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Catalizadores bimetálicos de Ni-Cu soportados en biochar y su efecto en la hidrogenación de compuestos de interés farmacéutico.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Químico/a.La hidrogenación catalítica en fase líquida del nitrobenceno constituye el método principal para la síntesis de anilina, precursor clave en la industria farmacéutica. Esta reacción ocurre mediante la reducción del grupo nitro en presencia de un agente reductor como el H2 y un catalizador óptimo para la activación de ambos reactivos. Entre las alternativas más efectivas y económicas frente a los metales nobles destacan los catalizadores de metales no-nobles soportados, como el níquel. Para promover su desempeño catalítico, se ha propuesto la formación de una aleación bimetálica, donde se potencian las propiedades y actividad del metal principal.
Este estudio se enfoca en evaluar el efecto de la razón Cu/Ni en las propiedades fisicoquímicas de los catalizadores bimetálicos y en el rendimiento catalítico de la reacción de hidrogenación. Se sintetizaron nanopartículas de NiCux (x = 0.1, 0.2, 0.3) soportadas en biochar mediante impregnación húmeda seguida de pirólisis, reducción y pasivación, según corresponda. Las propiedades de los catalizadores se caracterizaron mediante TEM, SEM-EDS, TPR-H2, AAS, TGA-MS, FTIR, XRD y Adsorción/desorción de N2. El efecto de los procesos térmicos en los parámetros de conversión y selectividad también fue evaluado. La reacción se llevó a cabo en un reactor batch a 130°C, 20 bar H2, 700 rpm, por 6 horas.
Los resultados evidencian que introducir cobre reduce el tamaño de las nanopartículas y contribuye a aumentar la dispersión de éstas en superficie. Sin embargo, mediante TEM, se observaron zonas de aglomeración sobre el soporte, atribuido a la dificultad de las partículas metálicas de ingresar a las porosidades debido a su gran tamaño. Mediante XRD y SEM-EDS se confirmó la formación de la aleación Ni-Cu, mientras que el análisis TGA-MS indicó que durante la reducción, el biochar sufrió descomposición y metanación, catalizada por la presencia de Ni.
Los resultados de reacción muestran que la secuencia de pirólisis y reducción es la indicada para asegurar la presencia de sitios activos. No obstante, los catalizadores bimetálicos NiCux presentaron menores conversiones en comparación con el mono metálico, independiente del tratamiento térmico aplicado. Por tanto, la estructura bimetálica soportada en biochar no es adecuada para la hidrogenación de nitrobenceno. Se propone que las propiedades fisicoquímicas y la inestabilidad estructural del soporte además de la interacción metal/biochar, inhiben el efecto cooperativo de la aleación Ni-Cu formada, perjudicando la conversión de nitrobenceno a anilina.The catalytic liquid-phase hydrogenation of nitrobenzene is the main method for the synthesis of aniline, a key precursor in the pharmaceutical industry. This reaction occurs through the reduction of the nitro group in the presence of a reducing agent such as H2 and an optimal catalyst for the activation of both reagents. Among the most effective and economical alternatives to noble metals are supported non-noble metal catalysts such as nickel. To promote their catalytic performance, the formation of a bimetallic alloy has been proposed, where the properties and activity of the main metal are enhanced.
This study focuses on evaluating the effect of Cu/Ni ratio on the physicochemical properties of the bimetallic catalysts and on the catalytic performance of the hydrogenation reaction. NiCux nanoparticles (x = 0.1, 0.2, 0.3) supported on biochar were synthesized by wet impregnation followed by pyrolysis, reduction and passivation, as appropriate. The properties of the catalysts were characterized by TEM, SEM-EDS, TPR-H2, AAS, TGA-MS, FTIR, XRD and N2 adsorption/desorption. The effect of thermal processes on the conversion and selectivity parameters was also evaluated. The reaction was carried out in a batch reactor at 130°C, 20 bar H2, 700 rpm, for 6 hours.
The results show that the introduction of copper reduces the size of the nanoparticles and contributes to increase their dispersion on the surface. However, by TEM, agglomeration zones were observed on the support, attributed to the difficulty of the metallic particles to enter the porosities due to their large size. XRD and SEM-EDS confirmed the formation of the Ni-Cu alloy, while TGA-MS analysis indicated that during reduction, the biochar underwent decomposition and methanation, catalyzed by the presence of Ni.
