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Thesis Sistema de arranque de vehículos basado en el uso de supercapacitores(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Marín Moyano, Diego Sebastián; Lizana F., Ricardo A.; Ramírez A., Guillermo E.; Espinosa N., Eduardo E.En la actualidad, la transición hacia una movilidad más limpia y la creciente demanda por sistemas vehiculares de mayor eficiencia están impulsando la búsqueda de soluciones que mitiguen el uso intensivo de las baterías de arranque convencionales. Entre las alternativas emergentes, los Supercapacitores (SCs) destacan por su capacidad de entregar peaks de corriente muy elevados en tiempos extremadamente breves, reduciendo así el estrés térmico y químico al que se somete la batería y alargando su vida útil. Esta tendencia se ve reforzada por los objetivos globales de descarbonización y por la necesidad de optimizar el aprovechamiento de la energía almacenada durante las múltiples maniobras de encendido a lo largo de la vida de un vehículo. En este contexto, el presente proyecto de título propone diseñar, simular, ensamblar y validar experimentalmente un sistema híbrido de arranque vehicular basado en SCs. El enfoque abarca desde la caracterización de la demanda de corriente real durante el encendido, utilizando perfiles medidos en automóviles convencionales, hasta la implementación física de un circuito capaz de gestionar el uso de supercondensadores, garantizando una operación segura y eficiente. La metodología se estructura en cuatro pilares complementarios: En primer lugar, modelado y simulación en MATLAB/Simulink de la interacción batería-SC, evaluando distintos escenarios de perfiles de corriente, distintas capacitancias y tamaño de banco. En segundo lugar, diseño del circuito de control y lógica de protección, empleando topologías de relés de alta corriente y supervisión por microcontrolador. Luego, en tercer lugar, ensamblaje físico del prototipo, que incluye la disposición optimizada de los componentes de potencia, la integración de la fuente electrónica Chroma 63700 para emular perfiles de carga y la instrumentación necesaria para registrar variables eléctricas críticas. Finalmente, en cuarto lugar, validación experimental. En el caso con el SC de 165 [F], durante el peak principal (𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎= 4.69 [A]) el SC aportó un 73 % de la corriente, de modo que la fuente sólo entregó 1.28 [A] en el máximo; además, el voltaje se mantuvo ≥ 11.0 [V] durante todo el transitorio. Con el banco electrolítico de 26.8 [mF] también se observó una mitigación significativa del peak y una recuperación de tensión más rápida respecto del caso sin almacenamiento. Estas evidencias, junto con la concordancia simulación–laboratorio en forma temporal, reparto de corrientes y evolución del voltaje, validan la viabilidad técnica del enfoque batería-SC y ofrecen lineamientos de dimensionamiento transferibles a plataformas de mayor potencia y operación intensiva (por ej., redes de 48 [V] en aplicaciones industriales).Thesis Implementación e impacto de transmisión en vivo con cámaras 360, 180VR y 4K desde el Laboratorio Movistar 5G UCSC(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Herrera Vergara, Gustavo N.; Bustos P., Ricardo A.; Cariñe C., Jaime A.; Restrepo M., Silvia E.Este informe tuvo como objetivo analizar y evaluar el uso y funcionamiento de experiencias inmersivas a través de transmisiones instaladas en el Laboratorio 5G de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC), mediante la implementación de transmisiones en vivo utilizando cámaras 360°, 180VR y resolución 4K, en plataformas compatibles como YouTube y Facebook360. El proyecto se enfocó en explorar la capacidad de las redes 5G comerciales para sostener flujos de video de alta resolución y baja latencia, así como en evaluar la efectividad de estas tecnologías para generar entornos educativos y de exploración remota de espacios físicos. Para ello, se realizaron pruebas de conexión tanto alámbricas como inalámbricas, con el fin de obtener múltiples ángulos y formatos de visualización dentro de una misma transmisión. Estas experiencias fueron reproducidas mediante lentes de realidad virtual, televisores de alta definición, dispositivos móviles y computadores, permitiendo evaluar la percepción inmersiva desde distintas perspectivas y fortalecer la interacción del usuario con el contenido visual. La inclusión de lentes VR resultó particularmente relevante, ya que permitió analizar directamente la calidad de la experiencia inmersiva, la percepción de profundidad y la interacción con los entornos transmitidos. En la