Javier Cueto, Sebastián Arentsen, Loreto Valenzuela, Ximena Hidalgo, Tamara Rabi.
JI3 2013, número 3, páginas 56-61.

Abstract

El volcanismo y la deformación tectónica son procesos geológicos fundamentales que han contribuido a la formación de Los Andes. Estos procesos ocurren a escalas de tiempo muy variables, desde unos pocos minutos (como ocurre con erupciones volcánicas, terremotos y aluviones) a millones de años (tales como la formación de cordilleras), por lo que entender su naturaleza es un gran desafío para el hombre. En muchos casos no hay suficientes antecedentes históricos sobre el comportamiento de los volcanes y su relación con las fallas geológicas. No obstante, estos procesos pueden tener un impacto muy significativo e influir, tanto en las personas, como en el medio ambiente (erupciones volcánicas, terremotos, energía geotérmica). En un país como Chile, ubicado en el llamado «Cinturón de Fuego del Pacífico», estudiar estos procesos resulta crucial para mejorar su entendimiento y conocer la historia geológica del entorno. Para estudiar la interacción entre tectónica y volcanismo, se visitó la zona donde se ubican los volcanes Lonquimay y Callaqui (ubicados en el límite entre las regiones de Bío-bío y de la Araucanía). Además de la evidencia geológica e histórica de volcanismo, existen registros de deformación tectónica marcados por el sistema de falla Liquiñe – Ofqui (SFLO). El SFLO, es un sistema de falla intra-arco de rumbo dextral, que ha estado activo, al menos, durante los últimos 25 millones de años (Ma). Se extiende por, aproximadamente, 1.200 km entre los 38° y 47°S, a través de numerosos segmentos discretos, y representa el sistema de falla activo mas extenso de Chile [1,2]. El SFLO se ha formado, principalmente, por el efecto que produce la subducción de la Placa de Nazca bajo la Placa Sudamericana (Ver figura 1). El sector visitado se encuentra, entonces, en el extremo norte del SFLO. Durante el trabajo en terreno, se pudieron analizar y constatar elementos de las últimas erupciones de los volcanes, así como evidencias de movimientos tectónicos.

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Johanna Coronado, Leonardo Vanzi, Krysztof.
JI3 2013, número 3, páginas 51-55.

Abstract

Los espectrógrafos son instrumentos que entregan una gran cantidad de información en astronomía pues, al observar un espectro, se puede medir y obtener las líneas características de un elemento químico en particular y de esta forma, por ejemplo, inferir qué elemento está presente en una determinada estrella o galaxia o, también, como es el caso de este trabajo de investigación, medir las velocidades radiales a las que se mueven las estrellas a partir de los espectros observados. PUCHEROS es un espectrógrafo echelle de alta resolución para el espectro visible, desarrollado en el Centro de Astro.Ingeniería UC [1], siendo el primer instrumento astronómico construido completamente en Chile. Presente un gran desafío al ser diseñado para trabajar con un telescopio relativamente pequeño, el ESO-50 cm, ubicado en el Observatorio Docente UC Santa Martina. Además, abre las puertas a desarrollar investigación científica a nivel de pregrado y postgrado e, incluso brida la oportunidad de complementar observaciones realizadas con telescopios de mayor tamaño. Los componentes ópticos y el detector CCD (Charge-Coupled Device) fueron adquiridos en EE.UU., pero la mayoría de los componentes mecánicos fueron y construidos en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Metalurgia UC [2]. La señal de entrada de PUCHEROS es alimentada por una fibra óptica, lo que permite instalarlo en un entorno estable y controlado, alejado del telescopio, mejorando la precisión en las mediciones. El rango espectral va desde 4.000 a 7.000 Angstroms alcanzando una resolución de 20.000. La luz de la estrella ingresa al instrumento a través de una interfaz telescopio-fibra óptica. En ella un espejo metálico con un diafragma circular, permite el ingreso de la luz al instrumento y la adquisición de una imagen de la porción de cielo observada. El espectrógrafo constituye una herramienta muy útil y eficiente en el estudio y caracterización de estrellas variables brillantes que no requieren ser observadas con telescopios de mayor tamaño. Esto permite usar telescopios pequeños como instrumento efectivo de investigación. En tal contexto se desarrolla este proyecto de investigación cuyo objetivo es la caracterización del desempeño del instrumento y la observación de dos sistemas binarios nunca antes caracterizados, a partir de los cuales se logró obtener modelos y parámetros físicos importantes, como la masa y el radio de las estrellas.

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Javiera Anguita, Ignacio Vargas.
JI3 2013, número 3, páginas 44-50.

