante más de un año para
juntar lo que necesitábamos para que el
proyecto pudiese llegar a buen puerto. Al
principio, las caras de los gerentes cuando
decíamos autos eléctricos nos hacía pensar
que estábamos hablando del auto de los
supersónicos, pero poco a poco fuimos
adquiriendo confianza y experiencia para
poder vender un proyecto que era mucho
más que ítem de marketing. Hoy contamos
con colaboradores como ABB, Chilectra,
Mitsubishi, Cruz, Goodyear, Castrol y
Küpfer Hermanos, además del apoyo
incondicional de la Escuela de Ingeniería.
En el camino fuimos
desarrollándonos, como personas y
como equipo, aprendiendo cosas que no
hubiésemos aprendido de otra forma,
poniendo en práctica conocimientos
aprendidos en el aula y ganando
competencias que, sin duda, nos serán
de ayuda en el futuro. Volta UC ha sido
nuestra casa, un lugar donde hemos
encontrado nuestras voces e identidad. Ha
sido un trabajo duro, pero al mirar atrás nos
damos cuenta que cada gota de sudor, cada
discusión y cada hora invertida ha valido
mucho más dentro de nosotros.
Hoy estamos buscando una
nueva generación de gente de pregrado que
tenga la chispa y la garra para poder hacer
proyectos como nosotros lo hicimos. Volta
UC ha encontrado una forma de acercar
emprendimiento e innovación de una
manera concreta a los estudiantes, haciendo
alcanzables nuevas posibilidades para
destacarse y desarrollarse como Ingenieros.
Tras terminar el auto, queremos seguir
haciendo exposiciones de esto, llevando
a toda mente inquieta la posibilidad de
entretenerse con este tremendo campo que
es la movilidad eléctrica. Adicionalmente,
queremos continuar con un nuevo proyecto
que consistirá en llevar movilidad eléctrica,
comunicaciones, redes inteligentes y energía
sustentable a una comunidad aislada.
Ser partícipe de este proyecto
ha sido una excelente manera de darse
cuenta de que las posibilidades existen.
Es común escuchar que en Chile existen
tales y cuales problemas, pero es poco
común escuchar ideas sobre la solución
a dichos problemas. La gran diferencia la
hace quien se da cuenta de que con mucho
esfuerzo y dedicación esos problemas son
solucionables . Por qué no decirlo, esos
sueños son alcanzables.
Ignacio Abud, Gustavo Alvarez y
Juan Andrés Elorrieta
Alumnos de Volta UC
Para más información visita la página de Facebook
de VoltaUC. ¡Búscalos y participa!
UC-AR
PRIMERA APLICACIÓN PARA
DISPOSITIVOS MÓVILES PARA LA PUC
Juan Antonio Karmy, Matías Fernández , Gonzalo Díaz, Maximiliano Guerrero
Las tecnologías móviles han producido un
impacto gigantesco en el mundo actual
y en la forma como nos comunicamos.
Con el tiempo, estas tecnologías han
abierto el paso a extender el desarrollo de
software y entregar a las personas distintas
experiencias acorde a sus necesidades.
Siguiendo esta sinergia, surgió este
proyecto de investigación, desarrollado
2011, para ahondar sobre las ventajas de
desarrollar software para estas plataformas
y, a su vez, entregar un producto de
calidad para toda la comunidad UC.
Nuestro proyecto ahondó en el desarrollo
de aplicaciones móviles para las dos
plataformas más populares en el mercado
de hoy; Apple iOS y Google Android.
El propósito es justamente comparar el
desarrollo en ambas plataformas y analizar
las ventajas y desventajas de una y otra.
Pontificia Universidad Católica, Departamento de Ciencias de la Computación de la
Juan Antonio Karmy, alumno de cuarto año.
Matías Fernández, alumno de cuarto año.
Maximiliano Guerrero, alumno de cuarto año.
Gonzalo Díaz, alumno de cuarto año.
Contacto: Andrés Neyem - andres.neyem@gmail.com
El proyecto se llevó a cabo el primer
semestre de 2011, bajo la supervisión del
de la Computación de la Facultad de
Ingeniería, Andrés Neyem. Buscábamos
crear una herramienta que permitiera a
las personas poder ubicarse en cualquier
campus de la PUC. La aplicación contaría
con un mapa personalizado de cada
campus para mostrar todos los edificios
e instalaciones. A su vez, el usuario sería
capaz de revisar información importante
acerca de esa construcción, como salas de
clases, baños, fotocopiadoras, etc. Parte
de la metodología de trabajo consistió en
reuniones semanales con el profesor para
monitorear los avances y definir cómo
iríamos implementando las diferentes
funciones del programa. Además,
contábamos con dos módulos académicos
semanales para avanzar en el proyecto,
tiempo que aprovechábamos en grupo para
poder resolver dudas e inquietudes.
El grupo de 4 personas fue dividido en
dos. Uno se encargó del desarrollo de la
aplicación en la plataforma iOS y el otro se
concentró en Android.
Para el desarrollo en iOS,
requerimos tanto de hardware como
de software de Apple. Utilizamos dos
MacBook Pro, dos iPhone 4 y un simulador
virtual para el desarrollo inicial de la
aplicación. Cada computador estaba
equipado con la IDE de programación
XCode 4. Posteriormente, en la etapa
de testing, se utilizaron 2 iPod Touch de
tercera generación para probar la aplicación
en otros dispositivos Apple. Además,
gracias a MECOLAB UC, pudimos contar
con las licencias especiales de desarrollo
para poder probar la aplicación en los
El ambiente de desarrollo de
XCode usa el lenguaje de programación
Objective-C, que hasta comienzos del 2011
era desconocido para nosotros. Es por esto
que el equipo que lideró el desarrollo en
iOS reforzó sus conocimientos del lenguaje
en enero del mismo año [3], antes del
comienzo del período académico.
Para el desarrollo en Android, los
requisitos eran menos estrictos, ya que se
podía contar con cualquier computador
para el desarrollo. Utilizamos la IDE Eclipse
para escribir el código y no se requirió
ningún conocimiento extra en el ambiente
de desarrollo, ya que las aplicaciones son
escritas en Java, lenguaje de programación
ampliamente conocido por los alumnos
del Departamento de Computación. Para
el testing de la aplicación, se utilizaron
celulares HTC y SonyEricsson, ambos con
Android, más el simulador virtual incluido
en el SDK de Android.
A medida que el proyecto fue
avanzando, en las reuniones sucesivas
fue naciendo la idea de implementar la
funcionalidad de Realidad Aumentada
(Augmented Reality). El enfoque que
adoptamos para la aplicación fue de
adjuntar información de geolocalización
en cada construcción. De esta forma,
cuando el usuario activa la modalidad de
realidad aumentada, la cámara se activa,
permitiéndole al usuario explorar su
alrededor mientras unas etiquetas aparecen
de forma dinámica mostrándole al usuario
qué es lo que está viendo.
Para lograr esto fue necesario
incluir API especiales de Realidad
Aumentada [1] en cada aplicación para el
soporte matemático que hay detrás.
Figura 1: Maqueta de la aplicación en iPhone 3G
Figura 2: Simulación de Realidad Aumentada en teléfono Android
Al finalizar el semestre, ambos equipos
llegaron a versiones muy similares de la
aplicación para ambas plataformas. Todas las
funcionalidades mencionadas anteriormente
fueron implementadas. A continuación,
mencionamos las ventajas y desventajas de
desarrollar en cada una de las aplicaciones:
Ventajas: La API (Librería
de Funciones) de Apple nos permitió
implementar diversas funciones de una
manera muy sencilla. La cantidad de
funciones en el lenguaje es muy amplia y
variada, lo que permite simplificar el trabajo
de los programadores y reducir el tiempo
de desarrollo considerablemente. A su
vez, por el hecho de estar trabajando con
equipos de Apple, sabemos exactamente con
qué dispositivos podríamos enfrentarnos.
De esta forma, preparar la App para cada
dispositivo no fue una tarea difícil.
Otro punto a destacar es la gran
cantidad de documentación existente [2],
tanto de Apple, como de terceros, lo que nos
permitió resolver dudas de forma rápida y
Buscábamos crear una herramienta que
permitiera a las personas poder ubicarse en
cualquier campus de la UC.
El concepto y paradigma en el
que está fundado el desarrollo en iOS (el
mismo Cocoa Framework) es muy sólido
y consistente con el contexto móvil, lo que
permite seguir fácilmente una lógica de
cómo se deberían ir implementando ciertas
Finalmente, rescatamos la facilidad
que provee XCode (IDE de programación)
de armar bastantes partes de la aplicación de
forma gráfica, contando con una maqueta
del teléfono, permitiendo agregar la Interfaz
Gráfica directamente como ”dibujo”, y no
necesariamente a través de código puro.
Desventajas: La IDE (Herramienta
de programación) XCode es una
herramienta un poco incómoda de usar, ya
que aún presenta muchas fallas importantes
que se hacen molestas para el desarrollador.
El mismo ambiente de depuración deja
bastante que desear, especialmente en la
forma como entrega resultados sobre los
errores de la aplicación. En este sentido, el
desarrollo tuvo sus momentos de retraso,
ya que al momento de detectar y corregir
errores, el proceso se volvía largo y tedioso.
Para ejemplificar, un error común que nos
aparecía era el de excepción de memoria.
En vez de que la IDE nos indicara dónde
estaba el problema, solo nos decía la clase de
problema que existía.
Lo otro que es bastante tedioso es
el manejo de licencias de desarrollo. Para
poder probar la aplicación en teléfonos se
debe pasar por un proceso de autorización
de licencias para los desarrolladores
encargados, proceso el cual puede tomar
hasta un día completo.
Ventajas: Una de las gracias de
desarrollar en Android, es que uno puede
recurrir a cualquier sistema operativo y a
cualquier IDE que soporte Java. El mismo
hecho de trabajar en Java permite desarrollar
con un lenguaje rico en funciones. La misma
IDE Eclipse (IDE de programación) es
extraordinaria para la depuración y el costo
de aprendizaje es bastante bajo.
Además, una vez finalizada la
aplicación, estará disponible para todos los
dispositivos con Android, lo que considera
un mercado muy amplio de los celulares a la
Desventajas: El hecho de
desarrollar para Android implica estar
preocupado del comportamiento de la
aplicación en muchos dispositivos, lo que
hace que la preparación final de la App sea
más lenta y tediosa que en otras plataformas.
Además, siendo el SDK de
Android una herramienta genérica (no
necesariamente se trabaja en Eclipse) hace
que la integración con la IDE no sea la
deseada, por lo que no se le saca el máximo
provecho a todas las facilidades de la IDE
El simulador virtual es realmente
malo, y el desarrollo fue testeado en los
teléfonos casi todo el tiempo.
A diferencia de iOS, no existe una
herramienta gráfica para diseñar la GUI
(Graphic User Interface), lo que hace que sea
aun más tedioso escribirla completamente
Por último, nos encontramos con
la sorpresa de que la documentación de la
plataforma no contiene documentación
completa, tanto de Google, como de terceros,
lo que nos hizo perder mucho tiempo
resolviendo problemas por nuestra cuenta.
Finalmente, pudimos ser capaces de
terminar un producto que entrega valor
a la comunidad UC, y que representa un
servicio para todas las personas. Pudimos
reforzar nuestros conocimientos de
programación en tecnologías relativamente
nuevas y que están produciendo un gran
Ambas aplicaciones están siendo
mejoradas por el momento, y ya se puede
encontrar la aplicación para iOS en la Apple
App Store, por el nombre de UC-AR. La
aplicación para Android estará disponible
muy pronto en el Android Market.
Agradecemos al profesor Andrés Neyem, por haber apoyado el proyecto desde el
comienzo. A Daniela Cid, periodista del Departamento de Ciencias de la Computación,
por sus labores de difusión de la App; Andrea Vásquez, alumna de postgrado del
Departamento de Ciencias de la Computación, por su ayuda con el diseño de panfletos de
difusión; Claudia Gutiérrez, Francisca Hornig y Constanza Carmi, periodistas encargadas
de la Web UC, por su ayuda en la adquisición de información sobre los distintos campus
de la UC; Sergio Campamá, alumno del Departamento de Ingeniería Eléctrica, por
su ayuda en conceptos sobre iOS y a todos los alumnos y compañeros que nos dieron
feedback durante el proceso de desarrollo.
Figura 3: Código QR (Quick Response Code) para descargar
la Aplicación de la App Store
Figura 4: Ícono oficial de la Aplicación
Corresponde a un set de instrucciones o librería
de funciones que permite a los desarrolladores
incorporar funcionalidades entre Softwares.
Por ejemplo, un software A que permite realizar
varias funciones podría tener una API para
que un software B implementara una de estas
funciones. UC-AR utiliza una API abierta
al público para implementar la función de
Es un set de herramientas que son usadas por
los desarrolladores para programar y crear los
distintos softwares. Una IDE está comúnmente
formada por un editor de texto para el código
fuente, un compilador, que permite interpretar
el código y correr el programa, y algunas
herramientas de depuración que permiten
identificar errores en el código y/o ejecución de
Dado que la IDE tiene un compilador
como parte del set de herramientas, va a
depender justamente de éste último para poder
crear/correr ciertos programas. Cada IDE
1.	STACKOVERFLOW y GOOGLE, iPhone Development [Búsqueda Web /
Electrónico] Stack Exchange, Inc., Google Inc. Software API.
2.	APPLE, iOS Developer Guide [Documentación Electrónica] Apple Inc. iOS API
3.	STANFORD UNIVERSITY y APPLE, Developing Apps for iOS [Multimedia
Digital] Versión 2010. Stanford University, Apple Inc. iTunes U Service.
Multimedia Educacional.
