Gonzalo Camps, Leonardo Villarroel, Catalina Cortázar, Constanza Miranda.
JI3 2015, número 5, páginas 68-75.

Abstract

Este proyecto de diseño aplicado en ingeniería nace como continuación del curso “Desafíos de la Ingeniería”, el que tuvo como objetivo diseñar una herramienta para facilitar el trabajo del área obrera nacional. En este contexto, se escogió como oportunidad de diseño la dificultad para abrir mariscos bivalvos. Este proyecto se continuó desarrollando a través de una investigación que formó parte del major IDI (Ingeniería, Diseño e Innovación). Chile es un país que posee una costa de 83.850 km, sumando territorio continental e islas adyacentes. Según la Oficina de Estudios y Políticas Agrarias (ODEPA), durante el año 2013 el desembarque total en el país de productos acuícolas fue de alrededor de tres millones de toneladas, siendo un 50% de carácter artesanal [1]. El Servicio Nacional de Pesca y Acuicultura (Sernapesca), por su parte, estima que el 22% de esta proporción corresponde a mariscos [2]. De estos datos se puede concluir que más de 300.000 toneladas de mariscos son extraídas artesanalmente cada año. Según lo recopilado en más de quince salidas a terreno a centros donde se venden estos productos al público, se pudo constatar que una considerable mayoría de los comerciantes usa cuchillos al momento de abrir mariscos. Los riesgos que implica este método, además de la fuerza física requerida, traen como consecuencia que esta sea una actividad segregadora de géneros, al ser realizada mayormente por hombres. Es por estos motivos que se propuso diseñar un artefacto para abrir mariscos bivalvos, que sería llamado “Moisés”. Este artículo muestra la metodología de trabajo empleada, la que es aplicable para desarrollar cualquier iniciativa de diseño basada en el usuario. Además, muestra cómo a partir del análisis de la información obtenida en salidas a terreno, se definen los requerimientos para el diseño de “Moisés”, el que será testeado y evaluado por los mismos usuarios hasta definir su diseño final.

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Rino Guajardo, Matías Zamorano, Álvaro Videla.
JI3 2015, número 5, páginas 61-67.

Abstract

La minería constituye una de las actividades más significativas para Chile. El procesamiento del mineral de cobre tiene muchas etapas, donde se obtiene como resultado cobre con un 99,99% de pureza. En la Figura 1 se pueden ver las etapas generales de este proceso. Actualmente las compañías que se dedican a este rubro en el país comercializan el cobre de dos formas, en cátodos electrolíticos y concentrado de cobre, donde este último es fundido generalmente fuera del país. Dentro de los procesos mineros, la fundición recibe el concentrado con un contenido de aproximadamente 30% de cobre y lo somete a procesos pirometalúrgicos, mediante los cuales el cobre es enriquecido para finalmente formar cobre metálico [1]. Este proceso requiere de mucha energía calorífica para generar reacciones a altas temperaturas. En Chile existen cinco fundiciones que obtienen cátodos de alta pureza. Sin embargo, el 80% de la capacidad de fusión del mundo se encuentra en Asia, siendo China y Japón los líderes, lo que se atribuye a sus bajos costos energéticos en este proceso [2]. Frente a esto, debe existir un desarrollo tecnológico en la industria para promover eficiencias que permitan el desarrollo tecnológico en el país. Esta investigación desarrolla un acercamiento inicial a la optimización del diseño de un horno. El proyecto busca diseñar, fabricar y testear un horno económico, no continuo, seguro y de pequeña escala que alcance la temperatura de fusión del cobre (1.250 ºC) y que permita llegar a la producción de metal blanco (fase sólida de ~65% Cu), controlando variables como energía aplicada durante el proceso y temperatura alcanzada en el horno.

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Diego Carrasco, Rodrigo Pascual.
JI3 2015, número 5, páginas 55-60.