implementación del proyecto se emplearon diversas herramientas de software, como OBS Studio, DaVinci Resolve, Matterport, CameraFi Live y Kuula, entre otras. Estas plataformas facilitaron la captura, edición, transmisión y generación de recorridos virtuales asíncronos, incluyendo imágenes estilo Street View que permitieron explorar entornos desde distintos ángulos. La combinación de hardware y software permitió validar la compatibilidad de los dispositivos, la estabilidad de las transmisiones y la capacidad de las redes 5G para sostener experiencias inmersivas en tiempo real, incluso cuando la transmisión no siempre alcanzó niveles óptimos de fluidez o calidad visual debido a las limitaciones del hardware implementado. La investigación demostró el potencial de las tecnologías de transmisión inmersiva apoyadas en redes 5G, evidenciando que estas soluciones pueden enriquecer los procesos educativos, facilitar la exploración remota de espacios físicos y promover nuevas formas de aprendizaje experiencial. Además, permitió visibilizar los recursos disponibles en la UCSC para el desarrollo de soluciones innovadoras desde la perspectiva de un estudiante tesista de Ingeniería Civil Eléctrica, sentando las bases para futuras investigaciones en áreas como educación, turismo virtual, ingeniería, salud y accesibilidad digital. En resumen, el proyecto consolidó la viabilidad técnica y educativa de las transmisiones inmersivas sobre redes 5G comerciales, destacando la importancia de la correcta integración de hardware y software, así como el valor de la visualización mediante lentes de realidad virtual, para generar experiencias significativas y de alto impacto académico y social.Thesis Análisis de la interoperabilidad bim entre un software de cálculo y uno de modelado estructural en las fases de análisis, diseño y detallamiento para la fabricación de galpones de acero(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2026) Contreras Alfaro, Leandro; Roa Rojas, Antonio; Correa Rogel, ClaudioLa metodología BIM (Building Information Modeling) promueve el intercambio de la información entre plataformas utilizadas en las distintas etapas de un proyecto. En este contexto, la interoperabilidad es fundamental para garantizar la continuidad y el aprovechamiento de los datos generados durante el análisis, diseño y detallamiento. Con el propósito de abordar esta problemática, se utilizó como caso de estudio el modelo de cálculo estructural de un galpón de acero para analizar su comportamiento a medida que era transformado e intercambiado entre distintos softwares especializados. Para ello, se examinó la transferencia de atributos evaluando qué se conservó y que se perdió. Asimismo, se desarrolló una estrategia estableciendo criterios para priorizar y gestionar la información que requiera ser reconstruida o modificada. Sumado a esto, se implementó un entorno común de datos (CDE) para unificar los modelos del proyecto de distintas áreas, facilitar su actualización y dar trazabilidad al seguimiento de versiones. Finalmente, los resultados evidenciaron que el flujo de trabajo analizado facilita la transición hacia el detallamiento para la fabricación. Sin embargo, presenta limitaciones en la conservación de determinados datos que, según las características y complejidad del proyecto, pueden afectar etapas posteriores.Thesis Análisis comparativo de MSI con MMSI(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Neuman Sandoval, Sebastian Elías; Espinosa N., Eduardo E.; Lizana F., Ricardo A.; Ramírez A., Guillermo E.La presente investigación desarrolla un análisis comparativo entre el inversor multifluente y el inversor multinivel multifuente, con el fin de evaluar su desempeño en aplicaciones de electromovilidad. El MSI, al permitir la conexión de múltiples fuentes de corriente continua a una única salida de corriente alterna mediante una sola etapa de conversión, ha mostrado ventajas en flexibilidad y eficiencia; sin embargo, sus configuraciones tradicionales suelen limitarse a dos o tres niveles de tensión de salida. En contraste, el MMSI se presenta como una alternativa capaz de generar múltiples niveles de tensión, mejorando la calidad de onda y reduciendo la distorsión armónica total. El trabajo incluye una revisión del estado del arte sobre inversores multifuente y multinivel, junto con sus principales estrategias de modulación y control. Posteriormente, se desarrolla la caracterización matemática de las señales de salida, considerando formas de onda cuadradas modificadas y escalonadas de siete niveles. Asimismo, se analizan las pérdidas por conducción y conmutación en dispositivos de potencia de silicio (IGBT) y de