Repositorio de Tesis UCSC
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Recent Submissions
Evaluación de la operación de camiones a h2v: análisis de variables técnicas y económicas de los camiones a hidrógeno verde recientemente incorporados en chile respecto a camiones diesel
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2026) León Ayala, Matías Javier; Lizana Fuentes, Ricardo; Espinosa Neira, Eduardo
El cambio climático, impulsado por la quema de combustibles fósiles, genera emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) como el CO2, que en 2023 alcanzaron 37,01 mil millones de toneladas métricas a nivel global, con China y Estados Unidos como principales emisores (Statista, 2024; Parlamento Europeo, 2018). En Chile, el sector energético, especialmente el transporte terrestre, contribuye significativamente, con un 87,47% de las emisiones del sector transporte provenientes de camiones pesados y autobuses, que emitieron 9.766,2 kt CO2 eq en 2020 (Inventario Nacional de GEI, 2022). Estas emisiones no solo aceleran el calentamiento global, sino que también deterioran la calidad del aire, aumentando riesgos de enfermedades cardiovasculares y respiratorias (Torres Vázquez et al., 2023; Villanueva et al., 2019). Chile, altamente vulnerable al cambio climático, enfrenta desafíos como desertificación, pérdida de biodiversidad y olas de calor más intensas (ARClim, 2025).
Para abordar esta problemática, Chile ha establecido metas ambiciosas hacia la carbono neutralidad al 2050, alineadas con el Acuerdo de París (2015) y su NDC 3.0 (2025), que priorizan la descarbonización del transporte y la energía (UNFCCC, 2025). La Estrategia Nacional de Electromovilidad (2021) impulsa la electrificación del transporte público y privado, mientras que la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde (2020) promueve el uso de hidrógeno verde (H2V) en sectores de difícil descarbonización, como el transporte de carga pesada. Este combustible, producido mediante electrólisis con energías renovables, ofrece mayor autonomía y tiempos de recarga más cortos que los vehículos eléctricos a batería, siendo ideal para camiones de gran tonelaje (Ministerio de Energía, 2020). Proyectos como el camión H2V de Walmart Chile y Marval Clean Logistics, con 750 km de autonomía y cero emisiones, demuestran su viabilidad (H2 News, 2024).
Sin embargo, la adopción de camiones H2V enfrenta desafíos como altos costos iniciales, infraestructura limitada y necesidades de regulación (Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde, 2020). La Ley de Eficiencia Energética (2021) y el Plan Nacional de Eficiencia Energética (2022-2026) fomentan estándares más estrictos y la transición hacia tecnologías limpias (Ministerio de Energía, 2022). Este estudio evalúa la viabilidad técnica y económica de camiones H2V frente a los diésel, analizando el Costo Total de Propiedad (TCO), autonomía y condiciones de mercado. Utilizando datos de fabricantes como Hyundai y modelaciones en Excel con Solver, se comparan escenarios con precios de H2V entre 1,5 y 5 USD/kg, identificando que flotas de más de 50 camiones y precios de H2V inferiores a 3 USD/kg son competitivos. El diagnóstico propone flotas piloto en regiones estratégicas, infraestructura de hidrolineras y políticas de incentivos para acelerar la transición, contribuyendo al cumplimiento de las metas climáticas de Chile y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 7 y 13).
Propuesta de modelo FEM del flujo de electrolito y transporte de especies disueltas en una celda de electroobtención de cobre de escala industrial para desarrollo de modelo de predicción de KPIs
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Nova Placencia, Felipe Ignacio; Vergara R., Samuel A.; Nisar, Muhammad; Espinosa N., Eduardo E.
La electroobtención de cátodos de cobre de alta calidad es un proceso fundamental en la industria minera de Chile, uno de los principales productores mundiales de este metal. Este proceso es crucial para obtener cobre con un 99,99% de pureza, que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones industriales y tecnológicas, por lo que la eficiencia y la calidad del proceso de electroobtención son fundamentales para mantener la competitividad de la industria minera chilena en el mercado global.
Para garantizar la eficacia y la seguridad del proceso, es esencial utilizar herramientas avanzadas de modelado y simulación, como el software Comsol Multiphysics. Este software permite simular el proceso de electroobtención y analizar diferentes escenarios para optimizar la operación y prevenir posibles problemas, como la aparición de cortocircuitos o circuitos abiertos.
La presencia de cortocircuitos o circuitos abiertos pueden afectar significativamente la producción de cobre, ya que causan fluctuaciones en la densidad de corriente eléctrica provocando una mala deposición de cobre en el cátodo, disminución de vida útil de equipos y elevar el costo tanto de mantenimiento como de producción.