Abstract

Los costos de mantención de equipos conforman entre un 15% y un 70% del total de los costos de un proceso productivo [1]. En el caso de la minería, esa componente oscila entre 20% y 35% [2]. Actualmente, la minería aporta un 14,2% del PIB de Chile [3], por lo que una correcta política de mantenimiento tiene un alto potencial para impactar el desempeño del negocio minero y la producción nacional. Existen distintas formas de minimizar los costos de mantención, para esto existen distintas políticas para enfrentar el problema. De acuerdo a [1] las políticas de mantención se pueden catalogar en cinco tipos: (i) mantenimiento correctivo (MC); (ii) mantenimiento preventivo (MP); (iii) mantenimiento oportunista (MO); (iv) mantenimiento basado en condición; y (v) mantenimiento predictivo. Estas se dividen, al mismo tiempo, en dos clases: las que toman datos de la condición del equipo y las que se basan en el tiempo de uso del equipo. *Este trabajo corresponde a una versión de desarrollo de un artículo presentado en Mantemin 2014. En el presente artículo se busca una metodología novedosa y de fácil uso para optimizar la política de mantenimiento. Partiendo de la base de que los modelos que se sustentan en el tiempo de uso son de mayor accesibilidad a los mantenedores, dado que no requieren la utilización de dispositivos extras de medición, en este estudio se optó por esa línea de política de mantenimiento. Para poder realizar un análisis sobre las políticas se requiere que los equipos se deterioren en el tiempo. Wang [4] presenta una revisión de los modelos más importantes que han sido la piedra angular y que se han empleado durante la última década en el área. Dado que no es adecuado aislar los diferentes componentes, se optó por una política de mantenimiento multicomponente, la que se puede optimizar de diversas maneras [5], entre las que destaca el mantenimiento oportunista (MO) [6]. Para optimizar una política de MO se han planteado diferentes alternativas, una de las cuales es mediante los modelos markovianos [7], que se explora en este artículo.

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Macarena Mazzachiodi, Victoria Sandoval, Francisco SUárez, Felipe Victorero, Carlos Bonilla, Jorge Gironás, Sergio Vera, Waldo Bustamante, Victoria Rojas, Pablo Pastén.
JI3 2015, número 5, páginas 48-54.

Abstract

El desarrollo urbano sustentable ha promovido diversas soluciones tecnológicas que minimizan los impactos adversos de una ciudad. Las cubiertas vegetales son estructuras con múltiples capas constructivas que permiten incorporar vegetación a las construcciones (Figura 1), y que han captado la atención de nuestra sociedad debido a que entregan grandes y variados beneficios de manera simultánea. Por ejemplo, permiten remover contaminantes, atenuar ruidos, incrementar la biodiversidad, reducir la escorrentía y mejorar el aislamiento térmico de estructuras, además de proporcionar ambientes más placenteros en el contexto urbano [1]. Para que una cubierta vegetal entregue los beneficios anteriormente señalados se debe diseñar correctamente cada una de sus capas constructivas. El sustrato es una de las capas de mayor interés porque entrega a la vegetación los recursos necesarios para su sobrevivencia: nutrientes, agua y un medio en el cual crecer [2]. La resistencia térmica del sustrato controla las temperaturas a las cuales están sometidas las raíces de las plantas, un factor vital para la subsistencia de la vegetación [2]. Por otro lado, los sustratos también tienen un rol importante en los flujos de agua y calor en la cubierta, influyendo en su eficiencia térmica y generalmente reduciendo los costos de climatización [3-5]. A pesar de su relevancia, los sustratos comúnmente disponibles en el mercado no cuentan con una caracterización que permita comprender los principales procesos físicos que ocurren en ellos. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es determinar las propiedades térmicas de distintos sustratos comúnmente utilizados en cubiertas vegetales chilenas. Esta caracterización es el primer paso para generar herramientas de modelación que permitan predecir el comportamiento de las cubiertas vegetales y apoyen el diseño de estas soluciones tecnológicas.

