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Thesis Modelación y diseño de cargador inalámbrico trifásico para camiones eléctricos en base a Convertidor Multinivel Modular Matricial (M3C)(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Burgos Luengo, Pablo Enrique; Lizana F., Ricardo A.; Espinosa, Eduardo; Rivera, SebastiánLa Transmisión Inalámbrica de Potencia (WPT) basada en Transmisión de Potencia Inductiva (IPT) se plantea como una alternativa para cargadores de Vehículos Eléctricos (EVs), ofreciendo mayor robustez, compacidad, seguridad y capacidad de transmisión frente a los cargadores cableados. Estos sistemas requieren señales de alta frecuencia, comúnmente generadas por convertidores AC/AC tipo back-to-back con Frente Activo (AFE), los cuales son voluminosos, poco robustos y de baja calidad de señal. Como solución, se propone el uso del Convertidor Multinivel Modular Matricial (M3C) el cual utiliza 9 ramas de Convertidores Modulares Multinivel (MMC) en serie, ofreciendo un diseño más robusto y compacto que el esquema back-to-back tipo AFE. Además, su señal de salida puede ser escalada en calidad y/o nivel de tensión añadiendo más módulos en serie. Debido a las ventajas del M3C y su escalabilidad a medias-altas tensiones, se propone utilizarlo para la creación de un cargador inalámbrico trifásico para camiones eléctricos. Primeramente, se tomó el diseño de un sistema IPT monofásico para 20 [kW] de alta eficiencia. Posteriormente se escaló este diseño a 500 [kW] mediante el uso del sistema p.u en las bobinas, para así cumplir la potencia requerida para la carga inalámbrica de vehículos pesados. Luego se adaptó este diseño a un sistema trifásico, normalmente esto añade complejidades al diseño. Sin embargo, mediante la utilización de algunas técnicas físicas de diseños de bobina como el “overlapping”, se simplifica la adaptación, considerando cada una de las fases del sistema trifásico como un sistema monofásico. Cabe mencionar que en este documento no se ahondó en diseños físicos de la bobina, sino que se enfocó en el diseñó de parámetros eléctricos. Finalmente se presentó y adaptó el M3C para acoplarle el sistema IPT trifásico de 500 [kW] desarrollado anteriormente. Para comprobar los procedimientos durante el desarrollo del presente documento, se realizaron simulaciones en Matlab Simulink. Los resultados muestran que el cargador inalámbrico de alta eficiencia funciona correctamente, al igual que su escalamiento a 500 [kW], el cual conserva los comportamientos establecidos por el diseño original de 20 [kW]. La adaptación al sistema trifásico conserva una alta eficiencia y divide el estrés de la carga entre las 3 fases. Finalmente, se demuestra que la adaptación del cargador inalámbrico al nuevo convertidor funciona adecuadamente, por lo que es posible crear un cargador inalámbrico para camiones eléctricos utilizando el permitiendo un diseño de cargador inalámbrico trifásico más compacto y robusto que los convertidores back-to-back tipo AFE.Thesis Evaluación de sistema de bombeo fotovoltaico considerando distintos sistemas de seguimiento solar(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Sandoval Lobos, Jaime; Vergara R., Samuel; Lizana F., RicardoLos sistemas de bombeo fotovoltaicos se han consolidado como una alternativa real para el abastecimiento de agua en zonas rurales, agrícolas e industriales con acceso limitado a la red eléctrica o con costos elevados de combustibles fósiles. Esto también ha sido impulsado por el cambio hacia fuentes de energía renovables por sobre las no renovables. Este informe evalúa un sistema de bombeo fotovoltaico con tres sistemas de seguimiento solar: un eje, un eje inclinado y doble eje. Se consideran dos conexiones del motor (delta y estrella). Se midieron tensiones y corrientes en DC y AC, caudal y presiones, con el fin de calcular la potencia DC, la potencia de entrada, la potencia convertida y la potencia hidráulica, junto con las eficiencias del inversor, del motor, la eficiencia hidráulica y la eficiencia global. El análisis, se divide en mañana (llave parcialmente cerrada) y tarde (llave abierta). También, se realizará una evaluación del fenómeno de cavitación, mediante el método, análisis de corriente del estator. El montaje experimental se desarrolló en el laboratorio Microred de la Universidad Católica de la Santísima Concepción, utilizando un equipo de adquisición Dspace MicroLabBox y las plataformas ControlDesk y MATLAB para registro y procesamiento de los datos. Se emplearon sensores de presión y caudal, además de sondas de voltaje y corriente. Los resultados obtenidos, muestran que en conexión delta los sistemas seguimiento solar presentan rendimientos eléctricos e hidráulicos similares, con pequeñas diferencias entre ellos. Los mismo ocurre con los seguidores en configuración estrella. Respecto al rendimiento, en conexión delta se alcanza una mejor eficiencia eléctrica e hidráulica en comparación con la configuración estrella.Thesis Construcción de medidor de permitividad relativa y conductividad eléctrica(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Muñoz Aguilar, Héctor Sebastián; Restrepo M., Silvia E.; Cariñe Catrileo, JaimeEste proyecto se enfoca en el estudio de diferentes técnicas para medir la permitividad relativa y la conductividad eléctrica de los suelos. Se analiza la influencia del suelo en un sistema de antena con el objetivo de comprender cómo las propiedades de permitividad y conductividad del suelo afectan