Figura 5: MECOLAB es un laboratorio que tiene la misión de incentivar el desarrollo de aplicaciones móviles y en dispositivos embebidos. Provee dispositivos a las personas que estén interesadas en realizar algún proyecto, y constantemente realiza
actividades para los alumnos, como charlas con expertos en el tema. Para mayor información, visita: http://mecolab.ing.puc.cl
soporta lenguajes de programación específicos.
Dentro de las IDEs más comunes se
Eclipse: Permite crear aplicaciones basadas en el
lenguaje Java y en otros lenguajes por medio del
uso de plug-ins.
Xcode: Permite crear aplicaciones basadas en
el lenguaje Objective-C. Además tiene soporte
para los lenguajes C y C++.
Visual Studio: Una de las IDE de programación
más populares y completas en el mercado.
Permite crear aplicaciones basadas en los
lenguajes C, C++, Visual Basic, C#, F#, Python y
Ruby, entre otros.
Realidad Aumentada (Augmented Reality):
El concepto de Realidad Aumentada consiste
en el mejoramiento de la percepción de la
realidad que tiene el usuario mediante el uso
de un programa computacional. Dentro de los
ejemplos más comunes, podemos encontrar
teléfonos que despliegan información en tiempo
real al usuario a medida que este “observa” su
entorno por medio de la cámara del dispositivo.
Código QR (Quick Response Code): El código
QR es un código de barras bidimensional que
fue diseñado en Japón cerca del 1994, y que se
ha hecho cada vez más popular con el tiempo,
especialmente con la revolución de tecnologías
móviles de hoy en día. La gracia de este código,
es que permite identificar de forma única en el
mundo cualquier tipo de información, como
binaria, alfanumérica y acceder a esta de forma
GUI (Graphic User Interface): La interfaz
gráfica es un concepto muy usado en el área
de la computación y que nace en los años ‘70.
Representa una manera de interactuar con
distintos dispositivos electrónicos en base a
íconos, imágenes o elementos gráficos que
entregan un cierto contexto visual a las acciones
que el usuario desea realizar. Ej.: Cerrar una
ventana se conoce normalmente por un botón
rojo que tiene una cruz (X) al centro.
DE DESECHO PARA LA PRODUCCIÓN
DE BIODIESEL EN CAMPUS SAN JOAQUÍN
María Teresa Molina, Katerin Schmidt, Adolfo Uribe, Loreto Valenzuela
Actualmente en Chile, la generación de
bioenergía se ha vuelto un tema cada vez más
contingente debido a la creciente necesidad
de diversificar la matriz energética de
nuestro país. La producción de bioenergía
tiene como principales materias primas la
biomasa y los residuos de tipo pecuario,
agroindustrial y oleoso; por ejemplo, el
biodiesel es un biocombustible que puede
ser generado a partir de aceites extraídos de
plantas oleaginosas, algas, microalgas, grasa
animal y aceites de residuo.
Dada la factibilidad de producción de
biocombustibles a partir de residuos,
¿sería posible pensar en la creación de una
planta piloto de producción de biodiesel a
partir de aceites de desecho generados en
el campus? En conjunto con el Capítulo
Estudiantil del Departamento de Ingeniería
Química y Bioprocesos, AIChE PUC, el
cuestionamiento anterior fue la principal
motivación para realizar la presente
investigación debido al positivo impacto
que podría tener la creación de una planta
piloto en la universidad. Un apoyo clave en
este proceso fueron algunos documentos
que tratan experiencias de elaboración de
biodiesel en países como Estados Unidos [1],
Canadá [2], el país Vasco [3], entre otros.
Durante el segundo semestre del año 2010,
investigamos la primera parte del proyecto
Biodiesel UC, que consistió en obtener los
valores de las cantidades de aceite desechado
por los casinos del campus y de petróleo
diesel consumido por la maquinaria del
mismo (es decir, grupos electrógenos
y vehículos de exclusiva propiedad de
la Universidad). La segunda parte del
proyecto consiste en estudiar la factibilidad
técnica y económica de llevar a cabo la
producción de este biocombustible a partir
de aceites de desecho mediante un proceso
de transesterificación básica (ver cuadro
de Información Adicional). Esta última
parte, sin embargo, no será tomada en
consideración en este trabajo.
En términos generales, en el campus se
producen importantes cantidades de aceite
de desecho en los casinos del campus
San Joaquín, que podrían utilizarse para
la producción de biodiesel con el fin de
reemplazar el diesel usado por la maquinaria
del campus. Pero actualmente, todo el aceite
desechado es dispuesto como basura o
entregado de forma gratuita a dos empresas,
General Rendering y Comercial Sergio Lazo.
Estas empresas venden el aceite de desecho
a FAME Ltda. la que posteriormente le da
un destino final mediante producción de
Escuela de Ingeniería, Departamento de
María Teresa Molina, Alumna de quinto año.
Katerin Schmidt, Alumna de quinto año.
Adolfo Uribe, Ingeniero Colaborador.
Loreto Valenzuela, Profesor Asistente.
Contacto: Loreto Valenzuela - lvalenzr@ing.puc.cl
El estudio realizado se dividió en dos
etapas: primero, la cuantificación del
aceite de freír residual que se obtiene
mensualmente en el campus San Joaquín
y segundo, la cuantificación de la cantidad
de petróleo diesel que se consume
investigó la utilización de aceites para
freír, como por ejemplo el tipo de aceite, el
proveedor, la cantidad de aceite comprado,
la cantidad de aceite obtenido como
residuo, el valor del litro de aceite usado
para freír y el criterio utilizado para el
cambio del aceite. Toda esta información
fue recopilada mediante breves entrevistas
con cada uno de los administradores de las
cafeterías y restaurantes del Campus. Con
ella se pudo determinar la cantidad total de
aceite de freír producida mensualmente y
el rendimiento del aceite, dependiendo del
tipo de aceite utilizado: Maravilla, Vegetal,
Semihidrogenado e Hidrogenado.
Durante la segunda etapa, se
investigó el uso de petróleo diesel en los
organismos en el campus (Subunidades de
Dictuc, Dirección de Informática, Facultad
de Física y Agronomía), considerando
aspectos como cantidad de diesel utilizada,
cantidad de máquinas que lo utilizan,
potencia y modelo de las máquinas, vida
útil estimada, consumo mensual por
máquina, proveedores y la disposición a
utilizar biodiesel en reemplazo del diesel.
realizar una transesterificación básica a
escala de laboratorio con el fin de poder
hacer un análisis del rendimiento del
proceso de transformación de aceite
residual a biodiesel. Según la literatura hoy
en día existen distintos tipos de biodiesel,
los cuales se diferencian en la proporción
en que se encuentran diluidos con petróleo
diesel. Es así como un biodiesel B10
contiene 10% de biodiesel y 90% de diesel,
en tanto, un biodiesel B100 contiene 100%
de biodiesel. De esta manera, dependiendo
de qué tipo de biodiesel se quiera producir
en el campus, variará la cantidad de
biocombustible producido, ya que, a menor
dilución se obtendrá menor cantidad total
de biocombustible y viceversa.
Figura 1: Cantidad de aceite comprado y desechado según casino
En relación a los resultados que obtuvimos
en la primera etapa del estudio pudimos
evidenciar que la cantidad total de
aceite que se desecha mensualmente es
aproximadamente 650 litros. En la Figura
1 se detalla la cantidad que se desecha por
cada casino, en donde la parte superior de
cada barra (en distinto color) representa
la cantidad de aceite utilizado que quedó
en los alimentos cuando se llevó a cabo el
Dada las diferencias entre las
cantidades compradas y obtenidas como
residuo, fue importante considerar el
criterio utilizado para el cambio de aceite.
El más comúnmente usado es el cambio
semanal, independiente de las condiciones
en que esté el aceite. Sólo los casinos de
las cadenas Sodexo y Doggis aplican un
Figura 2: Porcentaje de uso de cada tipo de aceite
criterio de cambio distinto al tiempo de
uso, el cual consiste en un test de rancidez
que mide el porcentaje de ácido linoleico;
si éste supera el 2,5%, el aceite debe ser
También se pudo evidenciar
un claro predominio en el uso del aceite
vegetal por sobre el resto, tal como lo
muestra la Figura 2. Los rendimientos
respectivos de cada aceite fueron: vegetal,
70%; maravilla, 73%; semihidrogenado,
62%; e hidrogenado, 50%.
En cuanto al retiro del aceite,
General Rendering y Comercial Sergio
Lazo son las principales empresas
encargadas de ello. (Tabla 1)
Metropolitana estas dos empresas junto a
Trio S.A. entregan el aceite a la empresa
Fame Limitada. Esta última, mediante
transesterificación básica obtiene biodiesel
y glicerol. El biodiesel producido es
vendido a empresas de rubro industrial, ya
sea como biocombustible o como materia
prima para la elaboración de productos con
En relación a los resultados
obtenidos respecto al uso de petróleo diesel
en la Universidad, se pudo establecer que
se consumen aproximadamente 9.500
litros mensualmente. Dicha cantidad se
puede ver desglosada en organismos y
equipos, como se muestra en la Tabla
2. En esta queda claro que los mayores
consumidores de petróleo diesel son los
vehículos, principalmente, de DICTUC
Área Transportes y Área Resistencia de
Materiales y DECON, haciendo casi
despreciable la cifra que consumen los
grupos electrógenos presentes en las
facultades de Física y Agronomía y el de la
Dirección de Informática del campus.
Ahora bien, en conformidad
con lo que se desea evaluar a través del
estudio, fue necesario ver si los 9.500
litros de demanda mensual de diesel
pueden ser cubiertos significativamente
con la cantidad de biodiesel a producir
con el aceite desechado. Al mezclar los
650 litros de aceite con la cantidad de
metanol necesaria, con un rendimiento de
la reacción del 93% y una proporción de
productos entre biodiesel y glicerol de 9:1,
se obtienen aproximadamente 620 litros
de biodiesel (B100)5. Es sabido que a altas
concentraciones de biodiesel es posible
que existan acumulaciones de residuos en
el motor, daño de gomas y pinturas, entre
otros problemas. Por esto, se recomienda
utilizar B10 o B20. Con biodiesel del tipo
B20 se obtendrían aproximadamente 3.000
litros, lo cual podría cubrir casi un tercio de
Respecto a la disposición a utilizar
biodiesel a cambio de petróleo diesel, el
87,5% de las instituciones encuestadas está
de acuerdo con el cambio mientras no se
desgasten o dañen los equipos.
Empresa	encargada	Casinos	Cantidad	Mensual	Retirada	(lt)	General	Rendering	Comercial,	Quick	Deli	(Food	Garden	y	College),	Pérgola	Matemática,	Doggis,	Rincón	y	Casita	551	Comercial	Sergio	Lazo	Sodexo	(Hall,	Cafetería	Ingeniería	y	Centro	Médico)	72	No	hay	empresa	Agronomía	40	Tabla 1: Cantidad de aceite retirado mensualmente por empresa
Tabla 2: Cantidad de petróleo diesel consumido mensualmente por organismo
La cantidad de biodiesel necesario para
suplir las necesidades de combustible en
la universidad es mucho mayor que el
biodiesel que se obtendría con la cantidad
de aceite que se retira actualmente. Por lo
tanto, es posible concluir que la producción
de biodiesel no es rentable, al menos en
la situación actual en que se encuentra
la universidad. Es decir, la cantidad de
biodiesel producido no es suficiente para
satisfacer la cantidad de combustible
maquinaria del campus universitario.
Además, cabe considerar que los costos de
crear una planta de biodiesel serían bastante
elevados, debido a la gran cantidad de
procesos a los que se debe someter durante
biodiesel estimada para la situación
actual del campus podría reemplazar a
una parte del petróleo diesel que permite
el funcionamiento de la maquinaria del
campus. Además, es un hecho que, acorde
al crecimiento de la universidad y de la
cantidad de sus alumnos, la cantidad de
aceite a desechar será mayor y por ende
el biodiesel a producir también lo será.
Se cree que en el largo plazo, dicho costo
podría verse equiparado tanto con los
beneficios de ahorrar dinero en la compra
de combustible, como en las ventajas
ecológicas que el proyecto brindaría.
Por el momento, cabe
mencionar que el Capítulo Estudiantil del
Bioprocesos se ganó un fondo concursable,
otorgado por el Decanato de Ingeniería,
del cual una parte será destinada a
la producción de biocombustibles,
específicamente biodiesel. Con estos fondos
se podrá proceder con la segunda parte de
Se agradece al profesor del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos, Ricardo
San Martín, por permitirnos utilizar su laboratorio para una producción muestral de
Se agradece al administrador del campus, Donald Greig, por entregarnos la
autorización para hacer el levantamiento de información del uso de aceites en todos los
casinos de San Joaquín.
Para la obtención de información de Aceites se agradece a: Doggis; Sodexo
Centro Médico UC, Hall Universitario, Ingeniería Civil; Quick Deli College, Food Garden;
Casita Food Garden, Sicología, Construcción Civil; Rincón; Casino Ingeniería Comercial;
Casino de Matemática; Casino de Agronomía.
Para la obtención de información de Diesel se agradece a: DICTUC Área
Resistencia de Materiales, Área de Transportes; Laboratorio DECON; Dirección de
Informática; Facultad de Física; Facultad de Agronomía.