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Pablo Busch, Athena Carkovic, Virginia González, Carlos Bonilla.
JI3 2015, número 5, páginas 36-41.

Abstract

Mediante el proceso de fotosíntesis los bosques capturan dióxido de carbono (CO2) desde la atmósfera y generan materia orgánica a partir del carbono removido del aire. Una parte de esta materia orgánica pasa al suelo a través de la descomposición de la biomasa de la madera y de los desechos que genera el árbol, como son ramas, hojas o frutos (Figura 1). Durante el proceso, producto de la respiración de los microorganismos del suelo, se libera nuevamente CO₂ al aire. De esta forma, y dependiendo de las condiciones locales, el suelo puede actuar como un sumidero o como una fuente de carbono. Así, el secuestro del carbono consiste en remover el CO2 de la atmósfera a través de las plantas, estabilizarlo y luego fijarlo dentro de los distintos materiales que componen la superficie, lo que reduce su degradación [1]. Este proceso ocurre naturalmente y es típico de los bosques en crecimiento. El secuestro de carbono ha concitado gran interés a nivel mundial, principalmente debido a que la mayoría de los suelos se encuentran por debajo de su capacidad máxima de almacenamiento de carbono [2]. Al comparar el reservorio global edáfico, que se estima de 2.500 Gt (1 Gt=1.015 gramos) de carbono, con el contenido de 760 Gt de la atmósfera y de 38.000 Gt del océano [1], es evidente la gran importancia del suelo en el balance global del carbono. La pérdida de este último en una pequeña fracción del suelo podría generar cambios climáticos globales y graves consecuencias en la atmósfera. Recuperar el potencial de carbono en los suelos surge como alternativa para tratar el problema atmosférico mundial. Para analizar esta posibilidad es necesario cuantificar la capacidad y rapidez del suelo para secuestrar carbono. El objetivo de este estudio es cuantificar el potencial de secuestro de carbono en el suelo de un bosque de la Patagonia chilena. Para ello se utilizó el modelo Century [3] con el cual se estimó la acumulación de carbono en el suelo para un período de 100 años. Century es un modelo especialmente desarrollado para simular los ciclos del Carbono, Nitrógeno, Fósforo y Azufre y de la materia orgánica en ecosistemas terrestres, y ha sido validado en bosques en diversos estudios [4,5]. El modelo Century divide el suelo en tres reservorios: uno activo, uno lento y uno pasivo (Figura 1). El reservorio activo corresponde al material lábil del suelo, formado por los primeros productos de la actividad de los microorganismos. Un ejemplo de este material es el humus, el cual tiene una alta tasa de degradación. El reservorio lento corresponde a la materia orgánica más estable y con una tasa de descomposición intermedia. Finalmente, el reservorio pasivo corresponde al material químicamente resistente y físicamente protegido, de casi nula descomposición. Los flujos de materia entre cada reservorio se determinan en función de la composición del suelo, la temperatura y la humedad [3].

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Iván Navarrete, Ismael Gottreux, Mauricio López.
JI3 2015, número 5, páginas 36-41.