el funcionamiento y/o rendimiento de una antena. Por esta razón, se llevará a cabo la construcción de un medidor de permitividad y conductividad eléctrica, que consiste en una antena de tipo monopolo, utilizada para realizar mediciones de los parámetros S11 (coeficiente de reflexión) al estar en contacto la antena con distintos tipos de suelo o superficie de interés. Posteriormente, se compararán estas mediciones con simulaciones realizadas en el software FEKO, para así determinar los parámetros eléctricos del suelo, en este caso, se determinarán los valores de permitividad relativa y conductividad eléctrica. Para llevar a cabo la construcción de la antena monopolo, se realizaron una serie de modelaciones y simulaciones. Posterior a esto, se llevó a cabo la construcción física de la antena monopolo. Una vez construida, se realizan mediciones de prueba. En la primera etapa de medición, se realizaron mediciones en medios con permitividad y conductividad eléctrica conocidas (aire y agua), para verificar su correcto funcionamiento. Para finalizar, se realizaron mediciones en un suelo cuyas propiedades dieléctricas eran desconocidas, determinando estos valores a través del instrumento construido. El proyecto busca profundizar en la comprensión de cómo las propiedades eléctricas del suelo influyen en la interacción con señales electromagnéticas, lo que es relevante en aplicaciones como la comunicación por radio, la detección remota o en este caso en aplicaciones como el radio telescopio MIST. Por otra parte, este proyecto tiene como objetivo entregar una nueva opción para el estudio de suelos en donde la combinación de mediciones y simulaciones permitirá obtener información valiosa sobre las características dieléctricas del suelo y su variación en diferentes condiciones. Esto puede tener importantes implicaciones en la optimización de sistemas de antenas y en la toma de decisiones en proyectos de ingeniería que involucran la interacción con los suelos.Thesis Evaluación de desempeño de grúa horquilla alimentada por múltiples fuentes de almacenamiento energético(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Pérez Henríquez, Luis Esteban; Espinosa Neira, Eduardo E.; Lizana F., Ricardo A.La contaminación ambiental provocada por el uso intensivo de combustibles fósiles en el sector industrial ha impulsado la búsqueda de alternativas energéticas más limpias y sostenibles. En este contexto, las grúas horquilla, ampliamente utilizadas para el transporte interno de carga, representan un desafío, ya que la mayoría funciona con combustibles fósiles o con baterías eléctricas de lenta recarga. Las celdas de combustible de hidrógeno surgen como una opción viable al ofrecer operación continua, recarga rápida y emisiones prácticamente nulas. No obstante, su respuesta dinámica limitada ante variaciones de carga reduce la eficiencia del sistema. Para resolver esta limitación, los sistemas híbridos que integran celdas de combustible, baterías y supercapacitores permiten combinar las ventajas de cada fuente, logrando una operación más estable, eficiente y sustentable. El presente trabajo tiene como objetivo analizar y evaluar el comportamiento de un sistema híbrido de almacenamiento energético implementado en una grúa horquilla eléctrica Still RX60-30L, conformado por una celda de combustible, baterías de litio y supercapacitores, controlados mediante un Sistema de Gestión de Energía (EMS). Debido a contingencias técnicas, la celda de combustible fue reemplazada en algunas pruebas por la batería de plomo-ácido original del equipo. El estudio se centró en la dinámica de las variables eléctricas ya sea corrientes, potencias, voltajes y energía bajo diferentes condiciones de operación, a través de ensayos experimentales de conducción y levantamiento de carga. Durante el desarrollo del proyecto se diseñó un sistema de control y medición basado en el software ControlDesk, junto con modelos implementados en Simulink para la gestión y protección de las fuentes energéticas. Además, se incorporó un algoritmo en el EMS que permite definir límites configurables de conexión y desconexión de las baterías de litio según la corriente de carga, logrando así controlar el aporte energético de las baterías. Los resultados experimentales demuestran que el uso combinado de la celda de combustible y los supercapacitores permite suavizar las variaciones de potencia y mejorar la estabilidad del sistema durante los transitorios de carga. Además, al reemplazar la celda de combustible por la batería de plomo-ácido, el sistema híbrido mantuvo un desempeño adecuado en las pruebas realizadas, mostrando un comportamiento estable y eficiente en la entrega de energía.Thesis Desarrollo de sistema basado en guante háptico para el control de entornos inteligentes(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Vives Arriagada, Roberto Esteban; Bustos P., Ricardo; Espinilla E., MacarenaEn este trabajo se presenta el desarrollo de un sistema de control háptico sensorizado, implementado en forma de un guante inteligente orientado al control de entornos domóticos mediante tecnologías de Internet de las Cosas (IoT). El sistema permite el reconocimiento de gestos manuales en tiempo real, facilitando la interacción del usuario con dispositivos del hogar inteligente de manera intuitiva y no intrusiva. El guante incorpora sensores analógicos tipo potenciómetro, los cuales permiten medir el ángulo de flexión de las articulaciones de los dedos. Esta información