1.	Ecoticias, Chemists simplify vegetable oil-to-biodiesel process [en línea]. Publicado el 13 de octubre de 2010 [Fecha de consulta: 27
de noviembre 2010]. Disponible en: http://www.ecoticias.com/biocombustibles/34876/Noticias-energias-energias-renovables-verdeslimpias-alternativas-sostenibles-sustentables-eolica-geotermica-solar-termosolar-concentracion-eficiencia-energetica-definiciontipos-ventajas-paneles-placas-mareomotriz-aerogeneradores-nuclear-co2-csp
2.	ZHANG, Y.; Dubé, M.A.; McLean, D.D.; Kates, M. Biodiesel production from waste cooking oil: 1. Process design and technological
assessment. Elsevier, 89(1): 1 – 16, 2003. Disponible en: http://mybiofuels.net/Pubs/2003_BD_Prod_WVO.pdf
3.	Science Daily, Chemists Produces Biodiesel at Their University, Using Used Cooking Oil as a Basis [en línea]. Publicado el 5 de octubre
de 2010 [Fecha de consulta: 30 de octubre 2010]. Disponible en: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/10/101015105929.
htm?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+sciencedaily+%28ScienceDaily%3A+Latest+Science
4.	AULLON, A.; Biodiesel from Microalgae. Final Degree Project on Royal School of Technology Stockholm:11-12,2010. Publicado el 21
de Enero de 2010. Disponible en: http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/9406/1/micoralgae_thesis-Aullon2%5B1%5D.pdf
5.	Fame, Bio Combustible [página en internet]. Disponible en http://www.fame.cl
6.	DORADO, M.P.; Arnal, J.M.; Gómez, J. The effect of a waste vegetable oil blend with diesel fuel on a engine performance. Transactions
of the ASABE, Vol 45(3), (2002), pp 519-523, [en línea]. [Fecha de consulta: 03 Diciembre 2010]. Disponible en: http://asae.frymulti.
com/abstract.asp?aid=8820&t=2
7.	Biodiesel Questions, University of Kentucky, College of Agriculture. Última actualización 09 de enero 2007. Disponible en: http://ces3.
ca.uky.edu/energy/biofuels/faq_biodiesel.htm
Transesterificación básica: La transesterificación básica data de 1853 en donde
a partir de aceite vegetal se obtuvo jabón (subproducto de la glicerina). Pero no fue hasta
cercanos a los 90’s que el químico Dr. Mittelbach (Universidad de Graz, Austria) empezó a
producir biodiesel a partir de semillas de colza. Es así como en la Unión Europea desde 1992
se produce biodiesel industrialmente, teniendo el 89% de la producción mundial el año 2005.
La transesterificación básica tiene como reactantes aceite y alcohol los que,
catalizados mediante hidróxido de sodio (soda cáustica), se obtienen como productos glicerol
y metiléster, mejor conocido como biodiesel.
CALIBRACIÓN MEJORADA DE UN
EN SUSTRATO SÓLIDO
Pedro Saa, Martín Cárcamo, Javiera López, J. Ricardo Pérez-Correa, Claudio Gelmi
Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Ingeniería Química y
De izquierda a derecha: Martin Cárcamo, Javiera López y Pedro Saa, alumnos.
No aparecen en la foto los profesores, Claudio Gelmi y Ricardo Pérez-Correa.
Contacto: Ricardo Pérez-Correa - perez@ing.puc.cl
Claudio Gelmi - cgelmi@ing.puc.cl
Los procesos en biotecnología inicialmente
se estudian por lo general a escala de
laboratorio en sistemas batch, en que
el análisis resulta complicado debido al
carácter dinámico de estos. Los modelos
que describen este tipo de sistemas, son de
tipo dinámico y normalmente contienen
un gran número de parámetros que es
necesario calibrar a partir de un conjunto
limitado de experimentos.
El proceso general para identificar
un modelo consiste en encontrar el set
de parámetros óptimos que permite
reproducir la dinámica observada
del sistema de la forma más precisa
posible. Este proceso, conocido como
regresión o calibración - básicamente
una optimización - puede validarse
contrastando los resultados del modelo con
nuevos datos experimentales. En modelos
biotecnológicos complejos es conveniente
utilizar métodos de optimización global
(GO) para encontrar el set de parámetros
óptimos. Estos métodos se traducen en
códigos robustos que pueden localizar el
óptimo global en un número razonable
de iteraciones y son capaces de manejar el
ruido y/o las discontinuidades de la función
objetivo. Los algoritmos estocásticos – un
tipo de GO – tratan la función objetivo
como una caja negra, es decir, como
una simple relación entre las entradas y
salidas. Dentro de ellos, los algoritmos
metaheurísticos son especialmente útiles y
cada vez más utilizados en biotecnología.
Ellos consideran procesos iterativos que
encuentran eficientemente soluciones
Figura 1: Ciclo iterativo de vinculación entre el modelo y los datos
cercanas al óptimo, combinando de
forma adecuada diferentes estrategias de
aprendizaje para explorar los espacios de
búsqueda. Estos métodos son relativamente
fáciles de codificar, lo que los hace
apropiados para una amplia variedad de
Sin embargo, un buen ajuste a
los datos experimentales no asegura que
se haya encontrado un modelo confiable.
Los modelos con un gran número de
parámetros tienden a ajustarse mejor a
los datos experimentales, pero generan
estimaciones poco confiables de los
parámetros. Por lo tanto, la calidad de la
estimación de parámetros, en términos
de precisión, se debe comprobar antes de
llegar a una interpretación significativa
de los resultados. Los procedimientos
necesarios para probar la calidad de la
estimación de parámetros se llaman
diagnósticos de pre/post-regresión y
abarcan varios métodos:
•	Sensibilidad paramétrica: como
perturbaciones en el valor de un
parámetro dado afectan las variables
•	Significancia paramétrica:
de la estimación del parámetro
(intervalo de confianza).
•	Identificabilidad paramétrica:
detección de la correlación cruzada
entre los parámetros.
Por ejemplo, la validación del
modelo requiere que los parámetros sean
identificables. Luego, si los diagnósticos
de post-regresión no son satisfactorios, el
modelo tiene que ser modificado y/o los
datos experimentales deben repetirse o
complementarse con nuevos datos. A su
vez, los métodos de diagnóstico pueden
dar valiosas recomendaciones para la
modificación de montajes experimentales
con el fin de aumentar el contenido de
información de los datos. Los diagnósticos
post-regresión son similares en función a
los diagnósticos previos a la regresión, ya
que el proceso de vinculación de datos a
los modelos es inherentemente iterativo
la calibración de un modelo de crecimiento
en sustrato sólido descrito por Gelmi
et al. [4]. Este tipo de cultivo consiste
en el crecimiento de microorganismos,
generalmente hongos, en medios sólidos
o semi-sólidos en ausencia de agua libre.
Las principales aplicaciones de este tipo
de cultivos van desde la producción de
alimentos hasta la obtención de enzimas
de alto valor comercial. El algoritmo
de optimización usado está basado
en un método de búsqueda dispersa
implementado en Matlab® (SSm), el cual
ha mostrado resultados prometedores para
la solución de problemas de optimización
combinatoria y no lineal [2]. Para mejorar
la calibración del modelo se utilizaron
herramientas de diagnóstico de pre/
post-regresión, las cuales consideran
análisis de sensibilidad, identificabilidad y
significancia de los parámetros del modelo.
En este trabajo se utilizó el modelo
descrito por Gelmi et al. [4] para
predecir los cambios de biomasa y
producción de giberelina por el hongo
filamentoso Gibberella fujikuroi en
cultivos de sustrato sólidos. El modelo
consiste en ocho ecuaciones diferenciales
ordinarias acopladas y catorce parámetros
desconocidos. Las variables de estado
utilizadas para describir el crecimiento
de este microorganismo fueron: biomasa
activa, biomasa total, urea, intermediario
nitrogenado, almidón, ácido giberélico
(GA₃), oxígeno y dióxido de carbono.
Se utilizaron cuatro condiciones
experimentales. El método de optimización
global utilizado en este trabajo fue el
algoritmo de búsqueda dispersa. Para
validar el modelo se analizó la sensibilidad
de los parámetros, la identificabilidad y
la significancia estadística de cada uno de
El análisis de sensibilidad de
los parámetros define en qué medida
las variables de estado del modelo son
afectadas por las variaciones en los valores
de los parámetros. Los parámetros no
sensibles son aquellos que no influyen en
las variables de estado. En los modelos
dinámicos, la sensibilidad varía con el
tiempo y por lo tanto los parámetros
pueden ser no sensibles en ciertos
intervalos de tiempo y sensibles en otros.
En general, si un parámetro no es sensible,
puede fijarse o bien eliminarse del modelo.
Análisis de Identificabilidad
La identificabilidad calcula la
matriz de correlación de los parámetros
del modelo para lograr determinar si los
parámetros ajustados son localmente
identificables para un intervalo de tiempo
dado. Si dos parámetros están altamente
correlacionados, se dice que son a priori
identificables y ellos afectan las variables
medidas de misma forma. En general,
coeficientes de correlación (κij) mayor
a 0,95 indican una alta correlación. En
estos casos los parámetros no pueden ser
determinados de manera única.
La significancia y los intervalos
de confianza son calculados después que
los parámetros han sido ajustados a los
datos experimentales. Para establecer la
significancia estadística de las estimaciones
normalmente se calcula el t-value
correspondiente para cada parámetro y
se compara con la distribución t-student
de referencia con (n-p) grados de libertad
al 95% de confianza. Valores grandes de
t-values indican alta confianza y generan
intervalos de confianza pequeños.
En esta sección se muestran los principales
resultados de los diferentes métodos de
diagnóstico utilizados en este trabajo
junto con las modificaciones realizadas
sobre la base de dicho análisis. Además,
se contrasta el rendimiento de la técnica
de optimización global utilizada en este
trabajo, con las técnicas estándar utilizadas
en publicaciones anteriores como en el
caso de Araya et al. [1] quienes usaron
Colocaciones Ortogonales en Elementos
Finitos (OCFE) para la calibración de los
En primer lugar, se llevaron a
cabo calibraciones con el conjunto total
de 14 parámetros. La regresión resultó
inestable en el sentido de que estimaciones
biotecnológicos complejos
global (GO) para
encontrar el set de
parámetros óptimos.
fobjSMM
fobjOCFE
fobjGELMI
Tabla 1: Comparación del valor de la función objetivo para
cada condición de cultivo
muy diferentes entregaban resultados
igualmente buenos. Esto se debe al efecto
de los parámetros no identificables.
Debido a lo anterior, se redujo el espacio
paramétrico a nueve parámetros, lo
que trajo consigo resultados estables.
La Figura 2 muestra el desempeño de
nuestra calibración con la curva resultante
empleando OCFE para una de las
condiciones de cultivo. De hecho, en todas
las condiciones de cultivo se obtuvieron
buenos ajustes a los datos experimentales.
En la Tabla 1 se comparan los valores
de la función objetivo usando el set de
parámetros encontrados en este trabajo
Figura 2: Calibración de parámetros para la condición de cultivo a 25ºC y actividad de agua de 0,992
Acumulated gases (mg/g.i.s.)
NI (mg/g.i.s.)
Urea (mg/g.i.s.)
Starch (mg/g.i.s.)
Nuestro análisis de sensibilidad
mostró que la tasa de degradación de GA₃
(kp) no exhibe gran sensibilidad en las
variables de estado para cada condición
de cultivo. Por lo tanto, con el fin de
facilitar los esfuerzos de optimización, se
consideró kp igual a cero. Todos los demás
parámetros afectan de manera apreciable
al menos a una a las variables de estado del
modelo, por lo tanto se mantuvieron.
GA3 (mg/g.i.s.)
Biomass (mg/g.i.s.)
El análisis de identificabilidad
mostró que entre los 14 parámetros
hay varios pares que están altamente
correlacionados. En primer lugar,
se encontró que la tasa máxima de
crecimiento específico μmax estaba
altamente correlacionada con la constante
de inhibición kN en todas las condiciones
de cultivo (κij > 0,98). El procedimiento
habitual para hacer frente a esta situación
es mantener constante uno de los
parámetros correlacionados. En nuestro
caso, fijamos μmax dado que contamos
con valores confiables reportados por
Gelmi et al. [3]. También, se encontró una
correlación significativa en los parámetros
asociados a los niveles de almidón, CO₂
y O₂ en las diferentes condiciones de
cultivo (κij > 0,95). Los pares de términos
altamente correlacionadas fueron: YX/S y
mS, YX/CO₂ y mCO₂, YX/O₂ y mO₂, los
cuales corresponden a los rendimientos de
biomasa (YX) y las tasas de mantención
(m) para cada compuesto. Sin embargo,
en estos casos no se cuenta con datos
reportados en literatura acerca del valor de
estos parámetros. En consecuencia, otros
experimentos han de ser planificados en
cada estado a fin de identificar cada uno
de los parámetros de forma independiente.
En este estudio se fijaron arbitrariamente
YX/S, YX/CO₂ y YX/O₂ a los valores
obtenidos por Gelmi et al. [4].
y otros reportados por Araya et al. [1] y
Gelmi et al. [4].
El set reducido de parámetros
generó mayores t-values e intervalos
de confianza más pequeños para cada
parámetro, lo que mejoró la confiabilidad
del modelo. Sin embargo, los intervalos
de confianza resultantes son sólo fiables
si la confiabilidad de los valores fijados
se ha demostrado en la literatura o
por experimentos independientes.
En general, la confiabilidad de los
parámetros encontrados por Araya et al.
[1] es comparable a la encontrada en esta
investigación, y por ende, los parámetros
tienen intervalos de confianza similares.
Sólo se detectaron problemas de
confiabilidad en el caso de la constante de
inhibición para la producción de GA₃ (ki)
cuyo intervalo de confianza resultó ser muy
grande en todas las condiciones de cultivo.
Como solución, el análisis de sensibilidad
nos puede ayudar a planificar experimentos
futuros, de manera que este parámetro se
pueda estimar de manera confiable. Una
estrategia puede ser muestrear con mayor
frecuencia en la zona donde dGA₃/dki es
más sensible, es decir, t > 50 h.
