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Estudio Térmico del Edificio de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile

El presente trabajo de título tiene por finalidad estudiar el comportamiento térmico de edificios con fachada de vidrio ya construidos, los cuales presentan en la actualidad consumos importantes de energía y aún así no logran generar condiciones de confort térmico. Bajo condiciones de invierno son fríos y requieren de altos gastos de calefacción y bajo condiciones de verano son extremadamente calurosos, alcanzando fácilmente temperaturas por sobre los 30º C. Conociendo el comportamiento empírico en este tipo de edificios, el trabajo se desarrolló bajo condiciones de verano. Se puso especial énfasis en el edificio de Ingeniería Civil de esta Universidad, el cual se instrumentó para cuantificar la respuesta térmica que ofrece. De acuerdo al trabajo experimental realizado, puede concluirse que el uso excesivo de vidrio en las fachadas de los edificios permite el ingreso de una enorme cantidad de energía, incluso mayor a su consumo total diario, haciendo muy difícil la completa eliminación del calor acumulado mediante equipos de aire acondicionado. Con el fin de mejorar el comportamiento térmico de este tipo de edificios, se analizaron diversas medidas de solución, tales como: fachadas ventiladas, cubiertas vegetales, incorporación de humedad al ambiente, ventilación nocturna, circulación del aire entre ambientes de los edificios e instalación de ventanas que permitan el intercambio de aire entre ambos ambientes. Del estudio realizado se concluye que la mejor opción para ahorrar energía y obtener mejores condiciones de confort térmico en los edificios con fachada de vidrio es la ventilación nocturna. La demanda energética puede disminuirse fácilmente en un 30%. Se concluye además, la importancia que significa dar a conocer e incentivar el diseño bioclimático en las carreras de ingeniería y arquitectura, con lo cual se obtendrán diseños diferentes, acorde al estado del arte actual en esta materia, logrando con ello poder generar un mejor ambiente de trabajo para estos tipos de edificio y una mayor eficiencia energética.
Análisis Comparativo de Vulnerabilidad y Costo entre Edificios de Marcos y Muros con una Misma Superficie en Planta

Existe la idea de que un edificio estructurado en base a muros presenta un mejor comportamiento frente a un sismo y es más económico que un edificio estructurado en base a marcos. Es por esto que el objetivo general del presente Trabajo de Título es comparar en cuanto a vulnerabilidad sísmica y costo, edificios estructurados con marcos y muros de hormigón armado, con el fin de determinar qué tipo de estructuración resulta más conveniente y cuantificar las diferencias entre una u otra. Se analizaron en total cinco edificios, tres estructurados en base a muros y dos en base a marcos. Estos cinco edificios se encuentran emplazados en la Zona Sísmica 2 en un suelo de fundación Tipo II, y poseen como característica común el tener la misma superficie y distribución de elementos estructurales en planta, diferenciándose además del tipo de estructuración, en el número de pisos y subterráneos y en la calidad del hormigón. Entre los cinco edificios se estableció una comparación de resultados del análisis sísmico en cuanto a períodos de vibración, cortes y momentos por piso, y deformaciones, y adicionalmente se realizó un estudio del Perfil Bío-Sísmico (Ref. 4) de cada edificio. Para realizar el análisis comparativo de vulnerabilidad sísmica y costo se diseñaron de acuerdo a las disposiciones de la Norma Chilena NCh433.Of96 (Ref. 10) y del Código de Diseño ACI318-95 (Ref. 1) el edificio de muros y el edificio de marcos de 20 pisos y 3 subterráneos, por lo que ambos cumplen con el escenario normativo. El análisis de vulnerabilidad se llevó a cabo aplicando el método no-lineal “Demanda-Capacidad” a ambos edificios, y para tal efecto, se determinaron las curvas de Capacidad mediante el procedimiento incremental conocido como “Pushover”, y las curvas de Demanda a partir de los espectros de pseudo aceleración empleados en el análisis normativo. En tanto, para el estudio de los costos de obra gruesa se realizó una cubicación de hormigón, acero y moldaje para cada edificio, lo que permitió obtener cuantías y valores de costos totales de obra gruesa. Con este estudio fue posible concluir que aunque ambas estructuraciones arrojaron un valor de ductilidad global igual a uno, el análisis de las curvas de capacidad, la energía disipada y los mecanismos de falla, permitió deducir que el edificio de muros presenta un mejor desempeño que el edificio de marcos frente a la acción sísmica. Con respecto al análisis de costos obra gruesa se obtuvo que el costo total del edificio de muros representa un 88% del costo total del edificio de marcos, diferencia que se debe principalmente a que la cantidad de acero del edificio de muros corresponde a un 63% de la cantidad de acero del edificio de marcos. Se deduce que la estructuración de muros es más conveniente que la estructuración de marcos, en el ámbito de comportamiento frente a un sismo porque presenta menor vulnerabilidad, y también en el ámbito económico, ya que presenta un costo total de obra gruesa menor, aunque la ventaja del edificio de marcos es el mejor aprovechamiento del área en planta para su uso.
Diseño e Implementación de un Sistema de Información de Aprendizajes Esperados