es procesada para identificar gestos específicos que desencadenan acciones dentro del entorno controlado. A diferencia de otros sistemas hápticos, comúnmente utilizados en aplicaciones médicas o de realidad virtual, esta propuesta se enfoca en una solución funcional y adaptable al ámbito de la domótica. El proyecto se estructura en tres fases: diseño e implementación del guante, construcción de un entorno de prueba con dispositivos representativos de una vivienda inteligente, y la integración del sistema con una plataforma IoT existente, específicamente Home Assistant, para la comunicación y control de los dispositivos conectados, así como la integración de una interfaz de usuario. Finalmente, los resultados obtenidos durante la fase de pruebas validaron la viabilidad técnica del sistema propuesto. Se observó una respuesta rápida y precisa ante los gestos realizados con el guante, permitiendo la activación confiable de los actuadores asociados en el entorno simulado, control de cortina, control de cerradura de puerta, iluminación RGB, ventilación y alarma sonora. El sistema fue capaz de distinguir combinaciones complejas de movimientos sin pérdida de señal ni retardo perceptible, demostrando estabilidad en la comunicación mediante MQTT. La integración con dispositivos comunes en un entorno domótico permitió confirmar la funcionalidad del sistema como una interfaz intuitiva, precisa y eficaz para el control de escenarios inteligentes en tiempo real.Thesis Optimización con restricciones para estimar la concentración de sólidos en sedimentación usando tomografía de impedancia eléctrica(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Valenzuela Cifuentes, Sergio Daniel; Cariñe Catrileo, Jaime; Nisar, MuhammadEste proyecto de tesis aborda el desarrollo y evaluación de métodos de optimización con restricciones para mejorar la reconstrucción del perfil de concentración de sólidos en procesos de sedimentación mediante tomografía de impedancia eléctrica (EIT). El objetivo principal fue comparar y mejorar la estimación del perfil de concentración utilizando técnicas de optimización con restricciones, respecto a los resultados obtenidos mediante el método de Gauss-Newton con regularización de Laplace. Esto sirve para aumentar la precisión y estabilidad de las reconstrucciones de concentración de sólidos. Para ello, se realizaron simulaciones de mediciones en EIT utilizando el software EIDORS en MATLAB, se generaron modelos de malla con diferente distribución de elementos, se mapearon perfiles de concentración de sólidos y distribuciones de conductividad eléctrica utilizando la relación de Perry y Chilton, se simularon los voltajes correspondientes, y se aplicaron algoritmos de optimización con restricciones, específicamente SQP e Interior-Point mediante la función fmincon de MATLAB. Se obtuvo que la aplicación del método SQP sobre un modelo de malla con distribución uniforme de elementos permitió disminuir el error cuadrático de las reconstrucciones y en comparación con el método de Gauss-Newton con regularización de Laplace. Esta reducción del error se tradujo en una mejora significativa en la estimación del perfil de concentración. Por otra parte, el método Interior-Point presentó buena estabilidad en las soluciones, aunque con un mayor costo computacional.Thesis Construcción, simulación y validación de antena para radiotelescopio MIST(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Altamirano Sanhueza, Cinthia Makarena; Restrepo M., Silvia E.; Cariñe C., Jaime A.En el presente informe, se detalla el proceso de construcción, simulación y validación de la antena del radiotelescopio MIST que permitirá realizar observaciones desde el norte de Chile. Se comienza realizando una revisión bibliográfica centrada en la evolución del universo, el corrimiento al rojo, la señal global de 21 cm de hidrógeno neutro, los experimentos que han intentado detectar dicha señal y los principales parámetros que se deben considerar de las antenas, donde se destaca su diagrama de radiación y coeficiente de reflexión. Se expone sobre el radiotelescopio MIST, abordando su importancia y relevancia, así como su potencial contribución a la radio-astronomía a nivel mundial. Luego, se desglosa el proceso de construcción de la antena, que abarca desde su diseño y la compra de materiales hasta el montaje final, en el que se cumple con las características técnicas establecidas como una inclinación de 0° y una separación de 2 cm entre las placas de aluminio que conforman la antena. Posteriormente, se presentan las mediciones del coeficiente de reflexión de la antena, realizadas en sitios específicos de las comunas de Talcahuano, Hualpén y Concepción, de la Provincia de Concepción, Región del Biobío. En los resultados, queda en evidencia la influencia del suelo en el parámetro medido, esto principalmente por los valores de conductividad y permitividad relativa de los respectivos suelos. Finalmente, se realizó la simulación electromagnética de la antena para el sitio de la comuna de Talcahuano. Al contrarrestar la simulación con la medición, se pueden notar diferencias que radican principalmente en los valores reales de la conductividad y la permitividad relativa. Sin embargo, aun así teniendo en cuenta que los valores del suelo son aproximados, es posible validar la antena y, en consecuencia, es factible realizar observaciones desde el norte del país en un futuro próximo.Thesis Conversión de moto-scooter con motor de combustión a propulsión 