carburo de silicio (SiC-MOSFET), con el fin de determinar la eficiencia bajo condiciones equivalentes de operación. Los resultados obtenidos mediante simulaciones en PSIM® y cálculos en MATLAB® muestran que el inversor MMSI logra un THD en el voltaje de salida cercano al 9.5-11 %, frente a valores superiores al 50 % en el MSI tradicional, confirmando una mejora significativa en la calidad de la forma de onda. En términos de eficiencia, el MMSI presenta valores ligeramente menores que el MSI: 98.94% con IGBT y 99.16% con SiC-MOSFET, frente a 99.21% y 99.23% del MSI, respectivamente. Esto evidencia un compromiso entre calidad de onda y pérdidas de conducción. En conclusión, los resultados permiten establecer que la elección entre MSI y MMSI depende directamente de las prioridades de la aplicación. El MSI resulta más adecuado en escenarios donde la simplicidad, la eficiencia y el balance de potencia son determinantes, mientras que el MMSI constituye una alternativa atractiva en aplicaciones que priorizan la reducción del THD y una mejor calidad de onda, aun a costa de una mayor complejidad y dependencia de la fuente primaria.Thesis 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.Thesis 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, JaimeLa 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.Thesis Análisis de datos operacionales de grupos de celdas de electro obtención (EW) de cobre & desarrollo de modelos de predicción de performance(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Figueroa Santibáñez, Sebastián Ignacio; Vergara R., Samuel A.; Nisar, Muhammad; Espinosa N., Eduardo E.La electroobtención (EW) de cobre es un proceso crítico en la industria minera que involucra la extracción de cobre a partir de soluciones de sulfato de cobre utilizando celdas electrolíticas. En este estudio, se lleva a cabo un análisis exhaustivo de los datos operacionales de grupos de celdas de electro obtención de cobre con el objetivo de comprender mejor el rendimiento del proceso e identificar áreas de mejora. El análisis de datos operacionales se realiza utilizando técnicas avanzadas de análisis de datos, incluido el procesamiento de datos en tiempo real, la minería de datos y el análisis predictivo. Se examinan una variedad de variables operativas, como la corriente eléctrica, la temperatura, el flujo de electrolito y la concentración de cobre en la solución, para identificar patrones, tendencias y relaciones significativas. Además del análisis descriptivo, se desarrollan modelos de rendimiento utilizando técnicas de modelado predictivo, como la regresión y el aprendizaje automático. Estos modelos permiten predecir el rendimiento del proceso de electro obtención bajo diferentes condiciones operativas y optimizar el funcionamiento de las celdas. Los resultados de este estudio proporcionan información valiosa para la optimización de la operación de los grupos de celdas de electro obtención de cobre, Antes del análisis de datos la eficiencia de energía es de aproximado 87%, luego del análisis se puede estimar una eficiencia del 92%, lo cual dejaría una mejora del 5%. junto con lo anterior las mejorar económicas y de productividad de la planta se verían beneficiadas, pero ello escapa del estudio del presente proyecto.Thesis Caracterización de patrones de conducta diaria de residentes de una casa inteligente(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Cabrera Matus, Ignacio Nicolas; Restrepo Medina, Silvia; Aedo Garcia, Roberto; Cariñe Catrileo, JaimeLa domótica es una nueva tecnología que ayuda en muchos aspectos a las personas en su día a día, por lo cual ya no es una opción tan lejana querer incursionar en esta nueva tecnología. Por ende, en este proyecto se busca examinar, entender y caracterizar patrones de comportamiento de una persona dentro de un ambiente común, como lo es la casa donde una persona reside y pasa en medida, poco o gran parte de su tiempo, para en un futuro poder optimizar esta tecnología que ya está presente en la actualidad. Se realizó una investigación utilizando una base de datos sobre actividades diarias junto con 6 modelos de aprendizaje automático. Estos modelos, que incluyen K-vecinos más cercanos (KNN), Árbol de decisión (DT), Bosques aleatorios (RF), Maquina de soporte vectorial (SVM), Perceptrón multicapa (MLP) y Maquina de potenciación de gradiente (GBM), fueron entrenados y evaluados con diferentes conjuntos de datos. Cinco de ellos se construyeron siguiendo pasos de segmentación de datos, ajuste de hiperparámetros y pruebas finales para maximizar su rendimiento. El sexto modelo se generó mediante una herramienta del software usado. Se empleó la matriz