Nuestro país ha experimentado grandes avances en el ámbito educativo, sin embargo las evaluaciones que se realizan en los establecimientos de educación básica y media, no han sufrido grandes transformaciones. Al evaluar a un alumno se obtiene una nota, la cual es un indicador que señala si éste comprendió la materia en gran medida, medianamente o deficientemente. Dicha evaluación, no permite identificar qué aprendizajes se adquirieron y cuáles no, dentro de lo que se evalúa. Lo anterior, podría llevar a que en ocasiones existan educandos que al finalizar el año escolar, no dominan plenamente los contenidos mínimos y necesarios para el aprendizaje de futuras materias. Probablemente, si el profesor pudiera identificar las principales falencias que tienen los alumnos en sus aprendizajes, podría gestionar en conjunto la mejora de dichos aprendizajes. Sin embargo, para lograr esto se requiere contar con una herramienta que procese, en forma rápida, la información relativa al aprendizaje de los alumnos, y que despliegue los resultados en un formato que sea fácil de comprender para el profesor. En el presente trabajo de memoria, se desarrolló un Sistema de Información de Aprendizajes Esperados (SIAPE), que apoya a los profesores en el diseño de evaluaciones, vinculación de exámenes contra los aprendizajes esperados de los alumnos, así como en la generación de indicadores que reflejan la brecha entre los aprendizajes esperados y los aprendizajes obtenidos. Para la realización del SIAPE, se recopiló información a partir de estudios realizados por expertos en el ámbito de la educación, se investigó sobre tecnologías de apoyo a la educación y se contó con la participación de profesores de un colegio de la región Metropolitana. Este colegio colaboró durante todo el desarrollo del SIAPE. Como resultado de este trabajo se pudo identificar que existe una necesidad de parte de los profesores, por contar con indicadores que entreguen información detallada sobre los aprendizajes adquiridos por los alumnos, y además que permitan gestionar el aprendizaje de los mismos.
Factibilidad del Enfriamiento Rápido Contínuo para Fruta Fresca

Los procesos de post cosecha aplicados a la fruta fresca toman una gran importancia al considerar que la fruta, en particular la uva, es una componente gravitante para las exportaciones de Chile. Dentro de dichos procesos, el pre frío o enfriamiento rápido, es muy importante para la posterior calidad del producto. El pre frío es un proceso que se lleva a cabo justo después de la cosecha, en el cual la fruta se pasa muy rápidamente desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 0°C. Para lograr esta meta existen diversos métodos, la mayoría de los cuales enfrían la fruta por lotes, lo cual implica tiempos de espera. El estudio se realizará para un proceso de prefrío por convección forzada llamado enfriamiento continuo, el cual, como el nombre lo indica, recibe continuamente fruta fresca y la entrega continuamente a la temperatura deseada. El producto final posee temperatura uniforme, y en principio, gasta menos energía en enfriarse. Este método implica un túnel equipado con evaporadores y ventiladores, además de una correa que atraviesa dicho túnel, donde se ubican los cajones de fruta. El estudio busca determinar si este método es energética y económicamente factible para capacidades de enfriamiento comparables con las existentes en la actualidad en la mayoría de las plantas del país. Para la factibilidad energética se calcularán requerimientos de energía necesaria para el enfriamiento de una determinada cantidad de kilogramos por hora, mientras que para la factibilidad económica se considerarán los costos de producción y de adquisición de los equipos asociados al método de enfriamiento continuo. Ambos resultados serán comparados con los de los procesos actuales.
Evaluación Técnico – Económica del Prospecto de Cuarzo Cerro Blanco, Sector de Quilitapia – Peñablanca, IV Región de Coquimbo, Chile: una Oportunidad de Negocios para la Fabricación de Silicio Metálico.

