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- ItemModelos de elección discreta ante variaciones de la carga de información: complejidad del experimento y simplificación de la elección(2024) Soto Martínez, José Javier; Ortúzar Salas, Juan de Dios; Rizzi Campanella, Luis Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLos individuos toman decisiones que van desde elecciones simples y muy frecuentes hasta decisiones complejas con efectos a largo plazo. Estudiar el proceso de toma de decisiones a nivel desagregado ha sido un tema de investigación muy activo en economía, psicología, transporte y marketing, entre otros campos del conocimiento. Dado que el esfuerzo cognitivo es un recurso escaso en la toma de decisiones y que los individuos tienen dificultades para procesar información, quienes toman decisiones pueden utilizar diferentes heurísticas según la situación de elección. Esto, generalmente, implica un procesamiento selectivo de la información como medio para reducir el esfuerzo cognitivo. Este fenómeno cuestiona el supuesto de información completa inherente a los modelos compensatorios, que se basan en un conjunto de axiomas que son una extensión natural del modelo neoclásico de análisis de la elección del consumidor. Esta tesis tiene como objetivo formular y estimar modelos de elección discreta que integren diversas heurísticas de decisión. Para ello se diseñó una encuesta de preferencias declaradas y una estrategia de recolección de información que permitiese identificar el uso de estrategias de simplificación de la elección a través de una revisión incompleta de la información en situaciones con distinta complejidad y carga cognitiva. La encuesta se basó en un Diseño de Diseños (DoD) que consta de nueve diseños experimentales de distinta complejidad, permitiendo variación en tres dimensiones: el número de alternativas, la cantidad de atributos y el contexto de elección (elección de ruta, elección de destino vacacional y elección de localización residencial). El proceso de recolección de datos capturó también diversos indicadores de percepción, tiempos de respuesta y procesamiento de información, relacionados con el proceso de elección. Además se utilizó una encuesta existente, cuyos datos fueron reanalizados mediante un modelo de clases latentes que permitía considerar dos heurísticas de elección diferente por parte de los encuestados e incorporar variables latentes asociadas a la dedicación de los encuestados y a su confianza en las instituciones. Los resultados de este modelo, demostradamente superior al enfoque clásico, mostraron diferencias de hasta 26% en la disposición al pago. Una innovación notable de la tesis fue el desarrollo de un esquema de presentación de alternativas en experimentos con un gran conjunto de alternativas, utilizado en el contexto de elección de localización residencial. Las alternativas se presentaban en un mapa como marcadores, requiriendo que los encuestados hicieran clic en ellos para ver sus características. Además, se permitió filtrar alternativas según los niveles de sus atributos. La aplicación permitió registrar las acciones de los encuestados, como los clics en los marcadores, el orden de inspección o la falta de inspección, y los filtros utilizados. El procesamiento y análisis de los datos de la encuesta proporcionan evidencia que cuestiona el paradigma de elección compensatoria, revelando la prevalencia de simplificaciones y el uso potencial de múltiples heurísticas de elección por parte de los encuestados. La revisión completa de alternativas disminuye a medida que aumenta su número, sugiriendo un comportamiento adaptativo a la complejidad de la elección y la coexistencia potencial de múltiples heurísticas de elección. A través de un modelo de ecuaciones estructurales, se presenta una aplicación empírica de la relación entre el esfuerzo cognitivo y la exactitud de la elección, considerando además el estilo de pensamiento del encuestado (racional o intuitivo) y su disposición a responder seriamente la encuesta. Para incorporar esta relación entre esfuerzo cognitivo y exactitud de elección, se formuló modelos de elección con factor de escala variable. Los resultados confirman la importancia de la complejidad del experimento, la exactitud de la elección y la disposición del encuestado en el factor de escala. Una mayor revisión de la información disponible y una mejor disposición del encuestado conducen a elecciones más consistentes. Esto destaca la necesidad de considerar estrategias de simplificación de la elección y el compromiso del encuestado, al diseñar experimentos de elección. Ignorar el procesamiento selectivo de información puede conducir a estimaciones sesgadas de parámetros y disposiciones a pagar. Esta visión es crucial para diseñar experimentos de elección e instrumentos de encuesta, pues la consideración del proceso de elección y el uso de estrategias de simplificación permite obtener resultados más confiables.
