Tesis de Postgrado 2020

A continuación se presentan las Tesis de postgrado de Doctorado y Magíster realizadas durante el año 2020:

ALINE CARVALHO DA SILVA XAVIER – DOCTORADO EN CIENCIAS DE LA INGENIERIA

Profesor supervisor Marcelo Andía
Título Fatty acids characterization during non- alcoholic fatty liver disease using magnetic resonance spectroscopy
Resumen breve La enfermedad del hígado graso no-alcohólico (EHGNA) es la enfermedad hepática más común en el mundo y el único método disponible para determinar de manera confiable su etapa esteatosis, esteatohepatitis,fibrosis o cirrosis) es la biopsia hepática, la cual es invasiva y riesgosa para los pacientes. El objetivo de esta tesis es investigar la composición de los ácidos grasos hepáticos durante la progresión de la EHGNA mediante el uso de espectroscopía por resonancia magnética (ERM), buscando encontrar una manera de clasificar las etapas de esta enfermedad de manera no-invasiva. Para esto, realizamos estudios invivo y ex-vivo en modelos animales de EHGNA. Además, demostramos la viabilidad de aplicar nuestras técnicas en humanos. Nuestros resultados mostraron que la composición de los ácidos grasos hepáticos cambia a medida que la EHGNA progresa de esteatosis a esteatohepatitis, donde alcanzan un pleateau y permanece invariable durante la progresión de la esteatohepatitis. Utilizando
análisis de componentes principales fue posible identificar los tres grupos clínicos más relevantes: normal, esteatosis y esteatohepatitis. En esta tesis se demostró que es posible detectar la progresión de la esteatosis simple a esteatohepatitis utilizando ERM hepática y que este método tiene la factibilidad de ser utilizado en la clínica.
Presentado 20/08/2020

 

JUAN ANDRÉS BOZZO JIMÉNEZ – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor Ángel Abusleme
Título A blind calibration scheme for switched-capacitor pipeline analog-to-digital converters
Resumen breve Se presenta un nuevo esquema de calibración foreground para conversores de datos análogo-a-digital (ADC), diseñado para auto-calibrar un ADC pipeline de capacitores conmutados. La calibración estima parámetros eléctricos del ADC; capacitores, referencias de voltaje y pérdida de carga debido a ganancia finita. La estimación es usada para compensar digitalmente errores de conversión durante la operación normal del ADC. El algoritmo de calibración se basa en la instanciación de conversores ∆Σ 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 circuiterı́a que opera durante el funcionamiento normal del conversor y no requiere de un circuito o voltage 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 fué simulado y una mejora en resolución entre 2.5 bits para el mejor caso y 1 bit para el peor fue observada.

Presentado 20/03/2020

 

 

MARTÍN EDUARDO CALVO SÁNCHEZ – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor Miguel Torres
Título Online Inertial Parameter Estimation For Robotic Loaders
Resumen breve La masa transportada, roce viscoso y centro de masa de cargadores y maquinarias movedoras de tierra son fundamentales para monitorear productividad, y otros aspectos como planificación de operaciones y mantenimiento. La masa de la carga se ha medido típicamente usando sensores de galga extensométrica. Sin embargo, estos sensores requieren frecuentes re-calibraciones debido a estrés mecánico y no entregan información sobre roce viscoso. Este trabajo presenta un método básado en un observador para estimar en línea la masa de un cargador, su inercia rotacional, centro de masa y coeficientes de roce viscoso usando mediciones de torque, velocidad y aceleración. Un aspecto novedoso es la introducción de un criterio de información mutua, para seleccionar datos que aseguren una identificación adecuada de los parámetros, en adición a la aplicación de excitaciones apropiadas al sistema. El método se compara con estimaciones de mínimos cuadrados y sus variantes: recursivo, generalizado factible y totales. El método propuesto es validado en simulación y en experimentos usando una minicargadora industrial Cat®262C. La masa es estimada con un error RMS bajo el 1% del total. Movimientos rotacionales y complejos también fueron probados para evaluar la factibilidad de obtener la inercia rotacional, centro de masa y parámetros de roce.
Presentado 17/08/2020

 