El presente trabajo es un estudio de prefactibilidad técnico-económico que consiste en la implementación de una planta para la fabricación de silicio metálico metalúrgico en el norte de Chile. El objetivo principal de este proyecto, es determinar la factibilidad de fabricar silicio metálico de grado metalúrgico en Chile, a partir de la explotación de cuarzo del prospecto Cerro Blanco, ubicado en el sector de Quilitapia – Peñablanca, IV región de Coquimbo. La inquietud por realizar este trabajo nace debido al potencial de recursos de cuarzo de alta ley presentes en el prospecto Cerro Blanco, materia prima necesaria para la fabricación de silicio metálico. Una de las principales motivaciones para realizar este trabajo se encuentra en la generación de nuevas empresas, con nuevos procesos productivos que aporten al desarrollo industrial y tecnológico de nuestro país. La justificación de este trabajo se debe a la oportunidad de negocios que presenta la comercialización de silicio metálico en los mercados internacionales. La metodología utilizada consistió en la actualización de la geología del área de estudio, donde se puso énfasis en la cantidad y calidad de los recursos. En la siguiente etapa, se desarrolló un estudio comercial donde se analizó por un lado el mercado del cuarzo a nivel nacional y por otra parte, el mercado del silicio metálico a nivel internacional, considerando para este último el mercado norteamericano y europeo como alternativas de exportación. Así mismo, se realizó un trabajo introductorio de la normativa ambiental exigido por las autoridades reguladoras de nuestro país. Complementariamente, se realizó un estudio técnico el cual describe los procesos de extracción, chancado y molienda y fabricación de silicio metálico. Por último, se realizó un estudio económico en el que se evaluaron las variables necesarias para desarrollar el proyecto, determinando la mejor alternativa a través de un análisis de sensibilidad. A partir de los resultados obtenidos en el estudio económico y en el análisis de sensibilidad, podemos concluir que el proyecto exhibe un gran atractivo, con un VAN de US$ 14.304.842 y una TIR de 66%, donde el horizonte de evaluación del proyecto se consideró a 10 años y la inversión para el funcionamiento y puesta en marcha del proyecto es de aproximadamente US$ 4.000.000, mientras que el periodo de recuperación del capital es de alrededor de 3 años.
Comportamiento de las Soluciones Básicas de Carpetas de Rodadura Aplicadas a Caminos de Bajo Tránsito

Las Soluciones Básicas, según lo establece la Dirección de Vialidad, son mejoramientos de la carpeta de rodadura, aplicables a caminos de bajo tránsito, con pavimentaciones distintas a las tradicionales, las cuales podrían ser alternativas válidas para los más de 60.000 kilómetros de caminos aun sin pavimentar. Entre los tipos de “Soluciones Básicas” desarrolladas, se encuentran: Estabilización de carpetas granulares superficiales: esto consiste en adicionar a los suelos o carpetas granulares productos que permitan aglomerar la fracción fina de estos. Entre los productos que se utilizan, se encuentran sales minerales y productos ligantes o aglomerantes. Recubrimientos asfálticos: entre éstos están diversos tratamientos superficiales tales como los riegos neblina (fogseal), sellos asfálticos, riegos con gravilla, lechadas asfálticas, carpetas asfálticas de pequeño espesor y combinaciones de ellos. Mejoramientos de la base granular y luego una protección asfáltica, que puede considerarse como una combinación de las soluciones anteriores. En este trabajo de título se aborda la caracterización de los tipos de soluciones básicas que han sido utilizados en diferentes contratos a lo largo del país y evalúa su factibilidad como solución para el resto de la red comunal no pavimentada. Como etapa previa se realizó una revisión de la información existente sobre los proyectos ejecutados, partiendo de su clara identificación y datos sobre su comportamiento en relación a las condiciones locales de clima, suelo y tránsito que lo utiliza. Para evaluar el comportamiento se utilizaron indicadores de estado, los cuales fueron obtenidos a través de inspecciones visuales a los distintos caminos mejorados mediante soluciones básicas, registrando en una ficha el nivel de deterioro, mediciones de IRI y deflectometría efectuadas por el Laboratorio Nacional de la Dirección de Vialidad. El comportamiento observado de las Soluciones Básicas, permite afirmar que es posible aplicar algún tipo mejoramiento de la carpeta de rodadura en casi cualquier lugar del país, considerando una adecuada elección, construcción y mantención.
Análisis y Detección de Características Faciales Usando Aprendizaje Estadístico