Abstract

Los pavimentos de hormigón presentan una gran área expuesta al secado y, por lo tanto, registran mayores pérdidas de agua y descensos en su humedad interna respecto del común de las estructuras de hormigón. Por ello, particularmente en estas estructuras es muy importante asegurar un buen proceso de curado, para lograr un correcto desempeño del hormigón [1]. En los casos donde no se provee un curado adecuado ocurre retracción plástica, retracción hidráulica, retracción térmica, grietas, alabeo y todo tipo de problemas que ocasionan una disminución en la durabilidad y resistencia [2]. Para que ocurra una hidratación adecuada de los materiales cementicios, la mezcla de hormigón debe tener una humedad interna relativa mayor al 80% [3]. Además, las prácticas actuales muestran una tendencia a usar cementos de alta resistencia temprana, provocando un incremento en la velocidad de hidratación y una reducción anticipada en la permeabilidad del hormigón. Ambos factores producen que el sistema tradicional de curado, que provee agua desde el exterior, sea insuficiente para asegurar una correcta hidratación de los materiales cementicios [4]. Como respuesta a estas necesidades surge el uso de técnicas de curado interno del hormigón. Investigaciones recientes han estudiado la inclusión de materiales, entre los que se encuentran polímeros superabsorbentes y agregados livianos, como reservorios de agua para curado interno y reducción de la retracción en hormigones de alto desempeño [5-9]. Como resultado de dichas investigaciones se obtuvo que el uso de hormigones de alto desempeño con suministros de agua almacenada internamente permite mejorar la resistencia al secado, retracción y agrietamiento en pavimentos. El objetivo de esta investigación es demostrar las ventajas del uso de agregados livianos como agente de curado interno en hormigones empleados en la construcción de pavimentos. Estos agregados livianos reemplazan parte del agregado fino convencional de la mezcla (Tabla 1).

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Nicolás Schimdt, Juan Pablo Cáceres.
JI3 2015, número 5, páginas 28-35.

Abstract

Durante el último tiempo, tanto en Chile como en otros países, se ha extendido notablemente el uso de geodomos semiesféricos como alternativa a la construcción de nuevos espacios. El uso creciente de estas estructuras se explica por su bajo costo y facilidad en su implementación. Sin embargo, estos domos presentan una acústica que no favorece su uso como salas de estudio. Este problema se manifiesta en la presencia de una gran reverberación. Es por esto que surge la necesidad de idear alguna solución acústica para aplicarla a cualquier domo, independiente de su tamaño.

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Vicente Jacobsen, Diego Celentano.
JI3 2014, número 4, páginas 85-92.

Abstract

En Chile se puede apreciar que la industria metalmecánica derivada de los productos del cobre y del acero es la gran exponente de todos los procesos asociados a la elaboración de artículos metálicos, normalmente utilizados como producto final. En estos procesos es de vital importancia la forma en que se elaboran los productos metálicos. Una categoría importante de procesos de manufactura se refiere a aquellos que cambian la forma de un producto inicial sólo con deformación plástica, para darle una forma diferente, adecuada a la demanda del usuario. Éstos son conocidos como procesos de conformado plástico de metales. Comparativamente, los procesos asociados a deformación plástica requieren un aporte energético mucho mayor al que necesitan los relacionados con la aplicación de un haz láser.

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Marina Dragicevic, Gonzalo Suazo, Juan Carlos Muñoz.
JI3 2014, número 4, páginas 80-84.

Abstract

En el presente artículo se explica el tiempo de detención de un tren de Metro en una estación en función de la cantidad de gente que se sube y se baja del tren, la densidad de pasajeros al interior del vehículo y el nivel de ocupación del andén. Un modelo que prediga estos tiempos permite identificar los factores que podrán gestionarse para así reducir estas demoras. Acortar los tiempos de detención permitiría mejorar la experiencia del usuario que sube y baja del tren, disminuir tiempos de viaje y aumentar la frecuencia efectiva que es posible ofrecer en la línea con una flota dada.

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Philippe Bordalí, Rodrigo Pascual.
JI3 2014, número 4, páginas 71-79.

Abstract

Existen situaciones de diseño comunes en la industria, que traerían consecuencias catastróficas en caso de que el sistema entrara en resonancia, por ejemplo, la ruptura de pernos en una unión de una pasarela sobre una autopista. Otro efecto indeseado es que un sistema presente oscilaciones mayores a las amplitudes deseadas frente a algún tipo de excitación externa como por ejemplo, el soporte de un motor, el brazo de un ventilador de pared que esté sometido a grandes vibraciones o bien el poste de una Steady-cam, utilizada para la filmación de escenas de acción. Las vibraciones, al tratarse de oscilaciones alternantes, pueden además afectar considerablemente la vida útil de los equipos, provocando fallas tempranas causadas por el agrietamiento provocado por el fenómeno de fatiga.

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