Abstract

En el norte de Chile existen lugares con altas concentraciones de arsénico. Un ejemplo es el río Lluta, en la Región de Arica y Parinacota, donde el arsénico proviene, principalmente, de fuentes geotermales, afectando la productividad agrícola de la cuenca y la salud de sus habitantes. Para que las concentraciones se encuentren dentro del límite aceptado por la Organización Mundial de la Salud (WHO), 50 ugL^-1 en agua [1], es necesario monitorear y controlar las fuentes naturales de arsénico y su reactividad con los sedimentos cercanos a las fuentes geotermales. El arsénico es un metaloide que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, con predominancia en ambientes acuosos de arsenito [As(III)] y arseniato [As(V)]. Destaca por su toxicidad en humanos y otras formas de vida, pudiendo provocar cáncer e incluso la muerte, siendo más tóxico el arsenito que el arseniato debido a la estabilidadde sus reacciones. Sin embargo, existen microorganismos capaces de tolerar altas concentraciones, llegando incluso a utilizarlo en su metabolismo para la obtención de energía, mediante reacciones redox. Microbial Fuel Cells (MFC) emerge como una nueva alternatica para estudiar microorganismos extremófilos y sus interacciones con los ciclos geoquímicos de elementos o contaminantes de interés, en particular aquellos que participan en la química del arsénico Una MFC es un reactor electroquímico-biológico que actúa como una batería, transformando energía química, presente en desechos orgánicos, en energía eléctrica. Los microorganismos capaces de catalizar estas reacciones son denominados «electroquímicamente activos» [2]. Actualmente esta técnica puede ser aplicada para la producción de energía, el desarrollo de biosensores [3] o, incluso, la biorremediación de aguas contaminadas al cambiar, in situ, la especiación de un contaminante [4].

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Trinidad Schlotterbeck, Verónica Dueik, Loreto Valenzuela, Pedro Bouchon.
JI3 2013, número 3, páginas 38-43.

Abstract

Actualmente, la sociedad estpa interesada en llevar una vida mas saludable y, con ello, exige alimentos mas sanos. En este contexto, es de amplio interés estudiar la cantidad de aceite que absorben los productos fritos y los posibles mecanismos que permitan reducirlo, tal como la incorporación de fibras dietéticas. Las fibras dietéticas son ingredientes cada vez más usados en los productos alimenticios, con la finalidad de aportar beneficios nutricionales a los alimentos que la contienen. La fibra dietética corresponde a la fracción de pared celular de plantas y está compuesta por lignina y polisacáridos no almidónicos [1]. Ésta puede clasificarse en dos grandes grupos según su solubilidad en agua: fibra soluble e insoluble, estando sus principales propiedades determinadas por su capacidad de retención del agua. La fibra soluble es aquella que forma una dispersión en agua; la cual conlleva a la formación de geles viscosos en el tracto gastrointestinal [1]. Están compuestas, principalmente, por polisacáridos no celulósicos, mientras que la insoluble está compuesta de celulosa, hemicelulosas y ligninas y se caracteriza por retener agua sin dispersarse en ella. Para efectos de esta investigación se analizó la incorporación de un tipo de fibra soluble, llamada inulina, en un producto frito elaborado a base de gluten y almidón, con el fin de poder estudiar si existe relación entre la adición de la fibra y la disminución en la absorción de aceite durante el proceso de fritura. Dicha premisa se respalda con la hipótesis de que la incorporación de inulina permitiría reducir la absorción de aceite, debido a que promueve la formación de estructura, atrapando los gránulos de almidón dentro de una matriz y formando una barrera efectiva a la absorción de aceite. Al respecto, cabe destacar que la incorporación de inulina se ha estudiado en pastas, estudios que concluyeron que la adición de esta fibra disminuye la liberación de glucosa durante la digestión, posiblemente debido a la menos disponibilidad del almidón en estas matricies [2]. Además, se observó que la textura, estructura, características de cocción y la calidad nutricional de las pastas están intrínsecamente ligadas con la incorporación de fibras. Otro estudio concluyó que la incorporación de inulina en masa de galletas reduce la degradación in vitro del almidón, provocando una disminución significativa en la liberación de azúcar [3]. El presente artículo resume los efectos benéficos de la incorporación de inulina en una matriz de almidón nativo y gluten, en relación a la absorción de aceite, textura y color, en comparación a las muestras sin fibra (control).

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Martín Fuenzalida, J. Ricardo Pérez, José Cuevas.
JI3 2013, número 3, páginas 36-37.