En el mundo de hoy, muchas aplicaciones requieren interactuar automáticamente con sus usuarios, y la necesidad de que estas aplicaciones puedan conseguir de forma automática información acerca del usuario hacen que la clasificación de características faciales sea muy importante. Así, estos módulos de clasificación se pueden ocupar en múltiples y diversas aplicaciones. El objetivo general del presente trabajo es la clasificación de características faciales usando algoritmos de aprendizaje estadístico, esto significa poder detectar y clasificar el mayor número posible número de características que se pueden encontrar en una cara usando solo ejemplos de imágenes de estas mismas, sin utilizar a priori ninguna información de las características dadas. En el presente trabajo se desarrollaron detectores y clasificadores de las características que se consideran más significativas, y en general, las primera en que una persona se fija al ver un rostro, así es como se decidió construir clasificadores de barba, bigotes y lentes que distinguieran si una persona en una foto posee o no barba, bigotes y/o lentes. Además de estas características más visuales, se desarrolló un clasificador de edades en cuatro tramos, niños, jóvenes, adultos y ancianos, que lograra dar como respuesta, usando su confidencia, el grado de certeza de la clasificación. Como objetivo secundario pero no menos importante, se desarrollo un detector de bocas, que entrega la posición central de la boca en las caras detectadas. Excelentes resultados se reportaron en la detección de boca, con tasas de detección superiores al 99% y errores comparables al error proveniente del marcado manual de las bocas. El clasificador de lentes obtuvo también excelentes resultados, con tasas de detección del 95% para bases de datos con ambientes controlados y del orden del 90% para bases con ambientes no controlados. Clasificadores de barbas y bigotes luego de usar el detector de boca obtuvieron muy buenos resultados, con tasa de detección por sobre el 95% en bases de datos con ambientes no controlados. Por su parte, la nueva arquitectura diseñada para el clasificador de edad, que ocupa la información de las confidencias para da una respuesta más general, funciono de buena forma, aunque podrían hacerse mejoras en este último punto. Se concluyó finalmente que los clasificadores Adaboost elegidos en este trabajo para hacer las clasificaciones reportan excelentes resultados, y no se duda que puedan también hacerlo en otros tipos de aplicaciones de similares características. Comparando con otros trabajos, se ha visto que el trade-off entre las tasas de detección y el tiempo de clasificación son excelentes. Ambas características ocupadas Rectangulares y LPBm reportan resultados positivos en distintos tipos de clasificadores, así, ninguno de las dos se descarta al momento de hacer un nuevo clasificador.
Tecnologías para el Tratamiento de Olores en Aguas Servidas

El trabajo que aquí se presenta tiene por objetivo desarrollar una descripción de alternativas de tratamiento de olores en plantas de tratamiento de aguas servidas que permita el control eficaz de las emisiones odoríferas. Adicionalmente se planteó realizar un estudio de caso en la etapa de tratamiento preliminar de una planta de aguas servidas, en el cual se utilizó el modelo de emisiones Water9 para estimar el nivel de emisiones de acuerdo a ciertas condiciones en las aguas servidas. Se realizó una descripción del modelo de emisiones, exponiendo cuales son las bases teóricas del modelo. Posteriormente, con los resultados del modelo y con valores limitantes de concentraciones de emisiones odoríferas, se determinaron porcentajes de remoción de contaminantes en el aire. Estos porcentajes de remoción son la base para el diseño de dos alternativas de tratamiento del aire contaminado por las emisiones de las unidades del tratamiento preliminar. Las dos tecnologías propuestas fueron dimensionadas y luego valorizadas a través de una estimación de los costos de cada una de las alternativas. A partir de los resultados se realizan comparaciones que revelan distintas ventajas y desventajas relacionadas al diseño, el costo y la factibilidad técnica y económica de ambas tecnologías. Finalmente, se concluye a partir de lo expuesto y de los resultados obtenidos, entregando además algunas recomendaciones.
Recomendación de Bases para el Diseño Constructivo de Túneles