The reaction results show that the pyrolysis and reduction sequence is the indicated one to ensure the presence of active sites, while passivation does not contribute to improve the catalytic performance. Nevertheless, the NiCux bimetallic catalysts presented lower conversions compared to the mono metal, independent of the heat treatment applied. Therefore, the biochar-supported bimetallic structure is not suitable for nitrobenzene hydrogenation. It is proposed that the physicochemical properties and structural instability of the support in addition to the metal/biochar interaction inhibit the cooperative effect of the Ni-Cu alloy formed, impairing the conversion of nitrobenzene to aniline.VRID investigadoras 2023000873Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería QuímicaConcepció
Estimación del costo de capital en proyectos forestales en Chile mediante el modelo CAPM para empresas que no cotizan en bolsa.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero Forestal.El presente estudio, se centró en la estimación del costo de capital para proyectos forestales en Chile utilizando un modelo ajustado de valoración de activos de capital, conocido por su abreviación en inglés como CAPM, adaptado a las particularidades del sector y empresas que no cotizan en la bolsa. A partir de una metodología que combina datos locales e internacionales, se determinó una tasa de descuento ajustada del 9,83%, que incorporó los riesgos del sector, como la prima por riesgo país y la prima por liquidez. Los resultados destacaron la importancia de considerar factores para reflejar adecuadamente las condiciones económicas y políticas de los mercados emergentes en Chile. Además, se demostró que, a pesar de las limitaciones del modelo, sigue siendo una herramienta valiosa para la evaluación de inversiones en el sector forestal chileno. Las conclusiones acentuaron la necesidad de un enfoque integral que combine herramientas avanzadas de modelado para maximizar la utilidad del CAPM, lo que permitiría a los inversores optimizar las decisiones financieras y promover la sostenibilidad en la gestión forestal.This study focused on estimating the cost of capital for forestry projects in Chile using an adjusted capital asset pricing model, known by its abbreviation in English as CAPM, adapted to the particularities of the sector and companies that are not listed on the stock exchange. Based on a methodology that combines local and international data, an adjusted discount rate of 9.83% was determined, which incorporated the risks of the sector, such as the country risk premium and the liquidity premium. The results highlighted the importance of considering factors to adequately reflect the economic and political conditions of emerging markets in Chile. In addition, it was demonstrated that, despite the limitations of the model, it remains a valuable tool for evaluating investments in the Chilean forestry sector. The conclusions emphasized the need for a comprehensive approach that combines advanced modeling tools to maximize the utility of the CAPM, which would allow investors to optimize financial decisions and promote sustainability in forest management.Facultad de Ciencias ForestalesDepartamento de Manejo de Bosques y Medio AmbienteConcepció
Análisis del método de Baass y Vouland para obtención de trazados en elevación.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil.La geometría de la vía es necesaria para realizar modificaciones de esta o para analizar su seguridad vial. Esta se representa con los parámetros geométricos que se encuentran en los planos de construcción, y cuando no se poseen estos, se debe realizar un levantamiento de datos topográficos para obtener los parámetros de la vía. Una opción obtener estos datos es con un GPS cinemático en tiempo real (Real Time Kinematics). Este trabajo tiene como objetivo, analizar el método de Baass y Vouland para obtener los parámetros geométricos del trazado en elevación utilizando datos de GPS RTK.
Para cumplir con el objetivo propuesto, se realizó una revisión del estado del arte sobre alineamiento vertical y métodos de obtención de sus parámetros geométricos. Se creó un código que realiza el método de Baass y Vouland; y se analizó como influyen las variables en el resultado final del método utilizando curvas de prueba. Finalmente se utilizaron medidas de la Ruta Ch-158 entre Rafael y peaje Agua Amarillas para obtener los parámetros geométricos verticales con el método de Baass y Vouland.
