Journal i3 edición n° 9 Ingeniería UC by Ingenieria UC

Journal de Investigaciรณn en Pregrado

Nยบ9

I³

Journal de Investigación en Pregrado

Nº 9 | Diciembre 2017

Editor Académico / Academic Editor Domingo Mery Editor Ejecutivo / Executive Editor Jovan Kuzmicic Comité Honorario / Honorary Comitee Rodrigo Escobar Redlich García Alejandro MacCawley Cristóbal Moenne Francisco Pizarro César Sáez Hernán Santa María Equipo Editorial / Editorial Board Nicolás Acuña Sebastián Arancibia Montserrat Cuturrufo Valeria Farías Dennise Molina Diego Valenzuela

Contenidos 02

Editorial

Investigación en Pregrado

Pasión por Investigación

Innovación con impacto social

Innovación en sus inicios

Proyectos de la Escuela

En Foco

Mujeres en Ingeniería

INVESTIGACIONES DE LOS ALUMNOS 52

Metodología para reparación de tuberías de hormigón mediante solución reparadora

Fotografía aérea / Aerial photography Cielo Arte Digital

Fabricación de un scaffold de nanofibras 3D mediante electrospinning secuencial

Diseño y Diagramación / Design and Layout Andrea Saavedra

Probabilidades de obtener compensaciones en un arbitraje de construcción en Chile

Traducción / Translation BioPub Ltda.

Comportamiento de la razón de generación de energía en un campo de turbinas eólicas mar adentro considerando ubicación de la turbina y dirección del viento

Recuperación de agua en relaves mineros mediante el uso de drenaje electro osmótico

pyRecLab: framework para desarrollo y enseñanza de sistemas de recomendación

ISSN 0719-3971

“Las opiniones vertidas en los artículos no representan el pensamiento de la Pontificia Universidad Católica de Chile y son responsabilidad exclusiva de autores”. © Permitida la reproducción citando fuente y autor.

02 / Editorial

Ingenieras al poder Women engineers to the power

a contribución de las mujeres en ciencias, si bien no siempre reconocida a lo largo de la historia, ha jugado un rol fundamental en el avance de las distintas disciplinas, y la Ingeniería no es una excepción. En un mundo progresivamente más globalizado, con sociedades en proceso de modernización que buscan equiparar las oportunidades entre géneros y que reconocen el valor y riqueza de las diferentes visiones que aportan sus integrantes, el aumento de la participación de las mujeres en ciencias y otras áreas es motivo de orgullo para todos. A nivel mundial tenemos modelos a seguir. Mujeres como la profesora Fei-Fei Li, actual directora del Laboratorio de Inteligencia Artificial en Stanford, o bien las profesoras M. Katherine Banks, Sharon L. Wood y Mary C. Boyce, Decanas de Ingeniería en Texas A&M, UT Austin, y Columbia, University respectivamente. Todas ellas con gran trayectoria académica desempeñando cargos importantes en sus universidades. Casos como estos –más allá de las evidentes competencias y habilidades profesionales de las involucradas– hablan de un avance más profundo de nuestra sociedad que reconoce nuevos liderazgos femeninos. Gracias al trabajo de diversas organizaciones académicas internacionales de mujeres en Ingeniería, ha sido posible avanzar para hacer de esta disciplina un área de desarrollo científico y tecnológico más plural y diversa. Nosotros nos plegamos a este entendimiento y creemos que la Ingeniería pertenece a toda persona que comparta la pasión por el desarrollo y creación de ciencia y tecnología. Nuestra realidad nacional, felizmente, no está alejada de esta tendencia. Según la Encuesta Nacional de Percepción Social de la Ciencia y Tecnología realizada el 2016 por CONICYT, alrededor de dos de cada tres hombres declara interés por la ciencia y la tecnología, lo que representa solamente un 10% más que el interés declarado por las mujeres. Esto refleja el estado actual de la ciencia en Chile, pues de acuerdo con los datos entregados por CONICYT, el índice de masculinidad en la cantidad de proyectos

lthough women contribution to science has not always been recognized through history, they have played a fundamental role in the advancement of different disciplines; and certainly, Engineering is not an exception. In a progressively more globalized world, with societies undergoing modernizing processes that strive to even gender opportunities and to recognize the value and richness of opinion diversity among their members, the increase in women participation in science and other activities is something that should make us all proud. Internationally, there are excellent role models. Women such as professor Fei-Fei Li, current director of the Laboratory of Artificial Intelligence at Stanford, or professors M. Katherine Banks, Sharon L. Wood y Mary C. Boyce, Deans of the Schools of Engineering at Texas A&M, UT Austin, and Columbia University, respectively. All of them with great academic record and playing important roles at their institutions. Its cases like these –beyond their evident professional capacity and competence– that shows us a profound change in our society now able to recognize such new female leaderships. Due to the work of several academic institutions for women in Engineering, it has been possible to make this discipline a plural and diverse area of scientific and technologic development. We pledge to this understanding and believe that Engineering belongs to any person that shares the passion for development and creation of science and technology. Happily, our current situation is not away from this tendency. According to the National Survey for Social Perception of Science and Technology by CONICYT on 2016, nearly two of every three men declare interest for science and technology, which is surprisingly only a mere 10% more interest than what women declared. This reflects our national scientific state, since, and according to CONICYT data, the masculinity index in awarded projects

Editorial / 03

adjudicados disminuyó del 3 al 1,5, proyectos liderados por hombres versus mujeres, en el periodo 2001-20151.

dropped from 3 to 1.5, men-led versus women-led projects, in the 2001-2015 period1.

En la Escuela de Ingeniería de la UC hemos querido avanzar en este sentido, apoyando al cambio cultural. De hecho, en la admisión de 2017 contamos con un 31% de matrícula femenina, duplicando el 15% de hace una década. Estas transformaciones no solo se limitan a la incorporación de nuevas alumnas, sino que se reflejan de manera orgánica en la constitución de la Escuela, incluyendo alumnas de postgrado, profesoras de planta y cargos directivos. Sin ir más lejos, la actual Dirección de la Escuela de Ingeniería cuenta con 5 directoras, 5 directores, un vicedecano y un decano, algo inédito en nuestra historia. Creemos firmemente que estos logros demuestran nuestra convicción de trato igualitario para estudiantes y profesores, enfatizando en la idea de igualdad y diversidad como eje central de nuestras iniciativas y proyectos. Así, respetando, reconociendo y valorando nuestras diferencias construimos un mejor lugar para la Nueva Ingeniería del mañana. Aún queda mucho camino por recorrer, pero ya vamos viendo los primeros frutos de un trabajo que se inició hace 5 años.

In the UC School of Engineering, we have supported and pushed forward this cultural change. In fact, in 2017, female enrollment peaked at 31%, doubling the 15% we had a decade ago. These transformations are not only limited to the incorporation of new female students, but also are reflected organically within our School’s distribution, including more women as graduate students, professors and executives. Moreover, the actual Directive of the School of Engineering has five femaledirectors, five male directos, one vice-dean and one dean, something unprecedented in our history. We firmly believe these accomplishments testify for our conviction of an egalitarian treatment for students and professors, emphasizing in the idea of equality and diversity as a driver for our initiatives and projects. Thus, respecting, acknowledging and valuing our differences we build together a better place for the New Engineering of tomorrow. There still much to be done, but we are beginning to see the results of the work we started 5 years ago.

En este número hemos querido hacer un reconocimiento especial a este trabajo. Con mucha alegría invitamos a nuestros lectores a esta entrega del Journal I3, en donde podrán encontrar interesantes historias sobre Ingenieras de nuestra Escuela y sus experiencias en investigación y emprendimiento. Adicionalmente, incluimos la nueva sección “Mujeres en Ingeniería UC”, que incluye un recuento los esfuerzos realizados por la actual Dirección de la Escuela de Ingeniería para cautivar e incorporar más y mejores talentos femeninos a nuestra comunidad. Junto con esto, presentamos una sección científica de “Investigaciones de Alumnos” renovada, cuyo formato ha sido adaptado para responder mejor a las necesidades y experiencias de nuestros alumnos en el Programa de Investigación en Pregrado (IPre). Este formato resumido permitirá contar con un mayor número de contribuciones científicas de nuestros estudiantes. Esperamos que este número les resulte interesante y los invitamos a sumergirse en sus páginas para, a través de ellas, vivir experiencias transformadoras que inspiren a las nuevas generaciones a seguir el camino del descubrimiento.

With this issue we wanted to give a special recognition to that work. With great joy, we invite our readers to a new deliver of the Journal I3, where you will find interesting stories about female UC Engineers and their experiences is research and entrepreneurship. Additionally, we included a new section entitled ‘UC Women in Engineering’, which includes a summary of our School’s efforts to allure include more and better female talents in our community. Alongside a renewed ‘Students’ research’ section, with a new an adapted shortened format designed to better answer the needs and experiences of our Undergraduate Research Program (IPre) students. This new short format will allow for a greater number of scientific contributions from our undergraduates. We hope you will find this issue interesting and we invite you to be immersed among its pages in order to live, through them, transforming experiences that inspire the new generations to pursue the way of discovery.

Domingo Mery Quiroz

Jovan Kuzmicic Previtali

Editor Académico / Academic Editor

Editor Ejecutivo / Executive Editor

1 Análisis de participación femenina en programas de CONICYT, Febrero 2016. Disponible en http://www.conicyt.cl/mujeres-en-ciencia-ytecnologia/documentos/estadisticas-y-analisis/

04 / Investigación en Pregrado

Avances y desafíos del Programa de Investigación de Pregrado (IPre) Advances and challenges of the Undergraduate Research Program (IPre)

El Programa de Investigación en Pregrado (IPre) te permite realizar investigación desde los primeros años de carrera. The Undergraduate Research Program (IPre) lets students start resarch in the first years of their degree program.

El programa de Investigación de Pregrado (IPre) es una iniciativa de la Escuela de Ingeniería diseñada para promover la investigación en pregrado mediante un sistema cursos con avance curricular disponible desde el primer año de carrera. Su flexibilidad permite a alumnos y mentores acomodar las tareas durante el semestre o en vacaciones. El espíritu interdisciplinario de Ingeniería UC ha abierto el Programa IPre a otras Escuelas como Diseño, Física, Educación, Medicina, Ciencias Biológicas y Teatro, ofreciendo experiencias de alto impacto para todos los alumnos de la UC. En este artículo, te contaremos la historia del IPre, sus logros, nuevos desafíos y como participar. Por Nicolás Acuña

The Undergraduate Research Program (IPre) is an initiative of the School of Engineering, designed to promote undergraduate research through a system of courses with curricular advancement available even for first-year students. Its flexibility allows students and mentors to do research during the semester or vacation period. The interdisciplinary spirit of UC Engineering has made the IPre Program available to other Schools, including Design, Physics, Education, Medicine, Biological Sciences, and Theater, offering high-impact experiences for all UC students. In this article, we will tell you the story of IPre, its achievements, new challenges, and how to get involved. By Nicolás Acuña

Undergraduate Research / 05

a Pontificia Universidad Católica de Chile ha promovido la investigación desde sus inicios y la Escuela de Ingeniería no es una excepción. La participación de alumnos en actividades científicas y de investigación se encuentra en el centro del plan estratégico impulsado por la actual Dirección de la Escuela de Ingeniería, fomentando la incorporación de alumnos desde pregrado en estas actividades. La investigación en Ingeniería es una práctica habitual en la Escuela, pero el año 2011 hubo un cambio en la forma de hacer ciencia cuando se lanza el Programa de Investigación en Pregrado (IPre). Esto permitió formalizar y estandarizar la participación de los alumnos de pregrado en proyectos de Investigación, una práctica que era habitual, pero informal. A través del IPre, los alumnos pueden trabajar en investigación bajo la tutela de un profesor, exponiéndose de manera temprana al mundo científico, experimentación, literatura científica, autoaprendizaje e independencia.

El IPre surge con la propuesta de la actual Dirección, como un pilar fundamental para el proceso de transformación hacia una Nueva Ingeniería de clase mundial. Para esto, se utilizaron modelos existentes en universidades extranjeras como guía en la construcción de este proyecto. Luego de evaluar diversas alternativas, se decidió formalizar las investigaciones de pregrado por medio de créditos, utilizando los antiguos cursos de Investigación o Proyecto (IoP) o Trabajo Personal Dirigido (TPD), los cuales pueden ser inscritos como optativos de profundización (OPI) o de formación general (OFG), en el caso de investigaciones multidisciplinarias. Mauricio López, Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción y actual Director de Pregrado de la Escuela de Ingeniería, fue uno de los fundadores y arquitectos del IPre. Hoy, nos cuenta con orgullo cómo ha visto su progreso desde el 2011: “La oportunidad de trabajar con un profesor siempre ha existido en la Escuela. El alumno podía inscribir su trabajo por créditos que se usaban como optativos, pero muchas veces estos trabajos escapaban un poco de lo que es realmente investigación. Entonces el año 2011, bajo el plan del Decano de la Llera, se crea este Programa IPre de Investigación de Pregrado, que habla por primera vez de las Oportunidades de investigación. La idea fue crear un catálogo donde los alumnos pueden buscar los temas que les interesan y se proponen

he Pontificia Universidad Católica de Chile has promoted research since its beginnings, and the School of Engineering is no exception. Student participation in scientific and research activities is at the center of the strategic plan promoted by the current administration of the School of Engineering, encouraging the inclusion of undergraduate students in these activities. Research in Engineering is a common practice in the School, but in 2011, there was a change in the way science was done when the Undergraduate Research Program (IPre) was launched. IPre made it possible to formalize and standardize undergraduate student participation in research projects, which had been a common, but informal, practice. Through IPre, students work in research under the tutelage of a professor, getting early exposure to the world of science, experimentation, scientific literature, self-study, and independence. IPre emerged as a fundamental pillar for the transformation process of the current administration’s proposals toward a worldclass New Engineering. To achieve this, existing models from foreign universities were used as a guide for the creation of what later became IPre. After evaluating various alternatives, it was decided to formalize undergraduate research through credits, using the former Research or Project (IoP) or Directed Personal Work (TPD) courses, which can be taken as deepening elective (OPI) or general purpose (OFG) credits, if the research performed is multidisciplinary. Mauricio López, Associate Professor of the Department of Engineering and Construction Management and the current Undergraduate Director of the School of Engineering, was one of the founders and architects of IPre. Today, he proudly shares the progress he has witnessed since 2011: ‘The opportunity to work with a professor has always existed in the School. Students could register their work for credits that were used as electives, but often this work did not quite connect with the real process of research. Then, in 2011, under Dean de la Llera’s plan, the IPre Program for undergraduate research was created, which provides research experience for the first time. The idea was to create a catalog where students could search for topics of interest and propose work completely focused on research.’ Currently, a new version of the Opportunity

06 / Investigación en Pregrado

trabajos totalmente centrados en investigación.” Actualmente, este catálogo de Oportunidades está disponible a través de la Plataforma de Gestión IPre como una versión renovada1. Esta plataforma opera durante todo el año y, tanto profesores como alumnos, pueden ingresar en cualquier momento. Mediante esta herramienta, se gestionan de forma sencilla y automática las postulaciones de los estudiantes a las distintos Oportunidades y se asignan las siglas correspondientes. Dentro de las opciones de cursos, el IPre ofrece Investigaciones de 5, 10 o 20 créditos, compatibilizando perfectamente con las distintas cargas académicas de los alumnos. Además, el horario de trabajo puede ser flexible, incluso permitiendo registrar los cursos durante el semestre, pero realizar las investigaciones durante las vacaciones. AVANCES DEL IPRE Durante el periodo 2011-2017, se realizaron más de 1.800 IPre, en los cuales participaron más de 1.500 alumnos. A la fecha, alrededor de 1 de cada 5 alumnos regulares de Ingeniería ha realizado al menos un IPre, correspondiente al 18,5% del total de alumnos de la Escuela. Además, el 24,2% de los alumnos participantes fueron mujeres, siendo similar al porcentaje de alumnas de la Escuela (23% para el mismo periodo, 25% el año 2017). Actualmente, el IPre cuenta con la participación de alumnos y mentores de otras Escuelas, incluyendo 5 investigaciones en Diseño, 4 en Teatro, 1 en Astronomía, 1 en Física, 1 en Educación y 21 pasantías de investigación en 1 www.ing.uc.cl/gestionipre

Catalog is available through the IPre Management Platform1. This platform operates year-round and both students and professors can log-on at any time. With this tool, students’ applications to various opportunities are easily and automatically managed, and the corresponding course codes are assigned. Within the course options, IPre offers 5, 10, or 20 credit research opportunities, making them customizable to students’ academic loads. In addition, working hours can be flexible, and students can even register for courses during the semester, but do the research over their vacations. IPRE PROGRESS From 2011 to 2018, over 1,800 IPre projects were done, involving more than 1,500 students. To date, about 1-in-5 regular Engineering students have done at least one IPre project, corresponding to 18.5% of the total number of students in the School. In addition, 24.2% of these students were women, similar to the percentage within the School (23% for the same period; 25% in 2017). Currently, IPre counts on the participation of students and mentors from other schools, including 5 projects in Design, 4 in Theater, 1 in Astronomy, 1 in Physics, 1 in Education, and 21 research internships with universities in Texas. The multidisciplinary approach of these courses is a benefit, since students have the possibility to learn and teach in new knowledge areas outside Engineering.

Undergraduate Research / 07

Uno de cada 5 alumnos de la Escuela ha realizado un IPre al menos una vez desde la creación del Programa. One of every five students of the School has done an IPre Project at least once.

Universidades en Texas (USA). El enfoque multidisciplinario de estos cursos es un aspecto positivo de destacar, pues los alumnos tienen la posibilidad de aprender y enseñar en nuevas áreas del conocimiento fuera de Ingeniería. IMPACTO DEL IPRE La participación en actividades de investigación desde pregrado ha sido una gran influencia para el futuro desarrollo de los estudiantes. El Programa IPre ha sido particularmente relevante en motivar a los alumnos a perseguir estudios de postgrado, ya que más del 50% de los alumnos de Magíster o Doctorado en la Escuela realizaron cursos IPre durante el pregrado. Esta participación ha aumentado en el tiempo y ha tenido resultados concretos, reflejándose en un aumento de la participación de los alumnos IPre en las publicaciones internacionales como coautores con sus mentores. Actualmente, alrededor del 17% de los papers publicados por la Escuela (más de 35 artículos ISI durante el 2017) incluyen duplas alumno-mentor de cursos IPre. Esta participación se ha duplicado desde el 2011, representando un claro beneficio de la participación en el programa para los alumnos. OTRAS INICIATIVAS Para complementar la experiencia de trabajo en investigación, junto al IPre la Escuela lanzó la Revista de Investigación en Pregrado: Journal I3, - Investigación, Interdisciplina, Innovación. Este es un espacio de difusión escrito por y para alumnos, en donde los resultados de las experiencias IPre pueden ser publicados en un formato científico, junto con artículos de divulgación sobre actividades relevantes de la Escuela, sus alumnos, profesores e iniciativas asociadas. Esta revista es de libre acceso y tiene como objetivo familiarizar a los estudiantes con el proceso de publicación en revistas científicas y a

IMPACT OF IPRE Participation in undergraduate research activities has a major influence on the students’ future development. The IPre Program is particularly relevant in motivating students to pursue graduate study, since more than 50% of Master’s or Doctorate students in the School took IPre courses during their undergraduate studies. This participation has increased over time and has had concrete results, reflected in an increase in IPre students participating in international publications as co-authors alongside their mentors. Currently, about 17% of papers published by the School (more than 35 ISI articles in 2017) include an IPre student-mentor duo. This participation has doubled since 2011, indicating a clear benefit in program participation for the students. OTHER INITIATIVES As a complementary research experience, the School launched the Journal of Undergraduate Research: Journal I3 - Investigación, Interdisciplina, Innovación. This is a space to spread research, as written by and for students, where IPre results and experiences can be published in a scientific format, along with articles on the relevant activities of the School, its students, professors, and associated initiatives. This journal is freely accessible and aims to familiarize students with the process of publishing and peer revision in scientific journals, and fulfills a teaching role beyond the laboratory and classroom. Journal I3 has been published every semester since 2016, and is now on its ninth issue. In order to promote scientific development and student interaction with their projects in an extra-academic setting, the Research and Innovation Division, within THE CLOVER

08 / Investigación en Pregrado

Durante el 2017, uno de cada 7 papers de la Escuela incluye alumnos IPre entre los coautores. One of every 7 papers of the School includes IPre students among the co-authors.

la revisión por pares, cumpliendo un rol docente más allá del laboratorio y la sala de clases. Journal I3 se publica semestralmente desde el año 2016, siendo esta la novena entrega. Con el fin de promover al desarrollo científico y la interacción de los alumnos con sus proyectos en un escenario extra académico, la Dirección de Investigación e Innovación, en el marco de Proyecto THE CLOVER Ingeniería 2030, realiza anualmente, desde el año 2016, el Congreso de Estudiantes de Ingeniería junto a la Universidad Técnica Federico Santa María (USM). Esta instancia congrega alumnos de pre y postgrado de ambas casas de Estudio, en una jornada de exposición científica, interacción y colaboración. DESAFÍOS Y PROYECCIONES El IPre se creó inicialmente para fomentar la investigación en Ingeniería, pero se encuentra disponible para todos los alumnos de la UC. Con el tiempo los alumnos han percibido los beneficios del programa tanto para su formación profesional como personal. A través del IPre, han tenido la posibilidad de experimentar el trabajo del investigador, involucrándose a un nivel técnico que deja una huella en la historia académica de los alumnos, abriendo nuevos horizontes, nuevas ideas, acercándolos al mundo de la investigación, la innovación y la interdisciplina. La innovación e investigación son los pilares fundamentales del progreso en una sociedad de alta complejidad técnica como la que vivimos hoy en día, por tanto, es vital potenciar estas aptitudes en las nuevas generaciones. El rol educador de nuestra Escuela es generar el tiempo y las instancias para que los alumnos puedan impregnarse de este espíritu y comprender el valor e impacto de la investigación y el desarrollo en nuestra sociedad. Mediante el Programa IPre, la Escuela de Ingeniería pone a disposición

Engineering 2030 project, holds annually, from 2016, the Engineering Students Conference along with the Universidad Técnica Federico Santa María (USM). This event brings together undergraduate and graduate students from both universities in a full day of scientific exhibition, interaction, and collaboration. CHALLENGES AND PROJECTIONS IPre was initially created to foster research within the School of Engineering, but it is available to all UC students. Students have come to see the benefits of the program for both personal and professional training. Through IPre, they have the opportunity to experience the work of a researcher and get involved at a technical level that leaves a mark on their academic history. This opens new horizons, generates new ideas, and brings them closer to the world of research, innovation, and interdiscipline. Innovation and research are the fundamental pillars of progress in our highly technically complex society. It is therefore crucial to enhance these skills among each new generation of students. The educational role of our School is to provide the time and opportunity for students to be imbued with this spirit and to understand the value and impact of research and development in our society. Through the IPre Program, the School of Engineering makes the tools of experiencing this process and participating in science at the ground level available to the undergraduate community. All it takes it to dare to participate and face life with the desire to challenge its limits. IPre currently depends on the Research and Innovation Division of the School, whose team constantly works to strengthen and improve the Program, its proximity to the academic

Undergraduate Research / 09

El Congreso de Estudiantes de Ingeniería se desarrolla anualmente desde el 2016 y congrega profesores y alumnos, de distintas universidades, en una jornada de discusión científica. Students of Engineering Conference has been held every year since 2016 and brings together professors and students of different universities in one day of scientific discussion.

de la comunidad las herramientas para vivir este proceso y participar en ciencia de primer nivel, lo único que hace falta es atreverse a participar y enfrentarse a la vida con ganas de desafiar sus límites. Actualmente, el IPre depende de la Dirección de Investigación e Innovación de la Escuela, cuyo equipo se encuentra en constante trabajo para mejorar y fortalecer este Programa, su cercanía con la comunidad académica y velando por un impacto positivo en sus participantes, tanto alumnos como profesores. Domingo Mery, Profesor Titular del Departamento de Ciencia de la Computación y actual Director de la Dirección de Investigación e Innovación de la Escuela, nos comenta sobre el éxito alcanzado en el IPre: “Hoy, el programa de investigación en pregrado impulsado por la Escuela de Ingeniería, representa una plataforma muy valiosa en nuestro quehacer científico, ya que es en este programa donde apoyamos a nuestros estudiantes -desde muy jóvenes- para darles las herramientas necesarias para investigar. La apuesta es que en el futuro algunos de ellos se conviertan en investigadores, y que otros puedan usar estas herramientas en su trabajo. Nuestra tarea como Dirección ha sido simplemente crear los espacios para que los estudiantes de pregrado y los profesores puedan apoyarse y aprender mutuamente como piezas clave en este gran engranaje de la Investigación. El éxito del programa es sin duda de ellos.” INFORMACIÓN Y CONTACTO Si quieres más información sobre el Programa y como participar puedes contactar al Coordinador de Investigación en Pregrado al correo ipre@ing.puc.cl, revisar nuestro sitio web www.ing.uc.cl/ipre y seguirnos en nuestro Facebook @IpreUC.

community, and its positive impact on both students and professors. Domingo Mery, Full Professor of the Department of Computer Science and the current Director of the School’s Research and Innovation Division, commented on the successes achieved by IPre: ‘Today, the Undergraduate Research Program promoted by the School of Engineering represents a very valuable platform in our scientific work, since it is in this program that we support our students – from their early years – to give them the necessary research tools. The bet is that, in the future, some of them will become researchers and others may use these tools in their work. Our task at the Research and Innovation Division has been simply to create spaces for undergraduates and professors to support and learn from each other as key players in this great research drive. The success of the program is undoubtedly theirs.’ INFORMATION AND CONTACTS For more information about the Program and how to participate, please contact the Undergraduate Research Coordinator at ipre@ ing.puc.cl, check our website, www.ing.uc.cl/ ipre, and follow us on Facebook @IPreUC.