Abstract

Termodinámica es un curso fundamental en la formación de los alumnos de la Escuela de Ingeniería UC. En este curso, los alumnos (de segundo y tercer año, sin especialidad definida) desarrollan las competencias para analizar y diseñar, conceptualmente, máquinas térmicas como plantas de poder, motores, sistemas de refrigeración y bombas de calor de gran relevancia para la industria. Una de las competencia fundamentales es aplicar balances de energía y entropía (primera y segunda leyes de la termodinámica) para describir el funcionamiento y eficiencia de máquinas térmicas y determinar, asi, parámetros relevantes para su diseño. Para ello, los alumnos deben conocer, previamente, las propiedades de los fluidos involucrados en la operación de las máquinas térmicas que se están analizando. Dichas propiedades pueden ser obtenidas a partir de bases de datos experimentales (por ejemplo, tablas o programas que compilan este tipo de información) o calculadas usando modelos termodinámicos estándares. Para el caso de compuestos comunes, como el agua, existe vasta información experimental compilada en tablas que permiten estimar sus propiedades en función de temperaturas y presiones. Sin embargo, existen compuestos para los que, prácticamente, no existe información experimental o ésta no está disponible para los alumnos. En estos casos, se debe recurrir a modelos, como la ecuación de gases ideales o ecuaciones de estado (EoS), como van der Waals (vdW), Peng-Robinson (PR) o Redlich-Kwong (RK). La ecuación de gases ideales es un modelo simple y fácil de aplicar, lo que la convierte en una herramienta de enseñanza de gran valor. Por otro lado, las ecuaciones de estado vdW, PR y RK son modelos más complejos que requieren un análisis mas profundo y cuya aplicación y entendimiento exigen el uso de herramientas computacionales sofisticadas. Éstas deben facilitar el proceso de aprendizaje de los laumnos y fortalecer el desarrollo de las competencias del curso. En este trabajo se describe la implementación, aplicación y evaluación de XSEOS [1], una herramienta computacional fácil de usar y de libre acceso para todos los alumnos. XSEOS es un complemento deExcel que permite calcular propiedades termodinámicas a partir de EoS como vdW, PR y RK y modelos de energía libre de Gibbs que, de otra forma, tomaría bastante tiempo y esfuerzo resolver. Comp primera etapa, se analizan en profundidad las características y capacidades de esta herramienta. Luego, se desarrollan nuevas funciones y aplicaciones de XSEOS, útiles para la enseñanza de EoS en el curso de Termodinámica. Finalmente, se evalúa el uso de XSEOS y su contribución al desarrollo de competencias en el curso de Termodinámica del segundo semestre de 2012.

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Daniel Werner, Rodrigo Gomila, Gloria Arancibia.
JI3 2013, número 3, páginas 32-37.

Abstract

Las Tierras Raras (conocidas como REE por su nombre en inglés, Rare Earth Elements) corresponden al grupo de 17 elementos químicos que incluye a los lantánidos, escandio e itrio. Estos elementos no son tan escasos como parece, pero encontrarlos en una concentración económicamente viable, es poco común. Las REE pueden encontrarse en distintas concentraciones en la naturaleza: como elementos constituyentes básicos de un mineral, en cuyo caso su concentración será de elemento mayor (porcentaje en peso); o como reemplazo de algunos átomos de la red cristalina, en cuyo caso su concentración química será de elemento menor, o traza (ppm y ppb). El uso principal de estos elementos se da en la fabricación de variados dispositivos tecnológicos de última generación y en industrias metalúrgicas. Su negocio está siendo cada vez mas rentable, ya que sus precios han subido, hasta en un 650%, entre 2002 y 2008. Estos valores varían desde US$6.600/Kg para el europio a US$165/kg para el lantano. Países como Estados Unidos, China y Australia tienen las mayores reservas mundiales, mientras que Chile no tiene un ambiente geológico que favorezca la formación de yacimientos de estos minerales [1]. Sin embargo, el aumento de los precios de mercado y el avance del desarrollo tecnológico han despertado nuevamente el interés por la exploración geológica de estos elementos [2]. Estudios previos muestran que en el caso de Chile (situado en un ambiente geológico de margen convergente de placas), existe una concentración significativa entre REE en un cierto tipo de mineralización, conocida como yacimientos de Óxido de Hierro-Cobre-Oro (IOCG por sus siglas en inglés, Iron Oxide Copper Gold) [3].

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Franco Zunino, Marucio López.
JI3 2012, número 2, páginas 62-66.

