3.01 Tesis magíster

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    Identificación automática de maleza con redes neuronales siamesas
    (2024) Calderara Cea, Felipe Antonio; Torres Torriti, Miguel Attilio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La aparición de plantas que compiten con un cultivo afecta a su productividad y, por tanto, su erradicación constituye un foco de esfuerzo considerable. Se han desarrollado técnicas de agricultura de precisión para minimizar el uso de agentes químicos potencialmente dañinos y costosos, identificando la presencia de plantas no deseadas mediante sensores electrónicos (generalmente cámaras RGB). Los métodos tradicionales de esta área se basan en el uso de análisis de textura y color de los objetos dentro del espacio de una imagen basados en las relaciones matemáticas entre los píxeles, sin embargo estos métodos pueden llevar un sesgo humano en la selección de dichas características. Un nuevo conjunto de enfoques para la detección de plantas competidoras (y la identificación de objetos en su conjunto) que se ha convertido en el estandar de la industria en los últimos años son los basados en redes neuronales convolucionales (CNN), con el inconveniente de la necesidad de contar con amplios conjuntos de datos para evitar una mala generalización. Este trabajo presenta un enfoque novedoso en dos aspectos: que el clasificador principal para asignar la presencia de plantas no deseadas se entrenó utilizando un enfoque de aprendizaje de one-shot-learning, limitando así la necesidad de un mayor conjunto de imágenes, y en que se utiliza un segundo modelo para la construcción de un mapa de pıxeles detallado para las especies de plantas con geometría menos contenida. Los resultados del algoritmo obtenido son comparables al estado del arte, con una cifra de accuracy promedio del 97.16%, así como una balanced accuracy promedio del 89.94%, al mismo tiempo que ofrecen una solución fácilmente adaptable a diferentes especies de cultivos y malezas.
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    Optimization-based simulation framework for large-scale hydrothermal power systems through interconnected models
    (2024) Riquelme Gajardo, Tomás Eduardo; Lorca Gálvez, Álvaro Hugo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El marco propuesto en esta tesis evalúa modelos operacionales que gestionan agua en la generación eléctrica. Este trabajo está motivado por dos consideraciones principales. En primer lugar, la escasez global hídrica requiere gestión inteligente del agua para conservarla en el futuro. En segundo lugar, la necesaria descarbonización de la industria eléctrica posee desafíos por la integración de nuevas tecnologías, nuevas dinámicas operacionales y la mantención de resiliencia de la red. El marco comprende tres modelos interconectados: un modelo de largo plazo, generando condiciones de término para el modelo de mediano plazo; un modelo de mediano plazo, determinando el valor del agua al considerar el impacto de su uso en los costos actuales y futuros, y sirviendo como dato de entrada esencial para el modelo de corto plazo, donde el valor del agua es utilizado como factor de costo por utilizar agua de embalses; y un modelo de corto plazo, representando en mayor detalle el desempeño de la red en comparación con los otros modelos. En nuestra simulación, adoptamos un enfoque de horizonte en ejecución, ejecutando los modelos de manera semanal y utilizando los resultados del modelo de corto plazo de una semana como condiciones iniciales para los modelos de la siguiente semana. Este trabajo considera cuatro experimentos para analizar cómo el cambio en detalles del modelo de mediano plazo afecta en el desempeño. Los hallazgos destacan al marco propuesto como una valiosa herramienta para evaluar el impacto de cambiar características de modelos en el tiempo. Nuestros experimentas muestran que refinar el detalle de corto plazo en el modelo de mediano plazo eleva el valor del agua, resultando en incrementos del nivel de los embalses y los costos operacionales al hacerse más atractivo guardar agua, requiriendo otras tecnologías para compensar los déficits de generación.
