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- Item1-G physical modeling of dynamic soil-structure interaction for semi-buried structures using continuous monitoring in space and time(2022) Segaline Bustamante, Hugo Javier; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLa interacción dinámica suelo-estructura (DSSI) ha sido un tema de gran interés durante las últimas décadas. Varias investigaciones han demostrado la importancia de considerar el suelo como parte del diseño estructural, ya que la respuesta de la estructura puede estar fuertemente influenciada por el suelo en función de sus características. Por el contrario, en la práctica común se suele despreciar los efectos del DSSI pues se asume que es una hipótesis invariablemente conservadora, sin embargo, varios estudios revelan que esta hipótesis no es necesariamente cierta ya que hay varios factores a considerar. Por ello, a lo largo del tiempo se han desarrollado diferentes estrategias, ya sea de modelización numérica, analítica o física, para estudiar distintos aspectos del fenómeno DSSI. Esta investigación se basa en el desarrollo de un nuevo dispositivo de caja laminar capaz de simular las condiciones de contorno lateral del suelo. La principal característica de este contenedor laminar es la transparencia de su parte frontal, lo que permite una visualización completa del suelo y su interacción con las estructuras semienterradas considerando un análisis 2D a través de la técnica de correlación de imágenes digitales (DIC). Además, la distribución de la presión dinámica se obtuvo mediante un sensor táctil, que permite correlacionar las imágenes de desplazamiento con el patrón de presión en las diferentes estructuras parcialmente enterradas. Para el caso de los pisos subterráneos de edificios de muros de corte, se verificaron los efectos de interacción cinemática y su relación con la fuerza ejercida sobre estos muros. Para el caso de muros de contención, se evaluó la variación en el tiempo de la forma de la cuña activa como función de la amplitud del movimiento dinámico. Finalmente, tanto para los muros subterráneos como para los muros de contención, se presenta la distribución de presiones para diferentes configuraciones de diseño en términos de profundidad de enterramiento y contenido frecuencial de la carga.
- Item3D modeling of dynamic soil-structure interaction in shear wall buildings with basements in medium stiffness sandy soils using spectral element method : the case of Viña del Mar, Chile(2020) Ayala Sanhueza, Felipe Esteban; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaSe presenta una estrategia de modelación de la interacción dinámica suelo-estructura (DSSI) utilizando el método de elementos espectrales (SEM) con un enfoque Galerkin discontinuo. Se desarrollan modelos estructurales de dos edificios de muros de corte con subterráneos en suelos arenosos medianamente densos. Se realizan mediciones de vibraciones ambientales, utilizando arreglos tridimensionales de múltiples sensores sísmicos, a fin de estimar la respuesta modal empírica y calibrar el subdominio estructural. Posteriormente, se lleva a cabo un proceso de optimización para calibrar modelos volumétricos de las estructuras. Esta optimización se realiza preservando las frecuencias y formas modales más relevantes, para lograr una respuesta dinámica equivalente. Una vez calibrados los modelos estructurales, se ubican sobre un subdominio de suelo y se evalúan parámetros ingenieriles relevantes mediante simulaciones de modelos sometidos a una excitación de onda plana, aproximando el comportamiento no lineal del suelo mediante un enfoque lineal equivalente. En general, los resultados indican que la DSSI causa efectos significativos en la respuesta estructural y depende en gran medida del contenido en frecuencia del input. La inclusión de la DSSI está relacionada con una reducción de las derivas de entrepiso al ser corregidas por el rocking de la losa de fundación, que incluye su flexibilidad, además de elongación del período de la estructura, y una disminución significativa del corte de piso en comparación con la respuesta inducida en los modelos de base fija.
- Item3D Modeling of site-city effects using spectral element method. Application to Viña del Mar city, Chile(2019) Soto Moncada, Valeria Paz; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaIn recent years, seismic wave propagation analyses have become a powerful tool to evaluate the site effects in a given region. While many approaches are available, the Spectral Element Method (SEM) has been widely used for that purpose because of its flexibility and computational efficiency. Basin shape, material nonlinearity and heterogeneity are import ant effects; however, the multiple inter and structures, known as site-- actions between the soil city effects (SCI), can also play a crucial role in analyses of densely populated areas. There are many options to model this kind of interaction, especially if the buildings are partially embedded in the soil. This paper evaluates the importance of the proper SCI modeling against more standard uncoupled approaches, focusing on the local interaction between the soil and a group of buildings including inelastic s oil behavior. We focus our work on the case of downtown Viña del Mar, a touristic coastal city of central Chile, where the observation of a reiterated distribution of damage in reinforced concrete buildings during two major earthquakes has motivated numero us studies. For that purpose, a realistic 3D numerical model of the area was created, considering the existing buildings. The opensource code SPEED was used to perform the wave propagation simulation, which combines the spectral element method with a disc ontinuous Galerkin approach. A geophysical study was conducted to estimate the model parameters; in addition, shear modulus degradation and damping curves were extracted from laboratory tests to account for the nonre linearity of the soil. In general, the sults indicate that the inclusion of the SCI is beneficial to the structure's response in most cases, and that the SCI modeling needs to consider the level of embedment to obtain more precise results.
