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Estudio Numérico de la Turbulencia en Aneurismas Cerebrales

Un aneurisma intracraneal es una dilatación de una porción de la pared de una arteria del cerebro. La probabilidad de ruptura de los aneurismas cerebrales es baja; sin embargo, cuando ella ocurre las con-secuencias son fatales en un alto porcentaje de los casos. Para comprender el mecanismo de formación, crecimiento y ruptura de los aneurismas, es de suma importancia conocer la fluidodinámica asociada a la sangre que fluye por la arteria enferma. De esta forma aparece el interés de realizar estudios numéricos de la fluidodinámica de la sangre en aneurismas a través de análisis CFD. Este tema de memoria, se desarrolla en el marco del último año del proyecto FONDECYT titulado “Flow Dynamics and Arterial Wall Interaction in Realistic Cerebral Aneurysm Models", proyecto enfocado a la simulación numérica de la fluidodinámica de los aneurismas cerebrales. En particular, en este trabajo de título se busca conocer la influencia de la turbulencia sobre la mecánica de fluidos del aneurisma. Se modelaron y simularon 12 casos, estudiando la influencia de la turbulencia a través 5 modelos turbulentos del tipo k–ε y k-ω. Se utilizaron dos geometrías en el estudio realizado. Se concluyó que al estudiar la turbulencia con un modelo del tipo k-ε aparecen diferencias significativas respecto del modelo laminar. En efecto, al medir los máximos de los esfuerzos de corte en la cima del aneurisma, se encontró que estos se subestiman entre 60%-80% al utilizar un modelo de turbulencia k-ε. Haciendo el mismo análisis con el modelo k-ω se registraron diferencias menores al 1% con respecto al modelo laminar. Se concluyó entonces que las diferencias registradas entre el modelo turbulento k-ε y el modelo laminar están asociadas a la dificultad del modelo k-ε para simular flujos con baja velocidad. El modelo k-ω, en cambio, contiene en su formulación matemática correcciones para flujos con baja velocidad que permiten que los resultados no difieran de forma significativa del modelo laminar. Por otro lado, se observó al estudiar la turbulencia con los modelos k-ε y k-ω, que no se forman estructuras vorticiales adicionales ni las existentes se intensifican, además; los vectores de velocidad no varían, y los esfuerzos de corte sobre la pared y las presiones no cambian respecto a la formulación laminar. Se simuló también la fluidodinámica de un aneurisma utilizando un modelo estacionario que permitiera estimar los valores máximos y promedio del flujo. Se obtuvo que este método de aproximación se aleja mucho de los resultados obtenidos por las simulaciones tradicionales con modelos no estacionarios. Por ello se descarta la estrategia de simulación estacionaria.
Evaluación Económica para Servicios ISP de Carácter Regional

Al analizar el comportamiento de un usuario promedio de Internet en Chile, se observa el uso de diversos servicios tales como visualización de páginas Web, correo, videos en línea, juegos, etc. Sin embargo, estos contenidos se encuentran alojados principalmente en servidores de EEUU y Europa. Esta distribución de la información tiene un costo a considerar, por cuanto cada byte transmitido entre quien hospeda los contenidos y el usuario final debe hacer uso de una extensa red, la cual posibilite la conexión entre estos actores. Así, al considerar el sostenido crecimiento en la penetración nacional de Internet, junto con las constantes alzas de las tasas de transferencia en los servicios ofrecidos, el pago por el uso de las redes internacionales se vuelve cada vez más gravitante, convirtiéndose en una componente influyente en la estructura de costos de los ISP’s y, en definitiva, de los usuarios. Sin embargo, este no es sólo un problema económico, pues a mayor lejanía entre los contenidos y su suscriptor, este verá más deteriorada la calidad del servicio entregado. Al buscar una solución a esta problemática, es posible generar un conjunto de alternativas, todas ellas enmarcadas en “Redes de contenidos distribuidos”, las que, entre otros beneficios, generan una optimización en el uso de los enlaces internacionales. El modelo planteado, propone el traslado de contenidos desde los hosts originales que prestan los servicios, a otros nacionales o regionales. Se genera así, una primera mirada a los aspectos técnicos y económicos involucrados en dicha propuesta, basados en una “fotografía” realizada al mercado chileno, su evolución en los pasados años y su proyección en un mediano plazo. Luego, se analizan de modo general, tanto las componentes técnicas como económicas involucradas, donde se esclarece si un proyecto bajo estas características generará ahorros reales para los ISP nacionales y, en consecuencia, para los usuarios. Un resultado importante muestra que la implementación de este tipo de redes, se justifica no sólo por los ahorros generados, sino también por la limitada capacidad de los enlaces internacionales existentes. Se genera así, no sólo un uso más eficiente del ancho de banda internacional, sino que también una mejor experiencia para los usuarios, disminuyendo los tiempos de despliegue de las páginas y servicios Web, así como en los servicios de descarga de archivos. La implementación de un proyecto de estas características, requerirá el esfuerzo de un conglomerado de compañías junto a entes gubernamentales, con tal de establecer confianzas en los generadores de contenidos, lo cual permita el traslado de los contenidos y servicios a servidores regionales. Un trabajo futuro debe considerar las condiciones necesarias a desarrollar para la instalación de la solución, así como un estudio acabado sobre el tráfico cursado por los internautas nacionales en diversos niveles.
Guía Práctica para el Diseño y Proyecto de Líneas de Transmisión de Alta Tension en Chile