de confusión para comparar los modelos y analizar los errores. Cuatro métricas (Accuracy, Precision, Recall y F1-score) se calcularon a partir de esta matriz para cuantificar numéricamente los errores en la clasificación de datos. La GBM demostró el mejor rendimiento entre los modelos evaluados, logrando resultados sobresalientes en las métricas y aproximándose al resultado ideal. El segundo lugar lo ocupó el modelo KNN, a pesar de algunos errores en su matriz de confusión y un rendimiento inferior al GBM. Sin embargo, se mantuvo consistentemente positivo en todas las pruebas. En tercer puesto se ubicó el modelo MLP, con métricas inferiores pero una notable capacidad de generalización de datos. Por otro lado, el RF presentó el peor rendimiento, mostrando resultados decrecientes a medida que se sometía a distintos conjuntos de datos. Los resultados muestran que el modelo entregado por el propio software fue capaz de generar mejores criterios de clasificación en función de la base de datos en comparación con los modelos manuales, los cuales solo basaron su criterio en los valores de las características de cada clase.Thesis Diseño de sistema basado en reglas para la asignación de servicios en una casa inteligente(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Romero Torres, Fernando Javier; Restrepo Medina, Silvia; Vergara Rojas, Samuel; Bustos Placencia, RicardoEn el presente proyecto se desarrolla un sistema basado en reglas para una casa inteligente, que será el encargado de entregar distintos tipos de servicios (iluminación, climatización, seguridad y confort doméstico) según las preferencias del usuario de la vivienda. Al implementar estos servicios se busca solucionar el uso indiscriminado de energía y hacer más fáciles diversas taras diarias en el hogar a las personas. Para esto se crean distintas reglas las cuales se encargan de ejecutar acciones que entreguen dichos servicios cuando las condiciones del entorno de la vivienda lo ameriten. Dichas reglas estarán en el entorno de CLIPS y se ejecutarán o aplicarán a los hechos iniciales en el entorno de Python. Con el fin de comprobar si las reglas planteadas son capaces de entregar los servicios en la casa inteligente, se plantean distintos escenarios para las condiciones del entorno de la vivienda y se les aplican las reglas implementadas en el sistema. Para facilitar la visualización y análisis de dichos resultados se crea un interfaz en el ambiente de Python que está compuesta con una sección que muestra como son los hechos del entorno antes de ser aplicadas dichas reglas y otra sección en donde se aprecian los hechos resultantes. También es posible ingresar nuevos hechos (nuevos escenarios) al sistema. Para este proceso se crea una interfaz, mediante la cual se ingresan los nuevos valores de las distintas variables al sistema y aplicar las reglas del sistema a estos nuevos hechos iniciales.Thesis Estudio de convertidor bifásico para operación como UPFC(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2023) Fierro Moraga, Felipe Ignacio; Lizana Fuentes, Ricardo; Vergara Rojas, Samuel; Espinosa Neira, EduardoEl sistema eléctrico nacional tiene una capacidad instalada neta de generación eléctrica que asciende a 30.547 [MW] según el reporte de la comisión nacional de energía (CNE) para febrero de 2023. Esta capacidad instalada neta esta categorizada en un 41.1% termoelectricidad, 21.8% hidroelectricidad y un 37.1% de energía renovables no convencional (ERNC), información desprendida del mismo reporte de la CNE mencionado anteriormente. En el año 2015 Chile comprometió acuerdos en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático 21 para abordar los problemas ambientales que afectan al mundo y a nuestro país. El Ministerio de Energía propuso una estrategia de descarbonización centrada, entre otros aspectos, en el retiro programado de centrales termoeléctricas a carbón incentivando la incorporación al sistema eléctrico de energías renovables. El retiro de centrales que funcionan con combustibles fósiles es positivo ya que se reducen emisiones de carbono, sin embargo, desde el punto de vista de la red eléctrica puede ser negativo. Las centrales termoeléctricas aportan estabilidad al sistema a través de generadores síncronos que las componen siendo capaces de controlar los flujos de potencia a través del gobernador (compensación de potencia activa) y AVR (compensación de potencia reactiva) del generador, siendo estos lazos de control internos de la máquina. Esta última característica no la pueden lograr las energías renovables, como por ejemplo la energía solar, ya que no posee por si sola inercia (a no ser que se le incorpore