- ItemA blind calibration scheme for switched-capacitor pipeline analog-to-digital converters.(2020) Bozzo Jiménez, Juan Andrés; Abusleme Hoffman, Ángel Christian; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEste trabajo presenta un nuevo esquema de calibración para conversores de datos análogoa- digital (ADC). La calibración en foreground está diseñada para auto-calibrar un ADC pipeline de capacitores conmutados. La calibración estima los parámetros eléctricos del ADC; los capacitores de las etapas pipeline, referencias de voltaje y pérdida de carga debido a ganancia finita de los amplificadores. La estimación es usada para compensar digitalmente errores en la conversión durante la operación normal del ADC. Para realizar la estimación de parámetros, el algoritmo de calibración se basa en la instanciación de conversores ΔΕ en la interfaz entre etapas pipeline reorganizando los componentes eléctricos de las etapas pipeline. Diferentes configuraciones pueden ser probadas usando señales de entrada auto-generadas, lo que permite al algoritmo inferir los parámetros eléctricos subyacentes. La calibración es realizada por la misma circuitería que opera durante el funcionamiento normal del conversor y no requiere de un circuito o voltaje que actúe como tierra real. Sin embargo depende de los voltajes the threshold de los sub-ADCs de las etapas pipeline, haciéndolo inadecuado para ciruitos donde el error de los sub-ADCs es dominante. El comportamiento de un número de ADCs de 10 bits con una ENOB de 6.3 bits fue simulado y una mejora en resolución entre 2.5 bits para el mejor caso y 1 bit para el peor fue observada.
- ItemA combined RRT*-optimal control approach for kinodynamic motion planning for mobile robots(2016) Busch Hopfenblatt, Nicolás Axel; Torres Torriti, Miguel Attilio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaUno de los desafíos más importantes en la minería subterránea es la planificación de trayectorias para excavadoras y camiones, debido principalmente al escaso espacio disponible para maniobrar y al consumo de combustible. Múltiples métodos para planificación de trayectorias para robots móviles han sido propuestos en las últimas décadas. Gran parte de estos métodos calculan trayectorias que satisfacen un criterio de optimización, pero no consideran la factibilidad de la trayectoria en términos de la dinámica de movimiento del robot. En este trabajo se presentan dos métodos de planificación de trayectorias que combinan el algoritmo de planificación RRT* con la solución de un problema de control óptimo sobre un número finito de subintervalos de una trayectoria poligonal, la cual se deriva del camino encontrado con RRT*. Los algoritmos propuestos consideran el modelo de movimiento del robot en la etapa de planificación, por lo que las trayectorias generadas son dinámicamente compatibles con el robot.
- ItemA common-platform approach to the development of training simulators with real-time dynamics(2009) Gómez Barrios, Cristián Eduardo; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEn este trabajo se discuten aspectos teóricos y prácticos de una metodología para el desarrollo de simuladores de entrenamiento y sus aplicaciones para el desarrollo de un simulador hecho a la medida, con un sistema de tutoriales para la enseñanza. Investigaciones recientes han demostrado un positivo efecto en el aprendizaje usando tutoriales en un mundo virtual, con video juegos como asistencia a la enseñanza, pero el desarrollo de nuevos simuladores de entrenamiento o la modificación de uno ya existente generalmente requiere un considerable esfuerzo, tanto de tiempo como de dinero.