100% eléctrica(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Osses Labbé, Bruno Elías; Espinosa Neira, Eduardo E.; Vergara Rojas, Samuel A.Este documento presenta el proceso de conversión de la moto scooter modelo Honda Dio Sr de 1989, originalmente equipada con un motor de combustión interna de 50cc, a un sistema de propulsión eléctrica. La iniciativa busca reutilizar materiales con vida útil restante, como el chasis de vehículos de combustión interna, reducir los gases nocivos y la contaminación acústica producidos por estos, y aumentar la adopción de vehículos eléctricos en la sociedad, investigando como superar las barreras del alto costo y la baja disponibilidad de estos en el mercado. El trabajo comienza con un análisis de las normativas vigentes en diferentes países que permiten la transformación de vehículos de combustión interna a eléctricos, resaltando las características clave de este proceso. Se proporciona una descripción detallada de la moto scooter objeto de estudio, incluyendo sus componentes, especificaciones de funcionamiento, dimensiones, masa y autonomía, entre otros aspectos relevantes. Se exploran las tecnologías clave empleadas en la conversión, como motores giratorios de imanes permanentes de alta eficiencia con conexiones trifásicas de potencia, así como los controladores que funcionan como inversores y rectificadores en distintas etapas, transformando la corriente continua en pulsos modulados de tres fases. Posteriormente, se procede a la fabricación de un sistema de almacenamiento eléctrico basado en baterías de iones de litio de segunda vida, provenientes de la micro movilidad, como scooters eléctricos, a través de un proceso de caracterización individual de cada celda, para luego ensamblar un nuevo paquete de baterías. Se realiza una simulación en el software Matlab para visualizar la autonomía del vehículo con su nueva batería, limitada a los espacios disponibles para la conversión, evaluando su fiabilidad. Finalmente, se detalla la implementación de la moto scooter con sus nuevos componentes eléctricos, seguida de pruebas en entornos controlados para validar su funcionamiento. Se concluye que es factible la transformación de una moto scooter a eléctrica, manteniendo o incluso mejorando su potencia con un motor eléctrico integrado en la rueda de 5 kW de potencia nominal y una batería de litio de 72V y 2.3 kWh de almacenamiento, aunque con una posible disminución en la autonomía aproximada de 50 km. Sin embargo, esta limitación puede ser mitigada con un sistema de baterías intercambiables, aprovechando celdas de segunda vida provenientes de scooters eléctricos de baja potencia en la categoría de micromovilidad.Thesis Control predictivo basado en el modelo de estados finitos aplicado en un rectificador de frente activo con reducción a la frecuencia de conmutación(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Olivares Henríquez, Paulo Enrique; Espinosa Neira, Eduardo; Lizana Fuentes, Ricardo; Morales Montecinos, AníbalEn este documento presenta un estudio sobre el control predictivo basado en el modelo de estados finitos aplicado a un rectificador AFE con reducción en la frecuencia de conmutación de los semiconductores y un margen de libertad al actuar en base a las posibles fluctuaciones presentes en la red eléctrica debido a los fenómenos electromagnéticos. Se detallan valores de contenido armónico, estándares, esquemas de control, etc. Todo lo necesario para lograr entender y llevar a cabo este proyecto.Thesis Diseño de líneas de transmisión en zonas de altura arriba de 3000 metros sobre el nivel del mar(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Ortega Avello, Alvaro Ignacio; Lizana Fuentes, Ricardo; Vergara Rojas, Samuel; León Cifuentes, RicardoEn el presente documento se presentan los aspectos principales a considerar en el diseño de una línea de trasmisión aérea de 220 kV en altura sobre los 3.000 m.s.n.m Se diseña una línea de trasmisión considerando su trazado, conductor, cable de guardia, aislación, estructuras, espaciamientos, distancias eléctricas y fenómenos de acuerdo a su geografía como el galloping e ice jumping, aplicando estándares y normativas vigentes. Entre los componentes que se definieron dentro del desarrollo del informe, a partir de diversos criterios y normas establecidas, se encuentran un conductor por fase ACAR 1300 MCM, 2 cables de guardia tipo OPGW y una aislación de la línea con 21 aisladores para cadena de suspensión. Se establecieron distancias eléctricas que se deberán cumplir para el diseño, en base a los pliegos técnicos normativos, considerando las condiciones geográficas del proyecto. Las conclusiones y resultados de los estudios realizados se dan a conocer y se aplican llevándolos a una simulación en el software PLS CADD.Thesis Convertidor DC-DC parcial basado en topología MMC monofásico(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Besstel Riquelme, Julio César Fernando; Lizana Fuentes, Ricardo; Ramírez Arias, Guillermo; Vergara Rojas, SamuelEl presente informe, expone una problemática ligada a las estaciones de carga para vehículos eléctricos, referente al deterioro de la vida útil de los elementos presentes en éstas (transformadores, protecciones, aisladores, unidades de refrigeración, postes de carga, etc) y su relación con el nivel de carga presente en el sistema. A raíz de lo anterior, se formuló y analizó un convertidor de potencia DC-DC parcial basado en topología MMC monofásico. Para conocer más