La detección temprana de estas anomalías es crucial para garantizar la eficiencia y calidad del producto final. Tradicionalmente se emplea equipos invasivos que intervienen en el proceso afectando su operación, por lo que el uso de modelos de predicción para anticipar el comportamiento de la celda ofrece una solución innovadora y no intrusiva.
Al entrenar un modelo de clasificación con datos de conductividad y con su respectiva clase (condición operativa), es posible desarrollar un modelo predictivo preliminar. Este modelo es capaz de detectar patrones asociados a cortocircuitos, circuitos abiertos o condiciones normales en base a la conductividad medida al final de la celda, logrando alertar al personal de mantenimiento antes de que estos problemas afecten significativamente a la producción.
Obtención de perfil de concentración de sólidos en sedimentación mediante tomografía de impedancia eléctrica
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Carrasco Alarcón, Eduardo Mauricio; Vergara R., Samuel A.; Betancourt, Fernando; Cariñe, Jaime
La Tomografía de Impedancia Eléctrica (TIE) es una técnica de imagen no invasiva que mide la conductividad o impedancia eléctrica en una zona. Esto la vuelve una tecnología interesante para estudios de sedimentación de sólidos, ya que, a diferencia de los métodos visuales tradicionales, no depende de la claridad del fluido.
En este trabajo se obtuvieron perfiles de concentración de sólidos a partir de simulación de medición con tomografía de impedancia eléctrica. Para esto, primero se seleccionaron tres instantes representativos desde un perfil en el tiempo de sedimentación Batch generado con el modelo fenomenológico de sedimentación-compactación. Estos perfiles de concentración fueron mapeados a conductividad mediante la relación de Perry and Chilton [8]. Una vez obtenido el mapeo conductividad, se simularon los valores de voltajes en un tomógrafo utilizando Matlab (EIDORS). Estos voltajes fueron utilizados para obtener reconstrucciones bidimensionales de conductividad mediante el algoritmo de reconstrucción Gauss Newton y tres diferentes tipos de regularizaciones Thikonov, Laplace y Noser. Estas reconstrucciones fueron mapeadas a una dimensión con el propósito de conocer el comportamiento con respecto al mapeo de conductividad original. Se exploraron adicionalmente alternativas para subsanar objetos de reconstrucción debido a la diferencia de ganancia en cercanía de los electrodos.
Una vez obtenidas las comparaciones con respecto a la original, se volvió a generar un mapeo de concentración de sólidos en una dimensión con los algoritmos utilizados, para ver evaluar comportamiento de este con respecto al mapeo original.
Se evaluaron las reconstrucciones midiendo el error cuadrático medio con respecto al perfil unidimensional con el que se generaron los voltajes. Como resultado se obtuvo que el método de Laplace es el más adecuado para resolver este problema particular. Se desarrolla también en el informe una búsqueda de los hiperparámetros de los métodos de regularización.
Modulación epigenética de la polarización de macrófagos en el cáncer colorrectal
(2026) Gutierrez Monsalve, Yanitza Belen; Hepp Castro, Matias
El cáncer colorrectal (CCR) es una de las neoplasias malignas con mayor incidencia y mortalidad a nivel mundial. Su microambiente tumoral (TME) se caracteriza por una alta infiltración de células inmunológicas, entre las cuales los macrófagos destacan por su abundancia y marcada plasticidad. Según los estímulos presentes en el TME, estos pueden polarizarse hacia un fenotipo M1, de perfil antitumoral, o hacia un fenotipo M2, asociado a funciones protumorales y de reparación tisular. El factor de transcripción STAT3, frecuentemente activado en CCR, promueve la polarización hacia el fenotipo M2. Evidencias recientes sugieren que dicha activación puede ser modulada epigenéticamente mediante la inhibición de la histona desacetilasa 6 (HDAC6), lo que abre nuevas posibilidades terapéuticas para reprogramar la función de los macrófagos en el TME. El objetivo del presente estudio fue evaluar si la inhibición de HDAC6 modula la polarización de macrófagos asociados al CCR mediante la regulación del eje HDAC6/STAT3, favoreciendo un perfil M1 con características antitumorales. Para ello, se utilizó la línea de monocitos humana THP-1, diferenciada a macrófagos mediante PMA y posteriormente polarizada hacia los fenotipos M1 o M2 mediante la adición de citoquinas. Las células fueron tratadas con el inhibidor selectivo de HDAC6 Nexturastat A. La expresión y activación de HDAC6/STAT3 se evaluó mediante Western blot, mientras que la expresión de marcadores de polarización se determinó mediante RT-qPCR, inmunocitoquímica y citometría de flujo. Además, se