10 / Pasión por Investigación

Entrevista con María Molinos

La investigación es el interés que uno tiene por las cosas nuevas, enfrentarte a un problema nuevo sin miedo y con ganas de resolverlo Interview with María Molinos

Research is the interest one has for new things, facing a new problem without fear and wanting to solve it

María Molinos recibiendo el premio de Excelencia Científica Adelina Gutiérrez otorgado por la Academia Chilena de Ciencias. María Molinos receiving the award of Scientific Excellence Adelina Gutiérrez granted by the Chilean Academy of Sciences.

La profesora María Molinos, ha sido recientemente reconocida por sus contribuciones con el prestigioso premio de excelencia científica “Adelina Gutiérrez” otorgado por la Academia Chilena de Ciencias, así como el reconocimiento de Excelencia en Investigación de la Escuela de Ingeniería UC, entregado al académico de jornada completa más destacado en el último trienio (2014 - 2016), con un índice de publicaciones normalizado 43,4 puntos. Sin lugar a dudas ella es una académica de excelencia y un ejemplo de pasión por la investigación. En esta entrevista, María Molinos nos cuenta su experiencia y pasión por la ciencia. Por Sebastián Arancibia

Professor María Molinos was recently recognized for her contributions with the prestigious award for scientific excellence ‘Adelina Gutiérrez’ granted by the Chilean Academy of Sciences, as well as the recognition of Excellence in Research from UC School of Engineering, given to the most outstanding full-time academic in the last triennium (2014 - 2016), with a normalized publication index of 43.4 points. Without a doubt, she is an academic of excellence and example of passion for research. In this interview, María Molinos tells us about her experience and passion for science. By Sebastián Arancibia

Passion for Research / 11

¿Cómo llegaste a elegir esta área de estudios? “Bueno, les voy a contar un poco de mi historia, que es bastante curiosa porque justamente empecé a interesarme por la investigación gracias a un programa IPre en mi universidad similar al de aquí [haciendo referencia al Programa de Investigación en Pregrado de la Escuela de Ingeniería UC]. Tenía un curso que se llamaba Economía Ambiental y, en el marco de ese curso, el profesor nos explicó de la existencia del programa de ‘Iniciación a la investigación.’ La asignatura me gustaba mucho porque era diferente de lo que había visto hasta el momento, ya que integraba aspectos de las ciencias ambientales con la economía. Se trata de un campo interdisciplinar por definición.”

How did you choose this area of study? ‘Well, I will tell you some of my story, which is very curious because I just became interested in research thanks to an IPre program at my university similar to the one here [referring to the Undergraduate Research Program of the School of Engineering UC]. I had a course called Environmental Economics and, in the context of this course, the professor explained to us the existence of the ‘Initiation into Research’ program. I liked the subject a lot because if was different to what I had seen so far, since it integrated aspects of environmental sciences with economics. It was about an interdisciplinary field by definition.’

“Empecé a trabajar con este profesor que tenía un proyecto en temas de gestión de agua urbana. En lo personal, el tema de investigación me gustaba mucho porque en España, en esa época, se estaba planteando la opción de construir un mega trasvase de agua y había un movimiento social muy fuerte que se oponía a esto, y con el cual yo me sentía bastante identificada. En aquel momento, estaba en tercero de mi carrera, por lo que ya tenía una base de conocimiento en materia ambiental para determinar si esto era bueno o malo. Así se juntaron estas dos motivaciones, la investigación de mi IPre era en el tema del agua y además tenía una motivación personal externa por este movimiento social o de política pública. Eso fue lo que me llevó inicialmente a trabajar en el mundo del agua. Conforme fui conociendo e involucrándome más, descubrí que era un tema que me gustaba mucho, que me apasionaba.

‘I began working with this professor who had a project in urban water management topics. Personally, I liked the research topic a lot because in Spain, at that time, the option of building a mega water transfer was being considered and there was a strong social movement opposed to this, with which I felt very identified. At the time, it third year in my career, because I already had a knowledge base in the environmental topic to determine if this was good or bad. Thus, these two motivations were joined, the research of my IPre was on the subject of water and additionally I had an external personal motivation for this social movement or public policy. That was what initially led me to work in the world of water. In this manner, as I started knowing and becoming more involved, I discovered that it was a topic that I liked very much, that I was passionate about. When I finished my undergraduate

aría Molinos es Profesora Asistente del Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental de la Escuela de Ingeniería de Pontificia Universidad Católica de Chile, una investigadora muy activa y especializada en áreas de eficiencia y productividad de empresas sanitarias, modelización de costes del ciclo urbano del agua, sostenibilidad de procesos e instalaciones y valoración de externalidades ambientales. La profesora Molinos es licenciada en Ciencias Ambientales por la Universidad de Valencia con un Magíster en Ingeniería Ambiental. Además, es Magister Oficial en Economía Aplicada de la Universidad Nacional de Educación a Distancia y Doctora en Desarrollo Local y Territorio de la Universidad de Valencia y la Universidad Jaume I de Castellón. En esta entrevista, María Molinos nos cuenta su historia, cómo llegó a trabajar en investigación y nos desafía a involucrarnos más en temas relevantes como la Economía Ambiental.

aría Molinos is an Assistant Professor in the Department of Environmental and Hydraulic Engineer of the Pontificia Universidad Católica de Chile, a very active researcher specialized in the areas of efficiency and productivity of sanitary companies, cost modeling of urban water cycle, sustainability of processes and facilities and assessment of environmental externalities. Professor Molinos has Bachelor’s Degree in Environmental Sciences by the Universidad de Valencia with a Master’s Degree in Environmental Engineer. Additionally, she is an Official Magister in Applied Economics of the Universidad Nacional de Educación a Distancia and a Ph.D. in Local Development and Territory from the Universidad de Valencia and the Universidad Jaume I de Castellón. In this interview, María Molinos tells us her story, how she ended up working in research and she defies us to get more involved in relevant topics such as Environmental Economics.

12 / Pasión por Investigación

María Molinos, Profesora Asistente del Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental. María Molinos, Assistant Professor at the Department of Hydraulics and Environmental Engineering.

Cuando terminé mi pregrado, ya tenía súper claro que quería hacer mi tesis doctoral en este tema.”

degree, I was already super clear that I wanted to do my doctoral thesis on this topic.’

¿Cómo definirías tu pasión por la investigación? “Hay un componente vocacional muy fuerte, eso es indiscutible. El interés que uno tiene por las cosas nuevas, el que cuando uno se enfrenta a un problema nuevo no le dé susto, sino todo lo contrario. Que lo vea como un reto a resolver y ponga todo el empeño en conseguirlo.”

How would you define your passion for research? ‘There is a very strong vocational component, that is indisputable. The interest that you have for new things, the one that when you face a new problem it doesn’t scare you, quite the opposite. See it as a challenge to be resolved and make every effort to achieve it.’

Además, está el contexto en el que llegaste a la investigación a través del IPre. “Claro. Obviamente si uno carece de ese interés o vocación, es muy difícil llegar hasta un curso o un programa tipo IPre. Luego, hay otro tema que es el de desarrollar habilidades y ser constante. Uno no nace sabiendo investigar, eso se va aprendiendo y adquiriendo con el tiempo.”

Moreover, there is the context in which you came to research through IPre. ‘Of course. Obviously if you lack the interest or vocation, it is very difficult to reach a course or program such as IPre. Then, there is another topic, which is to develop abilities and be constant. One is not born knowing how to do research; one learns it and acquires it with time.’

“Debo reconocer que hay un poco de suerte también. Tuve profesores que fueron verdaderos tutores, mis guías de tesis son número uno en sus áreas. Esto te va ayudando porque te permite formar parte de proyectos de investigación interesantes y con retos desafiantes. Entonces yo creo que es una suma de cosas que te van componiendo en el camino.”

‘I must admit that there is a little bit of luck too. I had professors who were true mentors, my thesis guides are number one in their fields. This helps you because it allows you to form part of interesting and challenging research projects. So, I think it’s a sum of things that form you along the way.’

“Otra cualidad fundamental es no perder la motivación. El camino es largo y hay obstáculos en el camino. En esos momentos de frustración, cuando te topas con una piedra en el camino, no tienes que desmotivarte, sino que seguir intentando.

‘Another fundamental quality is to not lose motivation. The path is long and there are obstacles along the way. In those moments of frustration, when you come across a rock in the path, do not become discouraged, instead,

Passion for Research / 13

Yo, por ejemplo. Mi tesis doctoral integraba aspectos económicos, ambientales y de ingeniería. Esta interdisciplinaridad supuso un reto muy grande ya que en varios temas únicamente tenía conocimientos básicos. En esos momentos tienes dos caminos a seguir, o te frustras, desesperas y abandonas, o te sirve de motivación y lo enfrentas. Eso es una cualidad que también es importante, el no perder el ánimo en el camino.” ¿Qué es lo que más te ha marcado de las investigaciones en las que has participado? “Pregunta difícil. Por una parte, destacar que mi tema de investigación no pertenece a un área clásica, sino que es bastante interdisciplinaria en el que, a nivel mundial, hay poca gente trabajando. Pero justamente, en este componente interdisciplinario es donde reside el éxito de la investigación y las mayores satisfacciones.” “El hecho de que haya pocos investigadores en esta área permite realizar importantes avances. Por ejemplo, ahora estoy trabajando en un proyecto de consumos energéticos en potabilizadoras y plantas de tratamientos de aguas servidas. Por muy increíble que parezca, hay muy poca investigación realizada en el área, entonces cualquier descubrimiento por irrelevante que parezca, resulta muy novedoso.”

you keep trying. I, for example. My doctoral thesis integrated economic, environmental and engineering aspects. This interdiscipline was a great challenge because in several topics I only had basic knowledge. In those moments, you have two paths to follow, or you become frustrated, desperate and you abandon, or it serves as motivation and you confront it. That is a quality that is also important, not to lose encouragement along the path.’ What has marked you most of the research you have participated ‘Difficult question. On one hand, to highlight that my topic of research does not belong to a classic area, but rather it is interdisciplinary in which, globally, there are few people working. However, precisely, in that interdisciplinary component is where success in research as well as the greatest satisfactions reside.’ ‘The fact that there are few researchers in that area allows for significant progress. For example, I am now working on a project of energetic consumption in water purifiers and wastewater treatment plants. Incredible as it may seem, there is very little research done in this area, therefore any discovery as irrelevant as it may seem, becomes very novel.’

“Este componente interdisciplinario de mi investigación, me ha permitido trabajar y conocer a mucha gente, con conocimiento y visiones diferentes. Esta experiencia, ha sido y es enormemente enriquecedora tanto a nivel profesional como personal.”

‘This interdisciplinary component of my research, has allowed me to work and meet many people, with different knowledge and visions. This experience has been and is enormously enriching at a professional as well as personal level.’

¿Qué desarrollos le gustaría ver a futuro dentro de su área de investigación? “Personalmente, lo que más me gustaría no es tanto en el plano de la investigación, sino en el ámbito social. Acercar la investigación a las personas, que los ciudadanos tuvieran más conocimiento sobre esta área. La eficiencia y sustentabilidad del ciclo urbano del agua es un área súper cercana a los ciudadanos, que les toca todos los días. Realmente me gustaría que la gente comprendiera mejor todas las implicaciones que hay detrás de cosas tan simples como abrir la llave en su casa y que salga agua potable. A pesar de que es un acto súper cotidiano, la mayoría de los ciudadanos no saben todas las implicancias que hay detrás.”

What future developments would you like to see in your area of research? ‘Personally, what I would like the most is not so much in terms of research, but at the social level. Bringing research closer to people, for citizens to have more knowledge about this field. Efficiency and sustainability of the urban water cycle is a field really close to the people, it affects them every day. I would really like citizens to better understand all the implications behind simple things such as opening the faucet in their house to get tap water. Although this is an everyday act, most citizens don’t know all the implications behind it.’

¿Existen iniciativas que busquen promover ese conocimiento en la población? “Existen algunas iniciativas, aunque todavía son escasas. Aquí en Chile, la Superintendencia de Servicios Sanitarios realiza de vez en cuando

Are there initiatives that seek to promote that knowledge in the population? ‘Some initiatives exist, though they are still scarce. Here in Chile, the Superintendence of Sanitary Services performs educational campaigns from time to time, and then there

14 / Pasión por Investigación

Existe muy poca investigación en el área de consumos energéticos en potabilizadoras y plantas de tratamientos de aguas servidas. There is little research in the field of energetic consumption of clean and waste water treatment plants.

campañas educativas, y luego están las acciones que toman las empresas sanitarias en particular. No obstante, todavía sigue siendo un tema lejano para la mayoría de la población. Es un tema en el que queda mucho por hacer y en el que los investigadores también debemos aportar.”

are the actions taken by sanitary companies individually. However, it is still a distant topic for most the population. It is a topic in which much remains to be done and in which us researchers should also contribute.’

¿Algunas palabras para alumnos interesados en esta disciplina? “Desde el punto de vista científico, es un área donde, como he dicho antes, hay poca gente investigando, por lo que se puede aportar mucho y desarrollar una carrera exitosa. Genera muchísima satisfacción realizar descubrimientos y contribuciones, algunas de ellas incluso resultan casuales al investigar otras cosas. Dado que el grado de desarrollo de la disciplina es moderado, todavía hay espacio para estas cosas. Es indescriptible, la satisfacción que uno siente en esos momentos, sobre todo al darte cuenta que estás realizando aportes a la sociedad y a que nuestras ciudades sean más sustentables.”

Any words for students interested in this discipline? ‘From a scientific point of view, it is an area in which, as I said before, there are few people investigating, so there is a lot to contribute and the possibility to have a successful career. It generates great satisfaction to make discoveries and contributions, some of them even serendipitous by investigating other things. Given that the degree of development of the discipline is moderate, there is still space for these things. The satisfaction you feel in those moments is indescribable, especially to realize that you are contributing to society and making our cities more sustainable.’

¿Quisieras dar un consejo o mensaje a las mujeres que hoy en día se interesan por la ingeniería? “Les dejaría el mismo mensaje que a los hombres interesados por la ingeniería. Personalmente, no creo en la discriminación positiva hacia las mujeres. Debemos tener los mismos derechos y obligaciones que nuestros compañeros. Debemos ser reconocidas por nuestros méritos, no por ser mujeres ingenieras. Por ello, mi mensaje a los futuros investigadores e investigadoras es el mismo: persigan sus sueños, superen los retos y desafíos con esfuerzo y constancia. Si algo les gusta, sigan para adelante y luchen hasta el final.”

Would you like to give advice or send a message to the women who today are interested in engineering? ‘I would give them the same message that I would give to men interested in engineering. Personally, I don’t believe in positive discrimination against women. We should have the same rights and obligations as our partners. We should be recognized by our merits, not by being women engineers. Thus, my message to future male and female researchers is the same: chase your dreams, overcome challenges with effort and perseverance. If you like something, keep going forward and fight to the end.’

Innovación con impacto social / 15

Entrevista a Verónica Cabezas, académica de la Facultad de Educación

Un nuevo componente en educación: innovación Interview with Verónica Cabezas, academic of the Faculty of Education

A new component in education: innovation

Verónica Cabezas fue reconocida con el Premio UC a la Excelencia Docente, en categoría de Profesor Joven, el año 2012. En la foto, Verónica Cabezas recibe la distinción de manos del Rector de la UC Ignacio Sánchez. Verónica Cabezas was honored with the UC Award for Teaching Excellence, in the category of Young Teacher, in 2012. In the photo, Verónica Cabezas receives the distinction from the hands of UC President Ignacio Sánchez.

Verónica Cabezas, Ingeniera Civil UC, académica de la Facultad de Educación, y Emprendedora Social. Co-Fundadora de dos fundaciones que innovaron en políticas educativas: Elige Educar y Enseña Chile. En esta entrevista, Verónica nos cuenta su experiencia en innovación y emprendimiento en Educación. Por Felipe Castillo Placencia

in duda la discusión pública de los últimos años se ha orientado hacia mejorar la educación, específicamente desde temas como las garantías para el acceso y la calidad del aprendizaje en todos los sectores sociales. Esta tarea no solo ha sido abordada por los gobiernos de turno, sino que es a lo que apuntan las fundaciones: Elige Educar y Enseña Chile. Estas organizaciones, co-fundadas por

Verónica Cabezas, UC Civil Engineer, academic of the Faculty of Education, and Social Entrepreneur. She is the co-founder of two foundations that innovated in educational policies: Elige Educar y Enseña Chile. In this interview, Verónica tells us about her experience in innovation and entrepreneurship in Education. By Felipe Castillo Placencia

ithout a doubt, public discussion of recent years has focused on improving education, specifically from issues such as guarantees for access and quality of learning in all social sectors. This task has been addressed not only by different governments, but it’s what the foundations aim at: Elige Educar y Enseña Chile. These organizations, co- founded by Verónica

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Verónica Cabezas, muestran que en educación también se puede innovar y enfrentar desafíos actuales desde nuevas perspectivas. En esta entrevista, exploraremos la pasión de Verónica por la educación, a través de las experiencias Elige Educar y Enseña Chile.

Cabezas, show that you can also innovate in education and face current challenges from new perspectives. In this interview, we will explore Veronica’s passion for education, through the experiences in Elige Educar and Enseña Chile.

¿Dónde nace tu vocación social? Verónica con orgullo comenta que su familia es la cuna de su inquietud social: “no es un minuto específico, es algo que mis papás me transmitieron, con firmeza, de una forma muy implícita. El concepto de equidad social manifestado de diversas formas en el proceso relacional-educacional, lo viví desde el hogar.”

Where was your social vocation born? Verónica proudly comments that her family is the cradle of her social curiosity: ‘it’s not a specific moment; it’s something that my parents firmly conveyed to me in a very implicit way. The concept of social equity manifested in various ways in the relational-educational process, I lived it from home.’

Algo clave para su vocación fue el respeto y la empatía por quienes compartían en su casa. “Es una familia cristiana, aunque estudié en un colegio laico, pero de una cristiandad entendida en el sentido de aplicación (…) mi familia admira mucho al Padre Hurtado y su obra (…) siempre tuve este concepto de cómo puedo aportar mis talentos frente a distintos desafíos sociales existentes, en mi casa y en mi país.”

A key to her vocation was respect and empathy for those who shared her home. ‘It is a Christian family. Although I studied in a secular school, but of an underlying Christianity in the applicable sense (...) my family admires Father Hurtado and his work (...) I always had this concept of how I can place my talents in front of different social challenges, in my home and in my country.’

¿Cuál es la experiencia de ser la primera ingeniera académica de una Facultad de Educación? “Es una experiencia muy enriquecedora, así como también un ejercicio cotidiano de empatía y apertura con el resto de los académicos para comprender la óptica con que ven la educación, cuál es su posición frente a los temas educacionales versus la propia. Es un desafío personal, dando espacio a la interdisciplina, para hacer comunidad. Además, requiere bastante capacidad de innovación porque tienes que ir replanteándote la forma de aportar la Facultad.”

What is the experience of being the first engineer academic in a Faculty of Education? ‘It is a very enriching experience, as well as a daily exercise of empathy and openness with the rest of the academics to understand the optics with which they see education, what is their stand on educational subjects versus my own. It is a personal challenge, giving space to interdiscipline to enrich the community. In addition, it requires a lot of innovation capacity because you must go and rethink how to contribute to the School.’

En una clase del Magister en Innovación mencionaste la anécdota de cómo fuiste tildada de “Emprendedora Social” ¿Validas hoy este concepto? ¿Qué le agregarías? Verónica cita a Alfonso Gómez, actual presidente ejecutivo del Centro de Innovación

In a class of the Master in Innovation you mentioned the anecdote of how you were described as ‘Social Entrepreneur.’ Do you still validate this concept today? What would you add? Verónica quotes Alfonso Gómez, current executive president of the Center for Innovation Anacleto Angelini: ‘[Alfonso] says

Innovation with social impact / 17

De izquierda a derecha, Decano de la Facultad de Ingeniería UC, Juan Carlos de la Llera y el Director Ejecutivo de Enseña Chile firman convenio de colaboración mutua el año 2014. From left to right, Dean of the School of Engineering UC, Juan Carlos de la Llera and the Executive Director of Enseña Chile sign a mutual collaboration agreement in 2014.

Anacleto Angelini: “[Alfonso] dice que este apellido está de sobra, que en realidad llegará el minuto en que todo emprendimiento se hará cargo de los desafíos medio ambientales, sociales y otros.” Sin embargo, explica que este concepto entregado sigue siendo válido, dado que permite abordar el emprendimiento desde una lógica distinta, específica para el ámbito social. Enseña Chile partió el año 2009 como una idea innovadora ¿qué es Enseña Chile, hoy? Enseña Chile nace como una fundación cuyo impacto está en llevar a profesionales, que no necesariamente son educadores, a las salas de clases de colegios altamente vulnerables. Verónica señala: “Enseña Chile hace hoy exactamente lo mismo que desde el primer día, desarrollar agentes de cambio que transformen la sala de clases en el corto plazo, y sean agentes transformadores en el largo plazo, desde diferentes lugares de influencia.. La diferencia está en que es una organización que aprende todo el tiempo, la forma en que funciona el programa es igual, pero como hacemos las cosas cambia semana a semana.” Verónica añade que, en primer lugar, la fundación revisita los procesos a través de datos, evaluando constantemente cómo hacer las tareas, pensando tanto en los niños como en los profesionales. En segundo lugar, “trabajamos muchos conceptos de diseño centrados en las personas. Por tanto, remiramos nuestro programa siempre y el propósito de nuestras acciones a la luz de las expectativas y necesidades de nuestros estudiantes para cambiar su trayectoria de aprendizaje.”

that this nickname is unnecessary, that the minute will come when every entrepreneurship will take care of environmental, social, and other challenges.’ Nonetheless, she explains that this concept is still valid, because it allows approaching entrepreneurship from a different logic, specific to the social field. Enseña Chile began in 2009 as an innovative idea. What is Enseña Chile, today? Enseña Chile is born as a foundation whose impact is to take professionals, who are not necessarily educators, to the classrooms of highly vulnerable schools. Verónica points out: ‘Enseña Chile today does exactly the same as in the first day, to develop agents of change that transform the classroom short term, and to be transforming agents in the long term, from different places of influence. The difference is that it is an organization that is learning all the time, the way the program works is the same, but how we do things changes from week to week.’ Verónica adds; first, the organization revisits processes through data, constantly evaluating how to perform tasks, thinking in the children as well as in the professionals. Second, ‘we work on many people-centered design concepts. Therefore, we will always review our program and the purpose of our actions in light of the expectations and needs of our students to change their learning path.’ Verónica states that Enseña Chile seeks to influence while evolving: ‘the program had a very technical perspective initially. Now we rely heavily on the issue of linkages, creating

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Jornada de Elige Educar para potenciar el trabajo de Directivos y/o Jefes de Unidades Técnico Pedagógicas de todo Chile, desarrollado la última semana de agosto. A day of Elige Educar to promote the work of executives and/ or heads of Technical Pedagogical Units of all Chile, developed the last week of August.