Se identificó que el método de Baass y Vouland requiere que los datos utilizados posean una variabilidad mínima. Ya que una variabilidad del orden de metros puede dificultar la identificación de los elementos del trazado en elevación. Se observaron errores menores a 0,01 (m/m) en la estimación de pendientes uniformes, y estos provocaron errores en el cálculo del punto de intersección de las pendientes uniformes, siendo menores a 100 m de distancia recorrida y para distancias de pendientes uniformes mayores a 1 km, este error es mayor a 100 m de distancia recorrida. Todos estos datos son necesarios para el cálculo de longitud de curva vertical que pueden presentan errores en los mejores casos menores a 200 m, pero en otros casos pueden ser errores del orden de 1 km.
Se concluye que se debe reducir la variabilidad en los datos, o complementar la medición de estos. Se puede intentar obtener la ecuación de la pendiente uniforme aparte de los datos del GPS RTK para reducir los errores en el cálculo de longitud de curva.The geometry of the road is necessary to make modifications to it or to analyze its road safety. This is represented with the geometric parameters found in the construction plans, and when these are not available, a survey of topographic data must be carried out to obtain the parameters of the road. One option to obtain this data is with a real-time kinematic GPS (Real Time Kinematics). This work aims to analyze the Baass and Vouland method to obtain the geometric parameters of the elevation layout using GPS RTK data.
To meet the proposed objective, a review of the state of the art on vertical alignment and methods for obtaining its geometric parameters was carried out. A code was created that performs the Baass and Vouland method; and how the variables influence the final result of the method was analyzed using test curves. Finally, measurements of Route Ch-158 between Rafael and Agua Amarillas toll were used to obtain the vertical geometric parameters with the Baass and Vouland method.
It was identified that the Baas and Vouland method requires that the data used have minimal variability. Since a variability of the order of meters can make it difficult to identify the elements of the layout in elevation. Errors less than 0.01 (m/m) were observed in the estimation of uniform slopes, and these caused errors in the calculation of the intersection point of uniform slopes, being less than 100 m of distance traveled and for distances of uniform slopes. greater than 1 km, this error is greater than 100 m of distance traveled. All these data are necessary for the calculation of the length of the vertical curve, which may present errors in the best cases of less than 200 m, but in other cases they may be errors of the order of 1 km.
It is concluded that the variability in the data must be reduced, or the measurement of these should be complemented. You can try to obtain the uniform slope equation separately from the RTK GPS data to reduce errors in the curve length calculation.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería CivilConcepció
Análisis espacio-temporal de la sismicidad en Chile.
No full textTesis presentada para optar al título Geólogo/a.El presente estudio analiza la distribución espacio-temporal de la sismicidad en la zona de subducción chilena, con un enfoque particular en la evaluación del parámetro b (b-value) de la ley de Gutenberg-Richter (1944), el cual actúa como indicador del estado de estrés tectónico. Para el cálculo del b-value, se implementaron y compararon tres métodos: el método clásico de Aki (1965), el método b-positive de van der Elst (2021), y el reciente método b-more-positive de Lippiello & Petrillo (2024). Se llevaron a cabo estrategias de muestreo espacial tanto latitudinales, como muestreo en celdas y por nodos. Para ello, se analizaron los catálogos sísmicos (completo y desclusterizado) de Soto et al. (2019), Sippl et al. (2023), González-Vidal et al. (2023), Hormazábal et al. (2023) y catálogo del Centro Sismológico Nacional.
Los resultados obtenidos revelan una marcada variabilidad espacial y temporal del parámetro b en la zona de subducción chilena. En general, los valores bajos de b (≤0,6) se asocian a zonas de alto estrés acumulado y alto acoplamiento intersísmico, como los segmentos de Iquique y Antofagasta, donde se identifican patrones persistentes de asperezas relacionadas con la subducción de dorsales y zonas de fallas. En contraste, valores más altos de b (≥0,85) se concentran en regiones vinculadas a procesos asísmicos y deslizamientos lentos, como el gap sísmico de Atacama y áreas cercanas a la Dorsal de Copiapó. Por otra parte, el análisis del b-value previo a los terremotos de Iquique 2014 e Illapel 2015 mostró una disminución en el parámetro b en algunas zonas de mayor deslizamiento cosísmico, lo que sugiere un aumento del estrés diferencial acumulado. Sin embargo, la relación entre b-value y deslizamiento cosísmico no es directa, especialmente en el terremoto de Illapel, donde se observan comportamientos más complejos que en Iquique.