El algoritmo de búsqueda dispersa
demostró ser una herramienta eficaz y fácil
para resolver el problema de calibración de
un modelo biológico de crecimiento para
el hongo filamentoso Gibberella fujikuroi
en sustrato sólido. Los test estadísticos
empleados resultaron ser cruciales
para validar y modificar el modelo, ya
que permitieron reducir el número de
parámetros estimados, reduciendo la
incertidumbre del modelo y mejorando la
estabilidad de la estimación. Además, estos
métodos de diagnóstico nos permitieron
entregar recomendaciones con respecto a
los tiempos de muestreo para experimentos
adicionales, lo que ayudará a mejorar
significativamente la confiabilidad y calidad
del modelo para el desarrollo de mejores
políticas de alimentación del cultivo para
maximizar la producción de GA₃.
1.	ARAYA, Macarena M., ARRIETA, Juan J., PÉREZ-CORREA, Ricardo, BIEGLER,
Lorenz T. and JORQUERA, Héctor. Fast and reliable calibration of solid substrate
fermentation kinetic models using advanced non-linear programming techniques.
Electronic Journal of Biotechnology. 10(1), 2007. DOI: 10.2225/vol10-issue5fulltext-8
2.	EGEA, José, RODRÍGUEZ-FERNÁNDEZ, María, BANGA, Julio R. and MARTÍ,
Rafael. Scatter search for chemical and bio-process optimization. Journal of Global
Optimization. 37(3):481-503, 2006.
3.	GELMI, Claudio, PÉREZ-CORREA, Ricardo, GONZÁLEZ, M. and AGOSIN,
Eduardo. Solid substrate cultivation of Gibberella fujikuroi on an inert support.
Process Biochemistry. 35(10):1227-1233, 2000.
4.	GELMI, Claudio, PÉREZ-CORREA, Ricardo and AGOSIN, Eduardo. Modelling
Gibberella fujikuroi growth and GA3 production in solid-state fermentation.
Process Biochemistry. 37(9):1033-1040, 2002.
5.	SACHER, Johannes, SAA, Pedro, CÁRCAMO, Martín, LÓPEZ, Javiera, GELMI,
Claudio and PÉREZ-CORREA, Ricardo. Improved calibration of a solid substrate
model. Electronic Journal of Biotechnology. 14(5), 2011. DOI: 10.2225/vol14issue5-fulltext-7
Optimización: para realizar la
calibración de los parámetros se minimizó
la siguiente función de costos ponderada:
 X imodel
 X iexp
Min  
ni ·X i
Donde Θ corresponde al espacio
paramétrico, Xexp es la variable medida,
Xmodel es la variable predicha, ni es el
número de mediciones para la variable i y
m es el número de variables.
CARACTERIZACIÓN ÓPTICA DEL
LÓBULOS LATERALES Y ACOPLAMIENTO ÓPTICO
Patricio Gallardo, Fernando Henríquez, Rolando Dünner, Carlos Jerez.
El Telescopio Cosmológico de Atacama
(ACT por sus siglas en inglés) es un
telescopio de seis metros de diámetro
ubicado a 5.200 metros de altura en el
desierto de Atacama, Chile. El telescopio
ACT es una colaboración, dirigida por la
universidad de Princeton, de la cual nuestro
grupo en la UC también forma parte. ACT
observa la luz más antigua en el Universo,
a escalas angulares de arco minutos (una
sexagésima parte de un grado). El receptor
de ACT (MBAC) mide las fluctuaciones
en la temperatura de brillo del CMB. Un
nuevo detector para el telescopio (ACTPol
[7]) se está construyendo y es necesario
medir detalladamente parámetros ópticos
del telescopio. En particular interesa
medir lóbulos laterales (luz que entra en el
detector pero que no proviene de la fuente
astronómica a la que el telescopio apunta)
en el telescopio, así como el acoplamiento
óptico entre los reflectores del mismo
(luz de origen térmico que entra en los
detectores por difracción). La medición
de estos parámetros es necesaria ya que el
nuevo detector de ACT será diez veces más
Aunque existen simulaciones
numéricas para acotar los problemas
de acoplamiento óptico, es necesario
un método para medir la luz lateral
proveniente de las estructuras mecánicas del
telescopio y así poder estimar el desempeño
del actual diseño. Para poder cumplir con
este propósito, se diseña un transmisor
de microondas operando a 145 GHz. La
caracterización del patrón de radiación
de potencia de este transmisor es un paso
fundamental para poder interpretar los
datos de los experimentos en los que
fue utilizado. Se caracteriza el patrón de
radiación del transmisor utilizando el robot
industrial ABB IRB1600 del Laboratorio
de Robótica de Ingeniería Eléctrica.
Además, se modela numéricamente el
patrón de radiación utilizando un software
de simulación electromagnética llamado
HFSS. La comparación de los resultados de
la simulación con el experimento (medición
con el robot), permite determinar que las
características de algunos elementos en el
transmisor tienen una fuerte influencia
en el patrón de radiación. Esta medición
fue necesaria para la calibración del
experimento en el telescopio.
Rolando Dünner, Profesor. Ph.D. Astrofisica,
M.Sc. Física e Ingeniero Civil, Especialidad
Patricio Gallardo: Ingeniero Civil, Especialidad
Eléctrica y Licenciado en Astronomía.
Carlos Jerez Hanckes: Profesor. Ph.D.
Matemáticas Aplicadas y M.Sc. Matemáticas
Aplicadas, École Polytechnique, Francia.
Magister en Ciencias de la Ingeniería e Ingeniero
Civil de Industrias, Especialidad Eléctrica.
Fernando Henríquez: Estudiante 4º año de
Ingeniería Civil, Especialidad Eléctrica.
Contacto: Rolando Dünner - rdunner@astro.puc.cl
Carlos Jerez - cjerez@ing.puc.cl
Caracterización experimental del patrón
de radiación	El transmisor de microondas a
145 GHz fue desarrollado en conjunto por
la UC, la Universidad de Princeton y NASA
Goddard Space Flight Center. Cuenta con
un oscilador Gunn que genera la radiacion.
Esta radiacion pasa por una rueda con
paletas que es libre de girar a una velocidad
constante, ocultando y mostrando la
radiacion del transmisor. Esta rueda
permite separar la señal del transmisor
de la señal atmosférica (en esta banda, la
atmosfera emite radiación) que cambia
La caracterización experimental
del transmisor se realiza en el Laboratorio
de Robótica del Departamento de
Ingeniería Eléctrica. En particular se
desarrolla un método para medir el patrón
de radiación del transmisor con el robot
industrial ABB IRB1600. El procedimiento
consiste en medir la potencia irradiada
por el transmisor a una distancia fija a
diferentes posiciones angulares, mediante
un receptor ubicado en el extremo del
robot. La recepción se realiza mediante
un broadband detector diode de Pacific
Millimeter, ubicado dentro de una antena
tipo corneta cuadrada. El recorte de la
señal se realiza mediante un chopper
óptico Stanford Research SR540. La Figura
1 muestra el desarrollo del experimento
en el laboratorio. La caja metálica en
la parte inferior es el transmisor. Se
muestra además el robot ABB (naranjo)
sosteniendo la antena receptora dorada de
tipo piramidal apuntando directamente a la
apertura del transmisor de donde proviene
Caracterización numérica del patrón de
El transmisor de microondas está
compuesto basicamente por un oscilador
conectado a una guia de onda, la guia de
onda termina en un conector llamado
flange. La simulación electromagnética
se centra en estudiar la forma del patrón
de radiación de esta configuración. En
la Figura 2 (B) se aprecia una imagen del
flange al interior de la fuente.
Modelación computacional: HFSS
HFSS (High Frequency Structure
Simulator) es un software comercial,
Figura 1: Montaje del experimento en el Laboratorio de Ingeniería Eléctrica
desarrollado por la empresa ANSYS,
cuyo objetivo es asistir en el análisis y
diseño de problemas electromagnéticos
gobernados por las Ecuaciones de
Maxwell en régimen armónico sujetos a
geometrías y condiciones de borde con
los que es imposible exhibir una solución
analítica. Este programa busca la solución
utilizando métodos numéricos, tales como
FEM (Finite Element Method) y BEM
(Boundary Element Method), incluido
en las últimas versiones del software. En
forma general, el Método de los Elementos
Finitos (FEM) construye la solución
dividiendo la región física de interés en
pequeños elementos (en el caso de HFSS,
usando tetraedros) y aproximando la
función solución del problema localmente,
buscando que se satisfagan las Ecuaciones
de Maxwell y las condiciones de borde
impuestas. El modelo de la guía de onda
construido en HFSS se muestra en la
Experimentos en el telescopio
los dos experimentos realizados en el
telescopio ACT.
Acoplamiento óptico: Se ubica
el transmisor en diferentes posiciones
para simular experimentalmente un
rayo luminoso que parte en uno de los
reflectores y termina en la cámara (ver
Figura 4). El objetivo de este experimento
es medir la cantidad de radiación que entra
en la cámara producto del acoplamiento
óptico (spillover). El transmisor se ubica
en una estructura con un riel que permite
movimientos horizontales a través del
reflector en estudio. Se realizan dos
barridos horizontales en cada reflector,
registrando la potencia recibida por
la cámara del telescopio. Se registra la
Figura 2: A: Esquema del flange. B: Guía de onda en la fuente
posición de la fuente utilizando un Laser
Tracker proporcionado por Faro, el que
entrega precisión de 5 micrones. Para el
reflector primario, la radiación de la fuente
rebota en el secundario para luego entrar
en la cámara. En la medición del reflector
secundario, la radiación de la fuente entra
Lóbulos laterales: En este
experimento se ubica el transmisor en el
escudo de radiación a unos diez metros
del telescopio. Se realizan observaciones
girando el telescopio sobre su propio
eje a distintas elevaciones (ángulo entre
la horizontal y la línea de visión) con
un paso de 5 grados. El objetivo de este
experimento es medir cuanta radiación
entra en la cámara, producto de reflejos en
la estructura del telescopio.
La caracterización de la fuente
entrega algunos artefactos en la forma del
patrón de radiación. En el plano del campo
eléctrico, el patrón se asemeja al esperado
(plano) para una guía de onda abierta. El plano
del campo magnético muestra un patrón que
no es plano y presenta fuertes lóbulos laterales.
La simulación numérica entregará mayor
información sobre estos artefactos.
El experimento de acoplamiento
óptico entrega una apertura efectiva
(dentro del 10% de spillover) para el espejo
primario de R = 2,86 m ó 95% de los 6
m. En el espejo secundario se mide una
apertura de 1,0 m con un error menor
al 5%. El resultado del espejo primario
entrega una apertura un poco menor a la
prevista por el diseño óptico del telescopio.
El experimento de lóbulos laterales muestra
que, sin considerar la curvatura del frente
Figura 6: Barrido horizontal del espejo primario
de onda debido a la cercanía del transmisor,
el nivel de lóbulos laterales es de -75 dB.
Se realizaron dos simulaciones
computacionales, las cuales mostraron que
la presencia del flange en la guia de onda
juega un papel importante en el patrón de
radiación del transmisor.
Figura 3: Modelo geométrico de la guía de onda en HFSS
Figura 4: Montaje experimental en el telescopio.
Figura 5: Potencia recibida en el experimento de lóbulos
laterales para cada elevación
Figura 7: A: Magnitud del campo eléctrico simulado a una distancia de 30 cm del centro del transmisor para la guía de onda sin
flange. B: Magnitud del campo eléctrico simulado a una distancia de 30 cm del centro del transmisor para la guía de onda con flange.
C: Potencia medida para ϕ=0⁰ en la guía de onda con flange a 30 cm. D:Potencia medida para ϕ=90⁰en la guía de onda con flange a 30
cm. E: Magnitud del campo eléctrico simulado a una distancia de 30 cm del centro del transmisor para la guía de onda sin flange para
ϕ=0⁰. F: Magnitud del campo eléctrico simulado a una distancia de 30 cm del centro del transmisor para la guía de onda sin flange
para ϕ=90⁰.
La densidad de corriente eléctrica sobre el
flange de la guia de onda provoca los efectos
que fueron medidos en el experimento con
Vemos que las simulaciones numéricas
entender efectos físicos en fenómenos
Se desarrolló un método para caracterizar
un transmisor de microondas a 145
GHz utilizando un robot industrial. La
medición fue validada con una simulación
numérica por elementos finitos utilizando
el software HFSS.
y los obtenidos con la simulación se
utilizaron para calibrar el experimento en
el telescopio ACT.
El nivel de lóbulos laterales
en el telescopio es del orden de -75 dB
con respecto al lóbulo principal. Esto
permitiría que los lóbulos laterales no sean
un problema para el nuevo detector.
óptico entregó que la apertura efectiva
del telescopio es mayor a la esperada del
diseño óptico. Este resultado, sin embargo
aún requiere de validación con modelos
independientes que permitan acotar el
La instrumentación astronómica
en bandas milimétricas presenta desafios
para la ingeniería de radio frecuencias.
El Centro de Astro Ingeniería, en
pretende dar solución a problemas de
instrumentación astronómica. De esta
forma se perfila a Chile como un agente
activo en el desarrollo de tecnologías para
la investigación astronómica y no como un
Agradecemos al equipo del Atacama
Cosmology Telescope, en particular al
investigador principal Lyman Page de
Princeton y a Edward Wollack de NASA
por su contribución a este trabajo. La
caracterización fue posible gracias al robot
ABB del equipo de robótica, en Ingeniería
Eléctrica UC. Agradecemos al ingeniero
on-site de ACT, Masao Uehara por su
contribución a este trabajo. Agradecemos
la colaboración del profesor Marcelo
Guarini por su apoyo y valiosos consejos.
ACT se encuentra en la reserva científica
de Chajnantor, la cual es posible gracias a
CONICYT. Este proyecto fue financiado por
la Vicerrectoría de Investigación UC, proyecto
INICIO #39/2010 y FONDEF 11100147.