El objetivo de este trabajo de título, es exponer los criterios y pautas generales para llevar a cabo un proyecto de línea de transmisión de alta tensión y la determinación de los parámetros para el diseño de la misma. Al respecto, en este trabajo de título se ha volcado la experiencia del memorista, obtenida a través de su actividad profesional en empresas de servicios de ingeniería, de reconocido prestigio en el ámbito de sistemas de transmisión de alta tensión. Para cumplir con los objetivos, se ha dividido el trabajo de título en dos partes. La primera parte consiste en la presentación de técnicas para la determinación de los parámetros básicos para el diseño de una línea de transmisión, como son la determinación del conductor y cable de guardia, dimensionamiento de la aislación, las solicitaciones sobre el conductor, parámetros de diseño de estructuras, ubicación de las estructuras, etc. Adicionalmente, se revisan las técnicas de ingeniería y tecnologías que permiten repotenciar una línea de transmisión existente, con el objeto de aumentar su capacidad de transmisión de potencia. Este último tema adquiere gran relevancia si se considera el aumento sostenido de la demanda y las dificultades que se producen para obtener nuevas servidumbres de paso y a la carencia de corredores de líneas o espacio físico para implementarlas sin mayores restricciones. La segunda parte, aborda los aspectos más importantes del Proyecto de Ingeniería de una Línea de Transmisión, necesarios para llegar a concretar físicamente la construcción de la misma. Con este aporte, se pretende aclarar y revisar las etapas señaladas en la normativa técnica y legal, tales como aspectos reglamentarios de proyectos eléctricos en alta tensión (Normativa Eléctrica Chilena), la Concesión Eléctrica y la Servidumbre, el Estudio de Impacto Ambiental, la evaluación de los costos de inversión, el cronograma de actividades típico para este tipo de proyectos y aspectos técnicos a considerar en las especificaciones de materiales, equipos y en los documentos para la licitación de suministros y construcción de la línea. Las etapas aquí planteadas, relacionadas con los aspectos de diseño y de proyecto de una línea de transmisión, permitirán esclarecer y guiar las labores que deba realizar el ingeniero que incursione en un proyecto de línea de transmisión de alta tensión en Chile.
Cálculo de las Trayectorias de Partículas en la Atmósfera Mediante Cálculos Paralelizados Haciendo Uso Intensivo de GPU