allá esta topología, se utilizó un prototipo de simulación que fue controlado en base a compensadores PI y una técnica de modulación Phase-shifted PWM (toda simulación fue efectuada en Matlab-Simulink®). Los resultados obtenidos a partir de lo simulado, muestran que la implementación de la topología presentada es capaz de satisfacer los requerimientos de potencia de un eventual impacto de carga tratándose de un auto eléctrico, sin que la red de distribución perciba este aumento de carga en el sistema (cuidando la vida útil de los componentes de ésta). Adicionalmente, se demostró que las baterías que componen el sistema propuesto pueden ser cargadas a partir de la red de distribución mediante un flujo de corriente controlado gracias a la tecnología que presenta la topología propuesta.Thesis Habilitación y caracterización de sistema para procesamiento digital ultra rápido aplicado a señales en coincidencia(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Aedo Hermosilla, Sebastián Ignacio; Cariñe Catrileo, JaimeLos contadores de fotones en coincidencia desempeñan un papel fundamental en las aplicaciones de la óptica cuántica. Debido al creciente nivel de complejidad en los experimentos de óptica cuántica, se ha vuelto cada vez más importante contar con herramientas precisas que permitan el conteo de coincidencias en múltiples canales a alta velocidad. En este trabajo, se ha diseñado un circuito de detección de coincidencias electrónicas utilizando un field-programmable gate array (FPGA, por sus siglas en inglés), específicamente con la placa ZedBoard Zynq-7000, que permite trabajar a velocidades de hasta 1GSpS. Este sistema cuenta con cuatro canales operativos, que registran la separación temporal entre eventos de detección provenientes de detectores de fotones individuales. Además, la detección en coincidencia se realiza emparejando estos canales en pares. Se logró diseñar varias ventanas de coincidencia con una serie de optimizaciones en una placa de desarrollo del FPGA disponible. La ventana de coincidencia más estrecha tiene una duración de 1 ns mientras que la más ancha alcanza los 16 ns. Para verificar el tamaño de todas las ventanas de coincidencia disponibles en este sistema, se utilizó un generador de funciones que simulaba la señal proveniente de detectores de fotones individuales. Esta verificación se hizo para todas las combinaciones de canales en pares posibles. La creación de un software de monitoreo y control del sistema, habilita la visualización en tiempo real de las mediciones de coincidencias para múltiples ventanas de manera simultánea. Además, permite ajustar retardos de los pulsos generados por el generador de funciones. La comunicación entre este programa y la FPGA se llevó a cabo mediante el uso de UART, facilitando el intercambio de información.Thesis Procesamiento de imágenes en tiempo real mediante diseño en lógica programable para caracterizar el movimiento microscópico utilizando Speckle Dinámico(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Bahamonde Espinoza, Ricardo Germán; Cariñe Catrileo, JaimeEn este trabajo se evalúa la factibilidad de aplicar algoritmos de procesamiento de imagen en tiempo real mediante diseño de lógica programable con la finalidad de caracterizar el movimiento microscópico de una muestra de pintura (corrector) utilizando un patrón de Speckle Dinámico. Para ello, se cuenta con un sistema óptico montado en el Laboratorio de Optoelectrónica de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC) para la generación y estudio de patrones de Speckle dinámico. Las imágenes adquiridas por este sistema óptico son almacenadas para posteriormente ser procesadas mediante algoritmos en un computador. Se busca crear un sistema más compacto que permita realizar algoritmos de procesamiento de imagen en tiempo real y no en tiempo diferido, por ello esta etapa será modificada incorporando un Field-Programable Gates Array (FPGA). Para desarrollar este sistema fue necesario implementar un hardware que permitiera realizar la conexión entre una cámara y un monitor por medio de protocolo “High-Definition Multimedia Interface” (HDMI) y entregar el valor de intensidad de un píxel como salida en un “Digital to Analogue Converter” (DAC) que enviará un voltaje analógico proporcional a la intensidad del píxel analizado hacia un osciloscopio. Parte del diseño permite al usuario observar en un monitor dos cuadrados (uno amarillo y otro morado) controlables mediante la botonería del FPGA que representan al píxel analizado. Para validar que los cuadrados representaban al píxel estudiado se realizó una comparación en el osciloscopio donde se variaba la intensidad de un LED. Esta prueba demostró que la intensidad del LED era proporcional a la intensidad del píxel en el osciloscopio, llegando a un umbral de 3.3 volts. Se emplea dentro del desarrollo del código un algoritmo de diferencias generalizadas (GD) sobre el patrón de Speckle dinámico generado a partir de una muestra de pintura (corrector). La pintura tiene un exceso de masa húmeda que al evaporarse produce una pérdida de peso y genera un movimiento molecular que es detectado por el láser y capturado por la cámara como un patrón de Speckle dinámico. El resultado de este algoritmo es calculado en tiempo real y visible en el osciloscopio a medida que se adquieren los datos de la muestra. Para validar los resultados obtenidos se obtuvo mediante Excel la correlación del peso y la actividad de la muestra, donde se obtuvo una