Benjamín Lagos, Gonzalo Reyes.
JI3 2011, número 1, páginas 44-46.

Abstract

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 plana de procesamiento Las Tórtolas a través de un ducto de 56 km. La vida util de estos mineroductos se ve profundamente afectada por la acción de la pulpa que se transporta. En particular, la pulpa se desgasta el acero usado para la construcción de los mineroductos a través de mecanismos de corrosión y abrasión. El objetivo de este estudio es 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.

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Germán Villarroel, Rodrigo Pascual.
JI3 2011, número 1, páginas 42-43.

Abstract

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 pais. 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 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 rotot durante la etapa de sieño es fundamental para no tener problemas 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 se pueden identificar las velocidades críticas de rotación 8donde se corta la velocidad de rotacion con las frecuencias naturales) y con la respuesta forzada al desbalance se puede determinar la zona de seguridad de operación del turbogenerador donde las amplitudes de las vibraciones son pequeñas. Tambien se observa que las amplitudes de giro maxima 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.

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Carolina Urzúa, Carlos Jerez
JI3 2011, número 1, páginas 40-41.

Abstract

Los desafíos del mundo moderno han llevado a fisicos, matemáticos e ingenieros a estudiar distintos métodos de resolución de ecuaciones diferenciales parciales, como los elementos finitos (FEM) y elementos de fronter (BEM), entre muchos otros. Evidentemente, todos estos métodos tienen sus fortalezas y debilidades y, acorde a las mismas, el contexto que favorece su aplicación. 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 asi su implementacion computacional. Entre los muchos usos que se le da a los elementos de frontera, se encuentra el analisis del efecto que tienen obstaculos 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 cero. 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 implementación numérica de dichos operadores actuando como precondicionadores y discutir sus futures extensiones.

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Francisco Morales, Leandro Herrera, César Sáez.
JI3 2011, número 1, páginas 37-39.

Abstract

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 sólida (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 el 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 encuentra 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, sulfobacillus thermosulfidooxidans 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 realizar una evaluación comparativa 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 asi obtener resultados concretos y extrapolables a la gran industria minera.

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María Isabel Moenne, Pedro Saa, J. Ricardo Pérez, Eduardo Agosín.
JI3 2011, número 1, páginas 34-36.

Abstract

El oxígeno es uno de los gases mas 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 el 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. Actualmente, la mayoría de 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 de 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 geseosa, y exhibir sus posibles aplicaciones en la vinificación.

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Patricio Gallardo, Fernando Henríquez, Rolando Dünner, Carlos Jerez.
JI3 2011, número 1, páginas 30-33.

Abstract

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 tambien forma parte. ACT observa la luz mas antigua en el Universo, el fondo cósmico de microondas (CMB) a escalas angulares de arco minutos (una sexagesima 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, asi 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 mas sensible. Aunque existen simulaciones numéricas para acotar los problemas de acoplamiento óptico, es necesario un método para medir la luz lateral proveniente de las estructuras macánicas del telescopio y así poder estimar el desempeño del actual diseño. Para poder cumplir con este propósito, se diseña un trasmisor 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 patron 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 caracteristicas de algunos elementos en el trasmisor tienen una fuerte influencia en el patrón de radiación. Esta medición fue necesaria para la calibración del experimento en el telescopio.

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Pedro Saa, Martín Cárcamo, Javiera López, J.Ricardo Pérez, Claudio Gelmi.
JI3 2011, número 1, páginas 26-29.

Abstract

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 consistente en encontrar el set de parámetros óptimos que permite reproducir la dinámica observada del sistema de la forma mas 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 mas utilizados en biotecnología. Ellos consideran procesos interativos que encuentran eficientemente soliciones cercanas al óptimo, combinando de forma adecuada diferentes estrategias de aprendizaje para explorar los espacios de busqueda. Estos métodos son relativamente fáciles de codificar, lo que los hace apropiados para una amplia variedad de problemas. Sin embargo, un buen ajuste 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.

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María Teresa Molina, Katerin Schmidt, Adolfo Uribe, Loreto Valenzuela.
JI3 2011, número 1, páginas 22-25.

Abstract

«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 Biopiocesos, AIChE PUC, el cuestionamiento anterior fue la principal motivación para realizar la presente investigación debido al posiúvo impacto que podría tener la creación de una planta piloto ema universidad. Un apoyo clave eii 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, 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 aceite› de desecho mediante un proceso de transesterilicación básica (ver cuadro de Información Adicional). Esta úlltima 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 produccion 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 produccion de biodiesel.

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Juan Antonio Karmy, Matías Fernández, Maximiliano Guerrero, Gonzalo Díaz.
JI3 2011, número 1, páginas 18-21.

Abstract

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 durante el primer semestre del año 2011, para ahondar sobre las ventajas de desarrollar software para estas plataformas y, a su vez, entregar un productode 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.

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