El cálculo de la trayectoria de partículas en la atmósfera es una actividad abordada desde hace mucho tiempo, tomando en cuenta un enfoque clásico del uso de los computadores, en el cual se utilizan sus recursos como Procesador Central (CPU) y Memoria RAM. Este enfoque, que ha servido para alcanzar los logros actuales, con predicciones bastante acertadas, aún adolece de problemas claves y en cierta medida irresolubles, que se ven acentuados cuando los procesos se hacen más complejos, ya sea incorporando muchas partículas, o tomando en cuenta modelos de desplazamiento más realistas. El presente trabajo aborda un enfoque totalmente nuevo, el cual hace uso de una componente física de los computadores llamada “Tarjeta Gráfica”, la cual cuenta con su propia unidad de procesamiento gráfico llamada GPU por sus siglas en inglés. Esta componente, gracias a su gran cantidad de núcleos, ofrece la posibilidad de realizar paralelamente entre sí todos, o una parte de los cálculos que le son asignados, de una manera mucho más potente que lo conseguido en la actualidad al hacer uso solamente de CPU. Este problema es abordado mediante la implementación de un programa en dos versiones: una para funcionar exclusivamente en CPU y la otra para hacer uso de GPU en los cálculos. De esta manera se puede contar con un método directo para comparar el desempeño de estos dos enfoques, contrastarlos entre sí, y deducir los casos en que uno supera al otro. El principal insumo en la comparación de estos cálculos es la información del pronóstico del viento. El programa fue aplicado a una situación real: la erupción del Volcán Chaitén, para un día cuyos datos se poseían de antemano. Los resultados obtenidos fueron graficados y comparados con una imagen satelital correspondiente al mismo día simulado, siendo posible comprobar la alta similitud entre ellas. El tiempo de cálculo empleado por la versión que funciona en GPU supera en algunos casos en más de doscientas veces lo que tarda su contraparte CPU, sin afectar en gran medida la exactitud de los cálculos. Esto permite comprobar efectivamente que las GPU superan ampliamente el desempeño de las CPU, cuando el problema abordado es altamente paralelizable. Este es un tema que no está en absoluto cerrado, por cuanto son muchos los caminos donde seguir explorando las ventajas y desventajas del uso de GPU para estos cálculos. Por ejemplo se puede ver cómo funcionan las GPU incorporando procesos físicos más complejos para el cálculo de los desplazamientos de las partículas, o se puede considerar algunas propiedades físicas de estas partículas, como lo es la masa por ejemplo.
Modelamiento de Recursos de un Yacimiento Tipo Exótico

En la minería actual, la mayor parte de los proyectos mineros contempla una etapa de exploración y evaluación de recursos. Se comienza con una toma de muestras, como lo es una campaña de sondajes para poder interpretar las litologías y alteraciones presentes, definir las zonas minerales más relevantes y describir la distribución de leyes de elementos de interés, de tal forma de llegar a un modelo de evaluación del yacimiento. Para determinar el potencial económico de un yacimiento existen herramientas y técnicas geoestadísticas de evaluación y modelamiento de recursos tales como el kriging o la simulación condicional. La primera permite hacer una estimación insesgada y precisa de las leyes, obteniéndose un modelo suavizado que no representa la variabilidad. La segunda posibilita realizar un estudio de la incertidumbre de los valores involucrados en los atributos geológico-minero-metalúrgicos y tener análisis de riesgos a considerar para la toma de decisiones. En esta memoria, se aplican simulaciones geoestadísticas para cuantificar los recursos minerales de un yacimiento perteneciente a Antofagasta Minerals SA (AMSA), ubicado en la Región de Antofagasta, Chile, el cual ha sido interpretado, recientemente en diez dominios minerales y evaluado por kriging a través de información de sondajes. Utilizando un algoritmo de simulación para variables categóricas, específicamente el algoritmo secuencial de indicador, se construye once modelos alternativos de dominios minerales. Luego se utiliza un algoritmo de simulación de variables continuas (secuencial gaussiano) para obtener once modelos de bloques para leyes de cobre total y cobre soluble, cada uno asociado con un modelo particular de dominios minerales. Se realiza la validación comparando las realizaciones con los datos originales, el modelo de kriging y el modelo geológico interpretado. Finalmente se construyen curvas tonelaje-ley para cuantificar los recursos para distintas leyes de corte. Considerando una ley de corte de 0.2% en cobre soluble, se obtiene para los modelos de simulaciones que, en promedio, hay 53 millones de toneladas con ley media de cobre soluble de 0.86%, en contraste con los 50 millones de toneladas de ley media 0.73% entregadas por el método de kriging, lo que entrega una diferencia aproximada de 90 mil toneladas de cobre fino. Así, existen zonas en el yacimiento donde la diferencia entre el modelo de kriging y los modelos simulados son relevantes. Debido a esto, es recomendable nuevas campañas de sondajes enfocadas en estas áreas para obtener información de mejor calidad que permita reducir la incertidumbre. También sería interesante considerar la mineralización de ganga como una de las variables a simular, para así tener modelos predictivos del comportamiento de cada bloque en los futuros procesos metalúrgicos.
Control de Reentrancia de Aspectos en AspectJ