Verónica plantea que Enseña Chile busca influir al mismo tiempo que evoluciona: “el programa tenía una mirada muy técnica en sus inicios. Ahora nos basamos mucho en el tema de vínculos, en generar relaciones vinculantes auténticas y en ser más efectivos en nuestro trabajo.” ¿Qué fue lo que los motivó a crear Enseña Chile? “Para mí, por una parte, Enseña Chile nace con el primer movimiento pingüino [haciendo referencia a la movilización de los estudiantes secundarios el año 2006], y por dos elementos principalmente: la abismante brecha educacional, que se visibilizó más con este movimiento; y al hecho de que yo estaba estudiando un posgrado fuera y me llega un desafío muy fuerte.” “Por otra parte, las experiencias en terreno de los fundadores jugaron un rol fundamental. En mi caso, participé de trabajos voluntarios en la universidad. Recuerdo que me tocó acompañar un campamento donde las familias obtenían su vivienda definitiva. Aquí conocí su problema educacional, caracterizado por deserciones tempranas e influencias como la drogadicción, embarazo a corta edad, problemas de alcoholismo.” “Después me tocó mi primera pega, trabajé en la municipalidad de Puente Alto, donde me relacioné con colegios municipales y otros.” ¿Cómo evolucionó una simple idea a un emprendimiento de esta envergadura? “Hay que decir que seleccionamos profesionales talentosos para ser profesores en contextos

genuine binding relationships and being more effective in our work.’ What motivated the creation of Enseña Chile? ‘For me, on the one hand, Enseña Chile was born with the first penguin movement [referring to the secondary students mobilization in 2006], and two elements mainly: the gigantic educational gap, which became more visible with this movement, and the fact that I was studying in a graduate program abroad and I received a very big challenge.’ ‘On the other hand, the founders’ field experiences played a fundamental role. In my case, I participated in volunteer work at the university. I remember that I had to accompany a camp where the families obtained their permanent house. Here I learned of the educational problem, characterized by early desertions and influences such as drug addiction, pregnancy at a young age, problems with alcoholism.’ ‘Then I got my first job, I worked in the municipality of Puente Alto, where I related to municipal schools and others.’ How a simple idea evolved into a venture of this magnitude? ‘It has to be said that we select talented professionals to be teachers in contexts of high vulnerability. Meaning, transforming students’ academic and socio-economic learning curve, but we also aspire for it to transform themselves. In fact, many professionals of the foundation

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de alta vulnerabilidad. Es decir, transformar la curva de aprendizaje académica y socioeconómica de los estudiantes, pero también aspiramos a que los transforme a ellos mismos. De hecho, muchos profesionales de la fundación se transforman en emprendedores sociales posteriormente; ya tenemos grandes emprendedores en tema de Educación con alto impacto en la sociedad que nacen de Enseña Chile. Esta es la lógica transformadora.” Verónica asegura que Enseña Chile debe desaparecer en el tiempo, dado que la lógica transformadora, una vez creados los talentos en las áreas influyentes en educación, cumple su tarea. Una experiencia ejemplificadora del impacto esperado corresponde a “un caso de un joven que estudió en el Liceo de Cóndores de Renca y tuvo profesores de Enseña Chile. Logró obtener el puntaje para estudiar Ingeniería Comercial en la Universidad Alberto Hurtado y posteriormente postuló a Enseña Chile. Hoy es uno de nuestros profesionales haciendo clases de matemática en su antiguo liceo, donde acudieron profesores de la Fundación y ha sido el que más impacto ha tenido en su liceo. Entonces, con esto cierras la lógica de transformación que te mencioné. Él tiene un vínculo o entendimiento de los desafíos de sus estudiantes que no cualquier otra persona puede tener, produciendo un cierre en este ciclo.”

are transformed into social entrepreneurs later; we already have great entrepreneurs in the topic of Education with high impact in the society that are born of Enseña Chile. This is the transforming logic.’ Verónica assures that Enseña Chile must disappear in time, since the transforming logic, once the influential talents are created, the task is fulfilled. An exemplifying experience of the expected impact corresponds to ‘a case of a young man who studied at the Liceo de Cóndores of Renca and had teachers from Enseña Chile. He obtained enough score to study Commercial Engineering at the Universidad Alberto Hurtado and later applied to Enseña Chile. Today he is one of our professionals teaching mathematics classes in his old high school, where teachers of the Organization went to teach, and now he has become the one with higher impact in his school. So, with this you close the logic of transformation that I mentioned earlier. He has a bond or understanding of the challenges of his students that no other person can have, producing a closure in this cycle.’ What characterizes a teacher who participates in Enseña Chile? What do your professionals transmit? ‘I can say that it is a very selective program where 7-8% of the professionals who apply are selected. There are common concepts such

De izquierda a derecha, Verónica Cabezas, Susana Claro y Tomár Recart, fundadores de Enseña Chile, en la organización Teach For America. From left to right, Verónica Cabezas, Susana Claro and Tomás Recart, founders of Enseña Chile at Teach For America.

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¿Qué caracteriza a un docente que participa de Enseña Chile? ¿Qué logran transmitir sus profesionales? ”Puedo afirmar que es un programa muy selectivo donde es seleccionado el 7-8% de los profesionales que postulan. Hay conceptos en común, como: altas expectativas de los postulantes, creer sinceramente en la capacidad de un estudiante de cualquier sector de la población, mucha pasión, un compromiso por el problema educacional del país, experiencias en voluntariados”. Son estas características las que distinguen a un profesional de Enseña Chile. La fundación trabaja con una mirada a largo plazo, por lo que los postulantes deben comprender que la misión requiere tiempo y “un grado de innovación, talento, cosas más profundas que la técnica”, señala Verónica. ¿Cómo se integra Enseña Chile con la educación municipal? ¿Cuál ha sido el impacto con los pares que no están en la fundación? “Para sostener los cambios en el tiempo tiene que haber una comunidad, una masa crítica con un buen liderazgo que permita hacer estos cambios. Ahí es cuando realmente puedes hablar de cambios en la educación. El sector público claramente está con muchas carencias, por varias razones. Tiene rigideces que dificultan el liderazgo, principalmente en la capacidad de toma de decisiones es donde hay mucho por seguir avanzado. Entonces, nuestros profesionales son un aporte porque se dan capacitación cruzada. A algunos les toca trabajar en sectores rurales, luego son llamados a trabajar en otras actividades del municipio relacionadas con su profesión; por esto Enseña Chile tiene la política de poner a más de un profesional en la escuela y trabajar con las escuelas a lo largo del tiempo.” Elige Educar es tu otra fundación y nació el año 2009 ¿Cuál es su misión? ¿Qué

as: high expectations of applicants, sincerely believing in the ability of a student of any sector of the population, a lot of passion, a commitment to the educational problem of the country, experiences volunteering. These characteristics distinguish a professional from Enseña Chile. The foundation works with a long-term perspective, so applicants must understand that the mission requires time and ‘a degree of innovation, talent, things deeper than the technique,’ says Verónica. How does Enseña Chile integrate with municipal education? What has been the impact with peers who are not in the organization? ‘To sustain the changes over time there should be a community, a critical mass with good leadership to make these changes. That’s when you can really talk about changes in education. The public sector clearly has many shortcomings, for several reasons. It has rigidities that hinder leadership, mainly in the capacity for decision-making is where there is still much to advance. Therefore, our professionals are a contribution because they are given cross-training. Some work in rural areas, then they are called to work in other activities of the municipality related to their profession; For this, Enseña Chile has the policy of putting more than one professional per school and working with schools over time.’ Elige Educar is your other foundation and it was born in 2009. What is its mission? What transformations has it had over time? ‘Elige Educar started as a program that sought to revalue the teaching profession and to attract more talents to study education, for what? To change education in Chile and to have great teachers in every classroom.’ Verónica explains that the founders’ concern was based on the famous phrase of Michael

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transformaciones ha tenido el tiempo? “Elige Educar partió como un programa que buscaba revalorizar la profesión docente y atraer más talentos a estudiar pedagogía, ¿para qué? Para cambiar la educación en Chile y lograr que en cada sala de clases haya grandes profesores.” Verónica explica que la inquietud de los fundadores se basó en la frase célebre de Michael Barber (autor del informe McKinsey , que indicaba "pasos" para mejorar la calidad de la educación): “cualquier techo de un sistema educacional es la calidad de sus docentes ¿Entonces cómo cambiamos la calidad de esos docentes? Para ello necesitamos los mejores talentos; si revisamos la literatura en educación comparada entre países, existen distintas políticas de gestión, aunque algo en común es el tema de la selectividad o atracción de talentos.” Respecto a la segunda pregunta, Verónica describe que la fundación comenzó con tareas comunicacionales hasta actualmente desarrollar herramientas de investigación. Agrega que “se dieron cuenta que una cosa era atraer talentos y otra entregar las condiciones a estos profesores para que ejerzan bien su trabajo y retenerlos en el sistema. Por esto apareció un área de trabajar en pos de mejorar las condiciones los profesores. En este punto, Elige Educar ingresa fuertemente en políticas educativas, como la ley de carrera docente , ante la cual fue factor clave en la gestión, diseño, aprobación y otros.” Según un estudio de la OCDE en Chile, solamente un 30% de los docentes sienten valorada su profesión. ¿Cómo Elige Educar busca fomentar el rol del educador? “En Elige Educar medimos la valoración social con Adimark y tenemos índices como atractividad de la carrera o condiciones laborales. En promedio esta valoración ha ido aumentando. Elige Educar trabaja en diferentes plataformas comunicacionales, con casi todos los grupos etarios, con tomadores de decisiones, distintos mensajes y con mucha evidencia, tarea a la cual también Enseña Chile ha ayudado.” ¿Cuál es el vínculo que existe entre las fundaciones Elige Educar y Enseña Chile? “Son primos hermanos porque hay un número importante de fundadores que se comparte entre las dos organizaciones. Hay un know how que se traslada de Enseña Chile a Elige Educar en sus primeros años”. Ambos proyectos atacan un mismo problema: tener a los mejores en la sala de clases, aun cuando su dinámica sea distinta, y así lo afirma Verónica:

Barber (author of the McKinsey report, which indicated ‘steps’ to improve the quality of education): ‘any ceiling of an educational system is the quality of its teachers. So how do we change the quality of these teachers? For this we need the best talent; if we review the literature in comparative education between countries, there are different management policies, although something in common is the issue of selectivity or attraction of talent.’ Regarding the second question, Verónica describes that the foundation began with communication tasks until currently developing research tools. She adds that ‘they realized that it was one thing to attract talent and another to provide the conditions to these teachers so that they could perform their work well and retain them in the system. For this reason, an area of work appeared to improve the conditions for teachers. At this point, Elige Educar enters strongly into educational policies, such as the teaching career law, which was a key factor in the management, design, approval and others.’ According to a study from the OCDE in Chile, only 30% of teachers feel valued in their profession. How does Elige Educar seek to foster the role of the educator? ‘At Elige Educar we measure the social assessment with Adimark and we have indexes like attractiveness of the career or working conditions. On average this assessment has been increasing. Elige Educar works in different communication platforms, with almost all age groups, with decision makers, different messages and with a lot of evidence, a task in which Enseña Chile has also helped.’ What is the link that exists between the foundations Elige Educar and Enseña Chile? ‘They are first cousins because there are an important number of founders that are shared between the two organizations. There is a knowhow that moves from Enseña Chile to Elige Educar in the first years.’ Both programs tackle the same problem: to have the best ones in the classroom, even when their dynamics are different. Verónica adds: ‘Enseña Chile has a logic of agents of change that contribute to education from different areas of influence and Elige Educar, a program with transversal support, that tries to build on policies that already exist, applied

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“Enseña Chile tiene una lógica de agentes de cambios que aportan a la educación desde diferentes áreas de influencia y Elige Educar, un programa con apoyos transversales, que trata de construir sobre políticas ya hechas, innovación aplicada en temáticas que no han sido atacadas en su centro.” ¿Existe alguna organización internacional que vincule emprendimientos como estos? “Enseña Chile está vinculado con la organización internacional Teach For All, donde participan 44 países. Elige Educar a nivel internacional se vincula con Varkey Fundation, organización reconocida por entregar The Global Teacher Prize. Hay organizaciones que hacen esfuerzo con actividades como llevar distintos emprendedores a organizaciones para conversar juntos, pero no hay una en específico que vincule ambos.” ¿Algunas palabras para motivar a los estudiantes a participar o crear iniciativas similares? “El corazón está donde están tus pies. Es decir, es fundamental que en esta etapa universitaria los estudiantes realmente tengan una experiencia en terreno donde conozcan la realidad de su país, que salgan de su sala de clases, como punto de partida a cualquier experiencia posterior. Esto te abre puertas no solo en el mundo educacional, sino a poder encontrar mejor como tú quieres dedicar tu futura vida profesional. Todos los caminos profesionales son igualmente válidos, el privado, el emprendedor, el académico. Lo que no es igualmente válido es que tu no pongas tu talento al servicio de las necesidades que tiene nuestro país. No es un mensaje teórico, hay que entenderlo, romper las barreras o sesgos que tenemos. Ojalá podamos pisar terrenos que han sido lejanos a nuestra experiencia y que nos muevan el piso; que nos hagan cuestionarnos.” “La vida profesional es muy larga. lo que es súper bueno. Nos permite jugar un poco con nuestras experiencias laborales. Pero cuando uno más valiente es en la vida, más agradecido está posteriormente, uno más aprende, y uno es más feliz. En mi caso, haber hecho una tesis de investigación, cuando no tenía experiencia en eso y no existían programas como IPre [en referencia al Programa de Investigación en Pregrado], aprendí mucho y sin eso no hubiese hecho un doctorado. La investigación es un camino muy lindo y que mejor que investigar en temas de educación, un camino muy interesante.”

innovation in subjects that have not been addressed in its core.’ Is there an international organization that links ventures like these? ‘Enseña Chile is linked to the international organization Teach For All, where 44 countries participate. Elige Educar is linked internationally to the Varkey Foundation, an organization recognized for delivering The Global Teacher Prize. There are organizations that make efforts with activities such as bringing different entrepreneurs to organizations to interact, but there is no specific one that links both.’ Some words to motivate students to participate or create similar initiatives? ‘The heart is where your feet are. Meaning, it is fundamental that in this college stage the students have an experience in the field where they get to know the reality of their country, that they leave their classroom, as a starting point to any later experience. This opens doors not only in the educational world, but to be able to better find how you want to dedicate your future professional life. All the professional paths are equally valid, the private, the entrepreneurial, the academic. What is not equally valid is that you do not place your talent at the service of our country’s needs. It is not a theoretical message, we must understand it, break the barriers or biases that we have. Hopefully we can tread on lands that have been far from our experience and that shake our world; to make us question ourselves.’ ‘Professional life is very long, which is super good. It allows us to play a little with our work experiences. But the braver you are in life, the more grateful you are later on, you learn more, and you are happier. In my case, having done a research thesis, when I had no experience in that and there were no programs like IPre [in reference to the Undergraduate Research Program], I learned a lot and without that, I would not have done a doctorate. Research is a very nice path and a better way to investigate in education, a very interesting path.’ It is important to point out that Elige Educar and the Pontificia Universidad Católica of Chile perform research in conjunction. Regarding this, Verónica comments that NGOs would benefit from having an even more active research area, leaving the door

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Es importante señalar que Elige Educar y la Pontificia Universidad Católica de Chile realizan investigaciones en conjunto. Respecto a esto, Verónica comenta que a las ONG les haría muy bien tener un área de investigación más activa aún, dejando la puerta abierta a estudiantes y profesores que quieran participar. 1 Informe realizado por McKinsey Company, una consultora económica, entre los años 2006-2007 comparando sistemas educativos más allá de sus diferencias culturales y/o sociales. 2 Cifra entregada por el Centro de Estudios del MINEDUC, en el año 2014, respecto al informe TALIS 2013, realizado por la OCDE. Para más detalle y tabulación de datos revisar: ‘Docentes en Chile: resultados de la encuesta TALIS 2013’

open to students and teachers who want to participate. 1 Report performed by McKinsey Company, an economic consulting company, between 2006-2007 comparing education systems beyond their cultural and / or social differences. 2 Figure provided by the Center for Studies of MINEDUC, in 2014, regarding the report TALIS 2013, performed by the OCDE. For additional details and data tabulation review: ‘Docentes en Chile: resultados de la encuesta TALIS 2013’

28 Escuela 26 // Proyectos 24 Innovaciónde enlasus inicios

Entrevista a Camilo Contreras

La innovación y emprendimiento es un estilo de vida Interview with Camilo Contreras

Innovation and entrepreneurship is a way of life

Equipo de Inti-Tech, de izquierda a derecha: Valerie Hunter (MIT), Harith Morgan (MIT), Camilo Contreras (PUC), Alexis Jara (USM), Diego Muñoz (USM), Camilo Flores (PUC). Inti-Tech team, from left to right: Valerie Hunter (MIT), Harith Morgan (MIT), Camilo Contreras (PUC), Alexis Jara (USM), Diego Muñoz (USM), Camilo Flores (PUC).

Hace siete años que Camilo Contreras, estudiante de ingeniería UC en ese entonces, eligió insertarse en el mundo del emprendimiento desde el área educacional. Con el tiempo, y gracias a su experiencia y conocimientos en marketing y desarrollo tecnológico, hoy es parte de un nuevo desafío como CEO de Inti-Tech, una empresa de innovación tecnológica en el mercado de la energía solar. En esta entrevista, Camilo nos comenta sobre el proyecto, su experiencia como emprendedor y los factores importantes que influyen en la innovación y emprendimiento.. Por Montserrat Cuturrufo Inostroza

Seven years ago, Camilo Contreras, a UC engineering student at the time, chose to enter the world of educational entrepreneurship. Over time, and thanks to his experience and knowledge in marketing and technological development, he is now part of a new challenge as CEO of Inti-Tech, a company of technological innovation in the solar energy market. In this interview, Camilo tells us about the project, his experience as an entrepreneur and the important factors that influence innovation and entrepreneurship. By Montserrat Cuturrufo Inostroza

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nti-Tech es una empresa fundada por jóvenes emprendedores que busca solucionar una problemática presente actualmente en la industria solar de Chile y el mundo. La limpieza de los paneles fotovoltaicos es de suma importancia para las plantas generadoras de energía, ya que su mala ejecución puede producir disminuciones de hasta un 40% en la producción. El equipo de Inti-Tech tiene como objetivo reemplazar la limpieza manual de éstos por un proceso automatizado, realizado por un robot de desarrollo propio, que no ocupa agua y produce su propia energía para funcionar. De esta manera, entregan una solución autónoma y sustentable con el medio ambiente. La empresa, que hoy cuenta con siete personas trabajando, fue constituida por un equipo multidisciplinario de profesionales. Nicolás Correa, geólogo de la Universidad de Chile, junto con Camilo Contreras, Mauricio Chiong y Camilo Flores, ingenieros civiles de la Universidad Católica, les entregan al proyecto las herramientas necesarias para su exitoso desarrollo. ¿Cuál es el objetivo de Inti-Tech? “El proyecto ya lleva un año de existencia y somos un equipo reunido en base a una problemática identificada, que es la limpieza de paneles fotovoltaicos. Básicamente, éstos se ensucian con polvo o tierra, lo que implica una baja en la eficiencia de las plantas de entre un 30-40%. El problema es que actualmente la labor de limpieza se realiza a mano y utilizando agua, en hectáreas de paneles.” Camilo agrega, para entender las proporciones, “considerando las plantas actualmente en operación en Chile, uno tendría que limpiar el equivalente a cien estadios nacionales. Esta labor debe realizarse a mano en el desierto más árido del mundo, por lo cual es necesario transportar el agua. El problema es que existe un límite de consumo, el cual es insuficiente y no permite realizar una limpieza óptima.” ¿De dónde nace la idea de crear un robot que facilite la limpieza de los paneles solares? “En Chile se utilizan cerca de cinco o seis litros de agua para limpiar un panel fotovoltaico, súper ineficiente. Además de que se está desperdiciando el agua, al regar el desierto puedes provocar que metales pesados drenen hacia las napas de aguas subterráneas. Sin embargo, el mayor problema del uso de agua es la logística que implica, es un gran esfuerzo. También, hay problemas asociados a la

nti-Tech is a company founded by young entrepreneurs that seeks to solve a current problem in the solar industry of Chile and the world. The cleaning of the photovoltaic panels is of utmost importance for power generating plants, since their poor execution can reduce production by up to 40%. Inti-Tech team’s objective is to replace the manual cleaning of these by an automated process, performed by a robot they develop, that does not require water and produces its own energy to function. In this way, they provide an autonomous and sustainable solution for the environment. The company, which today counts with seven people working, was established by a multidisciplinary team of professionals. Nicolás Correa, a geologist at the Universidad de Chile, along with Camilo Contreras, Mauricio Chiong and Camilo Flores, civil engineers from the Universidad Católica, provide the project with the necessary tools for its successful development. What is the objective of Inti-Tech? ‘The project has existed for a year and we are a team that came together because of an identified problem, which is the cleaning of photovoltaic panels. Basically, these become dirty with dust or dirt, which implies a decrease in plant efficiency between 30-40%. The problem is that the work to clean them is currently done by hand and using water, in hectares of solar panels.’ To understand the proportions, Camilo adds, ‘considering the plants currently in operation in Chile, one would have to clean the equivalent to one hundred national stadiums. This work must be done by hand in the most arid desert in the world, for which water must be transported water. The problem is that there is a limit of consumption, which is insufficient and does not allow an optimum cleaning.’ How was the idea to create a robot that facilitates the cleaning of the solar panels born? ‘In Chile about five or six liters of water are used to clean a photovoltaic panel, super inefficient. In addition to wasting water, irrigating the desert can cause heavy metals to drain into the groundwater. However, the major problem to the use of water is the logistics involved, it is a great effort. Also, there are problems associated with the operation per se, because the workers who perform the cleaning must be at the plant all day working under the sun and in inadequate conditions. Moreover, an event as fortuitous as a sandstorm can take away days of work.’

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Desafíos en el Desierto de Atacama. La acumulación de polvo y tierra sobre los paneles puede disminuir hasta un 40% la eficiencia de producción energética. Challenge in the Atacama Desert. Dirt and dust accumulation over solar pannels can reduce energy production efficiency by up to 40%.

operación en sí misma, ya que los trabajadores realizan la labor de limpieza deben estar todo el día en la planta trabajando al sol y en condiciones no apropiadas. Además, un evento tan fortuito como una tormenta de arena puede llevarse el trabajo de días.” ¿Cómo ha evolucionado el proyecto? “Partimos haciendo un primer prototipo, que era básicamente un juguete, después lo pasamos a un panel solar y lo armamos lo más rápido posible para validar nuestras hipótesis y materializar nuestras ideas. Luego, con el robot ya armado, empezamos a postular a concursos.” Camilo menciona su participación como finalistas en el programa de aceleración de emprendimientos Brain Chile (2016), haber ganado Innovation Week Latinoamérica (2016), entre otros logros. Destaca su experiencia en el concurso Solar Academy (2017) de CORFO y UAI, “tuvimos reconocimiento de la presidenta, del Ministerio de Energía y nos ganamos un viaje a la Inter Solar de Alemania, que es la feria de energía solar más grande del mundo. Allí logramos validar algunos supuestos del robot, además de conocer a la competencia y las necesidades del mercado.” ¿Qué te motivó a ser parte de Inti-Tech? “Yo me dedico a esto, para mí el emprendimiento y la innovación es un estilo de vida. Yo vivo de esto, además de mis negocios de educación como Preu Gauss y Sácate un 7, que iniciamos con mi socio hace siete años y son el sustento económico para mí y mi familia. Es una necesidad estar creando cosas nuevas constantemente. Siempre estar iniciando algo, tener nuevas ideas,

How has the project evolved? ‘We started by making a first prototype, which was basically a toy, afterwards we moved on to a solar panel and put it together as fast as possible to validate our hypothesis and materialize our ideas. Then, with the robot already built, we began to enroll in competitions.’ Camilo mentions his participation as a finalist in the Brain Chile Entrepreneurship Acceleration Program (2016) and winning the Innovation Week Latin America (2016), among other achievements. He highlights his experience in the contest Solar Academy (2017) of CORFO and UAI, ‘we had recognition from the president and the Ministry of Energy, and we won a trip to the Inter Solar of Germany, which is the largest solar energy fair in the world. There we were able to validate some of the robot’s assumptions, as well as to get to know the competition and market needs.’ What motivated you to become a part of Inti-Tech? ‘This is what I do, for me the entrepreneurship and innovation is a life style. I live off this, in addition to my education business as Preu Gauss and Sácate un 7, which we started with my partner seven years ago and are the source of income for my family and I. It is a necessity to be constantly creating new things. To always be starting projects, to have new ideas, execute them and to do something nobody has done before. So, why innovate and do this? Because it is the way to do business and it is what I have cultivated throughout these years.’