- ItemA compound real option approach for determining the optimal investment path for residential PV-Storage Systems(2019) Hassi, Benjamín A.; Reyes Torres, Tomás H.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEl uso de sistemas residenciales de almacenamiento fotovoltaico puede producir beneficios económicos para los propietarios y se ha expandido rápidamente en los últimos años. Las grandes incertidumbres con respecto a la rentabilidad de estos sistemas hacen necesario incorporar flexibilidades en sus evaluaciones económicas. Este documento ofrece un nuevo método para evaluar la flexibilidad de tener la opción compuesta de retrasar y ampliar progresivamente la capacidad de módulos fotovoltaicos y baterías durante un tiempo de inversión. La flexibilidad se modela como una opción real compuesta, cuyo valor se calcula utilizando un nuevo método que denominamos Compound Least Square Monte Carlo (CLSM). Aplicamos el modelo a un sistema residencial de almacenamiento fotovoltaico en Chile. Nuestros resultados muestran que un hogar debe invertir en sistemas de almacenamiento fotovoltaico en el 60% de los posibles escenarios futuros. Además, en el 36% de los escenarios futuros, se recomienda dividir la inversión en dos o más etapas. El valor de la flexibilidad compuesta sugiere que los inversionistas deben usar el método CLSM propuesto en la valoración económica de proyectos de múltiples etapas, ya que considerar únicamente la flexibilidad de posponer la inversión podría promover decisiones subóptimas.
- ItemA concurrent red black tree.(2012) Besa Vial, Juan José; Eterovic S., Yadran; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLa necesidad de tener estructuras de datos capaces de soportar varios procesos ha crecido con la masificación de los computadores multiprocesadores. Las estructuras de datos concurrentes buscan proveer una eficiencia similar a las estructuras de datos secuenciales permitiendo además el acceso concurrente a varios procesos y proveyendo mecanismos de sincronización transparentemente a esos procesos. Los árboles rojo negros son una importante estructura de datos utilizada en muchos sistemas. Lamentablemente ha sido complejo implementar un árbol rojo negro concurrente eficiente para computadores de memoria compartida.
- ItemA cyber-physical systems approach to collaborative intersection management and control(2023) Guzmán Gómez, José Antonio; Núñez Retamal, Felipe Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaA medida que la población urbana aumenta, la congestión vehicular se ha convertido en una fuente importante de molestias y pérdidas económicas en las zonas urbanas. En este contexto, el concepto de Sistemas Inteligentes de Transporte toma relevancia como opción para optimizar el control del tráfico con el uso de la tecnología. Este trabajo propone un enfoque de sistemas ciberfísicos para el control colaborativo del trafico urbano. En concreto, se propone una arquitectura de tres capas para abordar el problema de la gestión de intersecciones, con una capa física que alberga los detectores de tráfico y los actuadores de las señales de tráfico, una capa cibernética encargada de realizar el procesamiento de datos, la comunicación con los vecinos y la manipulación de las señales de tráfico, y una capa cloudlet capaz de implementar aplicaciones de alto nivel. Una primera implementación en un entorno pseudo-real, utilizando un controlador fuzzy-experto diseñado y un novedoso actuador basado en Petri-nets temporizadas, muestran que el sistema propuesto es capaz de manejar las cargas de comunicación y procesamiento, a la vez que mejora el rendimiento del tráfico con respecto a las soluciones clásicas de manejo de señales de tráfico, superando a los métodos de control temporizado, Webster y coordinado en las pruebas a escala piloto. Para validar la arquitectura en un entorno real, una aplicación de predicción de tráfico en tiempo real en el área urbana de Las Vegas es presentada, construida como una aplicación cloudlet con flujo de datos en tiempo real desde sensores de la infraestructura y predictores de tráfico basados en modelos de aprendizaje profundo. Los resultados de la implementación muestran la viabilidad de hacer predicciones de tráfico en tiempo real con la tecnología actual y la utilidad del reentrenamiento periódico para mantener la precisión de la predicción. Finalmente, este trabajo propone un esquema de control distribuido basado en el aprendizaje reforzado (RL) que aprovecha la naturaleza del problema basada en datos, la cooperación entre intersecciones y la modularidad de la arquitectura propuesta. En concreto, se sintetiza un controlador RL que manipula los semáforos utilizando la información de las intersecciones vecinas en forma de un embebido obtenido de una aplicación de predicción de tráfico. Los resultados de la simulación con SUMO muestran que el esquema propuesto supera a las técnicas clásicas en términos de tiempo de espera y otros índices clave de rendimiento.