- ItemUncertainty quantification in the dynamic response of seismically isolated buildings using high damping rubber bearings(2024) Gallardo Briones, José Alberto; Llera Martin, Juan Carlos de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEsta disertación se enfoca en cuantificar la incertidumbre aleatoria y de modelado en el comportamiento constitutivo de los aisladores de goma de alto amortiguamiento (HDRBs por sus siglas en inglés) y su propagación a la respuesta sísmica de edificios sísmicamente aislados. Debido a que el comportamiento de los HDRBs es altamente no lineal, se enfatiza considerar sus fenómenos característicos detalladamente, esto debido a que los aspectos de modelado influyen significativamente en la fragilidad de la estructura y sus los mecanismos de falla. Es un hecho que el comportamiento constitutivo de los dispositivos de aislamiento controla la respuesta sísmica de las estructuras sísmicamente aisladas; por lo tanto, las consideraciones de modelado de los aisladores juegan un papel crítico en la evaluación del desempeño de estos edificios. Con esto en mente, esta tesis primero propone un modelo matemático suficientemente detallado para simular el comportamiento no lineal a corte de los HDRBs bajo grandes deformaciones, el cual incluye varios de sus fenómenos característicos, y un procedimiento de estimación para sus parámetros a partir de las características geométricas y mecánicas del dispositivo. Luego, el modelo propuesto se extiende para simular la respuesta de corte bidireccional y se combina con el conocido modelo mecánico denominado modelo de dos resortes (TSM por sus siglas en inglés) para incluir el acoplamiento de las respuestas axial y a corte. Entonces, el efecto del uso de diferentes modelos para simular el comportamiento de los HDRBs, con distintos niveles de sofisticación, se aborda evaluando su precisión en la simulación de resultados experimentales de los dispositivos sometidos a diferentes patrones de carga, y propagando esa incertidumbre en las respuestas sísmicas de estructuras sísmicamente aisladas. Posteriormente, la incertidumbre en el comportamiento de los HDRBs se cuantifica y caracteriza en términos del modelo previamente propuesto utilizando datos experimentales, y luego se propaga en un arquetipo estructural utilizando simulaciones Monte Carlo. Los resultados también se comparan con estimaciones obtenidas utilizando los procedimientos en las actuales normativas nacionales e internacionales. Se espera que los hallazgos de esta investigación mejoren el modelado actual del comportamiento constitutivo de los HDRBs y la comprensión del impacto de las consideraciones de modelado de los HDRBs en la respuesta sísmica de estructuras sísmicamente aisladas. Además, los hallazgos relacionados con la incertidumbre aleatoria del comportamiento constitutivo de los HDRBs podrían proporcionar datos cuantitativos para enriquecer la metodología utilizada actualmente en diseño.
- ItemThe role of residual energy in heterogeneous self-arrested seismic ruptures(2024) Venegas Aravena, Patricio; Crempien de la Carrera, Jorge; Hurtado Sepúlveda, Daniel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaUnderstanding the causes of strong ground motion is crucial for mitigating earthquake damage and devastation. This necessitates unraveling the physics of the seismic source, the primary driver of ground shaking variations. However, limited data from real earthquakes compels researchers to develop computational tools for deeper exploration. Crucially, simulations lack empirical constraints due to constant parameters or arbitrary domain limitations, leading to potentially inaccurate representations of real-world earthquakes and erroneous interpretations. This work aims to identify the rupture process characteristics that closely resemble natural earthquakes using empirical tests. The chosen test, the Somerville (or asperity) criteria, stipulates that 20-30% of the ruptured area releases over 50% of the seismic moment. Dynamic simulations revealed two rupture types: self-arrested, which halt before reaching the domain boundaries, and runaway, which traverse the entire domain. Only self-arrested ruptures met the Somerville criteria. Moreover, their parameters exhibited stronger correlation during evolution, suggesting runaway ruptures might not be physically realistic due to seemingly independent parameter evolution. Limited by the difficulty of generating self-arrested ruptures in dynamic simulations, simpler kinematic simulations were also explored. Both approaches revealed that the spatial distribution of residual energy (available energy minus dissipation) acts as the key constraint governing rupture parameters during arrest.