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ejecutarlas y hacer algo que nadie haya hecho. Entonces, ¿por qué innovar y hacer esto? porque es la forma de hacer negocio y es lo que he cultivado a través de estos años.” Dentro de los desafíos que tuvieron que enfrentar, ¿qué fue fundamental para resolverlos? “Por supuesto que hay momentos en los que uno pierde la fe y esto obviamente golpea más a los miembros que están emprendiendo por primera vez. Nosotros hicimos un mix de gente con mucha experiencia en innovación y metodología, con diferentes visiones y así creamos un equipo multidisciplinario.” Camilo agrega, “lo principal para mantenerse motivado es ser consciente de que el éxito del proyecto depende en gran medida de la motivación y hay que trabajar en ello. Si ves a un compañero desmotivado hay que estar atento y tirarlo para arriba.” Me comentaste que recientemente hicieron la primera venta, ¿cuál es el estado de IntiTech actualmente? “Sí, tenemos un cliente que ha estado trabajando con nosotros en un proceso de co-creación de la solución, donde ellos han venido al taller y oficina. Decidieron que el robot está listo para hacer unas pruebas pilotos. En concreto, ellos financiarán este pilotaje y verán cómo funciona el servicio, en el cual confían porque han sido parte del desarrollo.” ¿Qué se viene para el futuro? “Nosotros somos súper ambiciosos, no creemos que hay un límite. El timeline que tenemos es terminar las pruebas en Renca y tener resultados exitosos, que estamos confiados de que los tendremos. Después de eso, viene la fase de hacer pruebas en el norte para validar nuestra tecnología y ver que efectivamente esto funcione en el desierto. Luego, terminar de empaquetar esta tecnología para cerrar las primeras ventas con plantas generadoras mayores. Cuando el diseño esté acabado, entonces pasaríamos a empaquetarlo para producción en masa. Para eso, necesitaríamos un financiamiento de entre dos y tres millones de dólares, lo cual no está en Chile y habrá que ir a Silicon Valley a buscarlo.” ¿Es difícil emprender en la universidad? “El mayor problema es lograr compatibilizar el tiempo que dedicas a tu carrera y a emprender. Yo empecé cuando estaba estudiando y no pude terminar. Sin bien la universidad ofrece algunas alternativas que pueden ayudarte, para mí no

Within the challenges that you faced, what was fundamental to solve them? ‘Of course there are times when one loses faith and this obviously affects even more the members who are starting in entrepreneurship for the first time. We put together a mix of people with a lot of experience in innovation and methodology, with different visions and thus we created a multidisciplinary team.’ Camilo adds, ‘the main thing to stay motivated is to be aware that the success of the project depends to a large degree on motivation and you have to work on it. If you see a partner become unmotivated you have to be alert and pull him up.’ You mentioned that you recently made the first sale, what is the current status of Inti-Tech? ‘Yes, we have a client who has been working with us in a process of co-creating the solution, where they have come to the workshop and office. They decided that the robot is ready to do some pilot tests. Concretely, they will finance this pilot test and see how the service works, in which they trust because they have been part of the development.’ What does the future bring? ‘We are super ambitious; we do not believe there is a limit. The timeline we have is to finish the tests in Renca and have successful results, which we are confident we will have. After that, comes the testing phase in the north to validate our technology and see that this effectively works in the desert. Then, finish packaging this technology to close the first sales with larger generating plants. When the design is finished, we would package it for mass production. For this, we would need financing of between two to three million dollars, which is not in Chile and for which we will have to go to Silicon Valley to find it.’ Is it difficult to be an entrepreneur in the University? ‘The major problem is to manage to have compatible time dedicated to your career and to be an entrepreneur. I started when I was studying and could not finish. Although the university offers some alternatives that can help you, for me it was not enough and I was forced to opt for the life of entrepreneurship. Despite this, the University is creating an ecosystem and a network of people, with different abilities, that can support you to be an entrepreneur. To emerge you must find these people, seek help and connect with the right people. Nonetheless, it is not easy and the current alternatives are

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La tecnología de Inti-Tech es el primer robot autónomo para limpieza de paneles solares en seco, desarrollado completamente en Chile. Inti-Tech’s technology is the first autonomous robot to clean solar panels without the use of water, developed entirely in Chile.

fue suficiente y me vi obligado a optar por la vida del emprendimiento. A pesar de esto, la universidad está creando un ecosistema y una red de gente, con distintas habilidades, que te pueden apoyar para emprender. Para surgir tú tienes que buscar a esas personas, encontrar ayuda y conectarte con los indicados. Sin embargo, no es fácil y las alternativas actuales distan de ser suficientes. Se nota el esfuerzo en cambiar esto, pero todavía camino por recorrer. Creo que mi recomendación para los alumnos que quieren emprender es que no esperen ayuda, sino que se arriesguen y busquen a aquellos que saben de esto.” ¿Qué opinas de los cursos “Desafíos de la Ingeniería” e “Investigación, Innovación y Emprendimiento”? “Sirven para sembrar la semilla de interés en la innovación en los alumnos, pero si queremos generar emprendimientos exitosos hay que hacer más coaching y generar los incentivos para que emprender sea una alternativa de desarrollo profesional. Lo más difícil del emprendimiento es vender y no existe un curso de venta. Entonces, puedes tener la cura del cáncer, pero si no vas al laboratorio indicado y los convences de que inviertan en tu solución no vas a lograr que tu proyecto escale. El choque que existe en el emprendimiento y la innovación es el paso desde la teoría a la práctica.” ¿Crees que es importante que los estudiantes y profesores se acerquen a la innovación? “Sí, por supuesto. Lamentablemente, en Chile la innovación está más ligada al emprendimiento que a la industria tradicional. Las grandes

far from sufficient. The efforts for changing this are evident, but there is still a long road ahead. I think my recommendation to students who want to start as entrepreneurs is to not wait for help, but to take risks and seek out those who know about this.’ What do you think of the courses ‘Challenges of Engineering’ and ‘Research, Innovation and Entrepreneurship’? ‘They serve to plant the seed of interest in innovation in students, but if we want to generate successful entrepreneurships we must do more coaching and generate incentives so that entrepreneurship is an alternative of professional development. The hardest part of the venture is to sell and there is no sales course. Therefore, you can have the cure to cancer, but if you do not go to the appropriate laboratory and convince them to invest in your solution, your project will not advance. The clash that exists in entrepreneurship and innovation is the shift from theory to practice.’ Do you believe that it’s important for students and professors to get closer to innovation? ‘Yes of course. Unfortunately, innovation in Chile is more linked to entrepreneurship than to traditional industry. The major companies in Chile do not innovate much, it is not their focus. Therefore, in Chile when you speak of innovation you also speak of entrepreneurship.’ Camilo emphasizes, ‘if you compare the budged of big referring Chilean companies, such as Codelco or Chilectra, what they spend on

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Para más información visitar www.inti-tech.com. For additional information visit www.inti-tech.com.

compañías en Chile innovan poco, no es su foco. Por lo tanto, en Chile cuando hablas de innovación también hablas de emprendimiento.” Camilo enfatiza, “si comparas, en las empresas referentes chilenas, como Codelco o Chilectra, el presupuesto que gastan en innovación versus lo que gastan en operación y marketing es prácticamente nada. Entonces, hoy en día la innovación es básicamente la herramienta que tiene el emprendimiento, porque si tú quieres emprender tienes que generar un producto o servicio que entregue valor y para eso introducir una nueva tecnología es muy importante.” ¿Algún consejo o mensaje para motivar a nuevos estudiantes a emprender? “Tienes que desarrollar tu creatividad también afuera de la universidad, no solamente en proyectos de los cursos de tu carrera. En la innovación, tener una buena idea es súper sencillo, donde todos fallan es en la ejecución y para ser exitoso primero debes dedicarte full time o lo máximo que tienes a ello. Debes auto crearte una red de mentores, aliarte y generar un equipo de personas con habilidades que tú no tienes, que sea balanceado y que estén motivada.”

innovation versus what they spend on operation and marketing is practically nothing. So, nowadays innovation is basically the tool that entrepreneurship has, because if you want to be an entrepreneur you have to generate a product or service that delivers value and for that it is very important to introduce a new technology.’ Any advice or message to motivate new students to be entrepreneurs? ‘You also have to develop your creativity outside of the university, not only in projects of the courses of your career. In innovation, having a good idea is super simple, where everyone fails is in the execution and to be successful you must first dedicate yourself full time or the maximum you can on it. You must create a network of mentors, associate yourself and generate a balanced team of people with abilities that you do not possess, and that they be motivated.’

32 // Proyectos Proyectos de de lasus Escuela 28 Escuela 26 Innovación enla inicios 30

Edificio de Ciencia y Tecnología

Un espacio para la Nueva Ingeniería Science and Technology Building

A space for New Engineering

Edificio de Ciencia y Tecnología inaugurado el 2 de agosto de 2017. Cience and Technology building inaugurated on August 2nd 2017.

Enfocado en los alumnos de Pregrado, a comienzos del segundo semestre de 2017 se inauguró un nuevo edificio que busca ampliar nuestros espacios y ser el rostro de la Nueva Ingeniería. Este edificio apunta a dotar a la Escuela de nuevas herramientas para enfrentar los cambios en tecnologías e información, preparando a los futuros ingenieros de la Pontificia Universidad Católica de Chile para los desafíos que deberán enfrentar. Por Diego Valenzuela

Focused on undergraduate students, at the beginning of the second semester of 2017 a new building was opened that seeks to expand our spaces and be the face of the New Engineering. This building aims to equip the School with new tools to face the changes in technologies and information, preparing the future engineers of the Pontificia Universidad Católica of Chile for the challenges they must face. By Diego Valenzuela

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l edificio de Ciencias y Tecnología, también conocido como edificio STEM (del inglés Science, Technology, Engineering and Mathematics), abrió sus puertas a la comunidad UC el 2 de agosto de 2017 en el marco de la implementación del plan estratégico 2011-2015 de nuestra Escuela y del proyecto de Ingeniería para el 2030 “The Clover’’. Bajo este contexto, el edificio STEM tiene como protagonistas a los nuevos ingenieros de la UC, profesionales radicalmente distintos y profundamente involucrados con la sociedad y su desarrollo sostenido, sustentable y más equitativo. Este edificio ha significado un enorme esfuerzo tanto para la Escuela de Ingeniería como para la Universidad. En su discurso de inauguración, nuestro decano, Juan Carlos de la Llera, destacó: “Es una inauguración (…) que la comunidad de Ingeniería UC siente con un doble orgullo, por realizarse en el marco de la celebración de sus 125 años de historia. Una escuela que reconoce en sus estudiantes uno de sus tesoros más preciados y que, por ende, debe atender y cuidar, ofreciéndoles lo mejor de sus capacidades, infraestructura y recursos, pero también de su compromiso más personal para que ellos alcancen su máximo potencial. La vida que ocurra en estos espacios es la única métrica de su éxito como proyecto.” La inauguración de esta nueva construcción cumple un ciclo del Decano Juan Carlos de la Llera, quien desde sus inicios tuvo como ambición el desarrollo de este proyecto, siendo

he Science and Technology Building, also known as STEM Building (Science, Technology, Engineering and Mathematics), opened its doors to the UC community on August 2nd 2017 within the framework of the implementation of the strategic plan 2011-2015 of our School and the Engineering project for 2030 ‘The Clover’. Within this context, the STEM building features the new UC engineers, radically different professionals deeply involved with society and its sustainable and more equitable development. This building has meant a huge effort both for the School of Engineering and for the University. In his opening speech, our dean, Juan Carlos de la Llera, emphasized: ‘It is an inauguration (...) that the UC Engineering community feels with double pride, to be held within the framework of the celebration of its 125 years of history. A school that recognizes in its students one of its most precious treasures and that, therefore, must attend and take care of, offering them the best of their capacities, infrastructure and resources, but also of their more personal commitment so that they reach their maximum potential. The life that occurs in these spaces is the only metric of its success as a project.’ The inauguration of this new construction completes a cycle of the Dean Juan Carlos de la Llera, who from its beginnings had as an ambition the development of this project, being an emblem of his cycle as Dean of the School of Engineering.

De izquierda a derecha: Ignacio Sánchez (Rector UC), Josefina Calonge (Presidenta Centro Alumnos Ingeniería) y Juan Carlos de la Llera (Decano Ingeniería) en la inauguración del Edificio STEM. From left to right: Ignacio Sánchez (UC President), Josefina Calonge (President of Centro Alumnos Ingeniería) and Juan Carlos de la Llera (Dean of Engineering) at the inaguration of the STEM building.

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Sistema de aislamiento sísmico ubicado en el primer subterráneo del Edificio STEM. Seismic insulation system located in the first underground floor of the STEM Building.

un emblema de su ciclo como Decano de la Escuela de Ingeniería. El proyecto de crear un nuevo edificio para alumnos fue concebido por un equipo de muy destacados arquitectos de la UC, pensado para impulsar un aprendizaje interdisciplinar en las ciencias y la tecnología. El espacio se soñó para cultivar un encuentro más frecuente entre alumnos, profesores e investigadores. Cuenta con sitios especialmente diseñados para un aprendizaje más activo que siembre la inquietud por el descubrimiento y la investigación desde el pregrado. A través de las experiencias prácticas en las salas y laboratorios del STEM, se espera complementar la fuerte base teórica del currículo actual de nuestra malla, entregando condiciones favorables para el desarrollo de habilidades transversales. Un acercamiento temprano a la complejidad del mundo real despertará la curiosidad, la capacidad de observación y el involucramiento con la sociedad, que nos formará de mejor manera como profesionales de la Nueva Ingeniería. Los principales agentes de cambio del mañana. INFRAESTRUCTURA Y ENTORNO El proceso de excavación del edificio inició el año 2014 y la construcción en julio de 2015, correspondiendo a un esfuerzo conjunto de la Universidad y la Escuela de Ingeniería. Los más de 21.000 m2 edificados incluyen siete plantas, seis de ellas dedicadas en su

The project to create a new building for students was conceived by a team of very outstanding UC architects, thought of to propel interdisciplinary learning in science and technology. The space was dreamed of to cultivate a more frequent encounter between students, teachers and researchers. It has sites specially designed for more active learning that sows concern for discovery and research from the undergraduate. Through the practical experiences in the STEM classrooms and laboratories, it is hoped to complement the strong theoretical base of our current curriculum, providing favorable conditions for the development of transversal skills. An early approach to the complexity of the real world will arouse curiosity, the capacity of observation and the involvement with society, which will form us in a better way as professionals of the New Engineering. Tomorrow’s main agents of change. INFRASTRUCTURE AND SURROUNDING The process of excavation of the building began in 2014 and construction in July 2015, corresponding to a joint effort of the University and the School of Engineering. The more than 21,000 m2 built include seven floors, six of them dedicated entirely to the learning of applied sciences and technology, together with two levels of underground

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Los auditorios, salas, áreas comunes y accesos del Edificio STEM están acondicionados para personas con movilidad restringida.

Salas modulares con aislación acústica y capacidad variable, permiten adaptarse a los requerimientos de cada actividad.

The auditoriums, rooms, common areas and accesses of the STEM Building are equipped for people with restricted mobility.

Modular rooms with acoustic insulation and variable capacity, allow to adapt to the requirements of each activity.

totalidad al aprendizaje de las ciencias y tecnología aplicada, junto a dos niveles de estacionamientos subterráneos, con 256 plazas para todo público, y un hall de estudiantes como estructura independiente. Al igual que otros Edificios del Campus, como el Centro de Innovación UC o el Edificio San Agustín, el primer subterráneo cuenta con un sistema de aislamiento sísmico que protege al edificio, el cual fue desarrollado gracias a investigaciones realizadas en nuestra Escuela por parte del grupo CIGIDEN (Centro de Investigación para la Gestión Integrada del Riesgo de Desastres), quienes han posicionado a Chile como un país pionero en tecnologías antisísmicas. Este sistema es de vital importancia, ya que permite reducir la intensidad de los movimientos sísmicos entre 8 y 10 veces, protegiendo tanto a las personas como la estructura. LABORATORIOS El Edificio STEM consta de 3.000 m2 de laboratorios, de los cuales dos tercios corresponden a 13 laboratorios dedicados a las Ciencias de la Ingeniería y Tecnología. En ellos prácticamente todas las áreas experimentales de la ingeniería estarán representadas. Entre las más importantes se destacan: Laboratorio Integrado de Electrónica, Sistemas Digitales, Circuitos y Robótica; Laboratorio de Sustentabilidad y Recursos Críticos; Laboratorio de Energías Limpias, ubicado en la azotea del edificio; Laboratorio Interactivo para el Aprendizaje dirigido a cursos del Departamento de Ciencias de la Computación; Laboratorio de Finanzas,

parking lots, with 256 public spots, and a student hall as an independent structure. Like other Campus Buildings, such as the UC Innovation Center or the San Agustín Building, the first underground floor has a seismic insulation system that protects the building, which was developed thanks to research carried out in our School by the group CIGIDEN (Research Center for Integrated Management of Disaster Risk), who have positioned Chile as a pioneer country in anti-seismic technologies. This system is of vital importance, since it allows a reduction in the intensity of seismic movements between 8 and 10 times, protecting both people and the structure. LABORATORIES The STEM Building consists of 3,000 m2 of laboratories, of which two thirds correspond to 13 laboratories dedicated to the Sciences of Engineering and Technology. In them, practically all the experimental areas of engineering will be represented. Among the most important are: Integrated Laboratory of Electronics, Digital Systems, Circuits and Robotics; Sustainability Laboratory and Critical Resources; Clean Energies Laboratory, located on the roof of the building; Interactive Laboratory for Learning directed to courses of the Department of Computer Science; Finance Laboratory, which will emulate a Trading Floor; Laboratory of Characterization of the Microstructure of Materials and Microscopy; Material Properties Laboratory; and the Laboratories of Geosciences, Heat Transfer,

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Vista del Nuevo Patio para alumnos y actividades. Edificio STEM a la izquierda y Hall de estudiantes a la derecha. View of the New Patio for students and activities. The STEM building to the left and the Student Hall to the right.

que emulará un Piso de Trading; Laboratorio de Caracterización de Microestructura de Materiales y Microscopía; Laboratorio de Propiedades de Materiales; y los Laboratorios de Geociencias, Transferencia de Calor, Ingeniería de los Alimentos, Dinámica de los Fluidos. Además de espacios para Proyectos Capstone, entre otros. Es relevante destacar que se dispondrá de un piso completo para albergar al Instituto de Ingeniería Biológica y Médica. Esta Unidad Académica es ícono de la interdisciplina, en ella convergen las Facultades de Medicina, Ciencias Biológicas e Ingeniería. SALAS Y AUDITORIOS El edificio cuenta con cinco auditorios ubicados en el segundo piso y tendrán una capacidad para 141 alumnos cada uno. Estas nuevas salas continúan la labor que la Universidad en materias de inclusión, al contemplar asientos dedicados para alumnos con dificultades de desplazamiento, accesos adecuados y ascensores disponibles para todos los niveles. Una planta más arriba, se encuentran siete salas flexibles, con capacidades variables entre 40 y 60 estudiantes cada una, dotadas de paneles acústicos móviles como aislantes. En el primer piso se ubica el nuevo casino que reemplaza al antiguo patio de comidas de ingeniería (food garden) y corresponde al casino más grande del Campus San Joaquín. Este espacio, además de contribuir a descongestionar el resto de casinos del campus, está pensado para ser un lugar de encuentro y distención entre compañeros y profesores.

Food Engineering, Fluid Dynamics. In addition to spaces for Capstone Projects, among others. It is important to note that a complete floor will be available to house the Institute of Biological and Medical Engineering. This Academic Unit is an icon of the interdiscipline, in it the Schools of Medicine, Biological Sciences and Engineering converge. CLASSROOMS AND AUDITORIUMS The building counts with five auditoriums located on the second floor and will each have a capacity for 141 students. These new rooms continue the work that the University in matters of inclusion, having seats dedicated to students with movement difficulties, adequate access and elevators available for all levels. In a floor above, there are seven flexible rooms, with capacities varying between 40 and 60 students each, equipped with mobile acoustic panels as insulators. On first floor the new hall that replaces the former engineering food court (food garden) is located and corresponds to the largest hall of the San Joaquín Campus. This space, besides contributing to the decongestion of the rest of the halls on campus, is thought to be a place of encounter and expansion between colleagues and teachers. In front of the building, across the central courtyard, stands the new student hall with capacity for more than 200 people. This space is equipped with personalized cubicles, 2 meeting rooms for up to 12 people and shared study areas. It has bathrooms inside and offers a new place for

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El Edificio STEM representa el nuevo look de la Escuela de Ingeniería. The STEM building is the new façade of the School of Engineering.

Frente al edificio, cruzando el patio central, se levanta el nuevo hall de estudiantes con capacidad para más de 200 personas. Este espacio está dotado de cubículos personalizados, 2 salas de reuniones con capacidad para 12 personas y áreas de estudio compartidas. Cuenta con baños en su interior y ofrece un nuevo lugar para los alumnos similar a la sala de estudios del CAi. Brindará un lugar ameno de estudio para los alumnos que se necesiten permanecer más tiempo en la Universidad donde la comodidad y accesibilidad juegan un factor esencial a la hora de la productividad en el estudio. Su horario de funcionamiento es de 8 am a 9 pm. Este edificio se construyó mirando hacia un mejor futuro, cuyos espacios serán facilitadores para la vida que va a ocurrir y surgir en su interior. Sin embargo, es responsabilidad de nosotros, alumnos y docentes, hacer que este lugar cobre vida con los miles de encuentros personales, conversaciones y procesos que servirán como punto de partida a la colaboración que surgirá de sus entrañas. Contar con esta nueva infraestructura marcará un antes y un después en la tarea de crear juntos un lugar de oportunidades, donde grandes mentes creadoras podrán dar a lugar soluciones a problemas que comprometan nuestro desarrollo y sostenibilidad desde la ingeniería y las ciencias.

students, which is similar to the CAi study hall. It will provide a pleasant place of study for students who need to stay longer in the University where comfort and accessibility play an essential factor when it comes to study productivity. Its hours of operation are from 8 am to 9 pm. This building was built looking towards a better future, whose spaces will be facilitators for the life that is going to happen and emerge in its interior. However, it is the responsibility of us, students and teachers, to make this place come alive with the thousands of personal encounters, conversations, and processes that will serve as a starting point for the collaboration that will come from its insides. Counting with this new infrastructure will mark a before and after in the task of together creating a place of opportunities, where great creative minds can give rise to solutions to problems that hinder our development and sustainability in engineering and sciences.

32 Proyectos de lasus Escuela 38 // Proyectos foco de 28 Escuela 26 Innovación enla inicios 36 En Foco

En Foco

Departamento de Ingeniería Industrial y Sistemas In Focus

Department of Industrial and Systems Engineering

Departamento de Ingeniería Industrial y Sistemas (DIIS). Department of Industrial and Systems Engineering (DIIS).