correlación del 98,68% (𝑅2=0,9868) para un modelo de regresión cuadrática con un Error Porcentual Absoluto Medio (MAPE) del 9,42%. Esto implica que el sistema desarrollado puede caracterizar el movimiento microscópico en tiempo real utilizando la Nexys Video A-7.Thesis Análisis y caracterización del diseño de un sistema perfilador de turbulencia autónomo, proyecto de colaboración Chile-China(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Abarzúa Riquelme, Hernán Daniel; Cariñe Catrileo, JaimeEn este informe se entregan los aspectos fundamentales del estudio de un dispositivo medidor de turbulencia autónomo, diseñado para instalarse en el Observatorio Cerro Ventarrones (OCV), ubicado en Antofagasta, Chile. El dispositivo, conocido como Self-contained Turbulence Profiler (STP, por sus siglas en inglés), se ha diseñado para medir y caracterizar la turbulencia atmosférica en ubicaciones astronómicas remotas. En particular, se describe en detalle el diseño del medidor, sensor que utilizará, energía empleada para operar de forma independiente, su sistema de comunicación, procesamiento y almacenamiento de datos. El informe también aborda la elección del lugar de instalación, destacando las razones para seleccionar Cerro Ventarrones, como lugar de implementación del medidor de turbulencia. Este lugar se está convirtiendo en un centro de desarrollo astronómico en colaboración con instituciones de renombre, ofreciendo condiciones atmosféricas favorables para la astronomía. El medidor de turbulencia autónomo presentará ventajas clave sobre otros dispositivos de medición de turbulencia, como su capacidad de movilidad, bajo mantenimiento y su autonomía en términos de energía y comunicación. Este informe proporciona una visión detallada de un dispositivo que podría ser crucial para la caracterización de la turbulencia atmosférica en entornos difíciles como el Cerro Ventarrones, y su aplicabilidad en otras ubicaciones similares a nivel global.Thesis DRUP SPA(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Baeza Baeza, Juan Ignacio; Muñoz Venegas, Marcia NathalieEl presente informe describe las actividades que se llevaron a cabo en la modalidad de Práctica Profesional Tutelada, desde el 7 de agosto de 2023 hasta el 28 de diciembre de 2023, para la empresa Drup SpA. El objetivo de la práctica fue contribuir al desarrollo de una plataforma de seguimiento y evaluación para la optimización de la gestión de residuos en establecimientos de atención de salud (OREAS), que permita a los establecimientos de salud, gestionar sus residuos de manera eficiente y eficaz, cumpliendo con la normativa vigente. Para el desarrollo de la plataforma se utilizó el framework de desarrollo Laravel, el cual es un framework de código abierto para desarrollar aplicaciones y servicios web. El framework sigue el paradigma MVC (modelo, vista, controlador) y se distribuye bajo la licencia pública general de GNU. La plataforma cuenta con un módulo de gestión de “Operación” y un módulo de “Gestión”. El módulo de operación de “Gestión” permite a los usuarios gestionar los datos de los establecimientos de salud, los usuarios y los residuos. El módulo de “Operación” permite a los usuarios hacer seguimiento de los residuos generados por los establecimientos a través de gráficos, lo que facilita la visualización de la información de manera más amigable y apoya la toma de decisiones en la gestión de residuos dentro de los establecimientos de salud.Thesis Dimensionamiento óptimo de una planta de hidrógeno verde para arbitraje eléctrico(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Lemp Melo, Erwin Alex; León Cifuentes, Ricardo; Ramírez Arias, Guillermo; Morales Montecinos, AníbalComo motivación a un desarrollo sustentable y a una transición energética amigable con el medio ambiente, en este trabajo se abordarán temáticas relacionadas a una óptima implementación de tecnologías referentes a la producción, almacenamiento y reconversión energética de hidrógeno verde en Chile. Considerado un vector energético clave para frenar el impacto ambiental proveniente de fuentes de generación tradicionales y posicionándose como un contribuyente activo en la mitigación de efectos negativos derivados del cambio climático, abriendo nuevas oportunidades sociales e impulsando un desarrollo económico sustentable. Es por eso y debido al constante desarrollo tecnológico que se analizará una producción óptima de hidrógeno verde a partir de excedentes de energía eólica. Esto mediante un proceso en el que el elemento producido a partir de la electrólisis del agua será almacenado para posteriormente ser reconvertido en energía eléctrica mediante celdas de combustible con el fin de realizar arbitraje eléctrico, es decir almacenar y vender energía cuando los precios sean más elevados. En lo que refiere a una ubicación óptima para el desarrollo de este proceso se estableció como caso de estudio una localidad próxima a Mulchén, región del Biobío, debido a altos niveles de vertimiento eólico asociados. Basado en el informe “propuesta de expansión de la transmisión 2021” elaborado por la comisión nacional de energía, se identifican los puntos más conflictivos del sistema de transmisión presentes en la zona centro sur de nuestro país, siendo un punto de conflicto el tramo charrúa-Mulchén debido a la alta congestión en las líneas de transmisión. A partir de todos estos antecedentes se establece como una Zona con potencial a la circundante a la localidad de Renaico. Esto