El transmisor de
microondas a 145
GHz fue desarrollado
en conjunto por UC, la
y NASA Goddard Space
1.	GALLARDO Matamala, Patricio.Sidelobes and spillover in the Atacama Cosmology Telescope.
Memoria (Ingeniería Eléctrica, en rev.). Santiago, Chile, Pontificia Universidad Católica de Chile,
Escuela de Ingeniería, 2011. 77 p.
2.	KERKK, A., WOLLACK E. y HORNER, N. Waveguide Flanges for ALMA Instrumentation
[en línea]. ALMA Memo, 1999 [fecha de consulta: 26 Octubre 2011]. Disponible en: ttp://www.
alma.nrao.edu/memos/html-memos/alma278/memo278.pdf
3.	3. KOPP, M. An Introduction to HFSS: Fundamental Principles, Concepts and Use. ANSYS
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5.	ROHLFS, Kristen. Tools of Radio Astronomy. 4 th. ed. Berlin. Springer. 2004. 461 p.
6.	NIEMACK, Michael et al. ACTPol: a polarization-sensitive receiver for the Atacama Cosmology
Telescope. Proceedings of the SPIE, Vol. 7741. pp. 77411S-77411S-21. 2010.
7.	FOWLER, J. D. et al. Optical design of the Atacama Cosmology Telescope and the Millimeter
Bolometric Array Camera. Applied Optics IP. Vol. 46, Issue 17, pp.3444-3454. 2007.
Figura 8: Magnitud del vector de densidad de corriente en
la superficie del flange de la guía de onda
Figura 9: Patrón de radiación típico para un
reflector único. Figura extraido de [5], Kraus.
La respuesta direccional de una
antena o radio telescopio a la radiación
incidente se puede expresar por medio del
patrón de radiación. El patrón de radiación
es una función del ángulo que muestra la
potencia recibida en una cierta dirección
angular. Para un reflector único, el patrón
de radiación tiene la forma de un lóbulo
principal seguido de lóbulos laterales. En la
figura 9 vemos la respuesta típica para una
antena parabólica. En el centro es posible
identificar un lóbulo principal (main lobe) y a
los lados, los lóbulos laterales (side lobes). Para
fines astronómicos es importante minimizar
los lóbulos laterales, ya que esta radiación
puede generar artefactos indeseados en las
observaciones científicas. El nuevo detector
(actualmente en construcción) de ACT
incrementa la sensibilidad en un factor 10,
este incremento en sensibilidad hace que sea
relevante caracterizar los lóbulos laterales y
así asegurar que el nuevo detector entregará
PARA MEDICIÓN DE OXÍGENO Y SU
APLICACIÓN EN VINIFICACIÓN
M. Isabel Moenne, Pedro Saa, J. Ricardo Pérez-Correa, Eduardo Agosín
El oxígeno es uno de los gases más
importantes en nuestro medio ambiente
debido a que se encuentra como reactante
o producto en gran parte de las reacciones
químicas y bioquímicas. Particularmente
en la vinificación, el oxígeno es útil pues
permite potenciar los aromas, el color y la
cinética fermentativa del proceso [1-3], sin
embargo también puede causar oxidación
del vino si se emplea en concentraciones
inadecuadas [1]. Por tanto, la medición del
oxígeno es un aspecto crítico al momento
de producir vinos de calidad.
los sistemas disponibles para medir la
concentración de oxígeno disuelto están
basados en el electrodo de Clark. Estos
sistemas cuentan con tiempos de respuesta
relativamente largos, consumen oxígeno
mientras realizan la medición y son
invasivos [4, 5]. Por ende, para realizar las
mediciones con este tipo de instrumentos
se requiere de sistemas en los que el fluido
fluya continuamente a través del sensor, lo
que complica en demasía la medición.
Recientemente, se ha propuesto
la utilización de sensores ópticos para
resolver estos problemas. El principio de
funcionamiento de estos sensores se basa
en el hecho que diferentes concentraciones
de oxígeno causan diferentes grados de
decaimiento de la luminiscencia cuando
son excitados por la luz al reaccionar
con el sensor óptico [6, 7]. Debido a que
esta técnica no consume oxígeno, ha
sido sugerida para seguir la evolución de
los niveles del gas durante procesos de
vinificación. Lamentablemente, este tipo
de sistemas no han sido masivamente
implementados debido a la reticencia de
la industria a incorporar esta tecnología.
Una de las principales dificultades para la
incorporación de estos sistemas yace en
que deben ser calibrados en forma precisa
para cada aplicación en particular. El
objetivo de este trabajo es mostrar y validar
la calibración de un sensor óptico para
la medición de oxígeno en fase líquida y
gaseosa, y exhibir sus posibles aplicaciones
en la vinificación.
Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Ingenieria Quimica y
Isabel Moenne y Pedro Saa, alumnos.
No aparecen en la foto los profesores, Eduardo Agosín y Ricardo Pérez-Correa.
Eduardo Agosín - agosin@ing.puc.cl
El equipo empleado para las mediciones de
oxígeno disuelto fue un 3 LCD-trace Fibox
v7 (PreSens®, Regensburg, Alemania) que
incluye compensación por temperatura
(Figura 1A). Los sensores ópticos utilizados
son del tipo PSt3 (PreSens®, Regensburg,
Alemania) cuyo rango de medición ideal
para oxígeno disuelto es de 0 a 45 mg/L y 0 a
50% de saturación para oxígeno gaseoso.
El equipo PreSens® y sus respectivas
sondas fueron validados para medir tanto
oxígeno gaseoso como disuelto. La fibra
óptica empleada tiene 10 metros de largo.
El sensor PSt3 fue calibrado usando 2
puntos de calibración con compensación de
temperatura para la medición de oxígeno en
las condiciones experimentales requeridas.
El primer punto de calibración fue realizado
con 100% de aire saturado mientras que
el segundo fue realizado utilizando un
flujo de nitrógeno puro (0% de oxígeno).
La adquisición de datos se realizó en línea
utilizando el software LCDTRACEv203.
Para validar el equipo en
términos de repetibilidad, linealidad
y reproducibilidad en fase gaseosa, se
emplearon gases estándar certificados
(INDURA, Santiago, Chile). La repetibilidad
tiene que ver con la cercanía entre los
resultados de mediciones sucesivas de la
misma magnitud por medir, efectuadas en las
mismas condiciones de medición, mientras
que la reproducibilidad considera la cercanía
entre los resultados de las mediciones de
la misma magnitud por medir, efectuada
bajo condiciones de medición diferentes.
Los estudios fueron desarrollados en un
recipiente de vidrio sellado, facilitado por
INDURA. Este recipiente posee una válvula
para la entrada de los gases y una para la
salida, de manera de disminuir la presión del
sistema (Figura 1B).
En el estudio se analizaron seis
concentraciones de oxígeno entre 0% y 20,6%
(0, 1,06, 3,50, 10,3, 15,5 y 20,6%) y para cada
nivel analizado se realizaron seis mediciones.
El test de reproducibilidad se desarrolló
en idéntico intervalo de concentraciones
de oxígeno, empleando seis operadores
(personas que realizan la medición) distintos
para medir cada punto. Para evaluar la
linealidad del sensor, se graficó el porcentaje
de oxígeno del gas estándar certificado versus
el porcentaje de oxígeno medido con el
instrumento óptico. Finalmente, la exactitud
se calculó mediante la diferencia entre los
valores reportados por INDURA (Santiago,
Chile) y los medidos con el equipo Fibox 3
LCD-trace v7.
Para validar las mediciones
de oxígeno disuelto en el medio líquido,
se empleó como referencia un sensor
polarográfico portátil Micro Logger 3650
Figura 1: (A) Equipo PreSens®
para medición de oxígeno basado en luminiscencia. (B) Recipiente utilizado para realizar
mediciones de linealidad, repetibilidad y reproducibilidad
con el equipo PreSens®. (C)
Sensor polarográfico portátil
Micro Logger 3650 (Orbisphere)
(Orbisphere, Geneva, Suiza) con un flujo de
150 mL/min (Figura 1C). En esta validación
se utilizaron concentraciones de oxígeno
disuelto entre 70 µg/L y 9 mg/L.
Los resultados de las mediciones de
oxígeno muestran buena repetibilidad y
reproducibilidad para el método de medición
de oxígeno con sensores ópticos (Tabla 1).
En general, los coeficientes de variación
(CV) calculados fueron bajos, lo que implica
mediciones bastante precisas. En el test de
reproducibilidad se obtuvo un CV menor
al 2% para concentraciones de oxígeno
superiores a 3.5%, mientras que en el test de
repetitividad se consiguió un CV menor a
3% para todo el intervalo de concentraciones
de oxígeno estudiadas (Tabla 1).
Al emplear la fibra óptica de 10
Figura 2: Regresión lineal para
mediciones de oxígeno gaseoso
de sensores sugeridas por el
fabricante, que no considera el
largo de la fibra óptica empleada
y para mediciones empleando
sensores PSt3 re-calibrados con
Figura 3: Regresión lineal para
empleando sensores PSt3 recalibrados con dos puntos de
O2 gaseoso
Concentración de Oxígeno (%)
SD: desviación estándar; CV: coeficiente de variación calculado como SD/promedio. Todas las medidas se
tomaron a temperatura ambiente y presión atmosférica.
Tabla 1: Resultados calibración y validación del equipo PreSens® para medición de oxígeno
metros, el equipo se comportó de manera
lineal para las concentraciones de oxígeno
gaseoso estudiadas, siempre y cuando se
realizase la calibración previa del sensor
PSt3 (Figura 2). En los casos en que no se
realizó calibración previa, se obtuvieron
desviaciones de la linealidad a partir de
concentraciones de 5% de oxígeno gaseoso.
Las mediciones de oxígeno disuelto
obtenidas utilizando el equipo Orbisphere
coincidieron de manera satisfactoria con las
reportadas con el sensor PreSens® (Figura 3),
lo que permite validar los resultados de las
mediciones hechas con dicho instrumento.
Debido a que los sensores ópticos
no son invasivos y no consumen oxígeno del
medio pueden ser empleados durante todo
el proceso de vinificación sin necesidad de
equipamiento adicional. Además, pueden
instalarse fácilmente en distintos puntos al
interior de la bodega de vinificación. Por
ello, los sensores ópticos PreSens® pueden
emplearse para medir oxígeno al interior
de tanques de fermentación, fermentadores
a escala de laboratorio o recipientes como
matraces, botellas, etc., utilizando para
ello sensores de profundidad o dipping
probes (Figura 4A). Por ejemplo, se pueden
utilizar en mediciones de oxígeno durante el
movimiento de los vinos, mediante visores
en los cuales el sensor con forma de punto
(dot) se coloca al interior del visor lo que
permite registrar los datos (Figura 4B).
También se puede utilizar en mediciones
de oxígeno posterior al embotellado del
vino empleando sensores en forma de
punto (dot) (Figura 1C). Este tipo de
sensor es especialmente útil debido a que
las mediciones de oxígeno no destruyen
la muestra y se pueden realizar por largos
Actualmente se están analizando
las concentraciones de oxígeno obtenidas
al interior de un tanque de 40 m3 durante
la fermentación de vinos Carménère y
Cabernet Sauvignon. Con esta información,
tendremos mayor conocimiento de los
Los sensores ópticos entregan mediciones
confiables, reproducibles, repetibles y
lineales tanto en fase gas como líquida, lo
que los convierte en equipos confiables para
mediciones de oxígeno en distintos campos
como en el área de la industria vínica,
medioambiental, en control de procesos, entre
Los sensores ópticos para medición
de oxígeno, en el proceso de vinificación
industrial, se pueden emplear tanto al interior
del tanque como durante el movimiento del
vino, cubriendo todos los puntos de la bodega
de vinificación donde es vital llevar un control
de los niveles de oxígeno. Adicionalmente,
pueden ser empleados en estudios de
fermentación a nivel de laboratorio, tanto en
procesos batch como continuos. Su carácter
no invasivo permite además, estudiar la
variación de oxígeno en botellas de vino por
largos períodos o en envases cerrados sin
afectar el proceso estudiado.
Este trabajo fue financiado por el proyecto
FONDECYT No. 1090520. M. Isabel Moenne
es becaria CONICYT. Particularmente
agradecemos a Claudia Sánchez (INDURA S.A.,
Santiago, Chile) por facilitarnos gases certificados
para la calibración del equipo PreSens®; Carlos
Chandía (Viña San Pedro) por facilitarnos el
equipo Orbisphere para medición de oxígeno;
Stefano Gandolini y Alejandra Vallejos (Viña
Carmen) por permitir las mediciones de oxígeno
disuelto durante la fermentación; Rodrigo
Moraga (Nomacorc Chile) por su apoyo en el
uso del equipo PreSens®.
Fig 4: Sensores ópticos PreSens® para medición de oxígeno (A) al interior de un recipiente utilizando sondas de profundidad
(dipping probe), (B) durante el movimiento de líquidos a nivel industrial, empleando visores en los cuales se adhiere el sensor tiene
forma de punto (dot) y (C) después del embotellado empleando sensores tipo dot, para mediciones en el headspace y el líquido.
niveles de oxígeno desarrollados al interior
de la cuba de fermentación, la máxima
concentración de oxígeno, su distribución
en el tanque y como influye la etapa de
la fermentación en los valores obtenidos,
lo que permitirá por ejemplo optimizar
la producción de vinos con diferentes
características aromáticas.
1.	DEVATINE, Audrey and MIETTONPEUCHOT, Martine. A mathematical
approach for oxygenation using
micro bubbles Application to the
micro-oxygenation of wine. Chemical
Engineering Science. 4(9): 1909-1917, 2009.
2.	PÉREZ-MAGARIÑO, Silvia, SÁNCHEZIGLESIAS, Montserrat, ORTEGA-HERAS,
Miriam, ONZÁLEZ-HUERTA, Carlos
and GONZÁLEZ-SANJOSÉ, María
L. Colour stabilization of red wines by
microoxygenation treatment before
malolactic fermentation. Food Chemistry.