El Departamento de Ingeniería Industrial y Sistemas fue creado en 1969, caracterizándose por entregar una sólida formación a sus estudiantes. Hoy en día ofrece el Major de Investigación Operativa y el Minor de Ingeniería Industrial, conducentes al título de Ingeniería Civil de Industrias para pregrado, mientras que en postgrado ofrece programas de Magíster y Doctorado en Ciencias, y de Magíster profesional. También desarrolla investigación de punta en las áreas de la Ingeniería Industrial y aporta a la sociedad mediante diversos proyectos de transferencia tecnológica. Por Dennise Molina

Created in 1969, the Department of Industrial and Systems Engineering is known for providing a solid education to its students. Today, it runs a Major in Operations Research and a Minor in Industrial Engineering, leading to an undergraduate degree in Civil Industrial Engineering. As part of its postgraduate program, a Master and Doctorate of Science, as well as a Professional Master are also on offer. In addition, the department carries out cutting edge research in industrial engineering and makes a contribution to the community via several technology transfer projects. By Dennise Molina

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l Departamento de Ingeniería Industrial y Sistemas (DIIS) se creó en la Escuela de Ingeniería el año 1969, inicialmente como “Departamento de Ingeniería de Sistemas”, bajo la dirección del profesor Hernán Santa María y posteriormente a cargo de Alfonso Gómez y José Manuel Robles. En ese entonces, el DIIS contaba con tres profesores de jornada completa y cuatro de jornada parcial, cifras que han crecido importantemente en los últimos años.

he Department of Industrial and Systems Engineering (DIIS, after its name in Spanish) was founded in 1969 within the School of Engineering. Initially called ‘Department of Systems Engineering’, it was under the direction of Professor Hernán Santa María, followed by Alfonso Gómez and José Manuel Robles. In its early days, the department numbered three full-time and four part-time faculty, but these figures have significantly increased over the past years.

En sus inicios, el DIIS ofrecía el título profesional de Ingeniería Civil de Industrias con menciones en diversas áreas, pero sin alternativas de postgrado. Posteriormente, el departamento creció, incorporando nuevos profesores y aumentando la oferta de cursos. Catorce años después de su fundación, en el año 1983, el DIIS cobra fuerza en las áreas de investigación y crea el Programa de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con sus dos primeros graduados el año 1986. Posteriormente, en el año 1993, se creó el programa de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, que tuvo su primer graduado en esta área el año 1996, profundizando el desarrollo en investigación. En el año 2003, el DIIS se traslada al segundo y tercer piso del edificio Raúl Devés, lugar en el que se encuentra actualmente.

Initially, the DIIS offered a professional degree in Civil Industrial Engineering, with mentions in several areas, but no postgraduate program. The department later grew, incorporating new faculty and expanding its syllabus. Fourteen years after its foundation, in 1983, the DIIS gathered strength in research and created its first postgraduate program, a Master in Engineering Sciences, with the first titles conferred in 1986. The year 1993 saw the creation of a Doctorate in Engineering Sciences, thus extending the department’s research development. The first doctoral candidate graduated in 1996. In 2003, the DIIS relocated to its current location on the second and third floors of the Raúl Devés Building.

PREGRADO Y POSTGRADO

UNDERGRADUATE AND POSTGRADUATE PROGRAMS

Para los alumnos de pregrado, el DIIS ofrece el Major en Investigación Operativa y el Minor en Ingeniería Industrial, los cuales conducen al título de Ingeniero Civil de Industrias. Este título tiene 12 opciones de diplomas que comparte con otros departamentos y áreas de la Escuela. En cada generación, se inscriben aproximadamente 200 alumnos al Major en Investigación Operativa, y alrededor de 160 alumnos al Minor en Ingeniería Industrial.

The DIIS undergraduate offer includes a Major in Operations Research and a Minor in Industrial Engineering as part of a degree in Civil Industrial Engineering. There are twelve different options leading to this degree, which are shared with other departments and divisions of the School. Every year, approximately 200 students enroll in the Major in Operations Research, and 160 students choose the Minor in Industrial Engineering.

En relación a las opciones de postgrado, el DIIS ofrece el programa de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, área Industrial y de Sistemas, cuyas líneas de investigación son: Investigación y Gestión de Operaciones; Economía, Finanzas y Marketing; y Gestión Organizacional, Estrategia, Innovación y Emprendimiento. También cuenta con el programa de Magíster Profesional en Ingeniería Industrial (MII UC), enfocado a personas con experiencia profesional y que abarca las áreas: Analítica Cuantitativa, Economía y Finanzas, y Comportamiento e Innovación. Adicionalmente, el DIIS ha establecido un convenio de doble grado con el

As part of its postgraduate program, the DIIS offers a Master in Engineering Sciences with specialization in Industrial and Systems Engineering, including the following areas of research: Operations Research and Management; Economics, Finance and Marketing; and Organizational Management, Strategy, Innovation and Entrepreneurship. The department furthermore offers a Professional Master in Industrial Engineering (MII UC), which is tailored to students with professional experience and includes the areas of: Quantitative Analytics; Economics and Finance; and Behavior and Innovation. In

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Participantes del Congreso Latino-Iberoamericano de Investigación Operativa (CLAIO 2016) organizado por el DIIS. Participants of the LatinIberoamerican Congress for Operational Research (CLAIO 2016) organized by the DIIS.

Master of Science in Supply Chain Engineening del Georgia Institute of Technology (GaTech), al que pueden postular los estudiantes del MII UC que estén cursando su último semestre. Por último, el Departamento imparte el programa de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, área Ingeniería Industrial y de Transporte, que comparte con el Departamento de Ingeniería de Transporte y Logística. Este programa desarrolla las líneas de investigación de Modelos Avanzados de Planificación y Gestión; Diseño, Planificación y Regulación de Sistemas Complejos; Economía, Finanzas y Políticas Públicas; y Organizaciones, Estrategia, Marketing, Innovación y Emprendimiento.

addition, the DIIS has established a dual degree convention with the Master of Science in Supply Chain Engineering at Georgia Institute of Technology (GaTech), to which MII UC students can apply in their final semester. Finally, together with the Department of Transport Engineering and Logistics, the DIIS organizes a Doctorate in Engineering Sciences in Industrial and Transport Engineering. This program focuses on the research areas of Advanced Planning and Management Models; Design, Planning and Regulation of Complex Systems; Economics, Finance and Public Policies; and Organizations, Strategy, Marketing, Innovation and Entrepreneurship.

Durante el año 2016, el DIIS tituló a 369 Ingenieros Industriales, 17 Magister en Ciencias de la Ingeniería área Ingeniería Industrial y de Sistemas y 5 alumnos de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, área Ingeniería Industrial y de Transporte.

In 2016, 369 Industrial Engineers, 17 Masters of Engineering Sciences (Industrial and Systems Engineering), and five Doctors of Engineering Sciences (Industrial and Transport Engineering) graduated from the DIIS.

Por otro lado, cabe destacar que durante el año 2016 el DIIS contó con la visita del profesor Roberto Vassolo de la Universidad Austral de Argentina, quien desarrolló investigación en conjunto con profesores del departamento y también dictó el curso Innovación en la Estrategia. Además, el mismo año se contó con 28 visitas cortas al DIIS, de las cuales dos fueron tesistas de postgrado del politécnico de Milán y uno fue un investigador de postdoctorado de Carnegie Mellon University. Además, este año se integraron tres alumnos

It is worth noting that, in 2016, Professor Roberto Vassolo of the Universidad Austral in Argentina visited the DIIS in order to develop a research program in collaboration with several professors of the department. He also held a course on Strategy Innovation. That year, the DIIS hosted 28 academic short-term visitors, including two postgraduate students from the Polytechnic University of Milan and a postdoctoral researcher from Carnegie Mellon University. In addition, this year, the department received three undergraduate exchange students from the University of

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de pregrado en programa de intercambio de la Universidad de Texas Austin (UT Austin). Mientras que, en formato de pasantías cortas de investigación de pregrado, el Departamento recibió a 1 alumno de UT Austin y 3 de la Universidad Texas A&M. INVESTIGACIÓN, PROYECTOS Y EXTENSIÓN Durante el año 2016, los profesores del DIIS participaron en un total de 20 proyectos de investigación, incluyendo 8 Fondecyt regulares, 3 Fondecyt de Iniciación, 1 Iniciativa Científica Milenio y el resto proveniente de diversas fuentes de financiamiento. Junto con esto, el DIIS logró generar 26 publicaciones científicas en revistas internacionales durante el año 2016 y diversas presentaciones en conferencias internacionales. Los profesores del departamento desarrollan su investigación en las áreas de investigación y gestión de operaciones, economía y finanzas, ciencias organizacionales y de la innovación. Algunas de las áreas en las que esta investigación se ha aplicado, son: modelación cuantitativa en agricultura y recursos naturales, finanzas avanzadas, economía ambiental, política pública entre otros. Dentro de las iniciativas de investigación más relevantes del DIIS destacan el proyecto FONDEF Creación de un modelo para programación de citas y periodicidad de exámenes médicos en el diagnóstico de enfermedades en un Sistema de Salud Público, a cargo de los profesores Juan Carlos Ferrer, Jorge Vera y Sergio Maturana, junto al Núcleo Milenio Center for Entrepreneurial Strategy Under Uncertainty, liderado por el profesor Stephen Zhang, con la colaboración de los profesores Julio Pertuzé, Tomás Reyes y Michael Leatherbee. Más recientemente, el año 2016, gracias a la gestión del profesor Enzo Sauma, actual Vicedecano de la Escuela de Ingeniería, se estableció el Centro de Energía UC (CE-UC). Esta iniciativa busca resolver desafíos energéticos mediante la investigación interdisciplinaria y un gran compromiso con la ética ambiental. Sus ejes centrales son: sustentabilidad, accesibilidad energética, tecnología y transformación de energía y la política pública y regulación energética. En esta línea, e impulsado por el profesor Sauma, el año 2016 se realizaron las Jornadas de Economía de la Energía, cuyo

Texas at Austin (UT Austin). Finally, one student from UT Austin and three from Texas A&M University joined the department for short undergraduate research projects. RESEARCH, PROJECTS AND EXTENSION In 2016, DIIS faculty participated in a total of 20 research projects, including eight Fondecyt Regular Projects, three Fondecyt Projects for Initiation in Research, and one Millennium Science Initiative. The remaining projects received funding from several different sources. In addition, in 2016, members of the DIIS published 26 scientific articles in international journals, as well as making various presentations at international conferences. The department’s faculty conduct research in the areas of operations research and management, economics and finance, and organizational and innovation sciences. Areas to which their research has been applied include quantitative modeling in agiculture and natural resources, advanced finance, environmental economics, and public policy, amongst others. Amongst the most relevant research initiatives at DIIS, one stands out: the FONDEF Project Creation of a Model for Programming Appointments and Periodicity of Medical Examinations in the Diagnosis of Disease as Part of a Public Health System. It is directed by Professors Juan Carlos Ferrer, Jorge Vera and Sergio Maturana, and is conducted together with the Millennium Nucleus Center for Entrepreneurial Strategy Under Uncertainty, which is led by Professor Stephen Zhang, with the collaboration of Professors Julio Pertuzé, Tomás Reyes and Michael Leatherbee. More recently, the year 2016 saw the creation of the Energy Center (CE-UC), thanks to an initiative by Professor Enzo Sauma, current Vice Dean of the School of Engineering. This initiative seeks to resolve energy-related challenges through interdisciplinary work and a strong commitment to environmental ethics. Its central axes are: sustainability, access to energy, technology and energy transfer, and public policy and energy regulation. It was in this spirit that the Days of Energy Economics were held at the department in 2016, instigated again by Professor Sauma. The meeting’s main topic

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tema principal fue el rol del almacenamiento y la generación distribuida en los mercados eléctricos. Estas jornadas tuvieron distintos expositores internacionales de la Universidad de Castilla y de la Universidad de Málaga. Además, participaron más de 200 personas, entre ellas altos ejecutivos de empresas del sector eléctrico y representantes del Ministerio de Energía.

was the role of energy storage and distributed generation on the electricity market. It hosted several international speakers from the Universities of Castilla and Malaga, and in total, more than 200 participants attended the conference, including the high management of companies in the electricity sector and representatives of the Ministry of Energy.

Por otra parte, el DIIS ha organizado diversos eventos científicos de gran impacto. Siendo uno de los más significativos el XVIII Congreso Latino-Iberoamericano de Investigación Operativa (C LAIO 2016), que se llevó a cabo junto con el Instituto Chileno de Investigación Operativa (ICHIO) y la Asociación LatinoIberoamericana de Investigación Operativa (ALIO). Contó con más de 400 asistentes entre estudiantes, investigadores y profesionales de Chile y otros países, además se presentaron 380 trabajos de diversas temáticas. Este evento se realiza cada dos años y tiene asistentes de todo el mundo, siendo el más importante de la disciplina en la región. Interesantemente, la realización de dicho evento motivó a la creación del Capítulo Estudiantil de Ingeniería Industrial y de Sistemas (CEIINS) (contacto: ceiins@ing.puc.cl).

Furthermore, the DIIS has organized a range of scientific events of great impact. Amongst the most important ones is the XVIII Latin-Iberoamerican Congress for Operational Research (CLAIO 2016), which was conducted together with the Chilean Institute of Operational Research (ICHIO) and the Association of Latin-Iberoamerican Operational Research Societies (ALIO). Its more than 400 participants included students, researchers and professionals from both Chile and abroad, and more than 380 presentations were made, covering a range of topics. Held every other year and attracting attendees from all over the world, it is the region’s most important meeting in this discipline. It is of interest that this meeting gave rise to the foundation of the Student Chapter of Industrial and Systems Engineering (CEIINS) (contact: ceiins@ing.puc.cl).

TRANSFERENCIA El DIIS ha dado origen a diversos proyectos de transferencia tecnológica que buscan contribuir a la gestión de empresas en Chile y otros países. Entre éstos se encuentran Aukan, Greenlab UC, Epic Lab, Pricing SpA, RiskAmérica, Routing UC, Shift Spa y Notus. Aukan está a cargo del profesor Michael Leatherbee y busca asesorar en el desarrollo de programas de innovación para contribuir a la competitividad de las empresas. Para más información, se puede visitar su sitio web en www.aukaninnovacion.com. Greenlab UC está encabezado por el profesor Luis Cifuentes y ofrece asesorías en sustentabilidad, energía y cambio climático, gestión ambiental y evaluación de proyectos. Para más información, visitar www.greenlabuc.cl. Epic Lab fue fundado y dirigido por el profesor Leatherbee y busca medir la causa y efecto de programas que promueven la innovación y emprendimiento tanto público como privado. Además, se dedica a acelerar la difusión de conocimiento de diversas formas. Para más información, visitar http://epiclab.uc.cl.

TRANSFER The DIIS has initiated various technological transfer projects aimed at contributing to the management of both Chilean and foreign companies, including Aukan, Greenlab UC, Epic Lab, Pricing SpA, RiskAmérica, Routing UC, Shift Spa and Notus. Aukan is directed by Professor Michael Leatherbee and seeks to advise companies in the development of their innovation strategies, in order to improve the company’s competitiveness. For further information, visit www.aukaninnovacion.com. Under the direction of Professor Luis Cifuentes, Greenlab UC offers consultancy services in the areas of sustainability, energy and climate change, environmental management and project evaluation. For more information, visit www.greenlabuc.cl. Epic Lab was founded by Professor Leatherbee, who also serves as its director. Its aim is to measure the cause and effect of programs promoting innovation and entrepreneurship, both in the public and in the private sector.

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Algunos de los proyectos de transferencia tecnológica derivados de la investigación del DIIS. Some of the technological transfer projects derived from DIIS research.

Pricing SpA fue fundada por el profesor Juan Carlos Ferrer y tiene como objetivo el desarrollo e implementación de soluciones de Pricing y Revenue Management, mediante la construcción de modelos cuantitativos y el uso de técnicas analíticas y sistemáticas. Para más información, visitar https://www.pricing.cl. Risk América, dirigida por el profesor Gonzalo Cortázar, busca proveer ingeniería financiera a través del apoyo integral en las decisiones de inversión y gestión óptima del riesgo financiero mediante servicios en línea (www. riskamerica.cl). Nació como un proyecto de investigación y actualmente es un como spin off de la Universidad. Routing UC fue fundada por los profesores Juan Carlos Ferrer y Ricardo Giesen. Ofrece asesorías y servicios para sistemas de distribución y despacho en diversas industrias. Para más información, visitar https://www. routinguc.com. Shift SpA fue fundada por los profesores Juan Carlos Ferrer y Juan Carlos Muñoz. Se dedica a la optimización de la fuerza laboral en América Latina mediante consultorías y desarrollo e implementación de soluciones integrales. Para más información, visitar http://www.shiftlabor.com. Notus es liderada por el profesor Pedro Gazmuri, apoya a la innovación en la

In addition, it seeks to accelerate knowledge diffusion in various ways. For more information, visit http://epiclab.uc.cl. Pricing SpA was founded by Professor Juan Carlos Ferrer; it works towards the development and implementation of pricing and revenue management solutions through the construction of quantitative models and the use of analytical and systematical techniques. For more information, visit https://www.pricing.cl. Risk América is directed by Professor Gonzalo Cortázar; it provides financial engineering through an integrated support for investment decisions and optimum financial risk management via an online service (www.riskamerica.cl). It was conceived as a research project and has emerged as a University spin-off. Routing UC was founded by Professors Juan Carlos Ferrer and Ricardo Giesen. It offers distribution and dispatch consultancy and services in various industries. For more information, visit https://www.routinguc.com. Shift SpA was founded by Professors Juan Carlos Ferrer and Juan Carlos Muñoz. It promotes the optimization of the workforce in Latin America through consultancy and the development and implementation of integrated services. For more information, visit http://www.shiftlabor.com.

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industria nacional mediante el desarrollo e implementación de herramientas de Investigación Operativa para la toma de decisiones. Para más información, visitar http://www.simula.uc.cl. NUEVAS INCORPORACIONES El año 2016 se integraron los profesores Álvaro Lorca en una vacante conjunta con el Departamento de Ingeniería Eléctrica, y Alejandro Cataldo en una vacante de Profesor de Excelencia Docente del proyecto de Ingeniería 2030. El profesor Álvaro Lorca se dedica a la investigación de modelos y algoritmos de optimización bajo incertidumbre para mejorar sistemas de energía. Por su parte, el profesor Alejandro Cataldo realiza docencia y colabora en investigación en las áreas de Optimización y Modelación Estocástica. Adicionalmente, a principios de este año se integró Mathias Klapp como Profesor Asistente, en una vacante compartida con el Departamento de Transporte y Logística. Sus líneas de investigación son Investigación de Operaciones, Optimización Dinámica y Logística. Actualmente, el DIIS cuenta con 16 profesores de jornada completa y 59 de jornada parcial. Para más información visitar el sitio web del Departamento de Ingeniería Industrial y Sistemas http://www.ing.uc.cl/industrialy-sistemas, o acercarse al Departamento ubicado en el segundo y tercer piso del edificio Raúl Devés de la Escuela de Ingeniería.

Notus is directed by Professor Pedro Gazmuri. It provides innovation support to the national industry through the development and implementation of decision-making tools in operations research. For more information, visit http://www.simula.uc.cl. NEW APPOINTMENTS In 2016, Álvaro Lorca was appointed Professor jointly with the Department of Electrical Engineering, and Alejandro Cataldo was appointed Excellence in Teaching Professor as part of the Engineering 2030 project. Professor Álvaro Lorca’s research on models and algorithms for optimization under uncertainty is aimed at improving energy systems. Professor Alejandro Cataldo is engaged in teaching activities, as well as collaborating in research in the area of optimization and stochastic simulation. In addition, at the start of this year, Mathias Klapp was appointed Assistant Professor jointly with the Department of Transport and Logistics. His research areas are operations research, dynamic optimization and logistics. At present, the DIIS has 16 fulltime and 59 part-time faculty. For more information, consult the website of the Department of Industrial and Systems Engineering at http://www.ing.uc.cl/ industrial-y-sistemas, or visit the Department on the second and third floors of the School of Engineering’s Raúl Devés Building.

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Rompiendo los estereotipos de hoy con las ingenieras del mañana Breaking today’s stereotypes with tomorrow’s female engineers

Más de 650 alumnas y alumnos de diversos colegios participaron en la 5ª versión del Encuentro de Ingenieras. De izquierda a derecha: Verónica Puga, Julio Pertuzé, Soledad Ferrer, Camila González, Javiera Rivera e Ingrid Olea. More than 650 students from different schools participated in the 5th Encuentro de Ingenieras. From left to right: Verónica Puga, Julio Pertuzé, Soledad Ferrer, Camila González, Javiera Rivera, and Ingrid Olea.

Con el objetivo de atraer talento femenino a la Escuela de Ingeniería UC, el año 2013 se crea el programa “Mujeres Ingeniería UC”. Esta iniciativa, inicialmente organizada y liderada por un grupo de alumnas bajo la Dirección de Responsabilidad Social, busca incrementar la matrícula de mujeres en las carreras de Ingeniería, potenciando su participación áreas científicas y tecnológicas. Mediante distintas actividades, centradas en atraer estudiantes de enseñanza media y el fortalecimiento de lazos en la comunidad de alumnas, exalumnas y académicas, el Programa Mujeres Ingeniería UC es un proyecto consolidado que promueve el desarrollo de las mujeres ingenieras. Gracias a esta iniciativa, nuestra Escuela se enorgullece de haber alcanzado un 31% de matrícula femenina en 2017, una cifra histórica y destinada a seguir aumentando. En este artículo te contaremos sobre el impacto del Programa Mujeres Ingeniería UC mediante los testimonios de alumnos inspirados por esta inciativa. Por Montserrat Cuturrufo Inostroza

The ‘UC Women in Engineering’ program was created in 2013 with the aim of attracting female talent to the UC Engineering School. This initiative, initially organized and led by a group of students under the Social Responsibility Directorate, seeks to increase the female enrollment in engineering degrees, enhancing their participation in scientific and technological areas. Through different activities focused on attracting high school students and strengthening ties among students, alumni, and academics, the UC Women in Engineering Program is a consolidated project that promotes the development of female engineers. Thanks to this initiative, our School is proud to have reached 31% female enrollment in 2017, a historic figure and one that is expected to continue increasing. In this article we will tell you about the impact of the UC Women in Engineering Program through the testimonies of students it has inspired. By Montserrat Cuturrufo Inostroza

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Desde la puesta en marcha del Programa, el porcentaje de mujeres matriculadas en la Escuela ha incrementado. De hecho, hace una década, en 2006, la participación de alumnas era solamente del 15%, cifra que ha ido en progresivo aumento. Desde el año 2011 al 2016, la matrícula femenina aumentó del 19% al 27%, alcanzando su cifra récord en 2017 con un 31% de alumnas matriculadas en Ingeniería. Este aumento no solo se atribuye al programa, sino que obedece a un espíritu propio de la actual Dirección de la Escuela, la que ha promovido una serie de cambios que han fomentado la inclusión femenina, como difundir el cambio en la malla curricular, la cual ha entregado mayor flexibilidad y articulación en distintos planes de estudio y el involucramiento con otras áreas como Medicina, Diseño, Arquitectura y Biología entre otras.

Since the start of the program, the percentage of female enrolled in the School has increased. In 2006, female student participation was only 15%; a figure that has gradually increased. From 2011 to 2016, female enrollment rose from 19% to 27%, reaching its record in 2017 with 31% of students enrolled in Engineering. This increase is not only attributed to the program, but also to the spirit of the current Direction, which has promoted a series of changes fostering female inclusion, such as disseminating a change to the curriculum that has given greater flexibility in different curricula and coordination with other areas, such as Medicine, Design, Architecture, and Biology.

l programa Mujeres Ingeniería UC, actualmente liderado por Soledad Ferrer, Directora de Responsabilidad Social de la Escuela, nació en mayo del 2013 con el objetivo de atraer mayor talento femenino a la Escuela, potenciar modelos a seguir de ingenieras destacadas y fortalecer la comunidad entre las futuras alumnas, actuales alumnas, académicas e ingenieras UC. Las bajas cifras de participación femenina en la Escuela, que en el 2013 superaban el 21%, fueron el principal motor que impulsó la creación de este programa. El objetivo es alcanzar cifras similares al de otras universidades como MIT, en donde más del 44% de sus alumnos son mujeres, buscando una mayor inclusión y equidad en el alumnado.