inercia virtual). Las ERNC son variables y generan incertidumbre en el sistema eléctrico produciendo problemas de estabilidad, por ejemplo, en el control de frecuencia de la red. La electrónica de potencia surge como una solución a estos problemas mediante el desarrollo de convertidores los cuales se agrupan en la categoría de sistemas de transmisión flexibles de corriente alterna (FACTS) tales como los STATCOM, SVC, UPFC, etc. Estos convertidores basados en electrónica de potencia controlan potencia activa y reactiva manteniendo el balance de potencia en la red (la potencia que se genera debe ser igual a la que se consume). Notar que tanto la frecuencia como la amplitud del voltaje de la red deben mantenerse en un punto de operación óptimo, definido por el coordinador eléctrico nacional, para asegurar la estabilidad de la red. Este trabajo aborda el desarrollo de un convertidor bifásico basado en topología convertidores modulares multinivel (MMC), topología la cual implica un desafío importante desde el punto de vista de control (control de corriente de entrada, corriente de salida y corriente circulante). Se busca evaluar la capacidad de operación de sistemas basados en estructuras MMC, pero sólo compuestos por dos fases, es decir, que implica una reducción importante en la cantidad de sensores, semiconductores, etc. Se valida de forma simulada que un sistema bifacial multinivel es capaz de controlar redes en forma back to back, para luego como trabajo futuro, implementarlo como UPFC.. El convertidor bifásico propuesto en este informe puede controlar de forma desacoplada potencia activa y reactiva en ambas terminales manteniendo estabilidad interna, corrientes sinusoidales y reducción de armónicos. Este convertidor es una configuración back-to-back entre un rectificador e inversor donde el rectificador controla la potencia reactiva para compensar variaciones en la amplitud del voltaje de red y el inversor controla la potencia activa para compensar variaciones de frecuencia en la red. Tanto el rectificador como inversor bifásicos se basan en MMC donde cada rama está compuesta por módulos MMSPC que permiten, mediante técnicas de modulación, mantener limitada la corriente circulante sin la necesidad de añadir un lazo de control a esta variable. El convertidor multinivel bifásico es una topología novedosa ya que no se existe un estudio o articulo asociado a este tema. Los resultados y simulaciones que se presentan en este trabajo muestran la respuesta del convertidor multinivel trifásico frente a impactos de carga que se generan a partir de cambios de referencia en las coordenadas 𝑑𝑞 de los respectivos lazos de control internos de cada convertidor donde son de interés la respuesta rápida en variables como el voltaje interno en los condensadores de cada módulo, la corriente de carga para el caso del inversor y el voltaje en el DC-Link para el rectificador.Thesis Simulador dinámico para espesadores de relave(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2024) Carrasco López, Christopher Alejandro; Vergara R., Samuel A.; Lizana F., Ricardo A.; Espinosa N., Eduardo E.Los espesadores de relave son tanques cilíndricos utilizados ampliamente en el área industrial. Su diseño permite llevar a cabo el proceso de separación solido-liquido mediante el fenómeno físico de sedimentación. Los estándares de calidad a los que se someten los espesadores de relave implican una correcta instrumentación y un óptimo control en su interfaz. La separación solido-liquido producido al interior de los espesadores de relave se caracteriza por su naturaleza lenta y prolongada. Por esta razón, resulta necesario utilizar herramientas simuladas que posibiliten condensar estos procesos en intervalos más acotados. Las herramientas de simulación desempeñan un papel fundamental al permitirnos comprender y analizar de manera clara la dinámica de un proceso, lo que a su vez facilita la optimización, comprensión y el control de los sistemas en tiempos más reducidos. Se decide realizar una investigación y aplicación con el propósito de presentar una estrategia para la creación de un simulador para espesadores de relave. El simulador permite representar las características dinámicas del espesador posibilitando la manipulación de las variables de entrada y salida. El proceso al interior de los espesadores de relave se define en función de una secuencia de estudios profesionales que abarcan desde los primeros momentos de funcionamiento hasta sus características dinámicas En respuesta a esta complejidad, se ha optado por desarrollar un simulador dinámico que aproveche la sinergia entre un lenguaje compilado asociado a Fortran y un