Abstract

El objetivo general de la investigación es analizar los efectos de la utilización de ceniza de cascarilla de arroz (CCA) como material cementicio suplementario en mezclas de hormigón, y a partir de los resultados, evaluar la proyección y aplicabilidad de dicho material en hormigones de alto desempeño usados en construcción. La relevancia de abordar el uso de nuevas adiciones minerales puede entenderse desde una perspectiva ingenieril al mejorar el desempeño del hormigón en algunos aspectos, como también desde la perspectiva ambiental, al permitir una reducción del porcentaje de clínker en el cemento y de las elevadas emisiones de CO₂ asociadas a su proceso de manufactura [1]. El proceso de fabricación del cemento se constituye hoy como una de las principales fuentes industriales de emisión de dióxido de carbono (CO₂). Datos de EPA [2] (Environmental Protection Agency, dependiente del gobierno de Estados Unidos), indican que la razón de producción de CO₂ es de 0,507 toneladas por cada tonelada de clínker producido. La cascarilla de arroz es un subproducto de la producción de este cereal. Del total en peso, un 20% corresponde a cascarilla, la cual se compone en un 75% de material orgánico y un 20% de sílice (SiO₂) aproximadamente. La ceniza de cascarilla de arroz se obtiene de la combustión de la cascarilla, con un rendimiento de producción cercano al 25% [3-5]. Si bien la combustión de la cascarilla para obtener ceniza también produce CO₂, si se logra insertar el uso de la cascarilla de arroz a nivel más amplio, es posible optimizar la huella de carbono neta del sistema. Estudios realizados en Tailandia [6], donde ya se utiliza la cascarilla de arroz en centrales de poder pequeñas, han comprobado que la huella de carbono neta es significativamente menor dado que, al ser un producto orgánico, el CO₂, liberado es recuperado a través del ciclo de carbono de la biomasa, ventaja comparativa frente a un combustible fósil.

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Fernanda Awad, Eduardo Peñailillo, Attilio Rigotti.
JI3 2012, número 2, páginas 58-61.

Abstract

La presencia de alteraciones en el metabolismo del colesterol constituye un importante factor de riesgo para el desarrollo de enfermedades cardiovasculares como el infarto al corazón y al cerebro, las cuales representan la principal causa de mortalidad en la población mundial. El colesterol junto con otros lípidos se transportan en la circulación sanguínea en complejos polimoleculares conocidos como lipoproteínas. Las lipoproteínas de alta densidad (HDL, High Density Lipoproteins) transportan el colesterol en el plasma sanguíneo desde los tejidos periféricos del cuerpo hasta el hígado (proceso determinado como transporte reverso de colesterol) para su posterior excreción hacia la bilis. Además del transporte reverso, se ha descrito que las partículas de HDL exhiben otras propiedades funcionales beneficiosas para el organismo como capacidad antioxidante, anti-inflamatoria, anti-apoptótica y anti-agregante plaquetaria [1]. Por lo tanto, el estudio de la funcionalidad de las HDL, más allá de su participación en el transporte reverso de colesterol, es importante para comprender mejor la actividad anti-aterogénica de las mismas y facilitar el desarrollo de nuevas terapias en medicina cardiovascular basadas en la modulación de estas propiedades protectoras de las partículas de HDL. Dentro de las condiciones patológicas de alto riesgo cardiovascular destaca la diabetes mellitus(DM), enfermedad que además de la hiperglicemia provoca alteraciones en el metabolismo lipídico y lipoprotéico. Desde un punto de vista epidemiológico, la carga de los sistemas de salud derivada de la enfermedad diabética es muy importante y se proyecta que aumentará 2,1 veces para el año 2030 [2], Por lo tanto, la investigación biomédica en esta área es de gran relevancia para el bienestar y los sistemas de salud de todo el mundo. Este proyecto se propuso estudiar el posible impacto de la diabetes sobre la funcionalidad de las partículas de HDL. Se espera comprobar que en ratones que padecen de diabetes mellitus se producen partículas de HDL con menor función antioxidante lo que comprometería las propiedades ateroprotectoras descritas anteriormente.

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Cristián Bravo, Carlos Bonilla.
JI3 2012, número 2, páginas 53-57.