La comparación entre catálogos completos y desclusterizados evidenció que el uso de catálogos completos, combinado con el muestreo por nodos y el método b-more-positive, permite capturar de manera más robusta la heterogeneidad sísmica y las variaciones locales del parámetro b. Este enfoque destaca la utilidad del b-value como herramienta para identificar zonas críticas de alto estrés y evaluar la peligrosidad sísmica en la interfaz de subducción chilena.Facultad de Ciencias QuímicasDepartamento de Ciencias de la TierraConcepció
Entre la belleza y el riesgo: Potencial invasor de plantas ornamentales comercializadas en el Gran Concepción.
No full textTesis presentada para optar al título de Biólogo/a.La horticultura ornamental es reconocida como la principal vía de introducción de especies no nativas a nivel mundial, contribuyendo significativamente a las invasiones biológicas. Factores como la globalización, el cambio climático y la urbanización han incrementado la demanda de plantas ornamentales, ejerciendo una presión selectiva sobre especies con atributos adaptativos que facilitan su establecimiento en nuevos entornos. La prevención es la medida más eficiente de mitigar los impactos de las plantas invasoras, por lo que se plantea el objetivo de evaluar el potencial invasor de las especies de plantas ornamentales no-nativas en jardines y viveros de las comunas de Concepción y San Pedro de La Paz. Para ello, se creó una base de datos de plantas no nativas que fueron evaluadas con el método Weed Risk Assessment adaptado para Chile (WRA Ch).
Los resultados confirman que el 82% de las plantas evaluadas tienen un alto potencial invasor (WRA-Ch > 6), con un puntaje promedio significativamente mayor al grupo control. Debido a esto, se empleó un método de priorización que integró el origen biogeográfico, la invasividad y los impactos de las especies para crear listas que informen estrategias preventivas y de manejo que limiten su dispersión y la expansión de los impactos asociados. Es esencial fortalecer la colaboración entre academia, autoridades medioambientales e industria hortícola para desarrollar políticas públicas que incluyan sistemas de alerta temprana, regulaciones vinculantes y programas de educación ambiental. Solo mediante un enfoque integral que integre ciencia, legislación y participación ciudadana se podrán prevenir futuras invasiones y conservar la biodiversidad local.Ornamental horticulture is recognized as the main pathway for the introduction of non-native species worldwide, contributing significantly to biological invasions. Drivers such as globalization, climate change and urbanization have increased the demand for ornamental plants, exerting selective pressure on species with adaptive traits that facilitate their establishment in new environments. Prevention is the most efficient measure to mitigate the impacts of invasive plants, so the objective is to evaluate the invasive potential of non-native ornamental plant species in gardens and nurseries in the localities of Concepción and San Pedro de La Paz. To this end, a database of non-native plants was created and evaluated using the Weed Risk Assessment method adapted for Chile (WRA-Ch).
The results confirm that 82% of the plants assessed have a high invasive potential (WRA-Ch > 6), with an average score significantly higher than the control group. Because of this, a prioritization method that integrated the biogeographic origin, invasiveness and impacts of species was employed to create lists that inform preventative and management strategies to limit their spread and the expansion of associated impacts. It is essential to strengthen collaboration between academia, environmental authorities and the horticulture industry to develop public policies that include early warning systems, binding regulations and environmental education programs. Only through a comprehensive approach that integrates science, legislation and citizen participation can future invasions be prevented and local biodiversity conserved.Facultad de Ciencias Naturales y OceanográficasDepartamento de BotánicaConcepció
Caracterización del riesgo de los sitios de disposición de residuos sólidos ante eventos extremos asociados al cambio climático en la Región del Biobío.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Ambiental.La disposición final de residuos sólidos urbanos conlleva impactos ambientales que se ven agravados por el cambio climático, especialmente al no considerarse de manera integral las interacciones entre diversos factores de riesgo. Esta investigación se centra en caracterizar el riesgo de los sitios de disposición de residuos sólidos frente a eventos climáticos extremos en la Región del Biobío, con el propósito de fundamentar estrategias de gestión más efectivas. El estudio inició con una revisión de modelos internacionales de riesgo aplicados a sitios de disposición, a partir de los cuales se diseñó un modelo conceptual adaptado a las condiciones locales. Se empleó la plataforma ARClim para proyectar amenazas futuras y se realizaron entrevistas a expertos para evaluar la probabilidad de eventos extremos, su evolución, consecuencias y nivel de preparación de los sitios. Estos datos permitieron jerarquizar factores de riesgo críticos y analizar incidentes pasados, identificando brechas en la gestión y formulando ejes estratégicos para nuevos lineamientos.