sujeto también a atractivos factores de planta cuyos valores aproximados comprenden un 40 %. No obstante, el establecer una ubicación exacta quedará fuera de los alcances de este trabajo, ya que el principal desafío radica en realizar una correcta selección tecnológica y un correcto dimensionamiento del sistema para así lograr maximizar las ganancias derivadas de la venta de energía previamente almacenada en hidrógeno. De este modo la ubicación solo proporcionara los datos de entrada para evaluar el correcto dimensionamiento del sistema y su rentabilidad.Thesis Análisis de desempeño de sistema de bombeo fotovoltaico(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Videla Soto, Ariel Alejandro; Morales Montecinos, Aníbal; Vergara Rojas, Samuel; Ramírez Arias, GuillermoLos sistemas de bombeo fotovoltaico a medida que han pasado los años se han vuelto más competitivos y una real alternativa para el riego y el abastecimiento en lugares remotos donde acceder a una red de distribución eléctrica es difícil. Adicionalmente la creciente alza de los combustibles fósiles durante la última década ha obligado a buscar alternativas a sistemas de bombeo basados en combustión. Este trabajo de habilitación profesional tiene por objetivo implementar un sistema de bombeo fotovoltaico acoplando un sistema de registro y monitoreo de variables de interés, para lo cual se utilizará un set de sensores compuesto por dos sensores de presión para medir la presión de succión e impulsión del agua del sistema, como además de un flujómetro para medir el caudal de agua transportado por el sistema. El trabajo también considera la implementación de observadores para estimar la velocidad y el torque eléctrico del motor de la bomba de agua, basados en fundamentos teóricos encontrados, los cuales fueron corroborados a partir de pruebas experimentales. Una vez que es calibrado el sistema de registro y monitoreo, se procedió a realizar pruebas que consideran registros de días completos de operación que se utilizaron para evaluar el desempeño del sistema de bombeo fotovoltaico. Para estos estudios, se realizaron evaluaciones donde los terminales del motor se conectan en estrella y delta, y se consideran distintas cantidades de módulos fotovoltaicos para energizar el sistema de bombeo. Los resultados indican que el rendimiento del SBFV se ve afectado por la configuración de conexión (estrella o delta) y la cantidad de paneles fotovoltaicos utilizados. La configuración delta muestra un mejor desempeño en cuanto a caudal, velocidad, torque del motor como también en la potencia mecánica y hidráulica, mientras que un mayor número de paneles fotovoltaicos mejora el rendimiento en las variables mencionadas anteriormente en ambas configuraciones. Estos hallazgos son importantes para optimizar el diseño y funcionamiento de los sistemas de bombeo fotovoltaico y lograr un mejor aprovechamiento de la energía solar.Thesis Sistema emulador de descarga para baterías de litio Mediante convertidor fuente de voltaje trifásico dos niveles(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2022) Mella Ceballos, Claudio Andrés; Lizana Fuentes, Ricardo; León Cifuentes, Ricardo; Espinosa Neira, EduardoActualmente la ingeniería eléctrica va a la vanguardia con el auge en el desarrollo de procesos industriales y cotidianos para el progreso de la humanidad. El presente documento fundamenta el desarrollo de un Sistema Emulador de Descarga para Baterías de Litio, que está constituido por un convertidor de electrónica de potencia basado en tecnología fuente de voltaje con topología de dos niveles y un modelo para baterías de litio. En este trabajo se utiliza el modelo Thevenin-Shepherd para caracterizar la dinámica de descarga de una batería real, este se sustenta de un circuito eléctrico basado en Thevenin y la ecuación de voltaje en circuito abierto de Shepherd. La estimación del estado de carga se consigue mediante el contador de Coulomb midiendo el flujo de corriente en la dinámica de descarga. Se usa de referencia el modelo de baterías del software Matlab/Simulink, que es similar al modelo propuesto en este informe. El Modelo de Baterías Litio-Ion es idóneo para representar el comportamiento dinámico de descarga de tensión al conectar una carga a los terminales de la batería. Se simulan tres tipos de celdas utilizadas para bancos destinados al almacenamiento en sistemas eléctricos domiciliarios y para electromovilidad. El desarrollo del Sistema Emulador de Baterías consigue replicar distintos escenarios en la dinámica de voltaje durante el proceso de descarga en los respectivos bancos de pruebas constituidos por las celdas de litio simuladas por el Modelo de Baterías, el control utilizado para gobernar el convertidor fuente de voltaje trifásico dos niveles es realizado por controladores PI en conexión cascada, con un lazo interno de corriente en eje directo y externo de tensión continua. El diseño de control para el convertidor del Sistema Emulador para Baterías de Litio, entrega la respuesta dinámica transiente y estacionaria en descarga de voltaje para tres bancos de baterías con arquitecturas de, 100 V, 400 V y 800 V, donde se analiza los perfiles de tensión al variar la carga que se conectan a los terminales de la batería. Para validar la configuración de potencia propuesta, el Sistema Emulador al operar alcanza un error de 0 % en estado estacionario en la ejecución de estos bancos de batería junto con la señal de referencia en descarga de voltaje conseguida