- ItemA family of centrality measures based on subgraph(2019) Salas Cornejo, Jorge; Riveros Jaeger, Cristian; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEsta tesis introduce las bases teóricas de un nuevo enfoque para las medidas de centralidad sobre bases de datos de grafos. El principio fundamental de este enfoque es simple: mientras más subgrafos relevantes envuelvan a un vértice, más central será dentro de la red. La idea de ”subgrafos relevantes” se formaliza eligiendo una familia de subgrafos que, dado un grafo G y un vértice v en G, esta asigna un conjunto de subgrafos conexos de G que contienen a v. Cualquiera de estas familias define una medida de centralidad al contar la cantidad de subgrafos asignados a cada vértice, i.e, un vértice será más importante para la red si pertenece a más subgrafos dentro de la familia. Se muestran ejemplo de este enfoque, en particular, se propone all-subgraphs centrality, una medida de centralidad que toma en cuenta todos los posibles subgrafos. Se analizan las propiedades fundamentales sobre familias de subgrafos que garantizan propiedades deseables sobre la medida de centralidad. Interesantemente, all-subgraphs centrality satisface todas estas propiedades, mostrando su robustes como noción de centralidad. Finalmente, se prueba la complejidad computacional del conteo de ciertas familias de subgrafos y se muestra un algoritmo de tiempo polinomial para computar all-subgraphs centrality cuando el grafo posee tree width acotado.
- ItemA general water consumption predictive methodology for a mining operation in central Chile : seepage, evaporation and mill plant water demand(2015) Pastén Almendares, Felipe Andrés; Videla Leiva, Álvaro Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaA medida que pasa el tiempo, el consumo de agua se ha vuelto más agresivo. Las operaciones mineras y las plantas de procesamiento esperan aumentar sus demandas de agua a lo largo de los años. Con esa idea, se diseñó un modelo general predictivo de consumo de agua combinando factores de recuperación y pérdidas del inventario de agua de los relaves. Los requerimentos y recuperaciones de la planta concentradora se modelan a través de la reconciliación de datos. Las pérdidas de agua se componen principalmente de evaporación e infiltración. La percolación se modela usando columnas de drenaje. La evaporación dentro y fuera de la zona del estanque se modela usando la ecuación de deBruin-Keijman y columnas experimentales. El modelo se valida prediciendo importantes condiciones operacionales.
- ItemA global data warehouse for astronomy(2018) Machin Matos, Javier Ismael; Pichara Baksai, Karim Elías; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaThere have been many attempts to gather and integrate numerous astronomical data sources to create a centralized, organized and consolidated database with visualization and analysis add-on tools. Unfortunately, most of those attempts have been inefficient, mainly, because they lack a holistic scheme that allows for heterogeneous data integration, highlevel pre-processing and visualization capabilities within the same structure. In industry, the same problem was tackled back in 1960, where the concept of the Data Warehouse was introduced as the most promising solution for the majority of the organizations. In this paper, we bring Data Warehousing to astronomy in theory and practice. We develop and implement an integrated astronomical Data Warehouse that allows users to visually process and analyze astronomical data in real time, narrowing down exploratory analyses, and providing an active interaction with data. In the current version, we implement a twolayer- based architecture that provides an interactive and user-friendly environment, with advanced visualization capabilities for data manipulation and data mining applied to time domain astronomy.
- ItemA level-set method for artificial compressibility with pressure-based residual smoothing(2017) Carvajal Saavedra, Matías; Escauriaza Mesa, Cristián Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaComprender la dinámica de la superficie libre de los fluidos es un aspecto clave en diferentes aplicaciones prácticas como por ejemplo, el proceso de erosión y sedimentación que ocurre en la zona donde una ola revienta. Para lograr un mejor entendimiento de estos fenómenos es importante contar con modelos numéricos precisos y robustos capaces de identificar el movimiento de la superficie libre junto a la dinámica del flujo. En este trabajo nosotros desarrollamos un método explícito, conservativo, en coordenadas curvilíneas generalizadas, de volúmenes finitos que incorpora el enfoque de conjuntos de nivel para simular fluidos incompresibles de dos fases. A diferencia de otros métodos, modificamos el método de compresibilidad artificial (CA) para considerar una densidad y viscosidad variable, en el cual se avanza el tiempo con una metodología de paso de tiempo dual. Para incorporar las propiedades no uniformes nos aprovechamos de la formulación del método de CA con suavizado residual en base a la presión, en el cual el algoritmo diagonal-bloque, usado para resolver el sistema de ecuaciones, es natural y levemente modificado. Demostramos la precisión y robustez del modelo desarrollado simulando casos de referencia que involucran el movimiento de la superficie libre de un flujo, como el caso de un tanque oscilante, una ola lineal progresiva y el problema del rompimiento de presa. En el futuro esperamos aplicar el modelo desarrollado en la zona de rompimiento de una ola donde ocurren importantes procesos biológicos.