Los principales factores de riesgo identificados incluyen el aumento de la temperatura máxima y la frecuencia de olas de calor, lo que eleva significativamente el riesgo de incendios, especialmente en sitios cercanos a plantaciones forestales. Además, las sequías prolongadas afectan la estabilidad del suelo y aumentan la vulnerabilidad frente a lluvias intensas, aunque se proyecta una disminución general en las precipitaciones extremas. En contraste, el riesgo asociado a inundaciones y remociones en masa presenta un comportamiento diferencial entre los diferentes sitios analizados.
La capacidad de preparación de los sitios es un factor clave en la reducción de impactos. Aquellos que han adoptado medidas de prevención, adaptación o mitigación ante el cambio climático han demostrado menor riesgo a eventos extremos. Entre las principales medidas propuestas se destacan la incorporación del cambio climático en la evaluación ambiental, el fortalecimiento de la regulación ambiental, fomentar la colaboración entre actores públicos y privados, y la inversión en infraestructuras resilientes para mejorar la capacidad de respuesta.
El estudio concluye que una gestión adecuada de los residuos sólidos debe incorporar de manera explícita las proyecciones climáticas, a fin de minimizar la vulnerabilidad y mejorar la capacidad de respuesta de los sitios de disposición, proporcionando así una base técnica sólida para la adaptación al cambio climático en la Región del Biobío.Facultad de Ciencias AmbientalesDepartamento de Ingeniería AmbientalConcepció
Indefinite causal order towards continuous-variable quantum systems.
No full textTesis presentada para optar al grado de Doctor/a en Ciencias Físicas.Indefinite causal order has attracted a growing attention during the last decade, with the quantum switch being its most prominent instance. The quantum switch has been implemented in several photonic experiments and has also provided computational advantages in several tasks. However, indefinite causal order on continuous-variable (CV) quantum systems has been barely studied. This thesis suggests that applications of indefinite causal order on CV quantum systems may offer broader advantages than using finite-dimensional quantum systems. We follow an exploratory approach comparing the performance of the quantum switch with high-dimensional and CV quantum systems in some applications to quantum computing and quantum metrology. In particular, we use Complex Hadamard matrices to introduce a generalised family of promise problems, which reduces to the known Fourier and Hadamard promise problems as limiting cases. We show that the quantum switch provides query advantage for both the continuous and discrete cases, and prove that a CV system is necessary for implementing the most general promise problem. In addition, we propose an estimation procedure for d-dimensional unitary transformations using the quantum switch. For d > 2, the unitary transformations close to the identity are estimated saturating the quantum Cram´ er-Rao bound. For d = 2, the estimation of all unitary transformations is also optimal with some prior information. We replace the unitary transformation by an arbitrary quantum channel and show that our procedure encodes the χ matrix of the channel in the output state of the control system. Although indefinite causal order does not offer metrological advantage in our proposal, it is worthy to note that an extension to the CV regime would require an infinite-dimensional control system. This inspires the introduction of the quantum switch with continuous control, which leads to new phenomena such as the accelerando/rallentando effect. We conclude that using CV systems enlarges the number of tasks benefited by indefinite causal order and exhibits new phenomena within the field.Orden causal indefinido ha atraído una creciente atención durante la última década, siendo el quantum switch su instancia más famosa. El quantum switch ha sido implementado en varios experimentos fotónicos y ha proporcionado ventajas computacionales en varias tareas. Sin embargo, orden causal indefinido ha sido apenas estudiado en sistemas cuánticos de variable continua. Esta tesis sugiere que las aplicaciones de orden causal indefinido en sistemas cuánticos de variable continua podrían ofrecer más amplias ventajas que utilizando sistemas cuánticos de dimensión finita. Nuestro enfoque es exploratorio, comparando el rendimiento del quantum switch con sistemas cuánticos de alta dimensión y de variable continua en algunas aplicaciones a computación y metrología cuánticas. En particular, utilizamos matrices de Hadamard