lenguaje de programación interpretativo como lo es Python. Este tipo de estrategia permite, condensar y acelerar la representación de estos procesos, permitiendo mejorar los tiempos de respuesta hasta el 90%, al comparar tiempos de ejecución en Python y con su modulo F2py, permitiendo un análisis que refleje la dinámica del espesador en tiempos más acotados y que permita contribuir a entrenamiento de operadores.Thesis Toolbox para resolución de tomografía de impedancia eléctrica con método de elementos de contorno(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Albarrán Concha, Diego Alonso; Vergara R., Samuel A.; Cariñe C., Jaime A.; León C., Ricardo I.La Tomografía de Impedancia Eléctrica (TIE) es una técnica de imagen no invasiva que permite estimar la distribución de conductividad de un dominio a partir de mediciones de voltaje en su frontera. En este contexto, el presente proyecto evaluó un toolbox desarrollado en MATLAB basado en el Método de Elementos de Contorno (BEM) para el problema directo de TIE, contrastándolo con EIDORS, que utiliza el Método de Elementos Finitos (FEM). Se trabajó bajo el criterio de que un toolbox para BEM bien implementado entregaría resultados comparables a FEM en EIDORS con manteniendo tiempos de simulación similares. Se diseñó una comparación controlada manteniendo fija una geometría circular de radio unitario, representativa de una sección transversal típica en TIE. con 16 electrodos distribuidos uniformemente, el mismo patrón de inyección y las mismas condiciones de contorno. Se estudiaron dos escenarios, uno con medio homogéneo y otro con una inclusión cercana al borde. En ambos se barrió la conductividad del medio entre 0.01 y 2.0 S/m, la impedancia de contacto entre 0.01 y 10 Ω y la corriente inyectada entre 0.005 y 0.03 A. Además, se analizó el efecto de la discretización superficial mediante la variación del número de elementos entre electrodos y los segmentos por electrodo. En el caso con inclusión se variaron también su conductividad y el número de segmentos de la inclusión. Para cada condición se obtuvieron los voltajes en electrodos y se calculó el error absoluto y relativo de la norma de voltaje entre BEM y FEM, junto con el tiempo de simulación. Los resultados mostraron que BEM-EIT reprodujo de manera consistente las tendencias físicas esperadas y alcanzó concordancia cercana a EIDORS en FEM. En medio homogéneo, aumentar la conductividad redujo los errores, subir la impedancia de contacto disminuyó el error relativo e incrementar la corriente multiplicó el error absoluto sin alterar el relativo, lo que es coherente con la linealidad del modelo. La discretización fue determinante para los distintos resultados, ya que el error se redujo hasta alcanzar una saturación a partir de 6 segmentos por electrodo. En rendimiento, los tiempos dependieron sobre todo del tamaño y la estructura de los sistemas lineales. En homogéneo, FEM y BEM operaron en el mismo orden de milisegundos. Con inclusión, el tiempo de BEM-EIT creció por el contorno interno adicional, mientras FEM de EIDORS permaneció prácticamente constante. En conjunto, el toolbox de BEM demostró ser una alternativa válida a FEM en EIDORS para el problema directo de TIE.Thesis Diseño de un sistema de trazabilidad de contagios de COVID-19 usando internet de las cosas(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2022) Díaz Paredes, Pablo Andrés; Restrepo Medina, Silvia; Bustos Placencia, Ricardo; Cariñe Catrileo, JaimeLa trazabilidad consiste de una serie de procedimientos que permiten registrar e identificar la ubicación, trayectoria y comportamiento de objetos o personas, permitiendo un seguimiento de éstos. Los sistemas de trazabilidad generaron un impacto positivo en el control de la pandemia del COVID-19, aportando con su seguimiento de casos a la efectiva vigilancia del mal. El objetivo de este trabajo es diseñar un sistema de trazabilidad capaz de identificar posibles casos de COVID-19 por medio de la toma de la temperatura corporal; ésta, al ser uno de los síntomas con mayor incidencia en casos positivos de COVID 19, sumado a que es una variable de estudio rápida y no invasiva para las personas, llevó a considerarla como factor interesante para este trabajo. El sistema propuesto está basado en el Internet de las Cosas (IoT) y se divide en tres partes, un subsistema de temperatura, otro de aforo y uno de identificación, para reconocer posibles casos de esta enfermedad. Para el subsistema de temperatura se utilizan sensores térmicos, como el MLX90614 y el arreglo de sensores AMG 8833. Del primer sensor se obtiene una temperatura de referencia de la persona. Mientras que del segundo