FELIPE ANTONIO CHAPARRO PÉREZ – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor Javier Pereda
Título Implementing a power hardware in-the-loop platform using the damping impedance method
Resumen breve El testeo y la validación son partes esenciales del desarrollo de cualquier dispositivo eléctrico de potencia. Las simulaciones Power Hardware in-the-loop pueden desempeñar un papel vital en la mejora de la fase de prueba de estos dispositivos, permitiendo escenarios de prueba realistas y, reducir costes, riesgos y ahorrar tiempo.
Esta tesis presenta un trabajo de investigación sobre la implementación práctica de una plataforma de simulación PHIL utilizando el Damping Impedance Method. Para tener éxito, esto requiere la identificación de la impedancia del dispositivo bajo prueba.
Presentamos una estrategia de identificación basada en el análisis espectral, para obtener una identificación no paramétrica de la impedancia del HUT, seguida de una rutina de ajuste que obtiene una representación paramétrica de la misma.
A continuación, se simula la plataforma PHIL para probar su funcionamiento, así como el de la rutina de identificación con HUT pasivos y activos.
La implementación de la plataforma PHIL se realiza en un simulador multinúcleo de tiempo real, lo que permite que la simulación eléctrica y la rutina de identificación se ejecuten en paralelo, en un mismo dispositivo. Se realiza luego, una verificación experimental de los escenarios simulados. Se encuentra una diferencia fundamental entre la identificación de los HUT pasivos y activos y se proponen y aplican estrategias sobre cómo hacer frente a ella.
Finalmente, se dan recomendaciones sobre la realización de más simulaciones PHIL con la plataforma.
Presentado 03/11/2020

 

RODRIGO HERNÁN CUZMAR LEIVA – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor Javier Pereda
Título Predictive Control of Cascaded H-Bridge converters under interphase and intercell unbalanced solar power generation
Resumen breve Actualmente, el mundo está en un proceso de transición en la forma de generar energía, desde una matriz energética basada en recursos fósiles a una basada en energías renovables. Dentro de las energías renovables, una de las que destaca es la energía solar. Sin embargo, los sistemas solares fotovoltaicos (PV) presentan desafíos, por ejemplo, sombra parcial, suciedad, irradiación no uniforme, límite de voltaje y falta de modularidad, problemas que producen desequilibrios en la generación y reducen la eficiencia y la confiabilidad del sistema.

Esta investigación propone el desarrollo de un método predictivo no invasivo para el control de un conversor CHB para una correcta inyección de potencia a la red bajo una generación desbalanceada, reduciendo distorsión armónica y voltaje de modo común. De esta manera, se realizan simulaciones del sistema para determinar el desempeño de la propuesta. Además, se prueba la propuesta en un prototipo experimental para verificar su funcionamiento.

Finalmente, los resultados obtenidos comprueban la capacidad de la estrategia de control para inyectar potencia balanceada a partir de una generación desbalanceada entre fases y celdas. Adicionalmente, la propuesta mantiene un voltaje de modo común en torno a cero y un bajo esfuerzo computacional.

Presentado 25/03/2020

 

GABRIEL EMILIO DURÁN GODOY – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor Patricio De la Cuadra
Título Computer System for Harmonic Transcription of Jazz Music
Resumen breve La transcripción automática de acordes es un tema ampliamente estudiado por la comunidad científica, que presenta un problema complejo puesto que es un concepto musical estrechamente relacionado a la percepción humana. En los últimos años se han logrado sustanciales avances utilizando métodos de aprendizaje profundo, sin embargo la mayoría de éstos estudios se han desarrollado sobre géneros musicales como el pop o el rock, no siendo generalizables a la música de jazz, cuya naturaleza fuertemente improvisada causa que no se cumplan muchos de los supuestos sobre cómo se percibe la armonía.
En esta investigación se presenta un sistema computacional para realizar transcripción de acordes en canciones de jazz, abordando los desafíos específicos que éstas presentan e incorporando al análisis elementos musicales propios del género. Esto se logra realizando un estudio detallado de subproblemas, que nos permite tener un mejor entendimiento de cómo se debe adaptar los métodos estándar sobre este género musical, para así integrar diferentes elementos musicales en el análisis. Este sistema es capaz de obtener una representación de acordes del tipo “hoja guía” a partir del audio.
El primer subproblema abordado es la detección de cambios de notas del bajo, puesto que éstos están estrechamente relacionados con cambios de acordes. Luego, se estudia la sincronización musical para lograr alinear los diferentes segmentos repetidos de una canción y analizar el contenido musical de cada uno de ellos. Por último se implementa el sistema de transcripción de acordes utilizando una red neuronal convolucional recurrente, que logra obtener en conjunto la secuencia de acordes y el pulso.
Esta metodología de transcripción de acordes logra un 71% de precisión bajo la métrica de desempeño MIREX, que es mayor que los sistemas estado del arte para la base de datos JAAH. Adicionalmente, tiene la ventaja que logra transcribir acordes y detectar el pulso en conjunto.
Presentado 27/10/2020