complejas para introducir una familia generalizada de problemas de promesa, que se reduce a los conocidos problemas de promesa de Fourier y Hadamard como casos límite. Mostramos que el quantum switch proporciona ventaja tanto para el caso de variable continua como discreta, y demostramos que sistemas de variable continua son necesarios para implementar el problema de promesa m´ as general. Además, proponemos un procedimiento de estimación para transformaciones unitarias de dimensiones d utilizando el quantum switch. Para d > 2, las transformaciones unitarias cercanas a la identidad se estiman saturando la cota cuántica de Cramer-Rao. Para d = 2, la estimación de todas las transformaciones unitarias es óptima en presencia de información previa. Remplazando la transformación unitaria por un canal cuántico arbitrario, mostramos que nuestro procedimiento codifica la matriz χ del canal en el estado de salida del sistema de control. Aunque orden causal indefinido no ofrece ventaja metrológica en nuestra propuesta, es importante señalar que una extensión al régimen de variable continua requeriría un sistema de control de dimensión infinita. Esto inspira la introducción del quantum switch de control continuo, dando lugar a nuevos fenómenos como el efecto acelerando/rallentando. Concluimos que el uso de sistemas de variable continua amplia el número de tareas que se benefician de orden causal indefinido y exhibe nuevos fenómenos dentro del área.ANID, Beca de Doctorado Nacional 2021 N°21211347ANID, Millennium Science Initiative Program - ICN17_012ANID, Fondecyt N° 120026ANID, Fondecyt N° 1231940ANID, Fondecyt N° 1230586ANID, Fondecyt N° 3230427ANID, Fondecyt N° 3230407Facultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento de FísicaConcepció
Aplicación de técnicas de fotogrametría con drones para la detección y cuantificación de deterioro de pavimentos y su posible aplicación en evaluación de pavimentos aeroportuarios.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero GeomáticoSe evalúa la viabilidad de emplear fotogrametría mediante drones para la detección y cuantificación de deterioros en pavimentos rígidos y flexibles, comparando sus resultados con el método tradicional de inspección y considerando su posible aplicación en infraestructura aeroportuaria. El método tradicional, aunque funcional, presenta problemas relacionados con el tiempo de medición, la subjetividad del evaluador y posibles inconsistencias en el registro de datos. En la metodología para el análisis fotogramétrico, se seleccionan sitios representativos que simulan condiciones presentes en infraestructura aeroportuaria y se realizan vuelos con un dron Phantom 4 Pro. Se prueban combinaciones de alturas de vuelo y traslapes. Las fotografías capturadas se procesan en Agisoft Metashape, generando ortomosaicos y Modelos Digitales de Elevación (MDE). A partir del análisis de estos productos, se determina que una altura de 10 m con un traslape longitudinal del 80% y transversal del 70% es la mejor combinación para los requisitos del estudio. Con los ortomosaicos y MDE procesados, se utiliza QGIS para identificar, delimitar y clasificar los deterioros según su tipo y nivel de severidad. Los resultados indican que, en condiciones ideales, el análisis fotogramétrico detecta más del 98% de los deterioros existentes en los lugares estudiados, además, identifica más deterioros que el método tradicional. Los deterioros no detectados mediante el análisis fotogramétrico se encontraron en áreas con sombras u obstruidas por vehículos durante los vuelos. El análisis fotogramétrico también permite delimitar los deterioros con mayor precisión, representando su forma real, mientras que con el método tradicional se delimitan utilizando rectángulos. Los resultados muestran que este método tiene un alto potencial para analizar diversos tipos de deterioros y su posible aplicación en infraestructura aeroportuaria. De igual forma, se sugieren futuros estudios en pavimentos que presenten tipos de deterioros no encontrados en los sitios evaluados.Escuela de Ciencias y TecnologíasDepartamento de Ciencias Geodésicas y GeomáticaLos Ángele
Implementación y validación de plataforma RPA en software de simulación X-Plane 11.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Aeroespacial.En la presente memoria de título se desarrolla la implementación y validación de un modelo digital basado en el RPA Kadet-40 en el simulador de vuelo XPlane-11, con el objetivo principal de mejorar el estudio, análisis y entrenamiento relacionados con este tipo de aeronaves en el Laboratorio de Técnicas aeroespaciales de la Universidad de Concepción.