sensor se obtiene una matriz de 64 mediciones de temperatura, cuyos valores son promediados considerando únicamente aquellos que superen la temperatura de referencia obtenida con el otro sensor y posteriormente se realiza un seguimiento por medio de plataformas digitales compatibles con arduino. Para el subsistema de aforo se emplea un sensor de ultrasonido para identificar entradas y salidas de un recinto. Por último, para el subsistema de identificación se utiliza la tecnología RFID y una base de datos alojada en la plataforma firebase para hacer un reconocimiento de usuarios. De los resultados obtenidos de esta investigación se comprueba que el sistema diseñado distingue diferentes casos dependiendo de la temperatura obtenida por medio del subsistema de temperatura, pudiendo identificar si la persona tiene una temperatura normal (entre 35,5°C y 37,5°C), si tiene fiebre (entre 37,51°C y 42,9°C), si tiene baja temperatura (entre 32,0°C y 35,49°C) o si se encuentra fuera de los rangos de operación (menor a 32,0°C o superior a 42,9°C). Por medio del subsistema de identificación es posible reconocer a los usuarios por sus tarjetas RFID, su nombre y si éstos se encuentran autorizados o no para el ingreso a una determinada dependencia, lugar al que desea ingresar, etc. Por otra parte, el sistema de aforo es capaz de diferenciar si una persona entra o sale del lugar y avisar la capacidad total y restante del lugar.Thesis Puesta en marcha de equipo de perforación DTH incluyendo sistema measurement While Drilling (MWD) basado en observadores(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2022) Bout Saez, Gabriel Esteban; Ramírez Arias, Guillermo E.; Morales Montecinos, Aníbal; Gómez Puigpinos, RenéMeasurement While Drilling (MWD) es una tecnología que recopila en tiempo real, los datos de máquinas perforadoras durante proceso de perforación sin remover la broca desde el agujero. La información recopilada es valiosa para tomar rápidas y eficientes decisiones en el diseño de túneles, minería de superficie y subterránea, entre ellos, basándose en la caracterización del macizo rocoso que se obtiene del análisis de los datos. Este trabajo tiene como objetivo principal de realizar la puesta en marcha de un sistema de perforación Down the Hole (DTH), donde se implementa un sistema de registro de variables durante la perforación o MWD, el cual se incluyen sensores, observadores y estimadores de variables electromecánicas. Se analizaron artículos, tesis y proyectos actualizados a nivel mundial con respecto al uso de la tecnología MWD, para la estimación de las diversas propiedades del macizo rocoso, indicando que las variables más importantes para el registro de datos son el tiempo, profundidad, torque, velocidad de rotación, presión de empuje y presión enviada hacia el martillo. A partir de las variables medidas se puede obtener parámetros importantes como tasa de penetración y la energía específica. Este estudio a escala laboratorio se realiza mediante una perforadora rotopercusiva del tipo DTH, donde un sistema neumático alimentado por un compresor de 30kW es el encargado del empuje, percusión y limpieza de los elementos de perforación. La velocidad y torque son proporcionados por un motor de inducción de 4Kw y son transmitidas a la broca (bit) de perforación a través de un reductor de razón 11:1. Para el sistema de monitoreo MWD, se montó y configuró un set de sensores para monitoreo de presiones, tasa de penetración y deformación de eje, complementados con modelos de estimación tanto de torque (Modelo de Voltaje, Híbrido y Corriente) como de velocidad (Model Reference Adaptative System, MRAS), a partir de variables eléctricas de voltaje y corriente. Posteriormente se corroboró el correcto funcionamiento de los sensores y estimadores mediante pruebas de comisionamiento con la perforadora DTH funcionando. Finalmente, se procedió a realizar pruebas experimentales (preliminares) del sistema de perforación considerando distintas materialidades y durezas. En base a los resultados obtenidos, se pudo concluir que existe un gran potencial al emplear un sistema MWD basado en observadores, permitiendo correlacionar cualitativamente la evolución de las variables de proceso con la resistencia a la compresión uniaxial, para los distintos casos analizados.Thesis Evaluación de la degradación de producción de energía en microred en base a datos históricos(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Illanes Urrea, Nicolás Andrés; Vergara R., Samuel A.; Ramírez A., Guillermo E.; Restrepo M., Silvia E.El presente trabajo presenta una evaluación de la degradación de la producción de energía en la MicroRed