- ItemA machine learning approach to predict gene expression signatures, local gene networks, and key genes for biological functions of interest.(2015) Puelma Peters, Tomás Francisco; Gutiérrez Ilabaca, Rodrigo Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaUn objetivo importante en la investigación biológica es descubrir genes relevantes para funciones biológicas de interés. Estas funciones pueden tener distintos grados de complejidad, desde procesos biológicos específicos a características complejas como “enfermedades metabólicas” en humanos o “tiempo de floración” en plantas. Esta tesis presenta “Discriminative Local Subspaces” (DLS), un método computacional que combina técnicas de aprendizaje de máquina supervisado y coexpresión para predecir redes de genes capaces de exponer nuevos genes y señalar cuáles son importantes para una función biológica de interés. Además presenta GENIUS, un servidor web que permite a la comunidad científica aprovechar las capacidades de DLS a través de una interfaz amistosa. En contraste con las redes de coexpresión tradicionales, DLS usa el conocimiento disponible en GeneOntology (GO) para generar conjuntos de entrenamiento informativos y guiar la búsqueda de “firmas de expresión”: patrones de expresión distintivos para los genes que participan en una función biológica de interés. Luego, DLS une los genes que se coexpresan con estas firmas para formar una red génica que contiene tanto genes conocidos como nuevos, para la función biológica de interés. Nuestras evaluaciones sistemáticas demuestran que DLS puede predecir genes nuevos con precisiones comparables a los métodos altamente discriminativos “Support Vector Maquines” (SVM), pero manteniendo la representación intuitiva e informativa que proveenlas redes de coexpresión. Más aún, nuestras evaluaciones muestran que, en contraste con estos métodos, DLS mejora su precisión sistemáticamente al aumentar la cantidad de datos experimentales disponibles. Además, nuestras evaluaciones en escenarios reales muestran que GENIUS puede realizar nuevos descubrimientos de manera efectiva. En particular,GENIUS predijo un nuevo gen, clave para mejorar la eficiencia del uso del nitrógeno en plantas, lo cual fue validado experimentalmente. Por lo tanto, creemos que GENIUS puede ayudar a generar hipótesis concretas a partir de conocimiento previo, realizar nuevos descubrimientos y, por lo tanto, mejorar nuestra comprensión molecular sobre los sistemas biológicos. GENIUS actualmente puede ser utilizado en ocho importantes organismos y es de libre acceso en http://networks.bio.puc.cl/genius.
- ItemA method to identify virtual design and construction implementation strategies from a lean construction perspective.(2016) Mandujano Rodríguez, María Guadalupe; Alarcón Cárdenas, Luis Fernando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaExisten importantes avances en las sinergias entre el modelado de información de construcción (BIM), como parte del diseño y construcción virtual (VDC), y la construcción lean. Sin embargo, la literatura no explora completamente la naturaleza o razones conceptuales detrás de estas sinergias. Una mejor comprensión de estas sinergias permitiría a la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (AEC) lograr una mejor implementación entre lean y VDC, y sería un peldaño para seguir diseñando nuevas sinergias.Además, en los últimos años, la industria AEC ha ampliado el uso de VDC; especialmente los métodos de construcción lean, para ofrecer un mayor valor a sus clientes. VDC incluye el uso de la gestión de producción utilizando métodos lean como parte integral de su método y teoría. Múltiples casos de estudio han concluido que se logran mejores resultados mediante la implementación de ambas iniciativas en conjunto.A pesar de la gran importancia de ambas metodologías, VDC sigue siendo un desafío ya que las empresas carecen de estrategias de implementación y su relación con la construcción Lean.El objetivo de esta investigación es diseñar una metodología sistemática que permita a las empresas AEC identificar las mejores estrategias de implementación de los modelos VDC y su impacto en el desempeño con la construcción lean como moderador.Para alcanzar el objetivo final d se llevaron a cabo los siguientes objetivos específicos:• Se llevó a cabo una revisión de la literatura para explorar las sinergias entre la construcción lean y VDC, incluyendo BIM (producto), modelado de procesos y organización;• Se creó un modelo de interacciones entre los elementos de VDC, incluyendo moderadores en relaciones específicas;• Se analizó la frecuencia de las referencias en la literatura utilizando un método estadístico (cuadrados mínimos parciales de PLS) para probar las hipótesis nulas y evaluar el significado de las relaciones y los moderadores. • Se informaron y discutieron los resultados.• Se dibujaron las conclusiones en base a los resultados.Este estudio tiene contribuciones académicas y prácticas. La principal contribución teórica al conocimiento en el campo de VDC y Lean es el diseño del modelo de influencia VDC/Lean, basado en evidencia estadísticamente significativa entre las relaciones de los elementos en la implementaciones de VDC con Lean como moderador. Los resultados indican que se alcanzan mejores resultados del proyecto cuando Lean es un elemento integral dentro de la implementación de VDC.Una contribución práctica es que los profesionales pueden usar las ideas y los hallazgos para apoyar las decisiones sobre la implementación de VDC y Lean dentro de la industria AEC.Como se mencionó, los modelos de VDC se implementan de acuerdo con anécdotas y creencias basadas en proyectos pasados, que han motivado a muchos proyectos y empresas en muchos países a usar métodos VDC, pero aún no han llevado a la adopción universal en todo el mundo.