Abstract

Las microalgas son organismos unicelulares que presentan distintos metabolismos. Por lo general se las considera fotoautótrofos, ya que poseen la capacidad de transformar carbono inorgánico (CO2) en materia orgánica compleja (p.ej. Lípidos, glúcidos y proteínas) [1,2]. Se encuentran presentes en ambientes naturales diversos y resultan relevantes para la industria bioenergética por su carácter renovable, su capacidad para utilizar CO2 desde diversas fuentes y por no requerir suelos de uso agrícola para su producción. Estos microoganismos han sido estudiados intensivamente en los últimos años dentro del campo de la bioenergía, ya que pueden ser empleados como materia prima sustentable en una planta bioquímica industrial o biorrefinería. A artir de ellos es posible producir combustibles como biodiesel, bioetanol, biohidrógeno y biogás; ademas de otros productos relevantes como fuentes proteicas para alimentación, nutracéuticos y fármacos. El aceite que producen muichas especies de microalgas en diversas condiciones ha mostrado ser materia prima utilizable en la producción de biodiesel. Este éster combustible se obtiene mediante un proceso llamado transesterificación y utiliza triglicéridos como materia prima convencional. Por su parte, a partir de la fracción de glúcidos de microalgas es posible producir bioetanol mediante la fermentación alcoholica de azúcares que se pueden obtener de ellas de manera directa o indirecta. También es posible obtener biohidrógeno, ajustando el metabolismo de diversas microalgas empleando diversas estrategias de proceso, y biogás, utilizando parte o la totalidad de la biomasa microalgal en un sistema de digestión anaeróbica. Todas estas fuentes combustibles resultan en una oportunidad relevante que podría permitir la disminución de la dependencia por los combustibles fósiles de la sociedad contemporánea. A nivel mundial, EEUU, Alemania, China, Japón y España se encuentran a la vanguardia en la I&D de proyectos microalgales, ya sea bioenergéticos o alimenticios. En Chile, CORFO y el Ministerio de Energía han entregado fondos relevantes para la formación de consorcios empresariales para la producción de biocombustibles a partir de micro y macroalgas. Al respecto, la Pontificia Universidad Católica de Chile participa del Consorcio AlgaeFuels S.A. a través de académicos de las facultades de Ingeniería y Ciencias Biológicas. También en Chile se han establecido iniciativas privadas como Clean Energy E.S.B., localizada en Ventanas, V Región. El objetivo general del trabajo aqui presentado es analizar – en términos económicos y energéticos- el uso de biomasa microalgal para la producción de biocombustibles en Chile, proveyendo un modelo que facilite la selección tecnológica, el diseño de procesos y el diseño de sistemas basados en microalgas. El modelo incluye el desarrollo de inóculo fotosintético de fotobiorreactores (FBRs), el cultivo de alta escala empleando la tecnología de piscinas abiertas, la cosecha de la biomasa microalgal, la extracción de compuestos de interés y la producción de biocombustibles y subproductos. El trabajo está siendo desarrollado en el contexto del convenio UC – Ministerio de Energía, cuyo objetivo es apoyar la investigación y obtener información relevante a nivel país sobre energías renovables no convencionales (ERNC), para contar con antecedentes actualizados y significativos que faciliten la elaboración de políticas en el ámbito energético.

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Daniela Cabrera, Carlos Bonilla.
JI3 2012, número 2, páginas 49-52.

Abstract

La protección del medio ambiente luego de la etapa de cierre de faenas mineras es un tema de creciente preocupación. Entre otros aspectos, esto se debe a los efectos asociados a la erosión y arrastre de los materiales provenientes de estas faenas [1]. Debido a esto, en los países desarrollados el plan de cierre o de recuperación de sitios mineros habitualmente considera el uso de modelos de simulación para la evaluación del impacto ambiental y el comportamiento del sitio en el mediano y largo plazo [2]. Dentro de los modelos de simulación más utilizados para el estudio de la erosión hídrica en sitios mineros destaca el Water Erosion Prediction Project WEPP [3]. Después de numerosas validaciones, el modelo WEPP ha probado ser una herramienta útil tanto para evaluar los efectos del cima y la condición del sitio como también la efectividad de los filtros vegetacionales en la reducción de la erosión [4]. En el caso particular de Chile, existen mas de 440 faenas mineras abandonadas las cuales se cerraron sin tomar las medidas de seguridad hoy exigidas [5]. Por otra parte, eñ 49% del territorio nacional presenta algún grado de erosión en los suelos [6]. De esta forma, la combinacion de factores climáticos y la presencia de materiales fácilmente erodables aumentan la probabilidad de ocurrencia de problemas ambientales de este tipo. De acuerdo a lo anterior, los objetivos de este estudio fueron: a) estimar la erosión en una antigua azufrera ubicada en el extermo norte de Chile mediante un modelo de simulación de procesos biofísicos y b) evaluar los efectos de un humedal existente a los pies del depósito minero en la reducción de la producción de sedimentos.

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