fotovoltaica de la Universidad Católica de la Santísima Concepción, a partir del análisis de datos históricos de generación, irradiancia y temperatura registrados entre 2019 y 2025. La degradación en sistemas fotovoltaicos ha sido ampliamente documentada en la literatura, destacando los mecanismos de envejecimiento y pérdida de desempeño en módulos expuestos a operación prolongada [8], [10]. El estudio incluyó un proceso exhaustivo de depuración y normalización de datos, abarcando la identificación de valores faltantes, la corrección de formatos heterogéneos y la estandarización temporal requerida para la comparación entre tecnologías. A partir de esta base depurada se calcularon indicadores energéticos relevantes, tales como el rendimiento específico real y teórico, el Performance Ratio modificado (mPR) y el Yield Degradation Factor (YDF). Estas métricas son comúnmente utilizadas para caracterizar el desempeño y la degradación de sistemas fotovoltaicos en estudios de largo plazo [8], [9]. Asimismo, se desarrollaron visualizaciones comparativas y modelos simplificados de degradación anual que permitieron contrastar la pérdida de rendimiento observada con los valores de degradación nominal reportados en los datasheets de cada tecnología instalada [10]. Los resultados evidencian comportamientos diferenciados entre tecnologías, con tasas de degradación que reflejan tanto los mecanismos propios de cada tipo de módulo como las condiciones ambientales locales y particularidades operativas de la MicroRed. Este análisis permite establecer una visión integral del desempeño energético del sistema a lo largo del tiempo, fundamentada en evidencia empírica y métodos reproducibles.Thesis Análisis de sistemas de monitoreo inteligente de variables eléctricas en el Campus San Andrés(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2025) Ponce Ovalle, Tabata Kasandra; Espinosa N., Eduardo E.; Ramírez A., Guillermo E.; León C., Ricardo I.En la actualidad tener un control del consumo de energía de un edificio, institución y/o empresa entrega soluciones de mejoras en el rendimiento energético. Es por ello, que los sistemas de monitoreo inteligente entregan una solución, facilitando una gestión más eficiente y sostenible sobre el uso de la energía y conciencia ambiental. Estos se han implementado en hogares, edificios, industrias y transporte, optimizando el uso de recursos y reduciendo costos operativos, al integrar tecnologías como el Internet de las Cosas (IoT) y la Inteligencia Artificial (IA), los que pueden predecir patrones de consumo y detectar anomalías, contribuyendo a la reducción de la huella de carbono alineados con los objetivos globales de sostenibilidad y eficiencia energética. En la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC), el consumo eléctrico no se encuentra desagregado por edificio y/o facultad. Sin embargo, a partir de la reciente instalación de un sistema de monitoreo inteligente, ha sido posible caracterizar el consumo de determinadas dependencias, específicamente aquellas que el sistema registra, entre las que se incluyen la Facultad de Medicina, Facultad de Ingeniería, Facultad de Ciencias, Facultad de Comunicación, Historia y Cs. Sociales, Laboratorio de Mecánica de Suelo y Acuicultura, Gimnasio, Biblioteca y Alumbrado Público. Esta información permite cuantificar de manera más precisa la demanda energética de dichas instalaciones y facilitar el análisis comparativo entre ellas. En el presente trabajo se analizarán los distintos sistemas de monitoreo existentes y sus alcances en eficiencia energética, para posteriormente establecer una comparación con un sistema de gestión de energía en términos de reducción de los gases de efecto invernadero. Además, se detalla el sistema de Monitoreo Inteligente instalado en el Campus San Andrés, de la Empresa ENERLINK, el cual registra en tiempo real las variables de interés y el funcionamiento del sistema, permitiendo identificar patrones de consumo, detectar ineficiencias y priorizar acciones correctivas. Los resultados iniciales revelan que el Gimnasio, la Facultad de Medicina y la Biblioteca concentran gran parte de la demanda energética del campus, mientras que se observan consumos residuales significativos en horarios no operativos, especialmente en el Gimnasio y en la Facultad de Ciencias Económicas y Administrativas. Estas condiciones representan oportunidades concretas para implementar medidas de eficiencia energética, como la optimización de cargas base, la migración tarifaria y la modernización de la iluminación, las cuales podrían traducirse en ahorros mensuales de hasta un 30 %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.