- ItemA methodology to optimize the techno-economic design of solar power plants with storage systems(2020) Zurita Villamizar, Adriana; Escobar Moragas, Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEste trabajo de investigación se centra en la optimización tecno-económica de plantas de energía solar y sistemas de almacenamiento bajo las condiciones meteorológicas y de mercado eléctrico de Chile. La investigación se presenta a lo largo de tres artículos de revistas científicas. El objetivo general es desarrollar una metodología que permita determinar el conjunto de configuraciones óptimas de plantas de generación solar y de sistemas de almacenamiento para una ubicación y una estrategia de despacho dadas en Chile. Los objetivos específicos planteados incluyen: desarrollar el modelo físico de una planta solar híbrida con almacenamiento, que presente una planta de receptor central de Concentración Solar de Potencia (CSP), una planta fotovoltaica (PV), un sistema de almacenamiento térmico (TES) y baterías (BESS) para obtener su producción anual; desarrollar un modelo tecno-económico para evaluar la factibilidad de las plantas en términos de Costo Nivelado de Electricidad (LCOE) y factor de planta; realizar una optimización multiobjetivo considerando minimizar el LCOE y maximizar el factor de suficiencia como funciones objetivos para diferentes estrategias de despacho y ubicaciones; y determinar los rangos de competitividad y viabilidad de la planta híbrida frente a otras combinaciones tecnológicas de tecnologías solares y sistemas de almacenamiento. La metodología de esta investigación comprende tres fases principales: modelación y simulación, análisis tecno-económico, y optimización multi-objetivo. La tesis está organizada en cinco capítulos. El Capítulo 1 presenta la introducción. Los Capítulos 2, 3 y 4 corresponden al primer, segundo y tercer paper de esta tesis respondiendo a los objetivos específicos. Finalmente, el Capítulo 5 presenta las conclusiones de esta investigación. De la etapa de modelación y simulación, se encontró que la resolución temporal tiene un impacto significativo en la simulación y estimación de producción de energía de la planta híbrida. Los resultados de esta tesis indican que utilizar una resolución temporal horaria en la simulación puede llevar a una sobreestimación de la producción anual de la planta híbrida CSP-PV-TES-BESS (y por tanto, a una subestimación del LCOE) entre un 2-6% con respecto a los resultados obtenidos con una resolución temporal de 1 minuto. El análisis también demostró que la operación de los sistemas térmicos como el receptor central de la planta CSP fueron los más afectados por la resolución temporal. De tal manera, una sobreestimación de la producción anual de la planta de CSP entre 14-15% se obtuvo al utilizar un paso de tiempo de 1h. Estos resultados enfatizan la importancia de elegir una resolución de tiempo apropiada al modelar plantas de energía solar con almacenamiento. Por otro lado, los resultados de la evaluación tecno-económica de la planta híbrida CSP-PV-TES-BESS para proporcionar generación base en Chile confirman que ambas tecnologías y ambos tipos de almacenamiento pueden operar de forma sinérgica para proporcionar factores de suficiencia superiores al 80%, sin embargo, la rentabilidad de las baterías depende en gran medida de los objetivos de optimización evaluados. Cuando el único objetivo es minimizar el LCOE, las configuraciones de diseño no incluyen baterías en la planta híbrida debido a que el alto costo de inversión de las baterías supera su beneficio técnico de incrementar el factor de suficiencia de la planta. Sobre este punto, se determinó que diseñar plantas de energía solar con almacenamiento para alcanzar el mínimo LCOE puede no ser el enfoque más adecuado cuando se quiere garantizar un cierto nivel de suministro. Por ejemplo, los resultados de esta tesis de investigación muestran que la combinación PV-BESS siempre ofrece los LCOE más bajos para todas las estrategias de despacho, pero estas soluciones con costo mínimo también proporcionan los factores de suficiencia más bajos entre 30 y 70%, dependiendo de la estrategia de despacho. Los resultados de esta tesis tienen como objetivo demostrar que, para cada ubicación y estrategia de despacho, se puede utilizar una optimización tecno-económica para obtener las soluciones de diseño óptimas que satisfagan funciones objetivo-conflictivas, como minimizar el LCOE y maximizar el factor de suficiencia. De la etapa de optimización multi-objetivo, este estudio revela que las soluciones más costo-efectivas para proporcionar energía en Chile incluyen la combinación PV-BESS cuando se requieren pocas horas de almacenamiento (4-5h), y centrales híbridas CSP-PV integradas con TES (y opcionalmente BESS) cuando se requieren largas horas de almacenamiento (>12h). Esto primero demuestra el valor que la energía solar puede tener en Chile para incrementar la diversidad de recursos en su futura matriz energética, y, en segundo lugar, destaca el valor de la hibridación como solución para complementar tecnologías, brindando flexibilidad al despacho y logrando costos de electricidad más competitivos.