La programación orientada a aspectos (POA) es un paradigma de programación. Permite encapsular funcionalidad que se encuentra dispersa en un sistema. Para ello utiliza pointcuts, predicados que definen eventos del programa, y advices, el código que es ejecutado en los eventos definidos por un pointcut. Un aspecto es una entidad que agrupa pointcuts y advices. AspectJ es un lenguaje de programación para POA. Está diseñado como una extensión de Java, de forma que cualquier programa Java es también un programa AspectJ válido. Además del compilador oficial del proyecto AspectJ existen otros, de los cuales AspectBench Compiler (abc) es el más avanzado. La reentrancia de aspectos ocurre cuando la ejecución de un aspecto desencadena nuevamente su propia ejecución; produciéndose bucles infinitos. Actualmente la reentrancia se soluciona utilizando chequeos y patrones adhoc. La introducción de niveles de ejecución evita la reentrancia de aspectos. La ejecución del programa se separa en distintos niveles. Por defecto, la computación base ocurre en el nivel 0, mientras que los aspectos que observan esta ejecución se ubican en el nivel 1. La ejecución en el nivel 1 sólo puede ser observada desde el nivel 2, y así sucesivamente. Esta estructura para la ejecución de los programas soluciona casi todos los casos de reentrancia. Para el caso faltante, se utiliza un mecanismo adicional de control de reentrancia. Para esta memoria se extendió el compilador abc para incorporar una adaptación de niveles de ejecución. El lenguaje soportado por el compilador extendido incorpora nueva sintaxis para ello. Y los programas compilados contienen rutinas adicionales que agregan la estructura de niveles de ejecución y el control de reentrancia. Además, es posible controlar el nivel de ejecución en que se ejecutará una expresión, si fuese necesario. Se hicieron distintas pruebas para validar el trabajo realizado. Se confeccionaron tests para las distintas funcionalidades que, en conjunto, implementan niveles de ejecución. También se verificó la correcta compilación y ejecución de AJHotDraw, un framework para interfaces gráficas de programas de dibujo. Adicionalmente se probó el compilador con RacerAJ, una herramienta para la detección de data races implementada en AspectJ. RacerAJ es de interés porque incorpora pointcuts para evitar la ocurrencia de reentrancia de aspectos; removidos estos pointcuts, el programa funciona correctamente al ser compilado con esta versión extendida de abc. Además se realizó un ligero análisis de performance para medir el impacto en los programas compilados. Para ello se utilizó una suite de benchmarks para AspectJ. Se compararon los tiempos de ejecución logrados al utilizar el compilador desarrollado y la versión original.
Medición y Análisis de la Liquidez en el Mercado de los Bonos Corporativos Chilenos

El presente trabajo de titulo tuvo como objetivo medir y analizar empíricamente el impacto de la liquidez en los retornos de los bonos corporativos en el mercado chileno. El estudio se realizó empleando datos diarios de precios, volúmenes transados, calificación crediticia y duración de los bonos corporativos chilenos en UF custodiados por el Depósito Central de Valores (DCV) durante el período Enero 2000 – Junio 2009. Este subconjunto de títulos fue seleccionado para evitar tener que realizar ajustes del tipo inflacionario que pudieran distorsionar los resultados, además de representar alrededor del 83% del mercado de renta fija corporativa en Chile. El análisis se desarrolló en el marco conceptual de un modelo tipo Arbitrage Pricing Theory (APT), empleando el retorno diario de portafolios que replican los efectos de factores en el mercado. Los factores considerados fueron la duración, la calificación crediticia y la liquidez de cada bono. Para la confección de los portafolios, se separaron los bonos en ocho grupos acorde a los tres factores mencionados, siendo la liquidez medida a través de 6 formulaciones diferentes. Una vez separados los bonos, cada portafolio toma posiciones largas en los cuatro grupos con alta exposición a un factor y posiciones cortas en los cuatro grupos con baja exposición a éste. De esta manera, el retorno de cada portafolio representaba la diferencia de rentabilidad entre los títulos con alta y baja exposición a un factor. Los resultados obtenidos reflejan un aumento en la liquidez de los bonos corporativos a partir del 2008, entre otras causas, debido al incremento de las colocaciones y la mayor incertidumbre producida por la crisis sub-prime (efecto flight to quality). En segundo lugar el estudio concluye que en dichos títulos existe una prima por riesgo de liquidez que, observada como frecuencia de transacción, se ubica entre 0,026% y 0,036% mensual, y es comparativamente entre un cuarto y un medio de la prima por riesgo de duración. Cabe señalar que el estudio también concluye que el impacto de estos factores es variable y aumenta drásticamente en períodos de crisis. Este estudio valida la hipótesis de que la liquidez es un factor valorado por el mercado, el cual abre nuevas líneas de investigación que apunten a las causas de esta iliquidez, además de comparar este comportamiento en el mercado de renta fija en pesos.
Modelos en Reología y Aplicaciones a Fluidos