101(3): 881- 893, 2007.
3.	SALMON, Jean-Michel. Interactions
between yeast, oxygen and polyphenols
during alcoholic fermentations: Practical
implications. LWT - Food Science and
Technology. 39(9): 959-965, 2006.
4.	FERNÁNDEZ-SÁNCHEZ, J.F., ROTH,
T., CANNAS, R., NAZEERUDDIN, K.,
SPICHIGER, S., GRAETZEL, M. and
SPICHIGER-KELLER, U.E. Novel oxygen
sensitive complexes for optical oxygen
sensing. Talanta. 71(1):242-50, 2007.
5.	NEVARES, I. and DEL ÁLAMO, M.
Measurement of dissolved oxygen during
red wines tank aging with chips and microoxygenation. Luminescence. 1: 68-78, 2007.
6.	OGURTSOV, V.I. and PAPKOVSKY, D.B.
Application of frequency spectroscopy to
luorescence-based oxygen sensors. Sensors
and Actuators B: Chemical. 113(2): 608616, 2006.
ópticos se basa en el decaimiento de la
luminiscencia causada por la colisión entre
el oxígeno molecular y el luminósforo en
el sensor, lo cual se correlaciona con el
contenido de oxígeno. La relación entre la
concentración de oxígeno en la muestra y
la intensidad de la luminiscencia se puede
describir mediante la ecuación de SternVolmer.
Io  o
  1  K SV  O2 
Donde I e Io son la intensidad de
la luminiscencia en presencia de oxígeno
y en ausencia de oxígeno respectivamente,
τ y τo son los tiempos de decaimiento de
la luminiscencia en presencia y ausencia
de oxígeno respectivamente, KSV es la
constante de Stern-Volmer y [O₂] es la
ESTUDIO COMPARATIVO EN
ACIDITHIOBACILUS FERROXIDANS
VERSUS CONSORCIO MICROBIANO
Chile es el mayor exportador de cobre en
el mundo (aproximadamente el 36 por
ciento mundial). Es por ello que nuevas
técnicas de obtención de este mineral, que
permitan abaratar costos y disminuir la
contaminación provocada por los métodos
tradicionales de obtención [1] (como
la liberación de sulfuros en fase gas al
ambiente), son un tema importante para la
nueva minería chilena.
Entre las tecnologías en boga,
la biolixiviación, definida como un
proceso hidrometalúrgico en donde
la movilización de metales se lleva a
cabo desde la fase solida (mineral) a
una fase líquida (fluido lixiviador) por
reacciones de óxido-reducción aceleradas
bajo actividad microbiana [2], es una
alternativa aplicable a nivel industrial para
obtener cobre en disolución proveniente
de minerales sulfurados de baja ley sin
causar gran impacto en el medio ambiente.
De forma natural se puede apreciar que,
en el mineral lixiviado, se encuentran
consorcios microbianos (grupos de
diferentes microbios capaces de vivir de
forma simbiótica) que permiten, mediante
reacciones de óxido-reducción, la difusión
del cobre al medio acuoso.
Dentro de los microorganismos
importantes encontrados en los consorcios
se pueden apreciar: Acidithiobacillus
thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans,
y Desulfovibrio vulgaris. Pero el
microorganismo de mayor aporte en
la biolixiviación es el Acidithiobacilus
ferroxidans, bacteria gram negativa
que metaboliza hierro y sulfuro para su
metabolismo energético. Esta bacteria
permite recuperar el férrico reducido,
acelerando el proceso de lixiviación [3].
El objetivo de este estudio fue
respecto a la capacidad lixiviadora de tres
grupos microbianos: una cepa aislada de
Acidithiobacilus ferroxidans, un consorcio
microbiano mixto y un consorcio
perteneciente al mineral sulfurado a lixiviar.
Todo esto fue realizado en una columna de
lixiviación que permite estudiar de forma
diferencial lo ocurrido en un pequeño cerro
ordenado (pila) del mineral para poder así
obtener resultados concretos y extrapolables
a la gran industria minera.
Francisco Morales, alumno.
Leandro Herrera, Profesor Asistente Adjunto.
César Sáez, Profesor Asistente.
Contacto: César Sáez - csaez@ing.puc.cl
Leandro Herrera - leandro.herrera@gmail.com
Este estudio se está llevando a cabo desde
inicios del segundo semestre del 2011 y
tiene como meta de realización acabar en
enero del 2012. Esta investigación nació
ante la idea de generar una memoria con
resultados concretos obtenidos sobre la base
de la biolixiviación de minerales sulfurados
de baja ley. Nos alejamos así de la tendencia
recurrente del trabajo típico en laboratorio
(utilización de minerales purificados,
bacterias completamente aisladas y trabajos
realizados en matraz). Buscamos establecer
un estudio lo más cercano posible a la
realidad con elementos y procesos utilizados
Este proceso (biolixiviación)
permite la obtención de metales desde el
mineral que lo contiene (principalmente
mineral con alto contenido de azufre,
llamado mineral sulfurado). Para ello se
requiere, ademas de un ambiente ácido, la
presencia de un agente oxidante en el fluido
lixiviante. Este agente es principalmente el
ión férrico (encontrado en solución como
sulfato férrico, Fe₂(SO₄)₃). Este compuesto
realiza una reacción química de carácter
oxidativo sobre los sulfuros metálicos del
mineral (entre estos el sulfuro de cobre (I),
Cu₂S, y el sulfuro de cobre (II), CuS) los
cuales son oxidados a sulfatos del metal
(como sulfato de cobre (I), Cu₂SO₄, y
el sulfato de cobre (II), CuSO₄) que son
solubles, por ende pueden ser obtenidos
desde el fluido remanente de la lixiviación
(más conocido como PLS) gracias a distintos
procesos químicos y electroquímicos. Luego
de la reacción química, este ión férrico es
reducido a ión ferroso (encontrado como
sulfato ferroso, FeSO₄) el cual aporta energía
a los organismos quimiolitoautótrofos, que
son capaces de oxidarlo nuevamente a ión
férrico volviendo a generar este ciclo de
importantes encontramos: Acidithiobacillus
Sulfobacillus thermosulfidooxidans y
Desulfovibrio vulgaris. El microorganismo
de mayor aporte en la biolixiviación es el
Acidithiobacilus ferroxidans, bacteria gram
negativa que metaboliza hierro y sulfuro
para generar su energía. Esta bacteria
acelerando el proceso de lixiviación.
Se implementarán 3 columnas
de biolixiviación con distintas muestras
de microorganismos (cepa bacteriana
aislada de Acidithiobacilus ferroxidans,
consorcio microbiano externo y consorcio
microbiano nativo) que permitirán la
lixiviación del mineral. Las columnas a
utilizar son tubos de PVC, de 45 cm. de alto
por 11 centímetros de diámetro, cerrados
y conectados a una bomba peristáltica
multicanal (regula el flujo del líquido a
través de las columnas), a una bomba de aire
(otorga oxígeno a los microbios presentes) y
a un matraz aforado de 1 L.
Bajo la normativa minera, el
mineral a usar (con una ley del 0,2 por
ciento) fue chancado a un tamaño de
fragmento entre 5 y 10 mm. Luego se trató
con una solución ácida, bajo agitación
permanente, en donde se le adicionan 16
kg/t de ácido y 90 kg/t de agua para poder
tener un pH y Eh (potencial de oxidación
del medio, es una medida de la tendencia
a capturar electrones por parte de algunas
especies químicas) lo más uniforme posible
a lo largo de la columna y mejorar la
permeabilidad de la misma al unir los finos
del mineral a las partículas más grandes
del chancado. Este paso comprende las
operaciones conocidas como “curado” y
“aglomerado” del mineral.
inocularon en las columnas bajo la
utilización de 5 ml de la cepa o consorcio,
según sea el caso, en 100 ml de un medio
basal de pH entre 1,6-1,8, que consta
de nutrientes esenciales para este tipo
de microorgranismos. Todo lo anterior
conforma nuestro fluido lixiviador, el cual
es rociado a una tasa de 9 L/hr/m² en las
columnas de lixiviación correspondientes.
La medición más importante de
este estudio es la del potencial de oxidación
del medio o Eh, debido a que las reacciones
de óxido-reducción son las que regulan
la lixiviación y la posterior difusión de los
metales sulfatados en medio acuoso. Por
Figura 2: Microorganismos a utilizar en el estudio. Matraz
izquierda: Cepa aislada de Acidithiobacilus ferroxidans.
Matraz. derecha: Consorcio Microbiano externo.
Figura 1: Pilas de Lixiviación
ende, se necesita medir el Eh de la solución
para establecer cuándo se alcanza la mayor
diferencia de concentración en solución
de ión férrico contra ión ferroso, lo que
implica una mayor acción bacteriana. Esto
nos permite comparar entre muestras
microbianas según Eh máximo alcanzado y
tiempo utilizado para alcanzar su máximo.
Esta medición se realiza con un electrodo de
referencia plata/cloruro de plata.
Como este estudio todavía está en marcha,
solo es posible discutir acerca de los
resultados que se esperan obtener con
este trabajo, en base a los experimentos
ya realizados y los resultados de otras
investigaciones relacionadas. Los resultados
esperados se detallan a continuación:
(i) Menor valor de Eh máximo:
Posiblemente ocurra en la columna que
contiene la cepa aislada de Acidithiobacilus
ferroxidans. Esto porque la falta de
microorganismos que realicen siombiosis
con esta bacteria, provocaría algunos
eventos que reducirían la capacidad
lixiviadora esperada. Entre estos eventos
se encuentran la disminución en el
porcentaje de adherencia de la bacteria al
mineral, la falta de metabolismos oxidativos
alternativos y la nula remoción de los
desechos orgánicos producidos por el
(ii) Llegada más tardía al Eh
máximo: La experiencia indica que la
columna que más demore en alcanzar
el Eh máximo será la que solamente
contiene al consorcio nativo. Esto debido
a que, para comenzar el proceso de
lixiviación, recurrentemente se utilizan los
denominados “partidores”, bacterias que se
agregan al medio de forma externa y que
permiten que las bacterias pertenecientes
al mineral se adapten de forma rápida
al medio lixiviante. Por lo tanto, al solo
utilizar un medio basal sin la presencia
de bacterias externas es probable que
los microorganismos nativos no puedan
adecuarse de manera rápida al medio,
pero que al cabo de un tiempo prolongado
logren establecer su máximo desempeño.
(iii) Eh máximo alcanzado: Las
probabilidades están a favor del consorcio
microbiano externo debido a que tendrán
una adecuación y adherencia rápida al
mineral gracias a su diversidad microbiana
y la presencia de microorganismos
heterotróficos que consuman los desechos
orgánicos que originen las bacterias
importantes para el proceso de lixiviación.
Este estudio permite obtener datos
concretos basados en la biolixiviación
de minerales sulfurados de baja ley
que pueden ser extrapolables a grandes
faenas mineras. Ello dará una pauta
general para la utilización o no de cierto
tipo de cepas o consorcios microbianos,
estableciendo tiempos de exposición
de los mismos microorganismos en el
mineral, pronosticando en forma certera
el tiempo de mayor extracción de sulfatos
desde el mineral y, si es posible, logrando
determinar cuándo deja de ser rentable
continuar extrayendo cobre según la ley
del mineral, lo que sería de gran ayuda
en la planificación de proyectos en esta
Agradezco a los profesores César Sáez
y Leandro Herrera, del Departamento
de Ingeniería Química y Bioprocesos de
la PUC. A la profesora Blanca Escobar
Biotecnología de la Universidad de Chile,
y a todas las personas que me han ayudado
en el desarrollo de este proyecto y que han
creído en la importancia del mismo.
1.	CODELCO, Biolixiviación database [en línea]. Chile, Codelco Educa. [fecha de
consulta: 20 Septiembre 2011]. Base de datos disponible en el sitio web Codelco Educa,
perteneciente a Codelco. Disponible en: <https://www.codelcoeduca.cl/proceso/
biolixiviacion/biolixiviacion.asp>
2.	MENADIER Stavelot, Maurice. Biolixiviación de piritas por Acidithiobacilus
ferrooxidans y cepas nativas. Memoria (Ingeniero Civil en Biotecnología). Santiago,
Chile, Universidad de Chile, Facultad de ciencias físicas y matemáticas, departamento
de ingeniería química y biotecnología, 2009. pp. 4-5.
3.	Ballester, A. Mecanismo de biolixiviación. En: Acevedo F. y Gentina J.C, Fundamentos
y perspectivas de las tecnologías biomineras. Chile, Pontificia universidad católica de
Valparaíso, Valparaíso, Ediciones Universitarias de Valparaíso, 2005, pp. 9-24.
4.	TRIBUTSCH, Helmut. Direct versus indirect bioleaching. Elsevier Science, (59): 177185, 2000.
Existen dos mecanismos de acción
bacteriana, los cuales trabajan en forma
cooperativa para lograr la obtención de
sulfatos metálicos desde el mineral:
1) Mecanismo de contacto: Adherencia de
la bacteria al mineral permite disolución de
este mediante procesos electroquímicos
➢ Oxidación directa del sulfuro:
MS + 2O₂→MSO₄
➢ Oxidación azufre residual:
2S0 + 3O₂ + 2H₂O → 2H₂SO₄
2) Mecanismo Indirecto: Lixiviación del
sulfuro por acción oxidativa del ión férrico
producido por la bacteria
➢ Oxidación del hierro en disolución:
2Fe₂+ + 2H+ + ½ O₂ → 2Fe₃+ + H₂O
Ambos mecanismos permiten que las
reacciones químicas de lixiviación ocurran:
➢ MS + H₂SO₄ + ½O₂ → MSO₄ + H₂O + S⁰
➢ MS + Fe₂(SO₄)₃ → MSO₄ + 2FeSO₄ + S⁰
PRECONDICIONAMIENTO OPERACIONAL
UTILIZANDO ELEMENTOS DE FRONTERA
Carolina Urzúa, Carlos Jerez
Carolina Urzúa, estudiante de la Escuela
de Ingeniería y cursa la especialidad de
Ingeniería Civil Industrial, con diploma en
Carlos Jerez, profesor (Ph.D.) recién
llego a nuestra Escuela luego de realizar
su postdoctorado en ETH Zurich, Suiza,
y su doctorado en l’École Polytechnique,
Contacto: Carlos Jerez - cjerez@ing.puc.cl
Los desafíos del mundo moderno han
llevado a físicos, matemáticos e ingenieros
a estudiar distintos métodos de resolución
de ecuaciones diferenciales parciales, como
los elementos finitos (FEM) y elementos
de frontera (BEM), entre muchos otros.