ENCUENTRO DE INGENIERAS UC Cada año, la UC organiza la Expo Futuro Novato UC, que busca mostrar las distintas carreras a los futuros postulantes. A través de charlas y eventos, profesores y alumnos cuentan cómo es la experiencia universitaria en la UC y la Escuela de Ingeniería no es una excepción. En el marco de esta expo, se lleva a cabo el Encuentro Ingenieras UC, que reúne a cientos de alumnas y alumnos de tercero y cuarto medio. En palabras de Soledad Ferrer: “El encuentro desde sus inicios ha logrado su objetivo: mostrar a las estudiantes de colegio que la ingeniería es una carrera llena de oportunidades, posibilidades y que permite a cada persona realizarse plenamente en sus capacidades. Además, los cambios realizados en los últimos años por la Escuela, el nuevo curriculum, las articulaciones con

urrently led by Soledad Ferrer, Director of Social Responsibility at the School, the UC Women in Engineering Program began in May 2013 with the aim of attracting more female talent to the School, promoting outstanding female engineer role models and strengthening the community among future students, current students, academics, and engineers. The low numbers of female enrollment in the School, which was 21% in 2013, was the main driving force behind the creation of the program. The goal was to achieve figures similar to universities like MIT (which has more than 44% female enrollment) and to seek greater inclusion and equality among the students.

ENCUENTRO DE INGENIERAS UC Each year, the UC organizes the Expo Futuro Novato UC, which shows off the different degree programs to future applicants. Through lectures and events, professors and students describe the experience at UC, and the School of Engineering is no exception. Within the framework of the Expo, the Encuentros de Ingenieras UC is held, which brings together hundreds of students in their ultimate and penultimate years of high school. In the words of Soledad Ferrer: ‘Since its beginnings, the Encuentro has achieved its goal of showing college students that engineering is a degree program full of opportunities and possibilities, which allows each person to fully achieve their capabilities. In addition, the changes made in recent years by the School, such as a new curriculum, inter-faculty coordination, innovation, and entrepreneurship, have also contributed to a vision of an attractive and challenging engineering program, especially for women.’

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El Encuentro de Ingenieras UC es una oportunidad para que alumnas y alumnos de colegios compartan con estudiantes y profesores UC sobre la diversidad de caminos que ofrece Ingeniería en nuestra Escuela. Revisa los detalles del último evento en fb.com/ MujeresIngUC. The Encuentro de Ingenieras UC is an opportunity for UC students and professors to share the diversity of paths offered by Engineering in our School with other students and professors. Check details of the last event at fb.com/MujeresIngUC.

otras facultades, la innovación y el emprendimiento entre otras también han aportado a dar esta visión de una ingeniería atractiva y desafiante especialmente para las mujeres.” Para lograr esto, se convoca a cuatro ingenieras de distintas especialidades y rubros (social, privado, emprendimiento y público) para crear una conversación abierta acerca de sus experiencias, motivaciones personales y los desafíos que enfrentaron en el transcurso de su carrera académica y profesional. Se ha contado la participación de las ingenieras Verónica Cabezas, co-fundadora de Enseña Chile y Elige Educar, las ex ministras Loreto Seguel y Camila Merino, y la emprendedora tecnológica Carolina Arce, entre otras. El pasado 4 de octubre se realizó la quinta versión del Encuentro de Ingenieras UC, con más de 650 asistentes. En esta oportunidad, se realizó un giro a la actividad en donde las invitadas fueron alumnas y exalumnas de generaciones más jóvenes para lograr una mayor identificación y crear un ambiente más cercano y representativo con los asistentes. Además de informar sobre el programa que ofrece Ingeniería UC, las alumnas y ex alumnas se enfocaron en compartir la gama de oportunidades que existen dentro de la Escuela, como la posibilidad de realizar programas de magíster o doble título, emprender durante la carrera o compatibilizar ingeniería con rubros sociales. Estas actividades han sido parte clave de la experiencia y motivación de algunos de

To achieve this, four engineers from different specialties and fields (social, private, entrepreneurship, and public) have been invited to create an open conversation about their experiences, personal motivations and the challenges they faced during their academic and professional careers. The participants include Verónica Cabezas, cofounder of Enseña Chile and Elige Educar, the former ministers Loreto Seguel and Camila Merino, and the technological entrepreneur Carolina Arce, among others. The fifth Encuentro de Ingenieras UC was held on October 4th, with more than 650 attendees. The Encuentro saw a different approach, where the guests were female students and alumnae of younger generations, meant to create greater identification and a closer and more representative environment with the attendees. In addition to explaining the UC Engineering program, the current students focused on sharing the range of opportunities that exist within the School, such as the pursuing a master’s or dual degree program, tackling a degree program, or making engineering compatible with social areas. These activities have been a key part of the experience and a motivation to some of our students while choosing their vocation. In this regard, Melanie Rojas, a second year student, tells us: ‘I went to the Encuentro de Ingenieras UC last year, and I think the experience, for someone

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“Mujeres Ingeniería abrió mi visión sobre la ingeniería.” Melanie Rojas, alumna de segundo año.

‘Women in Engineering expanded my vision of engineering.’ Melanie Rojas, second year student.

nuestros alumnos en su proceso de elección vocacional. Al respecto, Melanie Rojas, alumna de segundo año, nos comenta: “Fuí al encuentro de Ingenieras UC el año pasado y creo que la experiencia, para alguien que ya está estudiando, es buena porque te da la visión de ingenieras ya egresadas de distintas especialidades y te ayuda finalmente a conocer un poco el mundo de la carrera en la que estás. Sentí que me habría gustado haber venido cuando estaba en media, porque me habría motivado mucho más a entrar a estudiar ingeniería. Recomiendo totalmente a los estudiantes a asistir a estos encuentros, independiente de sus intereses. La mayoría de las mujeres se concentran en ciertas carreras y creo que es por una cuestión social, en donde se nos hace pensar que algunas profesiones son “de hombres”. Creo que el trabajo del programa también se enfoca en intentar romper estos estigmas sociales, y lo más importante, en potenciar dentro de las alumnas el interés por carreras de ciencias más exactas.” De manera similar, Mariela González, alumna de cuarto año, comparte el interés que despertó el programa: “Cuando me enteré del Encuentro Ingenieras UC en el año 2013, no dudé en viajar desde Coyhaique a participar para aclarar las dudas propias del proceso de elección de carrera. La experiencia de las ingenieras egresadas me ayudó a ver la ingeniería desde una nueva perspectiva, porque que las expositoras se

who is already studying, is good because it shares the vision of graduates from different specialties and helps you know a little about the career world. I felt that I would have liked to have come when I was in high school, because it would have motivated me a lot more to study engineering. I strongly recommend students attend these meetings, regardless of their interests. Most women are concentrated in certain degree programs, and I think it is a social issue that we are made to think that some professions are ‘male’. I think that the work of the program focuses on trying to break these social stigmas, and most importantly, on empowering female students with the interest in pursuing degrees in the hard sciences.’ Similarly, Mariela González, a fourth-year student, shares the interest that the program evoked: ‘When I heard about the Encuentro de Ingenieras UC in 2013, I did not hesitate to travel from Coyhaique to participate and to get answers to my doubts of the process of the choosing the degree. The experiences of the engineers helped me see engineering from a new perspective, because the presenters worked in different areas. With this, I understood the wide range of professional opportunities that engineering has, and how the presence of women in this area is necessary for facing the challenges that the world presents us. During the meeting, I felt very welcome, and there was good organization with staff willing to answer any questions and show the world of

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“La presencia de mujeres es necesaria” Mariela González, estudiante de cuarto año. ‘The presence of women is necessary.’ Mariela González, fourth-year student.

desempeñaban en distintos rubros. Con esto, me di cuenta de la amplia gama de oportunidades profesionales que tiene ingeniería y como la presencia de mujeres en esta área es necesaria para enfrentar los desafíos que el mundo contemporáneo nos presenta. Durante el encuentro me sentí muy acogida, se evidenciaba una buena organización con un staff de alumnos dispuestos a solucionar todas las dudas y mostrarte el mundo universitario. Finalmente ingresé a la Escuela y he reafirmado que fue una buena decisión.” Estos encuentros han jugado un rol importante en el cambio de percepción frente a la carrera de Ingeniería. El programa busca no solo incluir más mujeres en nuestra Escuela, sino que crear un cambio de conciencia en la comunidad completa, acotando brechas entre hombres y mujeres y concientizando al alumnado masculino también. Alonso Canales, alumno de segundo año, comenta al respecto: “He participado en distintas actividades organizadas por Mujeres Ingeniería UC, y siento que verdaderamente sirve para generar conciencia, dejando en claro que la participación de mujeres en ingeniería es un tema importante que debe ser abordado por todos. En lo personal, yo asisto porque quiero ser parte de este cambio e intentar ayudar porque es un tema que me interesa. Este año participé en una hackathon, eventos donde realmente las mujeres son minoría, siendo que todos tenemos las mismas habilidades y competencias. Creo que es

the university. Finally I entered the School and I know that it was a good decision.’ These meetings have played an important role in changing the perception of Engineering. The UC Women in Engineering Program seeks to include more women in our School and also create a change of consciousness in the entire community, narrowing gaps between men and women and raising awareness among male students as well. Alonso Canales, a second-year student, comments on this: ‘I have participated in different activities organized by the UC Women in Engineering Program, and I feel that it really serves to raise awareness, making it clear that the participation of women in engineering is an important issue that must be addressed by all. Personally, I attend because I want to be part of this change and try to help, because it is an issue that interests me. This year I participated in a hackathon, an event where women are truly a minority, since we all have the same skills and competences. I think it is fundamental to motivate the students to enter and study mathematic or scientific careers, such as engineering, and to feel that it really is an option where they will be welcome.’ One of the most important objectives of the UC Women in Engineering Program is to empower future generations. Through the testimonies of students and alumni, high school students are invited to challenge stereotypes to empower themselves and

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“Ingeniería es un camino viable para todos.” Alonso Canales, estudiante de segundo año. ‘Engineering is a pathway that anyone can travel.’ Alonso Canales, secondyear student.

fundamental motivar a las alumnas a entrar y estudiar carreras matemáticas o científicas, como ingeniería, y que sientan que realmente es una opción donde serán bienvenidas.” Uno de los objetivos más relevantes del Programa Mujeres Ingeniería UC es el de empoderar a las generaciones futuras. Mediante los testimonios de alumnas y exalumnas se invita a jóvenes de enseñanza media desafiar los estereotipos para empoderarse y perseguir sus sueños y anhelos. El espíritu de inclusión de nuestra Escuela y Universidad buscar cambiar la mentalidad de las nuevas generaciones, para que el día de mañana, programas como Mujeres Ingeniería UC no sean necesarios, pues existe una visión equitativa entre pares. Esta nueva perspectiva fue la que motivó a Scarlett Portillo, ahora alumna de segundo año, quien comenta: “Participé en el encuentro cuando cursaba cuarto medio porque siempre me gustó la ingeniería, pero me preocupaban las dificultades que enfrentan las mujeres dentro de la profesión. Quería escuchar testimonios de mujeres en esta área para saber cómo habían equilibrado su vida personal con el trabajo tan complicado de una ingeniera. El mensaje fue claro, las mujeres somos tan capaces como los hombres de liderar, gestionar y participar de proyectos relacionados con la ingeniería. Pude ver el gran impacto que tuvo en mí el encuentro, ya que me motivó y a la vez me alivió saber que si otras mujeres se habían atrevido a estudiar esta carrera yo

pursue their dreams and desires. The spirit of inclusion of our School and University seeks to change the mentality of new generations, so that tomorrow, programs such as UC Women in Engineering are unnecessary, due to an equitable vision among peers. This new perspective was what motivated Scarlett Portillo, currently a second-year student, who comments: ‘I participated in the Encuentro when I was in my last year of high school, because I always liked engineering, but I was worried about the difficulties that women face within the profession. I wanted to hear testimonies from women in this area to find out how they had balanced their personal lives with the complicated work of an engineer. The message was clear; women are as capable as men to lead, manage, and participate in engineering projects. I could see the great impact that the Encuentro had on me, since it motivated me and at the same time I was relieved to know that if other women had dared to study this career I could also do it. Today’s young people are tomorrow’s leaders, but many women decide not to study engineering only because of prejudice. Today, as a Program assistant, I am motivated to see that every year there is an increase in the number of women entering the school. I am passionate about conveying the message of leaving behind stereotypes and helping create a more egalitarian society, which is a purpose in which both men and women must work.’

Women in Engineering / 49

“Las mujeres somos capaces.” Scarlett Pontillo, estudiante de segundo año y ayudante del programa. ‘We women are capable.’ Scarlett Pontillo, second-year student and Program assistant.

también podía. Los jóvenes de hoy son los líderes del mañana y muchas mujeres deciden no estudiar esta carrera sólo por prejuicios. Hoy, como ayudante del programa, me motiva ver que cada año hay un aumento en la cantidad de mujeres que ingresan a la escuela. Me apasiona transmitir el mensaje de dejar los estereotipos atrás y así poder ayudar a crear una sociedad más igualitaria, que es un propósito en el cual debemos trabajar tanto hombres como mujeres.” El encuentro Ingenieras UC se ha establecido como una tradición dentro de la Escuela y, a la fecha, ha contado con la participación de más de dos mil estudiantes de colegios de distintas regiones del país. Además, cada año cuenta con un gran equipo de ayudantes (aproximadamente 50 alumnos de la Escuela) quienes hacen posible llevar a cabo de manera exitosa este evento. Si quieres saber más del programa, te gustaría aportar con ideas o quieres enterarte de las actividades que se vienen para el próximo año, escribe a mujeres@ing.puc.cl o visita su Facebook fb.com/MujeresIngUC.

The Encuentro de Ingenieras UC has established itself as a tradition within the School and, to date, has had the participation of more than two thousand students from high schools from throughout the country. In addition, there is a large team of assistants (approximately 50 students of the School) every year who make it possible to successfully carry out this event. If you want to know more about the program, contribute ideas, or find out about the activities that are coming next year, write to mujeres@ing. puc.cl or visit their Facebook page fb.com/ MujeresIngUC.

06 Investigaciones de alumnos Studentsâ&#x20AC;&#x2122; research

“La frase más emocionante para escuchar en ciencia, aquella que anuncia nuevos descubrimientos, no es ¡Eureka! (¡Lo encontré!), sino ‘hmm… que extraño…’” “The most exciting phrase to hear in science, the one that heralds new discoveries, is not Eureka! (I found it!) but rather, ‘hmm... that's funny...’” - Isaac Asimov

28 / Investigaciones de los alumnos

Metodología para reparación de tuberías de hormigón mediante solución reparadora Repair method for concrete pipes using a repair solution Ignacio Rodríguez1, alumno de 6to año. Zachary Grasley2, profesor asociado.

Ignacio Rodríguez1, 6th year student. Zachary Grasley2, associate professor.

Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción, Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile. 2 Departmento de Ingeniería Civil, Texas A&M University. *Autor para correspondencia: itrodriguez@uc.cl.

1Departament of Construction Engineering Management, School of Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile. 2Department of Civil Engineering, Texas A&M University. *Correspondence author: itrodriguez@uc.cl.

Students’ research / 53

RESUMEN

ABSTRACT

En Estados Unidos, un gran número de tuberías de hormigón necesitan ser remplazadas debido al nivel de deterioro que han alcanzado. Esta mantención está asociada a un altísimo costo, cercano a 1 trillón de dólares, para toda la red de agua potable de aquel país. Es por lo anterior, que se están buscando técnicas y metodologías para conservar y reparar estas tuberías. En la presente investigación se elaboraron probetas de mortero a las cuales se les indujeron grietas para simular el deterioro por uso. Se midió la permeabilidad antes y después de ser bañado por la solución reparadora compuesta principalmente por cloruro de calcio, bicarbonato de sodio y cloruro de sodio. Los resultados muestran que existe una mejora en este parámetro, es decir, las grietas logran ser selladas gracias a esta solución. Sin embargo, se sugiere realizar ensayos para distintos escenarios y condiciones para reafirmar la eficacia de este método y así poder comenzar a realizar testeos a una escala mayor.

In the United States, a large number of concrete pipes require replacement due to deterioration. This maintenance is highly costly, estimated as close to US$1 trillion for the entire network, which is why there is a search for methods that will conserve and repair existing tubes. In the presented research, mortar specimens were cracked to simulate deterioration by use. Permeability was measured before and after bathing in a repair solution composed of calcium chloride, sodium bicarbonate, and sodium chloride. The results show that cracks were sealed due to the repair solution, lowering permeability. Further tests should be conducted under different scenarios and conditions to confirm the effectiveness of this repair method, which will help transition it to larger scale use.

Palabras clave: durabilidad, permeabilidad, reparación de concreto.

Key words: durability, permeability, concrete healing.

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCTION

La problemática consiste en el alto costo que implica reemplazar completamente tuberías de hormigón, las cuales abastecen de agua potable a distintas ciudades en los Estados Unidos. La American Society of Civil Engineers (ASCE, 2017) estima que se necesitarán 1 trillón de dólares durante los próximos 25 años para mantener y expandir los servicios de agua potable. Por lo tanto, se necesita estudiar distintas alternativas para mantener y restaurar la infraestructura mencionada. La propuesta consiste en agregar componentes químicos en pequeñas cantidades en el agua potable, y luego se irán depositando en las grietas para así reparar las tuberías.

The prohibitively high costs of complete replacement of concrete drinking water supply pipes in many cities in the United States presents an engineering problem. The American Society of Civil Engineers estimates that it will cost US$1 trillion over 25 years to maintain and expand water services throughout the United States (ASCE, 2017). Therefore, it is necessary to study different maintenance and restoration alternatives for this supply network. The present proposal is to add chemical components in small quantities into the drinking water, which will distribute and deposit the chemicals into cracks, thus repairing the pipes.

El objetivo de este trabajo es demostrar a pequeña escala que al hacer fluir una solución química compuesta por CaCl2, NaHCO3 y NaCl a través de probetas de MORTERO, ésta será capaz de reparar las grietas mediante la formación de calcita en las grietas. La forma en que se medirá esto es mediante el cálculo de PERMEABILIDAD antes y después de hacer pasar la solución por las probetas.

The objective of this work is to present a small-scale case of how cracks are repaired when a chemical solution of CaCl2, NaHCO3, and NaCl are flowed through MORTAR samples, forming calcite in the cracks. The way this is measured is by calculating PERMEABILITY before and after passing the solution through the test pieces.

Si bien, existe investigación que demuestra que estos componentes químicos mejoran la durabilidad del hormigón, el ensayo Radial Flow-Through (RFT) permite realizar una mayor cantidad de ensayos en comparación

Although there is research that demonstrates the improvement of concrete durability due to these chemical components, the Radial Flow-Through (RFT) assay permits a greater number of tests, compared to traditional

54 / Investigaciones de los alumnos

Figura 1. Probetas cilíndricas de mortero. Figure 1. Tubular mortar samples.

a los ensayos tradicionales de permeabilidad. El RFT dura minutos mientras que los ensayos tradicionales de permeabilidad duran horas e incluso días.

permeability tests. Furthermore, RFT requires minutes, while traditional tests are run over hours or even days.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2. MATERIALS AND METHODS

Se fabricaron pequeñas probetas tubulares de mortero que simulan una tubería a escala. Las medidas de esta probeta se muestran en la Figura 1. La dosificación del mortero se realizó según la norma ASTM C305-99 (ASTM, 2011). El detalle de la dosificación se muestra en la Tabla 1.

Small, tubular mortar specimens were built to simulate a pipe at scale. The measurements of the specimen are shown in Figure 1. Mortar dosage was done according to ASTM C305-99 (ASTM, 2011); details are shown in Table 1.

La permeabilidad es un parámetro muy utilizado para la medición de durabilidad del hormigón (Hearn, 1999). Para medir la permeabilidad se realizó el ensayo Radial FlowThrough. Este ensayo consiste en colocar la probeta tubular dentro de una cámara a presión (Figura 2) y medir a que tasa fluye un determinado líquido por la matriz de poros. La parte inferior de la probeta está adherida a un plato metálico y sellada con resina epóxica y la parte superior está conectada a una salida que permitirá el agua fluir hacia el exterior de la cámara.

Permeability is a widely used parameter for measuring concrete durability (Hearn,1999). In a RFT test, the tubular specimen is placed inside a pressure chamber (Figure 2) and the flow rate of a certain liquid through the pore matrix is measured. The bottom of the specimen is attached to a metal plate and sealed with epoxy resin, while the top is connected to an outlet that permits the water to flow out of the chamber. The RFT assay is relatively fast compared to traditional permeability measurement methods. The method has been

Tabla 1. Mortar dosage. Element

Mass (g)

Cement

152

Sand

254

Water

Fibers

1.6

Super Plasticizer

Students’ research / 55

Figura 2. Esquema de Ensayo RFT, adaptado de (Jones & Grasley, 2009b). Figure 2. RFT assay setup, adapted from (Jones & Grasley, 2009b).

El ensayo RFT tiene la ventaja de ser relativamente rápido en comparación a los métodos tradicionales para medir permeabilidad, además ha demostrado que el ensayo tiene una baja variabilidad y una alta repetitividad (Jones & Grasley, 2009a; Jones & Grasley, 2009b; Rose & Grasley, 2017). La cámara es llenada con agua y se aplica una presión externa mediante una bomba neumática. La presión utilizada fue de 344,7 kPa (50 psi). Luego, se mide el caudal promedio del agua que fluyó desde el exterior hacia el interior de la probeta, por medio del uso de un transformador diferencial de variación lineal (llamado LVDT por su sigla en inglés) durante dos minutos. Con esta medida se puede calcular la permeabilidad del elemento utilizando la Ley de Darcy. La permeabilidad de cada muestra será el promedio de cinco mediciones. Para inducir las grietas en las probetas, lo que se hizo fue llenar con agua el hueco de éstas y colocarlas en una cámara a -25°C durante 13 minutos. El agua al expandirse genera tensiones en las paredes de la cavidad y con esto el agrietamiento. Este procedimiento se realizó al cuarto día desde la elaboración de la probeta de mortero. Una vez medida la permeabilidad después de agrietarse lo que se hizo fue hacer circular la solución por dentro de las probetas con la ayuda de un motor, tal como ocurriría en una tubería (Figura 3). La solución de AUTOCURADO está compuesta principalmente por CaCl2, NaHCO3 y NaCl. Estos compuestos en conjunto con la pasta de cemento permiten la formación de Calcita (CaCO3). Las proporciones y preparación de la solución están reservadas para futuras publicaciones del co-autor.

shown to have low variability and high repeatability (Jones & Grasley, 2009a; Jones & Grasley, 2009b; Rose & Grasley, 2017). The chamber is filled with water and a pneumatic pump applies an external pressure. The pressure used here was 344.7 kPa (50 psi). The average flow rate of water flowing from the outside to the inside of the specimen is then measured using a linear variation differential transformer (LVDT) for two minutes. The permeability of each sample is then calculated using Darcy’s Law and averaged from five separate measurements. To induce cracks, the holes were filled with water and stored at -25 °C for 13 minutes. Expansion generates stresses in the interior walls of the tubes, which leads to cracking. This procedure was performed on the fourth day following mortar specimen preparation. After measuring permeability on the cracked sample, the repair solution was circulated inside the specimens with the aid of a motor, as it would be in a typical water pipe (Figure 3) to initiate a process of AUTOGENOUS HEALING. Permeability measurements were taken again at 4 days and 10 days of treatment. The chemical compounds, CaCl2, NaHCO3, and NaCl, together with the cement form calcite (CaCO3). The proportions and preparation of the solution remain proprietary.

56 / Investigaciones de los alumnos

Figura 3. Autocurado de probetas de mortero. Figure 3. Initiating autogenous healing the mortar specimens with the repair solution.

3. RESULTADOS

3. RESULTS

Se midió la permeabilidad en tres instantes: inmediatamente después del agrietamiento, con cuatro días de autocurado y diez días de autocurado. En la Tabla 2 y Figura 4 se pueden ver los resultados obtenidos al ensayar 3 probetas con la misma dosificación de mortero.

Table 2 and Figure 4 show the results of changes in permeability following treatment of three specimens with the same mortar dosage with the repair solution.