La problemática del proyecto aborda la inexistencia de un RPA en un entorno de simulación en el LTA, lo que perjudica la realización de estudios y análisis aeronáuticos, como el entramiento de estudiantes en el uso de estos sistemas. La solución que se propuso es la implementación de un modelo disponible basado en el RPA Kadet-40, para lo cual se siguió un protocolo de caracterización y validación experimental, elaborado previo al desarrollo de este trabajo.
La metodología se basó en desarrollar los cuatro objetivos específicos planteados:
1. Puesta en marcha del RPA Kadet-40 donde se incluyó la reparación y calibración total del sistema.
2. Caracterización del RPA mediante la aplicación del protocolo desarrollado previamente.
3. Construcción del modelo digital a través del uso de herramientas de diseño y Plane Maker para la integración del RPA en XPlane-11.
4. Validación del modelo mediante la comparación de pruebas de vuelo reales y simuladas donde se analizaron las respuestas frente a las distintas entradas en el radio control que fueron registradas.
Los resultados de la comparación de las pruebas muestran que el modelo simulado presenta una tendencia de comportamiento similar al RPA, pero existen diferencias significativas en la magnitud de sus respuestas a las distintas excitaciones al sistema. Estas diferencias se evidencian en los valores del error cuadratico medio (RMSE) obtenidos en los tres estudios realizados, los cuales resultaron elevados en comparación con las curvas representativas de la medición real. Esto indica que el modelo presenta un comportamiento diferenciado respecto a los datos experimentales. No obstante, a pesar de estas discrepancias, se observa una correlación en la tendencia entre la simulación y la medición real, donde las posibles razones que explican estos resultados son el modelo de motor que se empleó en el modelo virtual, a la sensibilidad de accionamiento de las superficies de control, los valores de los coeficientes aerodinámicos ingresados para los perfiles del modelo y condiciones.
A pesar de los resultados descritos, esto representa un avance significativo en la integración de RPA en ambientes de simulación, que primero sirve como herramienta de entrenamiento para estudiantes y segundo como base para el desarrollo de futuros proyectos relacionados con este tipo de aeronaves.In this thesis, the implementation and validation of a digital model based on the RPA Kadet-40 in the X-Plane 11 flight simulator is developed, with the primary objective of improving the study, analysis, and training related to this type of aircraft at the Aerospace Techniques Laboratory (LTA) of the University of Concepción.
The project's problem statement addresses the absence of an RPA simulation environment within the LTA, which limits the execution of aeronautical studies and analyses, as well as the training of students in the operation of these systems. The proposed solution involves the implementation of a digital model based on the RPA Kadet-40, following a characterization and experimental validation protocol designed prior to the development of this work.
The methodology was structured around achieving four specific objectives:
1. Commissioning the RPA Kadet-40, including its complete repair and calibration.
2. Characterization of the RPA, following the previously developed protocol.
3. Construction of the digital model, utilizing design tools and Plane Maker to integrate the RPA into X-Plane 11.
4. Validation of the model, through a comparison between real and simulated flight tests, analyzing the system’s responses to different radio control inputs that were recorded.
The comparison results indicate that the simulated model exhibits a behavior trend similar to the real RPA. However, significant differences exist in the magnitude of its responses to different system excitations. These differences are evident in the root mean square error (RMSE) values obtained in the three studies conducted, which were high compared to the curves representing the actual measurements. This indicates that the model exhibits distinct behavior compared to the experimental data. Nevertheless, despite these discrepancies, a correlation in the trend between the simulation an the actual measurement can be observed. The possible factors explaining these results include the engine model used in virtual simulation, the sensitivity in the actuation of the control surfaces, the aerodynamic coefficient values assigned to the airfoils in the models, and the predefined operating conditions.