analizó el efecto del medio condicionado de los macrófagos sobre la expresión génica de células HCT-116 y se evaluó la capacidad fagocítica de los macrófagos mediante cocultivos con células tumorales. Los resultados sugieren que la inhibición de HDAC6 aumentó la acetilación de α-tubulina y disminuyó la fosforilación de STAT3, sin modificar sus niveles totales. A nivel transcripcional, se observaron tendencias compatibles con una disminución de marcadores asociados al fenotipo M2 y un incremento de marcadores M1, aunque sin diferencias estadísticamente significativas. El análisis proteico mostró un aumento significativo de CD86 y una disminución de CD163 en macrófagos M2 tratados con Nexturastat A, marcadores de fenotipo M1 y M2 respectivamente. Asimismo, el medio condicionado de macrófagos tratados moduló la expresión de genes relacionados con vías inmunomoduladoras y de progresión tumoral en células HCT-116, incluyendo IRAK1, MAPK12, MLST8 y TRIP6. Finalmente, la inhibición de HDAC6 incrementó la capacidad fagocítica de los macrófagos M1. Los resultados obtenidos respaldan parcialmente la hipótesis planteada, sugiriendo que la inhibición selectiva de HDAC6 modula el eje HDAC6/STAT3 y favorece una reprogramación parcial de los macrófagos hacia un fenotipo con características más proinflamatorias. Estos hallazgos posicionan al eje HDAC6/STAT3 como un potencial blanco terapéutico para la modulación del microambiente tumoral en cáncer colorrectal y respaldan la realización de estudios adicionales.
Propuesta de monitoreo online de MP2,5 en la ciudad de Constitución como herramienta para la gestión ambiental y la salud pública
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2026) Freire Reyes, Yasna Karina; Espinosa Neira, Eduardo; Nisar, Muhammad; Garcés H., Hugo
La calidad del aire en las ciudades de la zona centro-sur de Chile constituye un desafío creciente, particularmente en territorios donde predomina y no está certificada, y las condiciones geográficas favorecen la acumulación de contaminantes atmosféricos. La ciudad de Constitución, en la Región del Maule, presenta características ambientales y socioeconómicas que sugieren un riesgo relevante de exposición a material particulado fino (PM2,5). Sin embargo, la comuna no cuenta con sistemas de monitoreo ni con datos oficiales que permitan evaluar la magnitud real del problema, lo que limita la capacidad institucional para diseñar estrategias preventivas y proteger la salud de la población.
El presente trabajo se desarrolla en este contexto de ausencia de información local, con el objetivo de comprender los factores que podrían influir en la generación y concentración de PM2,5 en Constitución. Para ello, se analizan antecedentes nacionales e internacionales sobre la contaminación por leña, episodios críticos, impactos en la salud y experiencias de monitoreo en territorios de características similares. Paralelamente, se incorpora un diagnóstico territorial que considera elementos climáticos, geográficos, urbanos y socioambientales que permiten caracterizar las condiciones potenciales de riesgo en la ciudad.
A partir de la revisión teórica y del análisis del territorio, se evaluó la pertinencia de incorporar en el futuro estaciones de monitoreo de bajo costo como herramienta inicial para establecer una línea base de calidad del aire. En este marco, se definen criterios técnicos y territoriales para orientar la selección de zonas prioritarias de emplazamiento, tales como densidad residencial, uso de leña, presencia de fuentes emisoras, patrones de ventilación local, vulnerabilidad social y accesibilidad. La propuesta no contempla costos ni especificaciones de instalación, sino que se orienta a entregar una fundamentación técnica y espacial que permita, en etapas posteriores, avanzar hacia la implementación de sistemas de vigilancia atmosférica.
Los resultados evidencian una brecha crítica de información que dificulta la evaluación de los riesgos sanitarios asociados al PM2,5 en la ciudad de Constitución. Asimismo, se identifican sectores del territorio donde la interacción entre condiciones sociales, ambientales y habitacionales podría favorecer una mayor exposición, lo que subraya la necesidad de contar con instrumentos de monitoreo a corto y mediano plazo.
En conclusión, la presente investigación constituye un aporte inicial para la futura construcción de una línea base de calidad del aire en la ciudad de Constitución. La definición de criterios de localización y el diagnóstico territorial realizado permiten orientar decisiones municipales y regionales en torno a la instalación de estaciones de medición, contribuyendo al fortalecimiento de la gestión ambiental y a la prevención de riesgos sanitarios asociados a la contaminación por PM2,5.