La reología de suspensiones concentradas es un tema complejo tanto en la experimentación como en la teoría. La correcta caracterización de estas mezclas es un campo de investigación activo que tiene gran relevancia científica e industrial y donde la aplicación de la mecánica matemática permite desarrollar diseños de ingeniería más seguros y eficientes. El presente Trabajo de Título es un estudio teórico dividido en dos secciones, ambas en el marco de la reología aplicada a relaves mineros. La primera parte está dirigida al estudio de la construcción adecuada de la curva reológica de un material a partir de mediciones experimentales obtenidas utilizando un Reómetro de Cilindros Coaxiales. El procedimiento matemático involucrado se denomina Problema Inverso de Couette y en esta Memoria se prueba que es un problema mal puesto en el sentido de la estabilidad. Además, se revisan distintas estrategias que han sido utilizadas históricamente para buscar soluciones numéricas, a saber, la aproximación newtoniana, la norma DIN, la fórmula de Krieger y Elrod, la fórmula de diferencias finitas y la regularización de Tikhonov. Estos métodos de aproximación fueron implementados computacionalmente para ser aplicados tanto al estudio de modelos teóricos como a información experimental de relaves. En general, los resultados obtenidos fueron muy similares para todas las suspensiones de variada concentración de sólido que se analizaron. En la segunda parte de esta Memoria se propone un modelo reológico original que da cuenta de la compleja fenomenología observada a partir de las curvas construidas en la sección anterior. El comportamiento tixotrópico que se desprende de los experimentos sugiere la existencia de un parámetro de microestructura cuya variabilidad temporal con- trola la superposición relativa entre un régimen viscoelástico inicial y un comportamiento posterior viscoso tipo Bingham. El modelo resultante es de difícil empleo dada la gran cantidad de parámetros libres. Mediante la integración de los ensayos reológicos Vane y los de cilindros coaxiales es posible reducir el problema a la estimación numérica de sólo una o dos constantes. La validación de este modelo se lleva a cabo contrastando con amplia información experimental. Para el rango de datos estudiados, se observa en todos los casos un ajuste satisfactorio y resultados consistentes físicamente.
Uso de Métodos de Transporte para el Diseño de Redes Móviles: una Aplicación para la Determinación del Factor de Movilidad

El objetivo general del presente trabajo de título es diseñar una metodología para el cálculo del factor de movilidad (FM) en redes de telefonía móvil en base a información de movilidad urbana y métodos del sector transporte. Posteriormente se busca aplicar el modelo desarrollado para el caso de Santiago de Chile. El FM representa la relación entre la carga máxima de tráfico telefónico móvil (en adelante tráfico) en la HC (hora cargada) de una zona determinada, y el porcentaje de tráfico en la HC que genera en promedio cada usuario de la red. De esta forma el FM permite cuantificar el efecto de constante movimiento en que se encuentran las personas, generando mayor carga y concentrando el tráfico en algunos puntos de la red. El valor utilizado en los procesos tarifarios de FM en Chile es de 1,25; valor que hasta la fecha carece de sustento alguno. La metodología diseñada consiste en, una primera etapa, determinar la cantidad de personas promedio por comuna durante un día laboral en temporada normal. Luego se calcula el tráfico telefónico móvil que se genera durante el día en cada zona, para finalmente determinar la hora cargada en cada lugar y obtener el factor de movilidad. Para la aplicación del modelo en el gran Santiago se utilizó las matrices origen-destino a nivel comunal del Estudio de Movilidad Urbana de Santiago del año 2006. En la obtención de la distribución de personas diaria por comuna se utilizó un modelo simplificado de elección de rutas con costos fijos, basado en los tiempos de viaje entre comunas adyacentes. La distribución horaria de tráfico se obtuvo de los perfiles utilizados en los recientes procesos tarifarios de telefonía móvil en Chile. En la mayoría de las 38 comunas del Gran Santiago donde se aplicó la metodología, se obtuvieron valores de FM inferiores a 1,25; resultando un FM promedio de 1,11. Para validar la metodología se realizó una simulación de Monte Carlo sobre las cantidades de viajes en las matrices origen destino y en el perfil de tráfico promedio. Lo anterior debido a que ambos datos de entrada al modelo se caracterizan por presentar un alto grado de aleatoriedad. Los resultados obtenidos presentaron una muy reducida varianza a nivel de FM, confirmando la robustez del modelo. Como trabajo futuro se propone el uso de un modelo de elección dinámico de rutas que represente con menor grado de error las rutas de viaje, así como una mayor ponderación a futuro de perfiles de tráfico asociados a datos e internet móvil.