 

CONSTANZA GABRIEL LEVICÁN TORRES – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor Álvaro Lorca
Título Metodología para el desarrollo de proyectos de microredes conectadas a la Red de Distribución en municipalidades de Chile
Resumen breve En esta investigación se estudia el rol de las microredes conectadas a la Red de Distribución, los beneficios que entregan al Sistema Eléctrico: calidad de servicio, confiabilidad y resiliencia, flexibilidad, los nuevos modelos de negocios que permitirán: agregadores de demanda, plantas solares virtuales, energía como servicio, prepago, proyectos energéticos comunitarios, transacciones peer-to-peer y operadores de sistemas distribuidos. Se propone una metodología para implementar proyectos pilotos en municipalidades de Chile- En la metodología se explica el cálculo de demanda energética en edificios de oficinas, perfiles de demanda, funcionamiento de las baterías y modelos de gestión de activos. Como caso de estudio, se entregan propuestas de diseño para un proyecto piloto en una municipalidad chilena, para lo cual se estudia el contexto del proyecto, la visión de la Empresa Distribuidora (Enel Distribución Chile) y el municipio (Ilustre Municipalidad de Renca). Finalmente, se realiza una evaluación económica de las configuraciones propuestas y escenarios propuestos, una sensibilización de parámetros, y finalmente, una discusión sobre los aspectos de la regulación actual que se podrían mejorar para impulsar proyectos de microredes.
Presentado 12/01/2021

 

FRANCIS HELENA MARTINEZ FIRGAU – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor David Watts
Título Cutting Down Residential PV Solar Systems Prices Through Different Business Models: A Review of PV SolarSystems Cost to Discover The Real Cost That Redidential Customers Face
Resumen breve Los sistemas solares fotovoltaicos de pequeña escala usualmente no son rentables para el sector residencial debido a los altos precios que estos implican, influenciados por la
limitación o falta de información, altos costos blandos ineficientes, poca transparencia de
precios y la presencia competencia monopolística en el mercado.
A través del modelo econométrico de costos de sistemas solar fotovoltaicos desarrollado en
esta investigación, se puede confirmar que los costos blandos representan hasta 60% del costo
total de un sistema de pequeña escala y alrededor del 30% de estos son evitables. Además, se
demuestra que es posible evitar hasta 1500 USD/kW si se aprovechan las economías de
escala y que a través de modelos de negocio también es posible reducir las barreras a las que
se enfrentan el sector residencial, como las económicas, financieras, regulatorias, técnicas,
geográficas y socioculturales.
Para reducir los precios de sistemas solares fotovoltaicos a pequeña escala e incentivar su
desarrollo, se propone recopilar y analizar información de costos para proporcionar
transparencia de precios al sector público y permitir la competencia en el mercado;
desarrollar modelos de negocio basados en la compra agregada para reducir hasta un 300% el
costo inicial y aprovechar las bajas tasas de interés como las tasas hipotecarias para disminuir
las barreras financieras.
Revista científica catalogada ISI (Web of Science) al cuál fue enviado el artículo:
Renewable & Sustainable Energy Reviews.
Presentado 17/07/2020

 

GABRIEL MATÍAS YUSEFF CAMPUSANO – MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Profesor supervisor Javier Pereda
Título Stability Analysis of Distribution Network with Distributed Generation and Soft-Open-Point
Resumen breve Resumen: La red de distribución está viviendo la transformación más grande de la historia, la cual es empujada por la aparición de la generación distribuida y la electro movilidad, estas ya están causando gran presión sobre las ciudades que poseen estas tecnologías. Una de las soluciones que se están analizando es un mayor control de la red por medio de la electrónica de potencia, ya sean trabajando en las subestaciones o conectadas en puntos claves de la red. Una de estas soluciones son los Soft-Open-Point, en donde se conectan dos nodos por medio de un conversor, permitiendo un manejo en el traspaso de potencia entre estos puntos. Esta investigación se enfoca en el impacto que tiene esta tecnología en la estabilidad de una red de distribución la cual también presenta una fuente de generación distribuida. Para ello se presentara un modelo en pequeña señal del sistema y un análisis de estabilidad basado en factores de participación y el lugar geométrico de las raíces.
Presentado 31/01/2020