Evidentemente, todos estos métodos tienen
sus fortalezas y debilidades y, acorde a
las mismas, el contexto que favorece su
En particular, para el caso de los
elementos de frontera, pasamos de resolver
una ecuación diferencial a una ecuación
integral, utilizando para ello los operadores
simple capa y doble capa, con la ventaja
de que estos satisfacen las identidades de
Calderón y, de este modo, se simplifica su
resolución y obtenemos precondicionadores,
facilitando así su implementación
Entre los muchos usos que se le da
a los elementos de frontera, se encuentra el
análisis del efecto que tienen obstáculos en
lo que, en condiciones ideales, son campos
uniformes, como es el caso de la difracción
de ondas en un objeto rígido (por ejemplo
para diseñar un radar). Sin embargo, en
muchos de estos problemas los obstáculos
son demasiado finos, como es el caso de
las fracturas, por lo que la complejidad del
problema aumenta.
El precondicionamiento de
Calderón ha sido utilizado exitosamente en
el pasado para la resolución de integrales de
frontera sobre superficies sin borde [1,2]. La
situación cambia drásticamente cuando se
consideran fronteras abiertas como ocurre
en el caso de fracturas o pantallas. De hecho,
las identidades de Calderón fallan debido
a la desaparición del operador doble capa
y su adjunto. Por otro lado, los operadores
singulares restantes ya no transforman los
espacios fraccionales de Sobolev en una
forma dual, sino que degeneran en distintos
subespacios acorde a su extensibilidad por
Recientemente, Jerez-Hanckes
y Nédélec [3], demostraron que
descomponiendo la solución de volumen
en un salto y un promedio se obtienen
resultados de coercividad precisos en los
espacios fraccionales de Sobolev asociados
y se caracteriza el desajuste que ocurre
entre ellos. Más aún, los autores presentan
una forma explícita y exacta para las
formulaciones variacionales cuando se
considera un intervalo abierto. Del mismo
modo, se presentan sus formulaciones
inversas y se definen naturalmente
relaciones de tipo Calderón para cada
caso. Este trabajo consiste en estudiar
principalmente la implementacióm
numérica de dichos operadores actuando
como precondicionadores y discutir sus
futures extensiones.
EXPERIMENTACIÓN RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se implementaron los 4 operadores definidos
en Jerez-Hanckes y Nédélec [3] , utilizando
el software Matlab. Para estos fines se
aproximaron las funciones en el espacio de
Sobolev H½ por funciones lineales contínuas
y las funciones en el espacio H-½por
constantes y de este modo se planteó la
formulación variacional de los operadores.
En la discretización de los
operadores, en vez de utilizar una partición
uniforme de puntos en el intervalo (-1,1),
se utilizaron las raíces de los polinomios de
Tchebyshev, debido a que ésta partición es
más fina en los puntos borde del intervalo
y con ello, obtenemos más información
sobre lo que está ocurriendo en los puntos
más sensibles de los operadores. Aún así se
llevaron a cabo pruebas comparativas de la
convergencia con ambas discretizaciones,
corroborando la teoría de que la segunda
presenta una mejor precisión.
Por su parte, para calcular la
matrices de los operadores, se utilizaron
tanto métodos analíticos como numéricos.
Para el caso de la integración numérica se
recurrió a la cuadratura de Gauss-Legendre.
Finalmente se llevaron a cabo
diversos experimentos numéricos con el
fin de verificar el comportamiento de las
identidades de tipo Calderón planteadas para
los operadores. Para ello se utilizaron los
polinomios de Tchebyshev, tanto de primer
como de segundo orden, sacando provecho
a sus propiedades, ya que ellas establecen
relaciones que nos permitieron determinar
exactamente qué función debíamos obtener
para un input determinado. Asimismo, la
medición del error se llevo a cabo utilizando
las normas de energía inducidas por las
propiedades de continuidad y coercividad de
los operadores L₁ y L₂ .
Se demostraron empíricamente las
relaciones de tipo Calderón planteadas en
Jerez-Hanckes y Nédélec [3].
convergencia lograda para el operador L₂
resolución planteado
está ahora al servicio
ramas de la ingeniería”
⎡ M(x, y) ⎤
L2 = ∫ ∫ log ⎢
⎥dxdy
⎣ x − y ⎦
M(x, y) = ((x − y) 2 + (w(x) + w(y)) 2 )
w(x) = 1 − x 2
error
Figura 1: Error en norma H-½ de la solución de la formulación variacional para el operador L₂
−D*L2D Convergence
Figura 1: Error en norma H-½ de la diferencia entre la solución de L₁-¹ y operador -D* L₂ D
El trabajo desarrollado nos permite, en primer lugar, corroborar de forma empírica que la teoría planteada por Jerez-Hanckes y Nédélec [3]
es correcta e implementable numéricamente con una aceleración de los algoritmos iterativos para ecuaciones integrales más que significativa.
Consecuentemente el método de resolución planteado está ahora al servicio de las diferentes ramas de la ingeniería, pudiendo resolver desde
problemas de fracturas hasta cosas tan delicadas como implantes biomedicos y teniendo la posibilidad de extenderse a problemas aún más generales.
Se agradece al Prof. Dr. Jean-Claude Nédélec por sus comentarios y aportes científicos.
1.	BUFFA, A., Christiansen, S., The Electric Field Integral Equation on Lipschitz screens: definitions and numerical approximation.
Numerische Mathematik 94: 229-267, 2003.
2.	HIPTMAIR, R., Operator Preconditioning. Computers and Mathematics with Applications 52: 699-706, 2006.
3.	JEREZ-HANCKES, C. and Nédélec, J.-C., Variational forms for the inverses of integral logarithmic operators over an interval.
Comptes Rendus Mathematique 349: 547-552, 2011.
EN TURBOGENERADORES
Germán Villarroel, Rodrigo Pascual
Los sistemas turbogeneradores son
generadores de energía eléctrica que
funcionan a grandes velocidades de
rotación movidos por turbinas de gas o
vapor vitales para la matriz energética de
nuestro país. Son estructuras complejas
con distintos sistemas eléctricos,
mecánicos e hidráulicos los cuales son
críticos al momento de la operación.
Un ejemplo de componente crítico es
el entrehierro, separación entre rotor y
estator del generador, el cual evita que
estos elementos entren en contacto y se
genere una falla en el sistema.	El turbogenerador
posee velocidades críticas o frecuencias
Germán Villarroel: alumno de 6to año de
Rodrigo Pascual: Profesor Asistente,
Contacto: Rodrigo Pascual - rpascual@ing.puc.cl
naturales, las cuales son intrínsecas a
características elásticas e inerciales del
sistema, las cuales no pueden coincidir con
la velocidad de operación sino el sistema
comenzaría a resonar y podría colapsar. Es
por esto que el correcto posicionamiento
de las velocidades críticas de un rotor
durante la etapa de diseño es fundamental
para no tener problema de vibraciones.
En este trabajo se caracterizó
la operación de un turbogenerador
analizando su respuesta a distintos
tipos de desbalance, y se construyó un
diagrama que muestra como varían
las frecuencias naturales en función
de la velocidad de rotación para así
identificar una zona segura de operación
(Diagrama de Campbell). Para modelar
el turbogenerador se planteó un modelo
de Elementos Finitos. A partir del
Diagrama de Campbell (Figura 4)se
pueden identificar las velocidades críticas
de rotación (donde se corta la velocidad
de rotación con las frecuencias naturales)
y con la respuesta forzada al desbalance
(Figura 5) se puede determinar la zona
segura de operación del turbogenerador
donde las amplitudes de las vibraciones
son pequeñas. También se observa que las
amplitudes de giro máxima ocurren a las
primeras velocidades críticas, por ende
gran cuidado se debe tener en las partidas
y detenciones del sistema, ya que se debe
pasar por estas velocidades.
Para el estudio se consideró un típico
turbogenerador a gas (Figura 1) compuesto
por 2 cuerpos unidos mediante un
acople rígido apoyado sobre 3 descansos
hidrodinámicos. Del sistema se conocen
los largos y masas de los cuerpos, Li
y Mi respectivamente, y la rigidez y
amortiguamiento de los descansos, kd y cd
respectivamente. También se conocen las
3 primeras frecuencias naturales, las cuales
fueron obtenidas de forma experimental.
Para modelar con elementos finitos, se
ajustaron dimensiones de elementos de
eje y de disco (6 elementos de eje y 4 de
discos, 1 para la turbina y 3 para el rotor)
minimizando el error cuadrático de las
3 primeras velocidades críticas. Una
vez ajustado el modelo se construyó el
Diagrama de Campbell para observar
como varían las frecuencias naturales con
Para finalizar se excitó el sistema
con 3 desbalances distintos (Figura 2),
el primero un desbalance estático en el
cuerpo del generador, U₁, el segundo
un desbalance estático en el cuerpo de
la turbina, U₂ y el tercer un desbalance
dinámico (corresponde a 2 desbalances
estático de igual magnitud separados a
una distancia determinada y desfasados
180˚) en el cuerpo del generador, U₃.
Con esto se encontró la respuesta forzada
para caracterizar la operación del sistema
desde el punto de vista de las vibraciones.
diseñador, el Diagrama de Campbell
(Figura 4) es vital ya que debe calcular
las velocidades críticas y preocuparse
que la velocidad de operación esté lo más
alejado de las frecuencias naturales del
sistema. Para el mantenedor, la Respuesta
Forzada al Desbalance (Figura 5) es muy
Luego de ajustado el modelo por el
problema de minimización se obtuvieron
los modos propios (formas de vibración
propias del sistema) y frecuencias naturales
en los cuales se observa como se deforma
el cuerpo a la velocidad de rotación de cada
También se construyó el Diagrama
de Campbell (Figura 4) para las 3 primeras
velocidades críticas (1542, 2145 y 4563
rpm respectivamente), y una excitación
a la 1X (una vez la velocidad de rotación
del rotor) típica del desbalance. Las líneas
horizontales corresponden a las frecuencias
naturales en función de la velocidad de
rotación del turbogenerador y la línea azul
corresponde a la excitación a la 1X. Con
esto se pudo determinar los valores de las
velocidades críticas a las cuales el sistema
resonará al excitarse con un desbalance.
Para finalizar, se excitó el turbogenerador
con tres tipos de desbalance distintos,
obteniendo la respuesta forzada del sistema
a los desbalances con lo cual se observa la
zona de máximas amplitudes de giro y la
zona segura en donde se ubica la velocidad
de operación para el turbogenerador.
Las amplitudes máximas de giro
del turbogenerador producto del desbalance
ocurren a la primera y segunda velocidad
crítica (Figura 5). Luego se observa una
ventana entre 2600 rpm y 4000 rpm donde
las amplitudes de giro son menores a 5 mils
o 0,12 mm. Es en esa ventana donde se debe
ubicar la velocidad de operación, lejos de
las primeras 2 frecuencias naturales y antes
de la tercera frecuencia natural, por esto la
velocidad original de operación de 3600
rpm se encuentra en una zona segura.
útil debido a que muestra las máximas
amplitudes de giro en cada cuerpo del
turbogenerador, valores deseables para
monitorear los sistemas y asegurar que
se cumplan las condiciones óptimas de
operación en una zona segura, con lo que
se evitan posibles fallas del sistema.
Figura 1: Modelo del sistema turbogenerador
Figura 2: Desbalances en sistema turbogenerador
Figura 3: Modos propios del sistema
Amplitud [pulgada]
Frecuencias Naturales [Hz]
Figura 4: Diagrama de Campbell
Figura 5: Respuesta forzada al desbalance
1.	LALANNE, Michael and Ferraris, Guy. Rotordynamics Prediction In Engineering.
2da ed. Chichester, John Wiley & Sons, 1988, p. 266.
2.	EHRICH, Frederic. Handbook Of Rotordynamics. 3ra ed. Florida, Krieger
Publishing Company, 2004, p. 480.
consiste en discretizar un sistema complejo
en elementos simples a los cuales se le aplican
ecuaciones de conservación de energía para
obtener desplazamientos.
La velocidad de operación de 3.600
rpm del turbogenerador asegura una
operación segura lejos de las 2 primeras
velocidades críticas y antes de la tercera
velocidad crítica. El Diagrama de
Campbell y la Respuesta Forzada son
herramientas simples y entregan una
forma fácil de evaluar el comportamiento
de sistemas rotores ante situaciones
críticas de operación.
Debido a la importancia de los
sistemas turbogeneradores, los problemas
de estos equipos atañen a diseñadores
y mantenedores de equipos. Para el
Figura 6: Discretización de turbogenerador para MEF.
En la figura 6 se observa la
discretización para el turbogenerador que
consiste en 6 elementos de eje y 4 elementos de
disco (1 para la turbina y 3 para el generador),
espaciados por 7 nodos de 4 grados de
libertad (2 desplazamientos en X y Z, u y w
respectivamente, y 2 giros entorno al eje X y Z,
ϕ y ψ respectivamente).