mediante Matlab. Es por esto que el desarrollo del Sistema Emulador impulsa a conocer el comportamiento dinámico en la descarga en cualquier sistema eléctrico donde las baterías sean capaces de suplir demandas de energía, y conocer cual ofrece las prestaciones apropiadas para la correcta operación del sistema eléctrico.Thesis Diseño y construcción de un sistema experimental de carga programable para la demostración de distintas estrategias de control de velocidad de motor con accionamientos Sinamics G120, PROFINET, S7-1200 y WinCC TIA Portal(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2026) Jiménez Leal, Carlos Nicolás; Vergara Rojas, Samuel; Ramírez Arias, Guillermo; Pinto Cárdenas, RodrigoEn este proyecto se desarrolló el diseño y construcción de un equipo experimental de carga programable, utilizando tecnología industrial Siemens. Este equipo experimental permite analizar y comparar el desempeño de dos estrategias de control de velocidad en motores de inducción: Control Escalar (V/F) y Control Vectorial sin Sensor (SLVC), ante distintos escenarios de carga, programados en uno de los accionamientos configurado para control de torque. El sistema integra dos variadores de frecuencia Sinamics G120, un PLC S7-1200, que se comunicaron mediante Ethernet con protocolo de comunicación industrial PROFINET por medio del software TIA Portal WinCC. En la configuración, un accionamiento regirá un motor en modo control de velocidad, por otro lado, el segundo accionamiento opera en modo control de torque, permitiendo simular una carga mecánica variable sobre el eje del primer motor. Esta carga será programada mediante el controlador PLC, logrando emular perfiles de par constante y par cuadrático, mientras que el control de velocidad podrá seguir referencias de velocidad constante y aumentos escalonados. La implementación incluyó el desarrollo del software de control en el PLC S7-1200 para la gestión de comandos y perfiles, y la creación de una interfaz HMI en WinCC para el monitoreo en tiempo real y la historización de variables clave como velocidad, par y corrientes. Finalmente, se realizaron pruebas experimentales para evaluar el desempeño dinámico y en estado estable del sistema bajo las diferentes estrategias de control y perfiles de carga. La plataforma experimental podría resultar ser una herramienta pedagógica y de investigación para el análisis práctico de accionamientos de velocidad variable.Thesis Diseño e implementación de un regulador de voltaje, mediante convertidor de frente activo de 2 niveles (2L-AFE)(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Huepe Valdivia, Víctor Manuel; Lizana F., Ricardo A.; Ramírez A., Guillermo E.; Restrepo M., Silvia E.En un domicilio o empresa, las variaciones en el voltaje de la red eléctrica son comunes, lo que puede provocar inestabilidad o caídas de tensión. Para prevenir daños en los equipos, se puede emplear un regulador de voltaje, el cual garantiza que, incluso si la red es inestable, el voltaje suministrado sea constante y adecuado. En Chile, por ejemplo, el voltaje estándar en los hogares es de 220 [VRMS], y la función de los reguladores es mantener este valor estable, independientemente de las fluctuaciones de la red. La mayoría de estos reguladores constan de un autotransformador, servo motor y circuito de control automático, que ajustan la salida mediante el movimiento de una escobilla de carbón en el autotransformador logrando regular la tensión de salida y manteniéndola estable [1]. Este documento se basará en crear un nuevo regulador de voltaje, el cual constará de dos Convertidores 2L-AFE, uno funcionando como rectificador, y el siguiente como inversor, con el fin de obtener el voltaje deseado a la salida de este inversor. Un rectificador activo de dos niveles es un convertidor electrónico de potencia que transforma corriente alterna (AC) en corriente continua (DC) mediante el uso de interruptores controlados, como IGBTs o MOSFETs [2]. A diferencia de los rectificadores pasivos, los rectificadores activos permiten controlar tanto la magnitud como la dirección de la corriente, mejorando la eficiencia y reduciendo el contenido armónico de las señales. Este tipo de rectificador es ampliamente utilizado en aplicaciones que requieren control preciso del flujo de potencia y una mejor calidad de la energía [3]. El primer paso que se hará es en el diseño de un rectificador 2L-AFE, con el objetivo de evaluar su controlabilidad y determinar los límites superior e inferior del voltaje Vdc antes de que se produzca la saturación del sistema. Además, se realizarán pruebas para analizar el comportamiento del sistema ante una variación en la tensión de la red, para así por último conectar un inversor 2L-AFE, para obtener el voltaje deseado a la salida. Luego se procederá a realizar un diseño e implementación de un filtro LCL en Simulink, con el fin de mejorar la forma de onda a la salida del Inversor [4]. Posteriormente, ya teniendo todas las simulaciones lista se implementará en forma experimental este proyecto. En donde, se procederá a hacer pruebas primero con el inversor para ver su correcto funcionamiento, seguido se harán pruebas con el rectificador, primero conectado a una fuente DC, luego dando referencias al voltaje dc del condensador, con el fin de ver el óptimo funcionamiento de los PI (Proporcional-Integral). Para finalizar se conectará el rectificador con el inversor y se le hará una FFT al voltaje a la salida del IGBT de la fase a del inversor.