- ItemA mixed-integer distribution network planning model using a tight power flow relaxation(2018) Lobos Rodríguez, Nicolás Eduardo; Negrete Pincetic, Matías Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEste trabajo de tesis presenta un modelo de optimización entera-mixta para abordar el problema de planificación de la distribución. El modelo desarrollado considera múltiples aspectos, incluyendo inversiones en alimentadores, subestaciones, y generación distribuida (GD), así como las importaciones de energía desde el sistema eléctrico troncal sobre un horizonte de planificación determinado. La principal característica de este modelo es que representa de forma precisa la fenomenología de los flujos de potencia a través de una relajación poliedral de las ecuaciones del flujo de potencia, basada en una conocida aproximación exterior del cono de segundo orden. Una serie de experimentos computacionales muestra el valor del enfoque propuesto para entender los efectos de la integración de GD, la efectividad del modelo de flujos de potencia empleado, y la eficiencia computacional del modelo de planificación en general.
- ItemA multiresolution stability analysis for quantitative magnetic resonance imaging(2022) Guerra Pérez, Martín A.; Sing-Long C., Carlos A.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLas imágenes cuantitativas por resonancia magnética (QMRI) son una forma de obtencion de imágenes por resonancia magnética (MRI) que, a diferencia de lo que los métodos estándar de MRI buscan, estos métodos apuntan a recuperar parámetros cuantitativos que describan propiedades físicas del tejido involucrado en el proceso de obtención de imágenes médicas. Los métodos que siguen el enfoque de QMRI típicamente buscan aproximar los parámetros de relajación de los materiales magnetizados (mapeos T1 y T2). La principal dificultad en la reconstrucción de estos parámetros está en que con métodos de optimización estándar el problema resultante tiene una alta dimensionalidad y es no convexo. Existen diferentes formas de buscar una aproximación de los parámetros que evitan esta complicación como magnetic resonance fingerprinting (MRF). Aun así, el alto costo computacional de este hacen difícil que sea una solución en el largo plazo. Creemos que se puede modelar el método de reconstrucción tal que la no convexidad no sea mucho problema. Para lograrlo demostramos propiedades fundamentales del mapeo de Bloch y desarrollamos un análisis multirresolución para el enfoque de QMRI, el cual al resolver el problema a diferentes escalas podría evitar el problema de estancarse en un mínimo local. Mas precisamente desarrollamos una aproximación multirresolución de la ecuación de Bloch. Aún así, el problema a resolver sigue estando muy mal condicionado para asegurar una reconstrucción satisfactoria. Nuestros resultados numéricos muestran que incluso la reconstrucción de la variable lineal del problema causa suficientes problemas.