En construcción de túneles urbanos las características constructivas se definen en base a la minimización de los impactos en superficie, haciendo imprescindible la correcta predicción de los asentamientos asociados a la excavación. Estos asentamientos definirán los daños potenciales a ocurrir en superficie así como también las necesidades de soporte necesarias a incorporar en la construcción de estas excavaciones. El diseño del soporte final entre otros afectará el perfil inversional del proyecto. En proyectos de túneles las mediciones obtenidas a través del monitoreo de esfuerzos y deformaciones, son particularmente relevantes para verificar la materialización de la función portante del suelo alrededor del túnel; para verificar las bondades del método y la secuencia de excavación y sostenimiento, y también las distancias que existen entre los frentes de sectores parciales de excavación y de la excavación; y para la capacidad portante del sistema de sostenimiento del túnel en relación a los objetivos de asentamientos previstos en la proyección. Se implementará en terreno un sistema topográfico que permitirá medir los efectos de la excavación sobre la superficie del terreno junto a strain gages e inclinómetros que medirán los esfuerzos sobre el revestimiento del túnel y los desplazamientos horizontales respectivamente. De esta forma las mediciones obtenidas a través del monitoreo servirán como elemento de juicio sobre la base de comparar el pronóstico con el comportamiento actual para decidir la implementación de eventuales medidas de refuerzo que permitan optimizar el proceso constructivo. El trabajo de memoria presentado en este documento propone una metodología de análisis que permite recomendar bases para el diseño constructivo de túneles basado en la comparación descrita en el párrafo anterior. El método antes descrito permitió concluir que para excavaciones realizadas con el método conocido como NATM en terrenos con menos de 5m de cobertura no es recomendable realizar avances de excavación mayores a un metro por el riesgo de colapso debido a asentamientos bruscos del sistema, y que dadas las grandes diferencias entre los parámetros del suelo usados en el diseño y los efectivamente constatados en terreno, se hace necesario reformular los modelos predictivos usando los datos recopilados en esta memoria, y, por lo mismo, se recomienda continuar con las lecturas de los strain gauges e inclinómetros hasta el fin de su vida útil, sobre todo en invierno, para contrastar los esfuerzos inducidos por el aumento del nivel de la capa freática versus los valores usados en el diseño del revestimiento secundario con objeto de optimizar el diseño de futuras extensiones de líneas y nuevas estaciones.
Análisis de Alternativas de Desarrollo de Sistemas de Medida Avanzada Bajo el Concepto de Redes Inteligentes en Chilectra S.A.

En este trabajo se analiza el estado del arte de los sistemas de medida orientados a los clientes de baja tensión en Chilectra S.A. y las tendencias de sistemas de medida avanzada en el mundo. Se realiza una evaluación técnica - económica de tres escenarios: Un sistema de lectura remota con corte y reposición del servicio y dos sistemas con diferentes opciones de tarifas y servicios adicionales. Se determinan los beneficios y costos que determinan la rentabilidad del proyecto. En base a los resultados de la evaluación, se desarrolla una propuesta mínima funcional de las características del sistema. Se analizan los riesgos del proyecto, así como las especificaciones que hoy rigen. Se presentan alternativas de sistemas de medida avanzada presentes en el mercado y se plantean políticas a seguir de modo de incrementar la viabilidad del proyecto.
Implementación de la transformada rápida de gauss en una unidad de procesamiento gráfico

En el presente trabajo de memoria se realiza una implementación de la Transformada de Gauss y la Transformada Rápida de Gauss Mejorada (cuyo acrónimo en inglés es IFGT) mediante la utilización de una Unidad de Procesamiento Gráfico (en inglés Graphics Processor Unit, GPU). El objetivo es reducir el tiempo de cómputo mediante el procesamiento paralelo. Esto permitiría acelerar las estimaciones de Funciones de Densidad de Probabilidad (FDP) que se utilizan dentro de la Teoría de la Información en las medidas de divergencia e información mutua. La implementación se realiza sobre una tarjeta de video modelo Nvidia 7900 GT, utilizando los lenguajes de programación C y Cg (C for graphics), donde este último se utiliza sólo sobre la tarjeta. La implementación de la Transformada de Guass se realiza directamente sobre la GPU. En cambio la implementación de la IFGT se realiza una primera parte en lenguaje C, donde se determinan parámetros que se utilizan posteriormente en la GPU. Además de las implementaciones sobre la GPU se realizan implementaciones sobre una CPU de un computador estándar con el fin de comparar los tiempos y el error relativo dado por el valor absoluto de . El resultado obtenido es una aceleración en el tiempo de cálculo en la Transformada Rápida de Gauss Mejorada sólo para el caso de dimensión 8 y con una cantidad de datos de 65536. Se observa que la transferencia de los datos, es decir, la lectura de los datos desde la GPU al computador, es sumamente lenta en la implementación realizada llegando a ser de 85% del tiempo total del programa. Se observa además que los errores de la implementación sobre la GPU son del orden de. En conclusión, la implementación de la Transformada de Gauss y la Transformada Rápida de Gauss Mejorada sobre la GPU funciona