Despite these findings, this project represents a significant advancement in the integration of RPAs into simulation environments. Firstly, it serves as a training tool for students, and secondly, it provides a foundation for future projects related to this type of aircraft.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería MecánicaConcepció
Conservación de la energía a través del uso de lubricantes especiales.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a.La presente investigación tiene como objetivo evaluar el ahorro energético asociado al uso de lubricantes con aditivos especiales en reductores de velocidad industriales, operando bajo condiciones reales de planta. Para ello, se diseñó una metodología dual: una teórica, aplicada al caso nominal del sistema, y otra experimental, basada en técnicas predictivas de mantenimiento enfocadas en el monitoreo de variables eléctricas, térmicas y vibracionales.
El estudio comparó el rendimiento de dos lubricantes ISO VG 220: Royal Purple Synergy 220 cSt y Mobil SHC 630 220 cSt. Los resultados teóricos evidenciaron que el lubricante Synergy 220 cSt permite reducir las pérdidas energéticas en un 18%, lo que se traduce en un incremento de eficiencia del orden de 1.38% a 1.54% en un reductor de tres etapas helicoidal.
No obstante, la validación experimental de estos resultados se vio limitada por dos factores clave: i) la presencia de diferencias vibracionales entre los equipos evaluados, y ii) la elevada incertidumbre del equipo de medición de corriente (SUPCO DVCV), cuyo error absoluto supera el umbral necesario para una validación estadísticamente confiable. Por tanto, aunque la hipótesis de lograr un ahorro energético superior al 3% se cumple teóricamente, no pudo ser confirmada de forma concluyente en condiciones de planta.
A pesar de estas limitaciones, el estudio demuestra el alto potencial del uso de lubricantes avanza dos como una herramienta efectiva para mejorar la eficiencia energética en entornos industriales. Esta línea de acción cobra especial relevancia en el marco de la Ley 21.305 sobre Eficiencia Energética, que obliga a grandes consumidores a implementar sistemas de gestión energética.
Como trabajos futuros, se propone la incorporación de instrumentación de mayor precisión en terreno, como el multímetro Fluke 289 con pinza i30 y sensores de vibración triaxiales. Asimismo, se sugiere el desarrollo o utilización de un banco de ensayos tipo FZG, que permita replicar condiciones controladas, estandarizadas y comparables para validar con mayor certeza el impacto real del lubricante sobre la eficiencia del sistema.This study aims to evaluate the energy savings associated with the use of lubricants containing special additives in industrial speed reducers operating under real plant conditions. To achieve this, a dual methodology was developed: a theoretical approach applied to the system’s nominal case, and an experimental approach based on predictive maintenance techniques focused on monitoring electrical, thermal, and vibrational variables.
The study compared the performance of two ISO VG 220 lubricants: Royal Purple Synergy 220 cSt and Mobil SHC 630 220 cSt. Theoretical results showed that Synergy lubricant can reduce energy losses by 18%, resulting in an increase in system efficiency ranging from 1.38% to 1.54% in a three-stage helical gearbox.
However, the experimental validation of these findings was limited by two critical factors: (i) significant vibrational differences between the tested gearboxes, and (ii) the high measurement uncertainty of the current measuring device (SUPCO DVCV), whose absolute error exceeds the required threshold for statistically reliable validation. Therefore, while the hypothesis of achie ving an energy efficiency improvement greater than 3% is met in theoretical terms, it could not be conclusively confirmed under real operating conditions.
Despite these limitations, the results highlight the high potential of advanced lubricants as a stra tegic tool for improving energy efficiency in industrial systems. This approach is particularly re levant within the framework of Chilean Law 21.305 on Energy Efficiency, which mandates large consumers to implement energy management systems.
For future work, the implementation of more precise field instruments is recommended, such as the Fluke 289 multimeter with i30 clamp and triaxial vibration sensors for continuous monitoring. Additionally, the development or use of a closed-loop FZG-type test bench is proposed, allowing controlled, standardized, and repeatable conditions to better isolate and quantify the real impact of lubrication on system efficiency.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería MecánicaConcepció