- ItemA new TDR-waveform approach capable to estimate soil moisture contents at large electrical conductivity ranges.(2014) Cristi Matté, Felipe Andrés; Muñoz Pardo, José Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLa reflectometría de dominio temporal (Time Domain Reflectometry, TDR) ha sido ampliamente utilizada por la comunidad científica como un método indirecto de medición del contenido de humedad (θ) de los suelos. Esta metodología es capaz de proporcionar observaciones de θ con una alta resolución temporal y con una precisión aceptable. El funcionamiento de esta metodología consiste en la estimación de la constante dieléctrica aparente del suelo (ε), basada en una interpretación de la reflexión de la señal electromagnética (comúnmente denominada “waveform”) emitida por el sensor, para luego relacionar ε con el contenido de humedad del suelo. En suelos eléctricamente conductivos, la señal electromagnética puede verse fuertemente atenuada debido al efecto de la conductividad eléctrica aparente (bulk electrical conductivity, BEC), lo que impide la detección del final de las varillas del sensor, y por lo tanto la estimación de ε, resultando en errores significativos en las mediciones del contenido de humedad. Esta tesis presenta una nueva metodología de interpretación de la onda reflejada del sensor basada en la detección distintas variables que las utilizadas por la metodología tradicional de TDR. Este novedoso enfoque metodología puede extender la aplicabilidad de sensores TDR, duplicando el rango de conductividad eléctrica actual con mediciones precisas y confiables. El nuevo enfoque extiende la aplicabilidad del sensor TDR, doblando el rango actual de conductividad eléctrica con mediciones confiables y precisas de θ. La nueva metodología presentada en esta tesis abre una nueva ventana investigación de las mediciones del contenido.
- ItemA new type of tuned liquid damper and its effectiveness in enhancing seismic performance : numerical characterization, experimental validation, parametric analysis and life-cycle based design.(2015) Ruiz, Rafael O.; Taflanidis, Alexandros; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaIn the last decades the use of seismic protection devices in Chilean buildings has gained popularity for reducing earthquake losses. Mass dampers (also referenced as inertia dampers), with the most popular representative being the Tuned Mass Damper (TMD), are a potential device for facilitating these tasks; they consist of a secondary mass attached to the primary structure through an equivalent spring and dashpot. Through proper tuning of frequency/damping characteristics, the movement of this secondary mass counteracts the vibration of the primary mass (structure) providing the desired energy dissipation for this vibration. Among the general class of mass damper devices, Tuned Liquid Dampers (TLDs), which consist of a tank filled with some liquid (typically water) whose sloshing within the tank provides the mass damper effect, have some attractive characteristics such as low cost, easy installation and tuning, bidirectional control capabilities and alternative use of the secondary mass (liquid in this case). Their popularity, though, has been hindered by the facts that (i) their dynamic behavior is highly non-linear due to wave breaking and (ii) their inherent damping is usual lower than the optimal one, requiring the introduction of submerged elements (to increase this damping) that make the overall behavior even more complex. Other type of liquid dampers that share some of the TLD advantages, the liquid column dampers, offer a simpler modeling but their dynamic behavior is still non-linear since their damping ends up being amplitude dependent, whereas they are strictly restricted to one-directional applications. Additionally, the advantages of any such type of mass dampers particularly for seismic applications in the Chilean region have not been clearly demonstrated; this pertains to both their efficiency, acting as an inertia device, to allow significant energy dissipation for the ground motions common in the region but more importantly to an explicit discussion of the life-cycle cost improvement they can facilitate. The research presented here introduces a new type of liquid mass damper, called Tuned Liquid Damper with Floating Roof (TLD-FR) which combines the favorable characteristics of both TLDs and liquid column dampers, and further examines its efficiency for seismic applications for Chile. The TLD-FR consists of a traditional TLD (liquid tank filled with liquid) with the addition of a floating roof. The sloshing of the liquid within the tank is what still provides the inertia damper effect, but the roof prevents wave breaking phenomena and introduces a practically linear response and a dynamic behavior in a dominant only mode. This creates a vibratory behavior that resembles other types of a linear mass dampers and a framework is developed to characterize this behavior with a simple parametric description that can facilitate an easy comparison to such dampers. Within this framework, focus is given on a theoretical/computational characterization of the new device, coupled with an experimental validation of its capabilities and of the established numerical tools. To support these advances an efficient computational approach is formulated to describe the dynamic behavior of liquid tanks and is then extended to describe the behavior of the TLD-FR (address the inclusion of the roof). The aforementioned parametric formulation is then used to develop an approach that facilitates a direct design in the parametric space, as well as an efficient mapping back to the different tank geometries that correspond to each parametric configuration. During this process the efficiency of mass dampers for seismic applications in Chile is also examined by comparing the performance across different types of ground motions, representing different regions around the world. Finally, a versatile life-cycle assessment and design of the new device is established considering risk characterizations appropriate for the Chilean region, so that the cost-benefits from its adoption can be directly investigated. This involves the development of a multi-criteria design approach that considers the performance over the two desired goals: (i) reduction of the total life-cycle cost considering the upfront damper cost as well as seismic losses and (ii) reduction of the consequences, expressed through the repair cost, for low likelihood but high impact events. Through this approach the financial viability of the TLD-FR (competitiveness against TMDs) for enhancing seismic performance is demonstrated.