Para el método se comienza
planteando un vector de desplazamiento
nodal, luego se calcula la energía cinética
y energía potencial del elemento. Para
determinar las matrices de masa, rigidez y
amortiguamiento se debe resolver la ecuación:
donde T corresponde a la diferencia entre
la energía cinética y energía potencial del
POR ACCIÓN DE PULPA MINERAL A
DIFERENTES VALORES DE PH
Benjamín A. Lagos Berrios, Gonzalo S. Reyes Donoso
En la minería, uno de los métodos para
transportar el mineral desde la mina a la
planta de procesamiento es en forma de
pulpa (mineral molido y mezclado con
agua) por medio de mineroductos. Tal es
el caso de la mina Los Bronces ubicada al
norte de Santiago, la cual envía el material
a la planta de procesamiento Las Tórtolas a
través de un ducto de 56 km. La vida útil de
estos mineroductos se ve profundamente
afectada por la acción de la pulpa que se
transporta. En particular, la pulpa desgasta
el acero usado para la construcción de los
mineroductos a través de mecanismos de
corrosión y abrasión.
comparar la respuesta de diferentes aceros
sometidos al desgaste de una pulpa mineral
en diferentes valores de pH para estimar
las condiciones de mayor y menor desgaste
con el objeto de obtener condiciones
óptimas de operación en mineroductos.
Los cuatro materiales estudiados son
un acero estructural A36, un acero
estructural de alta resistencia XABO®500
utilizado en fabricación de tuberías, un
acero antibrasivo XAR® PLUS y una placa
bimetálica, estos últimos, diseñados para
tener una buena respuesta al desgaste.
Para comparar el desgaste en los diferentes
aceros seguimos el procedimiento descrito
por la norma ASTM G75 [1]: usamos
una máquina especialmente diseñada que
desgasta pequeñas probetas (muestras de
acero de dimensiones dadas) y se miden
diferencias de masa antes y después de
cada ensayo de desgaste para determinar
el número SAR (Slurry Abrasion Response
[1]), número adimensional que caracteriza
el desgaste. La máquina, llamada máquina
Miller [2], consta de cuatro carriles donde
se deposita la pulpa y de cuatro brazos
donde se colocan las probetas, la que
permite realizar dos ensayos de desgaste a la
vez (Figura 1).
Cada sesión (que incluye 3
ensayos) tiene una duración de ocho horas,
tomando en cuenta todos los preparativos
necesarios y el tiempo de funcionamiento
del equipo. Al comienzo de la sesión se
inspeccionan las probetas para revisar que
no se encuentren sucias, para que no se
vea afectado el resultado final, ya que el
siguiente paso es pesarlas con una precisión
de 0,01 mg. Luego se montan las piezas de
Pontificia Universidad Católica de Chile, Escuela de Ingeniería, Departamento de
Benjamín A. Lagos, Gonzalo S. Reyes: ex-alumnos del curso “Daño de materiales por
acción del medio ambiente” impratido por la profesora M. Walczak.
Contacto: Magdalena Walczak - mwalczak@ing.puc.cl
acero en la máquina, en la cual se deposita
la pulpa mineral en los cuatro carriles, se
enciende la máquina y se deja durante 1
hora y 44 minutos (duración de un ensayo).
Luego se limpian las piezas minuciosamente
(proceso que incluye el uso de un limpiador
ultrasonido). Finalmente, se registra el peso
de las piezas. Este mismo procedimiento
se repite dos veces para obtener los datos
suficientes para determinar el número SAR
para cada material desgastado con la pulpa
a un pH determinado.
El número SAR obtenido
corresponde a una medida de la respuesta
de diferentes materiales a la abrasividad de
diferentes pulpas. Con él se puede comparar
el rendimiento de varios materiales
expuestos a una misma pulpa.
Para esta investigación el pH original de la
pulpa fue 8,4 y fue ajustado a otros valores
utilizando ácido sulfúrico e hidróxido de
sodio. Para complementar el estudio se
hizo un análisis de las probetas de acero en
el microscopio electrónico de barrido de
la facultad de Física (UC) el cual entregó
imágenes de la superficie de las probetas
desgastadas, para observar los mecanismos
de abrasión; mapas de composición
química, los cuales muestran en la
superficie la distribución de los elementos
atómicos que componen la muestra
analizada, como una imagen en tonos
de grises; y el porcentaje de composición
atómica, que entrega la distribución de
elementos atómicos en porcentajes.
A continuación, como principal resultado
se muestra el gráfico de comparación entre
los materiales, uno para comparar la pérdida
de masa con pH a través del número SAR
(Figura 2) y el otro para comparar la pérdida
de masa con la dureza (Brinell HB) (Figura
3). En estos gráficos es posible observar
un patrón de comportamiento para cada
material a medida que se varían los valores
de pH. Todos los materiales sufren su
máximo y mínimo desgaste a los pH 9,7
y 6,5, respectivamente. Para los valores de
pH que producen mayor abrasión (8,4 y
9,7 según la Figura 2) se observa que las
mínimas tasas de desgaste ocurren en el
material con mayor dureza. Para el valor de
pH 6,5 no se observan mayores diferencias
!"(!")!
en desgaste entre los materiales que tienen
mayor y menor dureza.
En general los aceros están
compuestos fundamentalmente por Hierro
(Fe) y Carbono (C) entre otros elementos.
Por su parte el desgaste en aceros ocurre de
manera mecánica, remoción de material
producida por el impacto con las partículas
que componen la pulpa, y/o química, por
la corrosión que produce una disolución de
iones de Fe (Fe²+ o HFeO₂-) en el medio
acuoso lo que implica una pérdida de
masa. Desde el punto de vista químico, los
resultados obtenidos son posibles de explicar
teóricamente a través del diagrama Pourbaix
(explicado en la sección de Principio
Científico) del Fe en medio acuoso que
!!!"#$ ! · !"#!!
(Energía libre de Gibss)
Tabla 1: Energía libre de Gibbs de algunas especies relacionadas a la corrosión del hierro en medio acuoso
Figura 2: Número SAR en función de la dureza Brinell (HB) para distintos valores de pH
Figura 1: Máquina Miller, aparato usado para el desgaste de
las muestras de acero
mineroductos, aumentando
la predictibilidad de su
funcionamiento frente a
cambios de parámetros de
Figura 3: Número SAR en función del pH del acero
establece rangos de pH y potencial (energía
asociada a reacciones electroquímicas) de
las reacciones donde es posible predecir la
existencia de corrosión. Además, teniendo
en cuenta la energía libre de Gibbs de las
distintas especies que interacutúan (Fe²+
,Fe(OH)₂ y Fe(OH)₃), es posible distinguir
dentro del mismo diagrama o mas bien
explicar por qué bajo ciertas condiciones es
más fácil que se forme una u otra especie.
Cuando la energía libre de Gibbs es menor
que cero, indica que la formación de una
especie ocurre de forma espontánea y entre
más negativo sea este valor, la reacción
tendrá un carácter más espontáneo.
Ya que el diagrama Pourbaix muestra
resultados la formación de especies de Fe
para distintas concentraciones de Fe iónico
en el medio acuoso, elegimos la de menor
concentración (línea verde del diagrama) ya
que, si bien la abrasión remueve partículas
de hierro, estas no son diluidas en el agua y,
de hacerlo, no aumenta significativamente
la concentración. Por otro lado, el análisis
de la pulpa mostró que esta no contenía
grandes cantidades de hierro lo que valida
el usar la menor concentración de Fe.
Observando el diagrama de Pourbaix a
pH 4 y dada la fuerza electromotriz de la
reacción (potencial tomado del promedio
entre el límite de estabilidad superior del
agua - línea b del diagrama - y el potencial
de equilibrio del Fe), nos encontramos
en una zona de corrosión ya que la fuerza
motriz de la reacción genera Fe²+, lo cual
entrega una tasa de desgaste mayor que para
el pH neutro 6,5 (Fígura 2). Las fotos de las
muestras desgastadas en medio ácido lo
corroboran. A pH 6,5 el sistema está dentro
de la zona de corrosión (zona blanca del
diagrama de Pourbaix) pero con una fuerza
motriz menor, esto genera menores tasas de
corrosión ya que una menor fuerza motriz
implica menor velocidad en la reacción que
genera Fe²+ lo cual explica la menor tasa de
desgaste en comparación con el pH más bajo.
A pH 8,4 el sistema está en una zona de
pasividad (zona gris del diagrama, excepto
la zona de Fe que es de inmunidad) ya
que tenemos la formación de una capa de
hidróxido de hierro en su forma Fe(OH)₃,
que protege de la corrosión y la cual tiene
una mayor espontaneidad de formación que
el Fe²+ dado que la energía libre de Gibbs
asociada es menor (según la Tabla 1). Por
su parte Esto explicaría el aumento en la
tasa de desgaste la cual no alcanza a ser la
máxima tasa debido a que antes de llegar a la
formación del hidróxido de hierro, se forma
Fe2+. A pH 9,7 encontramos el máximo de
pérdida de masa, lo cual ocurre debido a la
formación de Fe(OH)₃, junto con Fe(OH)₂,
los cuales tienen una alta espontaneidad (sus
energías libres de Gibs son muy negativas).
La formación de esas especies en la superficie
del hierro crea una capa pasiva que protege
de la corrosión pero, al haber abrasión, esta
capa es removida y generada nuevamente
lo que explicaría (junto con la alta
espontaneidad de la formación) las máximas
tasas de desgaste encontradas. Para pH 8,4
la tasa de desgaste no llega a ser la máxima
debido a que antes de llegar a la formación
del hidróxido de hierro, se forma Fe²+ el que
al tener menor espontaneidad baja un poco
la tasa de pérdida de masa. La formación
de esas especies en la superficie del hierro
crea una capa pasiva que protege de la
corrosión pero, al haber abrasión, esta capa
es removida y generada nuevamente lo que
explicaría (junto con la alta espontaneidad
de la formación) la máxima tasa de desgaste
Considerando una mayor resistencia a la
abrasión como un menor valor del número
SAR (Slurry Abrasion Response) tenemos
que en comparación al acero estructural
corriente A36, el acero antiabrasivo XAR®
PLUS efectivamente tiene más resistencia a
la abrasión, sobre todo en pH 13,5 y pH 4,1,
siendo hasta 2 veces más resistente. Por su
parte, el acero estructural de alta resistencia
XABO® 500 presenta un rendimiento
similar al acero estándar A36 frente a la
abrasión. Comparando la placa bimetálica
con el acero antiabrasivo XAR® PLUS, este
último tiene hasta 2 veces mayor resistencia
para pH 4,1 y 6,5, y una resistencia más baja
en pHs más altos.
Para los pH de alto desgaste (8,4 y 9,7) una
mayor dureza del material conlleva una
menor tasa de desgaste. Sin embargo a pH
6,5 este factor no es relevante.
A pH 9,7 se forma una capa
de hidróxidos de hierro (protectora
anticorrosiva o también llamada
pasivadora) la cual es retirada fácilmente
por la abrasión, lo cual genera mayores
tasas de desgaste.
Finalmente, el pH 8,4 original
de la pulpa entrega tasas de desgaste
mayores que a un pH neutro, por lo que se
recomienda ajustar el pH de la pulpa a un
valor neutral (6,5-7,0) para alargar la vida
útil de los mineroductos.
Nuestros agradecimientos a la profesora
Magdalena Walczak, por darnos la
oportunidad de hacer este trabajo y a la
vez ser nuestra guía, su motivación, y la
experiencia que nos entregó; al Sr. Emmanoel
Lima representante de ThyssenKrupp
Aceros y Servicios quiénes nos facilitaron los
aceros y el soporte de las demás pruebas; a
Anglo-American, por facilitarnos la pulpa
mineral con la cual desgastamos los aceros;
y finalmente al Sr. Patricio Pérez, por su
tiempo en el laboratorio de materiales.
1.	ASTM Standard G75, 2007, “Standard
Test Method for Determination of
Slurry Abrasivity (Miller Number) and
Slurry Abrasion Response of Materials
(SAR Number)”, ASM International,
West Conshohocken,Pa,2007, DOI:
10.1520/G0075-07, www.astm.org
2.	LOBO, Sebastián. Manual Operativo
Máquina de desgaste tipo Miller.
Laboratorio de Metalurgia PUC, 2010
(referencia interna).
“El Diagrama de Pourbaix es una representación
gráfica del equilibrio de las diferentes fases
formadas en un sistema electroquímico acuoso
en función de un potencial y pH. En estos
diagramas se distinguen zonas de corrosión
(Las cuales marcamos en color blanco), de
inmunidad y pasivación (estas dos últimas están
marcadas en color gris). La zona de pasivación
consiste en la formación de una capa protectora
que impide que el material se siga oxidando. Al
interpretar estos gráficos es posible decir si cierto
metal se corroerá o no bajo ciertas condiciones
de pH y concentración”.
Imagen: Microscopio SEM, Facultad de Fisica, UC.
Journal I3 N°1
Esta revista nace como propuesta de difusión del Programa de Investigación en Pregrado (IPre) de la Escuela de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile (UC), cuyo objetivo fundamental es promover entre los alumnos de pregrado el desarrollo de actividades de investigación científica en las distintas áreas de la ingeniería y disciplinas afines. Se busca así estimular el desarrollo de competencias de investigación en los estudiantes, habilitándolos para comprender el proceso de investigación y desarrollar herramientas propias de éste, con el fin de contribuir a su desarrollo profesional, motivar y facilitar su inserción en actividades de investigación y promover la innovación y el emprendimiento. La revista I3, es el primer Journal de investigaciones de alumnos de pregrado dentro de Latinoamérica, lo que la convierte en pionera en el área de promoción de la investigación en pregrado.

References: resolución 
 artículo 2
 resolución

resolución 
 resolución 

resolución 
 resolución