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    Framework for self-organizing resilient ad-hoc networks using hierarchical routing
    (2024) Ladrix Aguilera, Tomás Andrés; Oberli Graf, Christian Robert; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La resiliencia ha sido objeto de estudio en varios campos de estudio. En lo que respecta a redes e infraestructura de telecomunicaciones, no hay consenso sobre cómo definir, medir e implementar sistemas resilientes. Generalmente se analiza como una propiedad que se encuentra a nivel de Capa de Red, proponiendo soluciones y protocolos resilientes asumiendo que las capas inferiores son capaces de proporcionar una comunicación confiable. Se considera a menudo que los nodos de una red tienen un alcance fijo para comunicarse confiablemente con sus vecinos, siendo inalcanzables fuera de éste. Sin embargo, en la práctica, fenómenos como el desvanecimiento de canal contradicen esta idea. En este trabajo, se elaboran conceptos y se propone un marco para entender y evaluar la resiliencia en el contexto de redes inalámbricas ad-hoc. Esta propuesta involucra elementos tanto en la Capa de Red (NET) como en la Capa de Enlace (DLL), con la consideración clave de tener en cuenta la existencia de canales no confiables entre nodos. El objetivo es otorgar a la red la capacidad de auto-organización y adaptación, como una forma de proporcionar comportamiento resiliente a través de un sistema organizacional que sea capaz de adaptarse a las disrupciones que ocurren en la red. Se implementan tres componentes que consisten en un Protocolo de Enrutamiento Jerárquico (HRP), encargado de mantener y estructurar el sistema organizacional, un Protocolo de Recuperación de Rutas (RRP) que actúa como un mecanismo de recuperación en caso de fallas de nodos, y un Estimador de Confiabilidad de Vecinos (NRE) que sirve para informar sobre la confiabilidad de los vecinos de cada nodo. En conjunto permiten la operación descentralizada, autónoma y auto-configurable de los nodos. Además, permiten una operación cohesionada de la red, constituyendo la contribución de este trabajo.
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    Análisis de la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde en Chile
    (2023) Soto Berindoague, Camila María; Jahn von Arnswaldt, Wolfram Michael; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El hidrógeno verde surge como una apuesta de vector energético, proponiéndose distintas estrategias internacionales para su desarrollo, entre ellas la de Chile. Considerando esto, el objetivo principal de este trabajo es revisar las barreras y oportunidades de la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde en Chile. En primer lugar, se realizó un análisis cualitativo para caracterizar el contexto nacional e internacional del desarrollo de la industria del hidrógeno verde, a partir de un análisis PESTEL y FODA. Posteriormente, se desarrolló un análisis cuantitativo, evaluando técnica y económicamente una planta de hidrógeno verde referencial, considerando dos escenarios: conectado y desconectado de la red. Los resultados muestran que la principal condición habilitante en Chile para la producción de hidrógeno verde es su alto potencial de generación renovable. No obstante, las proyecciones para lograr el desarrollo de la industria nacional y la exportación a largo plazo, dependen de las condiciones del entorno, asociados a la disminución de los costos de la tecnología, la gobernanza y los procesos de certificación. Finalmente, los objetivos de la Estrategia deben definir una hoja de ruta multidisciplinaria que habilite un avance sustentable y disminuya la incertidumbre de la inversión en torno a la industria del hidrógeno verde en Chile.
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    Estimación del área de inundación por tsunamis a partir del principio de conservación de energía
    (2024) Estrada Carrasco, María Fernanda; Cienfuegos Carrasco, Rodrigo Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El análisis de la amenaza de tsunamis mediante enfoques probabilísticos es de vital importancia para la planificación urbana y planes de evacuación en zonas costeras. Sin embargo, el uso de modelos computacionales precisos implica costos prohibitivamente altos. En este contexto, este estudio se propone implementar y evaluar un modelo simplificado que se basa en el uso de perfiles topobatimétricos (multi-1D) para la generación de mapas de inundación por tsunami. El enfoque se construye a partir de la metodología de la ASCE (2022), que estima las profundidades de inundación a lo largo de perfiles topobatimétricos a partir de la cota máxima de inundación. Se propone modificar la metodología invirtiendo el proceso, calculando las distancias de inundación máxima a partir de las profundidades de inundación en la línea de costa con el objetivo de estimar mapas de inundación con un muy bajo costo computacional. La metodología modificada se implementó en tres ciudades de la Reión de Valparaíso y se comparó con simulaciones de tsunami completas, que abordan la inundación desde la zona de ruptura hasta el punto de runup, integrando las ecuaciones no lineales de aguas someras. Durante esta evaluación, se identificaron limitaciones relacionadas con las pendientes del perfil topográfico cercanas a la línea de costa, las cuales contribuyen a la sobrestimación de las inundaciones. En respuesta, se proponen ajustes a la metodología para abordar estas limitaciones y mejorar la precisión. Además, la metodología modificada se calibra usando los resultados de las simulaciones completas de tsunami, lo que permitió reducir los errores en el cálculo de área de inundación en las ciudades de estudio a menos del 10%. En conclusión, la metodología propuesta es aplicable y ofrece errores acotados, lo que la hace adecuada para la construcción de mapas de inundación. Su capacidad para reducir el tiempo computacional de simulaciones de meses a horas la posiciona como una opción viable para un enfoque probabilístico. Además, ofrece una alternativa eficiente para explorar escenarios relacionados con cambios en el nivel del mar.