Magíster en Ciencias de la Ingeniería

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https://repositorio.uandes.cl/handle/123456789/70606

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Browsing Magíster en Ciencias de la Ingeniería by Subject "Ciencias Naturales"

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    PINNs para el problema inverso de la recuperación de fuente de calor en hormigón
    (Universidad de los Andes, Chile, 2026) Lira Ruiz Clavijo, Juan Pedro
    El calor liberado durante la hidratación del cemento, Q(t), gobierna el agrietamiento térmico a edades tempranas en hormigón masivo, y su determinación a partir de mediciones de temperatura constituye un problema inverso. Los enfoques tradicionales utilizan simulaciones de elementos finitos acopladas a algoritmos de optimización que ajustan una familia funcional predefinida para la tasa de generación de calor Q˙(t)\dot{Q}(t)Q˙​(t). Este enfoque impone una forma a priori sobre la fuente, depende de una malla y requiere una simulación por cada iteración del proceso de optimización. Esta tesis desarrolla y evalúa una red neuronal informada por la física (Physics-Informed Neural Network, PINN) para identificar Q˙(t)\dot{Q}(t)Q˙​(t) a partir de mediciones de temperatura obtenidas en condiciones semiadiabáticas modeladas mediante una condición de borde convectiva de Robin. La metodología propuesta permite recuperar la fuente sin imponer una forma funcional previa, utilizando una configuración de doble red con embedding de características de Fourier y entrenamiento causal. La validación se realizó de forma incremental y posteriormente se llevó a cabo una campaña experimental que evaluó el desempeño del método frente a distintas morfologías de la fuente, coberturas de sensores, niveles de ruido de medición y perfiles de temperatura ambiente. La condición semiadiabática se representó mediante condiciones de borde tipo Robin que relacionan el gradiente térmico con la temperatura exterior en la frontera del dominio simulado, logrando una implementación estable. Los resultados muestran que, para fuentes bien identificables, desde distribuciones gaussianas hasta pulsos rectangulares discontinuos que una familia paramétrica fija no podría representar adecuadamente, la energía total liberada se recupera con errores inferiores al 5 % en toda la grilla de condiciones evaluadas. Además, el residual de la ecuación física permite rechazar aproximadamente el 80 % del ruido presente en las mediciones. La principal limitación observada corresponde a la curva real de hidratación del cemento, cuya extensa escala temporal la convierte en una fuente débilmente identificable. En este régimen, la reducción de la capacidad de la red actúa como una forma de regularización implícita y la calidad de la fuente recuperada se desacopla del error del campo de temperatura, que constituye la única magnitud directamente observable. Se concluye que las PINNs constituyen una herramienta viable y complementaria para la identificación inversa de fuentes de calor asociadas a la hidratación del cemento, ofreciendo ventajas significativas al prescindir de mallas y de formas funcionales predefinidas, además de presentar un comportamiento robusto frente a ruido y disponibilidad limitada de sensores.
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    Simulación de eventos discretos para la evaluación de políticas físicas y operativas de gestión del flujo terrestre de contenedores en el Puerto de Arica
    (Universidad de los Andes, Chile, 2026) Lillo Cabrera, Andrés
    El Puerto de Arica es la principal salida al océano Pacífico del comercio de tránsito boliviano y el puerto más septentrional de Chile. Este rol genera un flujo intenso de camiones que, en la operación actual, esperan mayoritariamente dentro del radio urbano, transformando a la ciudad en un patio de espera del puerto. Esta situación produce externalidades asociadas a la congestión urbana, los desplazamientos en vacío y las emisiones de dióxido de carbono (CO₂). Aunque la literatura ha estudiado por separado los antepuertos reguladores y la consolidación de viajes mediante doble operación (backhauling), existe una brecha en la evaluación conjunta de ambas estrategias sobre un mismo sistema y con datos reales. El objetivo de esta investigación fue evaluar, mediante simulación de eventos discretos, dos políticas aplicadas al sistema logístico terrestre del Puerto de Arica. La primera consiste en el uso obligatorio del antepuerto ZEAP como regulador del flujo de camiones, permitiendo que estos esperen dentro del recinto en lugar de hacerlo en la ciudad. La segunda corresponde a la doble operación de la exportación boliviana, mediante la cual un camión retira un contenedor de importación durante la misma visita al terminal, eliminando desplazamientos urbanos en vacío. Para su evaluación se desarrollaron cuatro modelos de simulación organizados en un diseño factorial 2×2: BASE, ZEAP, DOBLECITA y COMBINADO. La metodología incluyó la calibración y validación de los modelos con datos observados durante 2022, así como la comparación estadística de los escenarios mediante intervalos de confianza pareados. Además, se determinó el nivel crítico de adopción de la doble operación requerido para producir una reducción significativa de la congestión urbana. La disminución de kilómetros recorridos en vacío se tradujo en emisiones evitadas de CO₂ utilizando factores de emisión publicados según el estado de carga del vehículo. Los resultados muestran que el antepuerto regulador reduce en aproximadamente un 82% la cantidad promedio de camiones presentes en el radio urbano, pasando de cerca de 400 a 71 vehículos, sin presentar problemas de saturación. Por su parte, la doble operación requiere una adopción cercana al 28% de los camiones de exportación boliviana para generar una reducción significativa de la congestión; sin embargo, al combinarse con el antepuerto, dicho nivel disminuye al 20%, evidenciando una interacción positiva entre ambas políticas. Asimismo, la doble operación elimina cientos de desplazamientos urbanos en vacío y permite evitar aproximadamente 4,55 toneladas de CO₂ en el modelo DOBLECITA y 3,27 toneladas en el modelo COMBINADO. Se concluye que el uso conjunto del antepuerto regulador y la doble operación constituye una estrategia eficaz para reducir la congestión urbana y las emisiones asociadas al transporte terrestre de contenedores. Además, la investigación aporta una herramienta de simulación validada que permite evaluar políticas operativas y físicas para una gestión logística más eficiente y sostenible del corredor Arica-Bolivia.