4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

4. DISCUSSION AND CONCLUSIONS

Existe una mejora en el parámetro permeabilidad, es decir, las grietas son en parte selladas. Sin embargo, se necesitan más ensayos de permeabilidad a distintas presiones y edades del hormigón para concluir si efectivamente el sellado de grietas es adecuado para una aplicación real.

There is a decrease in permeability, meaning that cracks were partly sealed. However, more permeability tests are required at different pressures and ages of concrete to conclude whether crack-sealing is suitable for actual application.

No se observan mejoras desde el cuarto al décimo día, es probable que el autocurado se realizó en los primeros días o incluso horas. Sin embargo, en las probetas 2 y 3 hubo un aumento en la permeabilidad. Esto puede deberse a que la presión aplicada fue muy alta y la calcita no fue capaz de soportar esta presión y se separó del mortero. Esto puede traer consecuencias al momento de llevar el procedimiento a tuberías de agua potable.

No improvement is seen between the fourth and tenth day, and it is likely that autogenous healing was accomplished in the first days or even hours. However, Samples 2 and 3 show an increase in permeability. This may be due to the calcite being unable to withstand the applied pressure of the RFT assay and separating from the mortar. This can have consequences when applying the procedure to potable-water pipes.

Table 2. Permeability before and after autogenous healing. Specimen

K Following cracking

K 4 days of auto-curing

k10 days of auto-curing

(nm2)

53.493

21.881

16.753

65.802

5.751

6.554

90.339

2.910

5.843

Students’ research / 57

Figura 4. Permeabilidad antes y después de autocurado. Azul: especimen 1. Rojo: especimen 2. Verde: especimen 3. Figure 4. Permeability of three specimens before and after auto-curing. Blue: specimen 1. Red: specimen 2. Green: specimen 3.

Adicionalmente, cabe destacar que el ensayo de permeabilidad se realizó desde fuera hacia dentro de la probeta, en la realidad el fluido se moverá dentro de la tubería, es decir, las fugas producidas por las grietas son en sentido inverso. Para futuras investigaciones se propone estudiar el fenómeno en este escenario y observar si los resultados son similares.

In addition, note that the permeability test was performed from the outside to the inside of the specimen. In reality, any movement would be from inside of the pipe outward (i.e., leakage from cracks is in the opposite direction). Future research should study the phenomenon in this configuration and observe whether results are similar.

GLOSARIO

GLOSSARY

AUTOCURADO: capacidad del hormigón de reducir el tamaño de sus grietas cuando esta es bañada con agua (pura o no) a medida que transcurre el tiempo (Edvardsen, 1999). LVDT: el sistema utiliza la magnitud y la polaridad de la F.E.M producida cuando el núcleo de este es desplazado con respecto a su posición inicial. El sistema entrega desplazamientos. La principal ventaja del LVDT es que las mediciones no son alteradas por el roce. MORTERO: mezcla compuesta principalmente de cemento, agua y agregado fino (arena). PERMEABILIDAD: se puede definir como la resistencia que opone un material al paso de un fluido sometido a un determinado gradiente de presión. Es un buen indicador de la durabilidad del hormigón, mientras menor sea este valor, mayor durabilidad tendrá el material.

AUTOGENOUS HEALING: the capacity of concrete to reduce the size of cracks over time when it is bathed with pure or impure water (Edvardsen, 1999). LVDT: the system uses the magnitude and polarity of the FEM produced when the core is displaced from its initial position. The main advantage of LVDT is that the measurements are unaltered by friction. MORTAR: a mixture composed mainly of cement, water and fine aggregate (sand). PERMEABILITY: the resistance in a material that opposes the passage of a fluid, subject to a certain pressure gradient. It is a good indicator of the durability of concrete; the lower this value, the longer the material will last.

58 / Investigaciones de los alumnos

PRINCIPIO CIENTÍFICO

SCIENTIFIC PRINCIPLE

La solución química permite la formación de Calcita (CaCO3) en la matriz del mortero mediante la siguiente ecuación química:

The following chemical solution shows the formation of calcite (CaCO3) in the mortar matrix: (1) (2)

La Ley de Darcy describe el movimiento del agua a través de un medio poroso, que en este caso es la probeta tubular de mortero. La expresión matemática de permeabilidad es la siguiente:

Darcy’s Law describes the movement of water through a porous medium; the tubular mortar specimen in this case. The mathematical expression of permeability is: (3)

Donde: q: caudal medido ηL: viscosidad del agua Ro: radio externo de la probeta Ri: radio interno de la probeta PA: presión aplicada la cámara h: altura de la probeta

Where: q: measured flow ηL: viscosity of the water Ro: external radius of the specimen Ri: internal radius of the specimen PA: pressure applied to the chamber h: height of the specimen

La Ley de Darcy asume un medio saturado, continuo, homogéneo e isótropo y cuando las fuerzas inerciales son despreciables.

Darcy’s Law assumes a saturated, continuous, homogenous, and isotropic medium, in which inertial forces are negligible.

REFERENCES American Society of Civil Engineers (2017). Drinking Water Infrastructure Report Card. 2017. ASTM C305. Standard Practice for Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of Plastic Consistency. 2011. Edvardsen, C. (1999). Water Permeability and Autogenous Healing of Cracks in Concrete. ACI Materials Journal, 96(4), 448– 454. Hearn, N. (1999). Effect of shrinkage and load-induced cracking on water permeability of concrete. ACI Materials Journal, 96(2), 234–241. Jones, C.A & Grasley, Z.C. (2009). Correlation of hollow and solid cylinder dynamic pressurization tests for measuring permeability. Cement and Concrete Research, 39(4), 45352. Jones, C.A & Grasley, Z.C. (2009). Correlation of radial flow-through and hollow cylinder dynamic pressurization test for measuring permeability. Journal of Materials in Civil Engineering, 21(10), 594–600. Rose, J.L. & Grasley, Z.C. (2017). Comparison of Permeability of Cementitious Materials Obtained via Poromechanical and Conventional Experiments. Journal of Materials in Civil Engineering, 29(9),p. 04017083.

EQUIPO DE INVESTIGADORES / RESEARCH TEAM

Ignacio Rodríguez

Zachary Grasley

Students’ research / 53

Fabricación de un scaffold de nanofibras 3D mediante electrospinning secuencial Fabrication of 3D nanofiber scaffold by sequential electrospinning Valentina Cortés1, alumna 6to año. Stephanie Polanco2, alumna magister 2do año. Yingge Zhou3, profesor asistente. George Z. Tan3, profesor asistente.

Valentina Cortés1, 6th year student. Stephanie Polanco2, 2nd year masters student. Yingge Zhou3, assistant professor. George Z. Tan3, assistant professor

1Departamento de Ingeniería Industrial, Universidad Técnica Federico Santa María. 2Departamento de Ingeniería Industrial, Universidad Politécnica de Puerto Rico. 3Departamento de Ingeniería Industrial, Manufactura y Sistemas, Texas Tech University. *Autor para correspondencia: george.tan@ttu.edu.

1Departament of Industrial Engineering, Universidad Técnica Federico Santa María. 2Departament of Industrial Engineering, Universidad Politécnica de Puerto Rico. 3Industrial, Manufacturing and Systems Engineering Department, Texas Tech University. *Correspondence author: george.tan@ttu.edu.

60 / Investigaciones de los alumnos

RESUMEN

ABSTRACT

La generación de un scaffold poroso 3D que pueda imitar la matriz extracelular natural de tejidos y órganos es un tópico de gran interés en ingeniería de tejidos. El electrospinning es una técnica ampliamente utilizada en el área ya que genera fibras de diámetro nanométrico con una gran superficie. En efecto, una gran cantidad de estudios han aplicado este método en la creación de scaffolds 3D. Esta investigación propone una nueva aproximación que consiste en la aplicación de ciclos de electrospinning secuencial sobre un colector rotacional, que durante pausas entre cada ciclo permite la solidificación de las fibras y la disipación de las cargas eléctricas de las capas superiores. Se demostró que el espesor del scaffold se incrementa linealmente con cada ciclo. Adicionalmente, al comparar con el electrospinning continuo el nuevo método genera un scaffold que presenta casi el doble de espesor y una porosidad similar.

The generation of a 3D porous scaffold that would mimic the native extracellular matrix of tissue and organs is a topic of interest in tissue engineering. Electrospinning is a widely used technique in the area because it generates fibers of nanometric diameter with high surface, so several studies have applied it in the creation of 3D scaffolds. This research proposes a new approach that consists on the application of sequential electrospinning cycles over a rotational collector leaving a timespan between each cycle in which the fibers solidify and the electrocharges on the upper layer are dissipated. It was proven that the thickness of the scaffold increases linearly with each cycle. There is an increase in porosity and decrease in fiber diameter as the layers built up. Additionally, when compared to continuous electrospinning the novel method generates a scaffold which presents almost double the thickness size and a similar porosity.

Palabras clave: ingeniería de tejidos, electrospinning secuencial, scaffold 3D, arquitectura porosa.

Key words: tissue engineering, sequential electrospinning, 3D scaffold, porous architecture.

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCTION

La ingeniería de tejidos es un campo interdisciplinario emergente que se centra en el diseño y el desarrollo de tejidos humanos tridimensionales funcionales para investigación médica y aplicaciones terapéuticas. Una de las áreas centrales es el desarrollo de un SCAFFOLD que imite la MATRIZ EXTRACELULAR (MEC) con el fin de promover la regeneración de tejido. Esta es una disposición compleja de biomateriales de micro a nano escala que forma una estructura sustentante para las células, lo que promueve su crecimiento, adhesión, migración y diferenciación (Sell et al., 2007). La imitación de la arquitectura porosa 3D de la MEC es esencial para el éxito del scaffold. La red de poros debe ser adecuada para el crecimiento celular hacia el interior, la promoción de contacto célula a célula (Wulkersdorfer et al., 2010) y debe permitir la difusión de nutrientes, metabolitos y factores solubles (Kim & Kim, 2006). Las nanoestructuras 3D con un espesor considerable han recibido un creciente interés de parte de ingenieros de tejidos.

Tissue engineering is an emerging multidisciplinary field that focuses on design and development of functional, three-dimensional human tissue for medical research and therapeutic applications. One of the key research areas is the development of a SCAFFOLD that mimics the EXTRACELLULAR MATRIX (ECM) to promote tissue regeneration. This is a complex arrangement of biomaterials in micro to nano scale that forms a supportive structure for cells, promoting their growth, adhesion, migration and differentiation (Sell et al., 2007). Mimicking the 3D porous architecture of the ECM is essential for the success of the scaffold. The pore network must be suitable for cellular ingrowth, promote cell-to-cell contact (Wulkersdorfer et al., 2010), and allow the diffusion of nutrients, metabolites and soluble factors (Kim & Kim, 2006). 3D nanostructures with a significant thickness are increasingly being investigated by tissue engineers.

El ELECTROSPINNING es un proceso en que fibras poliméricas se forman por la aplicación de un fuerte campo eléctrico sobre una solución polimérica o disolución. Esta técnica ha generado gran interés en ingenieros de tejidos puesto que las nanofibras electrohiladas presentan un área superficial extremadamente grande, y así trabajan como una excelente plataforma para estudiar interacciones entre células y el medio, efectos de factores de crecimiento, administración de fármacos, etc., (Tan, Huang, & Wu, 2007; Liang, Hsiao, & Chu, 2007). Uno de los requerimientos centrales de los scaffolds es reproducir las topografías

Electrospinning is a process in which polymer fibers are formed by the application of a strong electric field on a polymer solution or melt. This technique has raised great interests among tissue engineers because electrospun nanofibers present extremely high surface area, and thus work as an excellent platform to study the cell-environment interactions, effects of growth factors, drug delivery, etc., (Tan, Huang, & Wu, 2007; Liang, Hsiao, & Chu, 2007). One of the key requirements of scaffolds is to replicate the topographies and spatial structures of native ECM in order to facilitate cellular penetration, growth and differentiation (O’Brian, 2011; Cai, Xu, Jiang, & Yang, 2013). The 3D

Students’ research / 61

y las estructuras espaciales de la MEC natural con el fin de facilitar tanto la penetración como el crecimiento y la diferenciación celulares (O’Brian, 2011; Cai, Xu, Jiang, & Yang, 2013). La estructura de poros 3D es una de las características críticas para un scaffold ideal (Bagherzadeh, Najar, Latifi, Tehran, & Kong, 2013). Sin embargo, el proceso de electrospinning ha generado mayormente capas delgadas 2D [usualmente de 200 a 1.000 nm (Ahirwal, Hébraud, Kádár, Wilheim, & Schlatter, 2013)] de nanofibras compactas con pequeños poros, limitando así su aplicación en ingeniería de tejidos (Hejazi, Mirzadeh, Contessi, Tanzi, & Faré, 2017). El electrospinning tradicional presenta dificultades en la generación de scaffolds 3D, en primer lugar, debido a la repulsión generada por la acumulación de carga electroestática entre las fibras depositadas y las entrantes (Ahirwal, Hébraud, Kádár, Wilheim, & Schlatter, 2013) y, en segundo lugar, puesto que las fibras que alcanzan el colector están húmedas y blandas (el solvente no se evapora completamente durante el vuelo), provocando que la configuración 3D de la inyección colapse en una capa 2D cuando se deposita en el colector (Sun et al., 2012). Diversos estudios han afrontado este hecho mediante el estudio de nuevas técnicas, tales como electrospinning húmedo, electrospinning integrado de fibras espesas y electrospinning con porogens (Cai, Xu, Jiang, & Yang, 2013). Para abordar este problema, este estudio comprobará si un scaffold espeso y poroso puede ser desarrollado mediante la técnica de electrospinning secuencial. Este trabajo presenta un nuevo método simple de electrospinning para la creación de scaffolds de nanofibras 3D, mediante electrospinning secuencial de nanofibras poliméricas sobre una capa solidificada. Entre cada ciclo de electrospinning, el scaffold se deja secar con el fin de evitar la disolución de fibras durante el electrospinning continuo. El objetivo de este estudio es comprobar si esta técnica puede incrementar el espesor de las estructuras de nanofibras con POROSIDAD constante.

pore structure is one of the critical features for an ideal scaffold (Bagherzadeh, Najar, Latifi, Tehran, & Kong, 2013). However, the electrospinning process has generated mostly 2D thin layers [usually between 200 to 1000 nm (Ahirwal, Hébraud, Kádár, Wilhelm, & Schlatter, 2013)] of compact nanofibers with small pores, thus limiting its application in tissue engineering (Hejazi, Mirzadeh, Contessi, Tanzi, & Faré, 2017). Traditional electrospinning presents difficulties to generate 3D scaffolds, in the first place, due to the repulsion generated by the accumulation of electrostatic charge between the already deposited fibers and the incoming ones (Ahirwal, Hébraud, Kádár, Wilhelm, & Schlatter, 2013), and secondly, because the fibers that reach the collector are wet and soft (the solvent doesn’t evaporate completely during the flight) making the 3D configuration of the jet collapse into a 2D layer when deposited on the collector (Sun et al., 2012). Several studies have addressed this issue by testing new techniques such as wet electrospinning, coarse fibers integrated electrospinning, and electrospinning with porogens (Cai, Xu, Jiang, & Yang, 2013). To address this problem, this study will test if a thick and porous scaffold can be developed by using the sequential electrospinning technique. This work presents a novel facile electrospinning method for creating 3D nanofiber scaffolds. The scaffolds were fabricated by sequentially electrospinning the polymer nanofibers on a solidified layer. Between each electrospinning cycle, the scaffold was left to dry in order to avoid fiber dissolution during continuous electrospinning. The objective of this study is to test whether this technique can increase the thickness of nanofiber scaffolds with consistent POROSITY.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2. MATERIALS AND METHODS

2.1 MATERIALES

2.1 MATERIALS

Una solución de agua y alcohol polivinilico (10% p/p, PVA, Tongli Tech, China) fue utilizada como el material de nanofibra.

Poly vinyl alcohol (10 % wt, PVA, Tongli Tech, China) water solution was used as the nanofiber material.

2.2 MONTAJE DEL ELECTROSPINNING

2.2 ELECTROSPINNING SETUP

Un cilindro colector de acero inoxidable (Diámetro = 100 nm, largo = 300 nm) fue instalado dentro de la Plataforma Robótica de Electrospinning (TL-Pro-BM, Tongli Tech, China). El colector fue ubicado de manera perpendicular al inyector para crear una distancia lineal de desplazamiento para la inyección de fibras; este colector fue conectado a un voltaje negativo y rotado a una velocidad de 1000 rpm. Una aguja gauge 23 (0,33 de diámetro interno) de acero inoxidable fue montada en el inyector, que se conecta a

A stainless steel cylinder collector (Diameter = 100 mm, length = 300 mm) was installed inside the Electrospinning Robotic Platform (TL-Pro-BM, Tongli Tech, China). The collector was located perpendicular to the spinneret to create a lineal jet fiber travel distance; this collector was connected to a negative voltage and rotated at speed of 1000 rpm. A stainless-steel needle was assembled on the spinneret with a 23 gauge (0.33 mm inner diameter) which is connected to a positive voltage supplier. The tip of syringe

62 / Investigaciones de los alumnos

un suministro de voltaje positivo. La punta de la jeringa tuvo una distancia fija de 122 nm y un ángulo de 45° con respecto al colector. Esta se movió paralelamente al colector a una velocidad de 5 nm/s. Un scaffold de ocho capas fue construido mediante la técnica de electrospinning secuencial, con un punto de partida de 10 nm y una distancia de desplazamiento de 250 nm. Cada capa fue producida en una hora de ciclos de electrospinning manteniendo los parámetros. Para permitir la solidificación de la capa previa y la disipación de las cargas eléctricas, existió una pausa de al menos 3 horas de duración entre los ciclos. Antes de comenzar un nuevo ciclo una pequeña muestra de estera (1 cm x 5 cm aprox.) fue desprendida del colector. El ciclo fue repetido 8 veces, lo que significó 8 horas hasta que el electrospinning estuviera completo. Cada muestra fue etiquetada posteriormente por la cantidad de capas que esta contiene, p.e. por la generación de una muestra luego de que se completaran 3 ciclos de electrospinning. Además, una estera de control fue construida mediante la técnica tradicional de electrospinning. La distancia de desplazamiento usada para este montaje fue 63 nm y la duración del electrospinning fue 2 horas. Es necesario notar que la razón entre la distancia de desplazamiento vs. el tiempo del proceso es casi el mismo para ambos montajes.

had a fixed distance of 122 mm to the collector with a fixed angle of 45°. It was moved parallel to the collector at speed of 5 mm/s. An eight-layer scaffold was built using sequential electrospinning technique, with a start point of 10 mm and a travel distance of 250 mm. Each layer was produced in one hour long electrospinning cycles maintaining the parameters. To allow the solidification of the previous layer and the dispersion of electrocharges, there was at least a 3 hours long pause in between the cycles. Before starting a new cycle one small sample (1 cm x 5 cm app) of mat was peeled off the collector. The cycle was repeated 8 times, which mean 8 hours of electrospinning were completed. Each sample was named after the amount of layers it includes, e.g. to generate sample 3 three cycles of sequential electrospinning where completed. Also, a control mat was built using the traditional electrospinning method. The travel distance used for this setup was 63 mm and the duration of the electrospinning was 2 hours. Notice the ratio travel distance vs. process time is almost the same for both setups.

2.3 MEDICIÓN DE ATRIBUTOS

2.3 ATTRIBUTES MEASUREMENT

Los atributos de interés para este estudio son espesor, porosidad, ORIENTACIÓN, y diámetro de fibra, con un foco en los primeros dos. El espesor de cada muestra fue registrado con un medidor gauge de espesor (Mitutoyo, Japan). Las imágenes de las muestras 1 y 8 fueron obtenidas con un microscopio de barrido electrónico (Hitachi S4300SE/N). Las ampliaciones usadas fueron 700 y 1500 para la vista superior, y 800 para la vista transversal. En seguida, las imágenes fueron analizadas para obtener los atributos requeridos con el software de acceso libre ImageJ. El espesor del scaffold fue medido manualmente a partir de la imagen. Porosidad, orientación y diámetro fueron calculados mediante los módulos DiameterJ y PorosityJ.

The attributes of interest for this study are thickness, porosity, ORIENTATION and fiber diameter, with a focus in the first two. The thickness of each sample was measure with a thickness gauge (Mitutoyo, Japan). Images of samples 1, 8 and control were obtained with the scanning electron microscope (Hitachi S4300SE/N). The magnifications used were 700 and 1500 for top view, and 800 for cross sectional view. The images were then analyzed to obtain the required attributes with ImageJ open source software. The thickness of the scaffold was measure manually from the image. Porosity, orientation and diameter size were calculated by the DiameterJ and PorosityJ plugin.

Figura 1. Gráfico de dispersión y regresión lineal de los registros de espesor, realizados mediante el medidor gauge, para las ocho muestras de electrospinning. Figure 1. Scatter plot and linear regression of thickness measurements by gauge for the eight sequential electrospinning samples.

Students’ research / 63

3. RESULTADOS

3. RESULTS

En primer lugar, las muestras electrohiladas fueron examinadas visualmente para distinguir atributos observables tales como color o dureza. Las primeras dos muestras fueron translúcidas y muy delicadas; estas portaban una gran carga electrostática. Muestras 6, 7 y 8 fueron opacas y firmes.

Firstly, the electrospun samples were visually examined to distinguish observable attributes such as color or hardness. The first two samples were translucent and very delicate; they possessed a high electrostatic charge. Samples 6, 7 and 8 were opaque and firmer.

Los valores de espesor de las muestras obtenidas con el medidor gauge son representados como un gráfico de dispersión, al cual se ajusta una curva lineal (Figura 1). Los valores siguen una tendencia lineal con un valor R2 de 0,9764. Cada ciclo adicional de electrospinning agrega aproximadamente 0,0045 nm al scaffold final. El valor-p para el coeficiente es inferior a 5% (significancia). Con el estudio se verifica que el espesor del scaffold se incrementa linealmente con cada ciclo secuencial. El espesor de las muestras 1, 8 y control también fue registrado usando imágenes transversales SEM, tal como se presenta en la Figura 2. La diferencia de espesor se observa en las fotografías. Los registros obtenidos se presentan en la Tabla 1. Para este estudio específico, el scaffold construido por electrospinning secuencial alcanza casi el doble de espesor que el obtenido por electrospinning continuo. Como se observa en la Figura 2, la muestra de control tiene el diámetro de fibra más pequeño y las fibras no tienen orientación, Los valores de los atributos obtenidos mediante el software ImageJ se presentan en la Tabla 1. La muestra de control presenta una mayor porosidad que

The thickness values of the samples obtained with the gauge are presented as a scatter plot adjusted to a linear curve (Figure 1). The values follow a linear tendency with an R2 value of 0.9764. Each additional sequential electrospinning cycle is adding approximately 0.0045 mm to the final scaffold. The p-value for the coefficient is less than 5% (significant). With the study it is verified that the thickness of the scaffold increases linearly with each sequential cycle. The thickness of samples 1, 8 and control were also measured using SEM cross sectional images and are presented in Figure 2. The difference in thickness is observable in the photographs. The measurements obtained are presented in Table 1. For this specific study the scaffold built by sequential electrospinning reached almost double the thickness of the one by continuous electrospinning. As shown in Figure 2 the control sample has the smallest fiber diameter and the fibers have no orientation. The values of the attributes obtained by ImageJ software are presented in Table 1. The control sample presents a higher porosity than the sample obtained by sequential electrospinning, which indicates that the control sample has less amount of polymer deposited. One possible explanation of this

Figura 2. Fotografías obtenidas mediante SEM. a, b y c corresponden a cortes transversales de las muestras 1, 8 y control, respectivamente. Ampliación 800. d, e y f son vistas superiores de las muestras 1, 8 y control, respectivamente. Ampliación 1500. Figure 2. Photographs obtained by SEM. a, b and c correspond to the cross sectional cuts of samples 1, 8 and control, respectively. Magnification 800. d, e and f are top views of samples 1, 8 and control, respectively. Magnification 1500.