- ItemDesign of Pulse Sequences for Low-Field Cardiac MRI Using Bloch Simulations(2024) Castillo Passi, Carlos; Irarrázaval Mena, Pablo; Botnar, René Michael; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Ingeniería Biológica y MédicaThe recent development of high-end scanners offers the potential to make cardiac Magnetic Resonance Imaging (MRI) more accessible and affordable. However, adapting cardiac imaging sequences from higher fields such as to presents significant challenges.To address these challenges, we employed MRI simulations, which have proven effective for optimizing imaging parameters at novel field strengths. Nevertheless, current MRI simulators have performance, ease of use, and extensibility problems. Consequently, a new open-source MRI simulator with GPU acceleration, written in Julia, was developed. Its speed, accuracy, extensibility, and ease of use were demonstrated to be superior to currently available alternatives.This simulator was used to adapt two sequences, previously implemented at traditional field strengths, to . These sequences are for free-breathing 3D whole-heart cardiac MRI: (1) CMRA for cardiac angiography and (2) iprep-BOOST for simultaneous angiography and vessel wall imaging. Image navigators (iNAVs) were employed for non-rigid respiratory motion correction to enable 100% respiratory scan efficiency, while patch-based denoising techniques were used to mitigate the reduced signal-to-noise ratio at and accelerate the scans. As explained, for both sequences, the parameters were adjusted using MRI simulations and in-vivo experiments, focusing on improving SNR, contrast, and fat suppression. Both sequences were assessed using quantitative and qualitative scores, achieving excellent image quality and vessel sharpness comparable to previous studies.Finally, a comparison between the optimized sequences and their counterparts was conducted by acquiring images from the same cohort of healthy subjects. Image quality was comparable, with improvements observed in regions of high susceptibility, such as the lung vessels.In conclusion, this work successfully developed cardiac MRI sequences at using MRI simulations, demonstrating image quality comparable to their counterparts. Further evaluation of these sequences in patients with cardiovascular diseases will be necessary to determine the diagnostic quality provided.
- ItemPlanning and operations of water and energy networks(2024) Cariaga Sandoval, Denise Carolina; Lorca Gálvez, Álvaro Hugo; Anjos, Miguel F.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEsta tesis se centra en la planificación y operación óptimas de redes de agua y energía, con el objetivo de mejorar la eficiencia, reducir costos y abordar los desafíos asociados con los sistemas de suministro de agua de gran tamaño y ubicados a gran altura. El primer artículo introduce el método de expansión binaria para resolver el problema de planificación de bombas de agua, caracterizado por un alto consumo de energía y dinámicas complejas, lo que resulta en un modelo de optimización no lineal entero mixto. Al emplear el enfoque de expansión binaria, se reduce la complejidad computacional manteniendo una alta precisión, como se demuestra a través de experimentos computacionales en varias topologías de red, incluyendo el caso de estudio de la red de agua de una mina de cobre chilena. El segundo artículo amplía este problema incorporando la respuesta a la demanda y abordando las incertidumbres en los precios spot de electricidad y la demanda de agua. Un modelo de optimización estocástica de dos pasos integra una optimización robusta del perfil de agua con una optimización estocástica del perfil de potencia, equilibrando efectivamente las no linealidades y las incertidumbres para optimizar la planificación de las bombas de agua y proporcionar servicios complementarios de respuesta a la demanda a la red eléctrica en el mercado de capacidad. Los estudios de disitntos casos destacan el impacto de diferentes estaciones del año, las políticas energéticas en los costos totales y la provisión de respuesta a la demanda, proporcionando información científica para los legisladores de políticas energéticas. El tercer artículo explora la planificación a largo plazo de la expansión de capacidad en generación y transmisión eléctrica mediante la integración de la flexibilidad de la desalación dentro del sistema eléctrico chileno. Subraya el papel significativo de la desalación por osmosis inversa en abordar la escasez de agua e influir en las dinámicas del sistema eléctrico. Al co-optimizar las operaciones de desalación con la planificación de la generación y transmisión eléctrica, el modelo mejora el rendimiento del sistema y revela las sinergias entre los sistemas de energía solar, almacenamiento de energía en baterías y agua desalada. Estos hallazgos guían las decisiones de inversión, las políticas de descarbonización y la integración sostenible de los sistemas de agua y energía. Finalmente, estos estudios contribuyen a una comprensión integral de la optimización de las redes de agua y energía, permitiendo la maximización de los beneficios mutuos mientras se minimizan los costos totales. Se proponen soluciones prácticas y efectivas para mejorar la eficiencia de ambas redes, y se recomiendan políticas operacionales y energéticas para su futura implementación, asegurando así el logro de los objetivos energéticos y de sostenibilidad para el año 2050.