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Table 1. Summary of measurements obtained by analyzing SEM images of Sample 1, 8 and Control with image processing software ImageJ. Thickness measurements are compared to those obtained by gauge. Sample

Gauge Thickness (mm)

SEM Thickness (mm)

Porosity

Fiber Diameter (μm)

0.0034

0.0047

36.7%

0.9589

0.0348

0.0582

46.7%

0.6655

Control

0.0286

0.0306

50.7%

0.4852

la muestra obtenida por electrospinning secuencial, lo que indica que la muestra de control tiene una menor cantidad de polímero depositado. Una posible explicación para este fenómeno es que la acumulación de carga eléctrica en el colector genera una fuerza repulsiva que causa que la fibra polimérica eyectada tenga un diámetro reducido (Thompson, Chase, Yarin, & Reneker, 2007). Por lo tanto, existe una disminución en la cantidad de polímero depositado en el colector. Un punto debe ser alcanzado en el que las cargas eléctricas acumuladas son tales que el proceso de electrospinning se detiene. Cuando se aplica el electrospinning secuencial, este problema se reduce puesto que existe una pausa entre ciclos de electrospinning, que permiten la disipación de la carga eléctrica. Cuando se comparan los atributos de las muestras 1 y 8 (Tabla 1), se determina que la muestra 8 tiene mayor porososidad y diámetro de fibra. Esto puede ser explicado por la topología de la superficie sobre la cual las fibras de cada muestra se depositan. Las fibras de la muestra 1 se depositan directamente sobre la superficie lisa del colector de acero, causando que sus fibras se empaquen densamente con una porosidad menor. Por el contrario, las fibras de la muestra 8 se depositan sobre una superficie irregular formada por los 7 ciclos previos de electrospinning, de tal forma que la porosidad se incrementa. La principal razón de usar un colector rotacional es la creación de estructuras de fibras alineadas. La mayoría de las matrices extracelulares naturales tiene una arquitectura orientacional definida o regular en relación a la función del tejido, por lo tanto, el alineamiento de fibras es un requisito para ciertas estructuras (Zhong et al., 2006). Se observó que en la muestra de control las fibras no estaban alineadas, a pesar de que para la muestra 8 la orientación vertical de las fibras aún pudo ser detectada. La acumulación de cargas eléctricas en la muestra de control genera una fuerza repulsiva que causa el depósito aleatorio de fibras en el colector, Debe tenerse en consideración que el espesor total de la estera construida por electrospinning secuencial alcanza solamente decenas de micrones, sin embargo, en ingeniería de tejidos un scaffold funcional debe tener una estructura 3D con al menos un espesor milimétrico. Se ha descubierto que el espesor añadido al scaffold se comporta linealmente; consecuentemente, el espesor deseado puede ser obtenido por repetición de ciclos. Sin embargo, se aconseja realizar

phenomenon is that the accumulation of electrocharge on the collector generates a repulsive force which causes the polymer jet to have a reduced diameter (Thompson, Chase, Yarin, & Reneker, 2007). Therefore, there is a decrease in the amount of polymer deposited on the collector. A point should be reached in which the accumulated electrocharges are such that the electrospinning process to stop. When sequential electrospinning is applied, that problem is reduced since there is a timespan between cycles of electrospinning in which the electrocharges are allowed to dissipate. When comparing the attributes of sample 1 and 8 (Table 1), it is determined that sample 8 has a bigger porosity and fiber diameter. This can be explained by the topology of the surface on which the fibers of each sample are deposited. Sample 1 fibers are deposited straightly over the smooth surface of the steel collector, causing its fibers to be densely packed with a smaller porosity. On the contrary the fibers of sample 8 are deposited over the irregular surface formed by 7 previous electrospinning cycles in a way that the porosity is increased. The main reason of using a rotational collector is the creation of aligned fiber scaffolds. Most native extracellular matrices have a regular or defined orientation architecture significant for tissue function, therefore fiber alignment is a requirement for certain scaffolds (Zhong et al., 2006). It was observed that fibers in the control sample are not aligned, yet, for sample 8 the vertical orientation of the fibers could still be detected. The accumulation of electrocharges in the control sample generates a repulsive force causing the fibers to be deposited in a random way on the collector. It must be taken into consideration that the total thickness of the mat built by sequential electrospinning reached only the tens of microns, however, in tissue engineering a functioning scaffold must have a 3D structure with at least a millimetric thickness. It was discovered that the thickness added to the scaffold behaves linearly; consequently, the desire thickness could be obtained by repetition of cycles. However, it is encouraged to realize the experiment with an additional number of cycles to prove that the thickness curve maintains its linearity. Another drawback is the length of fabrication time, considering that before starting with the new layer the previous one has to be dry. If each cycle only adds 10

Students’ research / 65

el experimento con un número adicional de ciclos para probar que la curva de espesor mantiene su linealidad. Otra desventaja es la extensión del tiempo de fabricación, considerando que antes de empezar con una nueva capa la anterior debe estar seca. Si cada ciclo agrega solo 10 micrones de espesor, entonces, para alcanzar 1 mm deben ser completados alrededor de 100 ciclos. Un estudio centrado en determinar cuál es la máxima cantidad de material aplicado en cada ciclo se propone.

microns of thickness then to be able to reach 1 mm around a 100 cycles must be completed. A study focused in determining what is the maximum amount of material applied in each cycle is proposed.

4. CONCLUSIÓN

4. CONCLUSION

Una nueva aproximación al electrospinning fue propuesta para generar scaffolds porosos 3D. El electrospinning secuencial consiste en la repetición de ciclos de electrospinning en el mismo colector, separados por una pausa de secado. Se demostró que el espesor del scaffold se incrementa linealmente con cada ciclo. Scaffolds construidos con los métodos secuencial y continuo fueron comparados. El espesor obtenido utilizando el nuevo método casi dobla al obtenido por el método tradicional. A pesar de que las porosidades de ambas estructuras son similares, el método tradicional alcanza un mayor porcentaje de porosidad. Podría ser interesante continuar futuros estudios para mejorar la porosidad e incrementar el espesor alcanzado.

A novel approach for electrospinning was presented to generate 3D porous scaffolds. Sequential electrospinning consists of the repetition of electrospinning cycles on the same collector separated by a drying time gap. It was proved that the thickness of the scaffold increases linearly with each cycle. Scaffolds built with the sequential and the continuous methods were compared. The thickness obtained using the novel method almost doubles the traditional one. Although the porosities of both scaffolds are similar, the traditional method achieved a bigger porosity percentage. It would be interesting to continue further studies to improve the porosity and increase the thickness achieved.

AGRADECIMIENTOS

ACKNOWLEDGEMENTS

Me gustaría agradecer a mi compañera de laboratorio Stephanie; nos complementamos mutuamente y formamos un gran equipo. Yingee nos ayudó desde el primer día cuando nos enseñó cómo usar la máquina de electrospinning, hasta cuando llegamos al SEM. El Dr. George tuvo abiertas las puertas de su oficina para responder cualquiera de nuestras preguntas con paciencia y una sonrisa, Gracias al Director Albert Sacco, Jr., a Zaida Gracia y a Andrea Arias por darnos la oportunidad de participar en el programa REU en TTU.

I would like to thank my lab partner Stephanie; we complemented each other and formed a great team. Yingge helped us from the very first day when he taught us how to use the electrospinning machine to the day we went to the SEM. Dr. George had the doors of his office open for us to answer any of our questions with patience and a smile. Thank you to Dean Albert Sacco, Jr., Zaida Gracia and Andrea Arias for giving us the opportunity to participate in the REU program at TTU.

GLOSARIO

GLOSSARY

ELECTROSPINNING: técnica usada para la generación de nanofibras. MATRIZ EXTRACELULAR: arreglo complejo de biomateriales que provee soporte estructural para el crecimiento celular. ORIENTACIÓN DE FIBRA: ángulo de fibras. POROSIDAD: fracción de espacio vacío en los scaffolds. SCAFFOLD: molde de biomaterial para la formación de tejidos.

ELECTROSPINNING: technique used for the generation of nanofibers. EXTRACELLULAR MATRIX: complex array of biomaterials that provide structural support for cell growth. FIBER ORIENTATION: fiber angle. POROSITY: fraction of the void spaced in the scaffolds. SCAFFOLD: biomaterial manmade template for tissue formation.

66 / Investigaciones de los alumnos

PRINCIPIO CIENTÍFICO

SCIENTIFIC PRINCIPLE

El electrospinning es una técnica utilizada para la generación de fibras poliméricas submicrónicas y nanométricas. Existen tres componentes principales del mecanismo: 1) un suministro de alto voltaje, 2) un tubo capilar con una pipeta de diámetro pequeño que contenga una solución polimérica (o disolución) y una 3) pantalla recolectora (Huang, Zhang, Kotaki, & Ramakrishna, 2003).

Electrospinning is a technique used for the generation of submicronic and nanometric polymer fibers. There are three main components of the mechanism: 1) a high voltage supplier, 2) a capillary tube with a pipette of small diameter containing a polymer solution (or melt) and a 3) collecting screen (Huang, Zhang, Kotaki, & Ramakrishna, 2003).

Un electrodo es conectado al tubo y un alto voltaje (de 5 a 50 kV) es aplicado, lo que crea una diferencia de potencial entre la punta capilar y el colector (sistema de puesta a tierra) (Kopp, Bergman, & Amorin, 2013). A medida que el campo eléctrico se incrementa, la fuerza repulsiva generada entre cargas durante el depósito se opone a la tensión superficial del fluido, lo que induce una gota que adquiere una forma cónica conocida como el cono de Taylor. Con el incremento de potencial, se alcanza un punto crítico donde la fuerza repulsiva vence a la tensión superficial y el chorro cargado del fluido es eyectado desde la punta del cono. La inyección se compone de dos etapas: 1) un flujo laminar estable y 2) un flujo más delgado y alargado, que se convierte en un flujo circular (Stanger, Tucker, & Staiger, 2005).

An electrode is connected to the tube and a high voltage (5 to 50 kV) is applied, creating a potential difference between the capillary tip and the collector (ground system) (Kopp, Bergmann, & Amorim, 2013). As the electric field is increased the repulsive force generated between charges in the drop oppose the surface tension of the fluid resulting in the droplet changing form into a conical shale known as the Taylor cone. With an increase of potential, a critical point where the repulsive force overcomes the surface tension is reached and the charged jet of the fluid is ejected from the tip of the cone. The jet is composed by two stages: 1) laminar a stable flow and 2) a thinner, more elongated and unstable flow, turning into circular spirals (Stanger , Tucker, & Staiger, 2005).

Figure 3. Formación de una fibra eyectada. Figure 3. Fiber jet formation.

Students’ research / 67

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EQUIPO DE INVESTIGADORES / RESEARCH TEAM

Valentina Cortés

Stephanie Polanco

Yingge Zhou George Z. Tan

Probabilidades de obtener compensaciones en un arbitraje de construcción en Chile Probabilities of receiving compensation from a construction arbitration in Chile Ignacio Torres1, alumno de magíster. Alfredo Serpell1, profesor titular.

Ignacio Torres1, masters student. Alfredo Serpell1, full professor.

1Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción, Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile. *Autor para correspondencia: ivtorres@uc.cl.

1Departament of Construction Engineering Management, School of Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile. *Correspondence author: ivtorres@uc.cl.

Students’ research / 69

RESUMEN

ABSTRACT

Este trabajo busca dar a conocer las probabilidades de obtener una compensación tras un juicio arbitral de un conflicto contractual en la industria de la construcción chilena. Para lograr esto, se analizaron 98 juicios arbitrales de la construcción chilena aportados por el Centro de Arbitraje y Mediación, se creó una base de datos con la información allí obtenida y se procedió a modelar las probabilidades de solicitar un monto y de obtener una compensación. En promedio, los montos solicitados ascienden a un 80% del monto original del contrato y se pueden modelar como una distribución Normal (μ=0, σ=1) si se aplica una transformación a los datos. En cuanto a los montos compensados tras el fallo arbitral, estos no se pueden modelar como una distribución normal y su probabilidad está basada en el histograma de la distribución. En promedio se compensa a las partes con un 28% del monto total solicitado.

This paper seeks to raise the probability of receiving compensation after an arbitration in a contractual dispute within the Chilean construction industry. In order to achieve this, we analysed 98 arbitration procedures in the Chilean construction sector from the Arbitration and Mediation Centre, created a database of that information, and modelled the probabilities of requesting an amount and receiving compensation. On average, the requested amounts were 80% of the original contract value and can be modelled as a normal distribution (μ=0, σ=1) when the data are transformed. The amount of compensation following arbitration could not be modelled as a normal distribution, and the probability was based on the distribution of the data in the histogram. On average, parties are ultimately compensated with 28% of the requested amount.

Palabras clave: disputa, ganancias, probabilidad.

Keywords: dispute, arbitration, compensation, payments, probability.

arbitraje,

compensación,

1. INTRODUCCIÓN No cabe duda alguna que la industria de la construcción es una industria fragmentada y que generalmente se caracteriza por el rol antagonista entre las distintas partes: mandantes, diseñadores, ingenieros, contratistas, subcontratistas, proveedores, instituciones financieras y otros (Mahamid, 2014; Musonda & Muya, 2011; Oyuela Medina, 2010; Rahman & Kumaraswamy, 2004; Tazelaar & Snijders, 2010). Es una industria que ha evolucionado cada vez más en proyectos de mayor envergadura, complejidad e incertidumbre sin necesariamente aumentar los tiempos de construcción y planificación. Debido a la alta complejidad y el involucramiento de varios actores con culturas distintas no sorprende que la industria se caracterice también por ser una de las más conflictivas y más propensa a litigios, aunque, paradójicamente, es también líder en métodos de resolución de conflictos (Cakmak & Cakmak, 2013; Gebken & Gibson, 2006; Gebken II, Gibson, & Groton, 2005; Mahamid, 2014; Naismith, Sethi, Ghaffarianhoseini, & Tookey, 2016; Zaneldin, 2006). El arbitraje es un método de resolución de disputas que en general se emplea cuando la disputa ha estado mucho tiempo sin resolverse, la hostilidad entre las partes ha escalado y no han logrado solucionar los problemas en las instancias previas. Si bien el costo y tiempo de un arbitraje es bajo en relación al que tiene solucionar el conflicto por la justicia ordinaria, este tiende a ser más alto que los otros métodos de resolución alternativa, o ADR por sus siglas

1. INTRODUCTION There is no doubt that the construction industry is fragmented and generally characterized as playing an antagonistic role between constituents, designers, engineers, contractors, subcontractors, suppliers, financial institutions, and others (Mahamid, 2016; Musonda & Muya, 2011; Oyuela Medina, 2010; Rahman & Kumaraswamy, 2004; Tazelaar & Snijders, 2010). It is an industry that has increasingly involved larger projects with more uncertainties without necessarily increasing construction and planning times. Due to the high complexity and involvement of several actors with different cultures, it is not surprising that the industry is characterized as one of the most conflict-prone and litigious, although it is also paradoxically a leader in conflict resolution methods (Cakmak & Cakmak, 2013; Gebken, II, Gibson, & Groton, 2005; Gebken & Gibson, 2006; Mahamid, 2016; Naismith, Sethi, Ghaffarianhoseini, & Tookey, 2016). Arbitration is a dispute resolution method that is used when disputes remain unresolved, with escalated hostility between parties, and when previous solutions have not led to resolutions. Although the cost and time of arbitration is low, relative to seeking resolution through litigation, it is more costly than other alternative dispute resolution (ADR) tend to be (Oyuela Medina, 2010). Furthermore, arbitration only sometimes meets the objectives of all parties and it might not be as effective (Comisión, 2014). There is little knowledge about the economic benefits gained through arbitration in Chile. Due to this

70 / Investigaciones de los alumnos

en inglés (Oyuela Medina, 2010). Además, el arbitraje solo algunas veces satisface los objetivos de las partes y puede no ser tan eficaz (Comisión, 2014). Existe en general muy poco conocimiento acerca de los beneficios económicos que puede tener un arbitraje y es por eso que se investigó la probabilidad de obtener ganancias tras un arbitraje para poder tener una postura más informada antes de iniciar el litigio.

knowledge deficit, this paper investigates the probability of receiving benefits following an arbitration in order to develop a more comprehensive position prior to the start of the lawsuit.

2. METODOLOGÍA

2. METHODOLOGY

Se analizaron los 98 arbitrajes del Centro de Arbitraje y Mediación de la Cámara de Comercio de Santiago (CAM), filtrados en primer lugar por su fecha de ocurrencia. Se eligieron aquellos ocurridos entre los años 2012 y 2015. El segundo filtro que se usó fue filtrar los arbitrajes por materia, opción que trae la plataforma web www.ecamsantiago.cl. La materia escogida fue “construcción / obras de ingeniería”. El último filtro que se usó es que los arbitrajes debían haber concluido, independiente de su causal de término. Una vez realizado esto se procedió a analizar los arbitrajes en busca de las causas de cada conflicto y se recolectaron las siguientes variables en una base de datos:

Arbitrations were collected from the Arbitration and Mediation Centre of the Santiago Chamber of Commerce (www.e-camsantiago.cl). Three filters were applied date of occurrence, subject of arbitration, and state of arbitration completion. A total of 98 finalized arbitrations were selected from between 2012 and 2015 pertaining ‘construction/engineering projects.’ The following variables were collected to assess causes of each conflict:

· Tipo de árbitro · Método de resolución · Demandante principal · Demandado principal · Tipo de obra · Tipo de contrato · Duración original del contrato · Monto original del contrato · Causas según el demandante principal · Causas según el demandado principal Luego, usando Minitab, se modeló la probabilidad de solicitar un monto de compensación como porcentaje del monto original del contrato y se hizo una regresión stepwise que entrega una función que describe este monto. Posteriormente, se modeló la probabilidad de obtener una compensación tras el fallo arbitral como porcentaje del monto solicitado inicialmente para intentar predecir el monto a recibir tras un arbitraje. También se hizo una regresión stepwise que intentara entregar la función que mejor describe esto, pero dado que el R2 dio fue tan pequeño, no hay certeza que sea un buen descriptor del obtener una compensación tras el fallo arbitral por lo que se decidió trabajar con el histograma que representa de manera más fiel los datos.

· Type of arbitrator · Resolution method · Principal plaintiff · Principal defendant · Type of project · Type of contract · Original contract duration · Original contract sum · Principal claimant’s case · Principal defendant’s case Using Minitab, the probability of requesting a compensation as a percentage of the original contract amount was modelled using a stepwise regression that yielded a function describing the value of the requested compensation. Next, the probability of receiving compensation following the arbitration verdict was calculated as the percentage of the initially requested amount in order to try and predict the amount to be received after the arbitration. A stepwise regression was done, to try to generate the function that best described the data. However, given the very low R2, there was no certainty that such a model would be adequate, so any further analysis was conducted using the data distribution, which more accurately represented the data rather than the stepwise regression model.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3. RESULTS AND DISCUSSION

En primer lugar, se analizó si los montos solicitados en la

The first analysis assessed whether the amounts

Students’ research / 71

Figura 1. Histograma del monto solicitado como porcentaje del monto original del contrato. Figure 1. Histogram of the solicited amount as a percentage of the original contract.

DEMANDA PRINCIPAL y reconvencional eran iguales. Se hizo un test-t de Student y una ANOVA con un α=0,01 para ver si eran de medias idénticas y de varianza idéntica respectivamente. Se usó Minitab para hacer el testeo y resultó que para ambos casos, había suficiente confianza para decir que los montos solicitados eran iguales en media y varianza, pues el valor-p fue de 0,468 y de 0,699 respectivamente. De este modo, se trabajó el monto solicitado como uno solo. Al ver el histograma de la distribución del monto solicitado, como porcentaje del monto original del contrato, se obtuvo lo siguiente (Figura 1).

requested in the MAIN CLAIM and COUNTER CLAIM were the same. Student’s t-test and ANOVA were chosen as statistical tests, with α = 0.01, and it showed that the means and variances from the primary and counter claims were not significantly different (p=0.468 and 0.699, respectively). Given these results, the requested sums were combined and treated as a single variable for subsequent analysis. Figure 1 shows the distributions of the requested amounts, as a percentage of the original contractual sum.

Para normalizar los datos, el software propone usar la transformada de Johnson. Haciendo esto, cada dato es transformado mediante una función generada automáticamente por el programa. La función viene de tres familias de posibles que vienen programadas y cada factor se ajusta según los datos existentes. De esta manera, el software elige automáticamente la función que asemeja más los datos a una distribución Normal (μ=0, σ=1). Tras aplicar la función, los datos pasan a ser altamente normales y distribuyen muy parecido a la distribución normal mencionada anteriormente. La función usada para transformar los datos es:

The data were standardized using a Johnson transformation, conducted within Minitab, which is a transformation with which the data is used in a function which gives a result that would most closely resemble a normal distribution (μ = 0, σ = 1). After the transformation was done, the data are normally distributed and can be treated as such. The data transformation function was:

(1) Aplicando la transformada a los datos, es posible usar los datos de una Normal (μ=0, σ=1) para saber las probabilidades que alguien solicite algún monto a ser compensado. Hay que tener cuidado que para saber el monto solicitado viendo solamente la distribución normal

Using the normalized data, it was possible to determine the probabilities of someone asking for a particular amount as compensation. Note that, in order to determine the requested amount from the probability distribution, one must use the inverse of Eq. 1 to transform the amount

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Figura 2. Frecuencia acumulada del monto solicitado tras normalizarlos usando la ecuación (1). Figure 2. Cumulative frequency of the requested amount, following data using equation (1).

hay que hacer la inversa de la ecuación (1) para encontrar el monto solicitado. La frecuencia acumulada de los datos transformados se puede ver en la Figura 2. Finalmente, se procedió a hacer la regresión stepwise que modele la función que predice el monto a ser solicitado. Esta regresión, arrojó que con un R2 de 0,3994 el monto solicitado se puede predecir el monto solicitado usando la siguiente función: Si el demandado es contratista: solicitado=0,965-0,001246×duración obra [días]

(2)

Si el demandado es el mandante: solicitado=0,961-0,001246×duración obra [días]

(3)

Si el demandado es subcontrato: solicitado=1,212-0,001246×duración obra [días]

(4)

Para los casos que tuvieran sentencia existía un monto compensado. Esta información es solamente accesible para este tipo de causal de término, ya que para aquellos arbitrajes que no tienen sentencia no se puede saber los montos compensados ya que, o no existen, o son confidenciales y externos al arbitraje. Siguiendo la lógica anterior, se realizó un test-t de Student y una ANOVA con un α = 0,01 para ver si la media y la varianza de los montos compensados para la demanda principal y reconvencional eran o no estadísticamente iguales y por lo tanto se podían tratar como una sola variable. Nuevamente se usó Minitab para el estudio de los datos, y del análisis se pudo observar que valor-p que era de 0,72 para la media y de 0,171 para varianza. Al ser ambos mayores que el α utilizado, se concluyó que había suficiente evidencia para tratar el monto compensado para

back into monetary value. The cumulative frequency of transformed data is shown in Figure 2. Finally, a stepwise regression model was done in order to predict the requested amounts. This regression had a R2 of 0.3994, and the following functions:

If the defendant is a contractor: amount requested=0.965-0.001246×work duration [days] (2) If the defendant is the principal: amount requested=0.961-0.001246×work duration [days] (3) If the defendant is a subcontractor: amount requested=1.212-0.001246×work duration [days] (4) Determining the amount of compensation is somewhat more difficult. Information about compensation amounts are only available for concluded cases. In other words, one cannot know the amount of compensation of arbitrations that have yet to be decided, are confidential, or outside of the arbitration process. Therefore, in order to estimate the amount of compensation, Student’s t-test and an ANOVA were performed with α = 0.01 to assess whether the mean and variance of the compensated amounts for the main and counter claim were statistically different. Again, Minitab was used to assess the data, and the analysis showed no statistical differences (p=0.72 > α and 0.171 > α, respectively). Therefore, the amounts of compensation from the main claim and counter claim were combined for further assessment and treated as a single random variable.

Students’ research / 73

Figura 3. Distribución de los montos compensados por los árbitros como porcentaje del monto solicitado. Figure 3. Distribution of the amounts of compensation from arbitrators as a percentage of the requested amount.

la demanda principal y reconvencional como uno solo. Al combinar los montos compensados de la demanda principal con los de la demanda reconvencional, se aprecia que su distribución es la que se presenta en la Figura 3. Cuando se hizo el análisis para ver a qué distribución de probabilidades se asemejaba esto, todos los test realizados tienen una valor-p pequeño, menores a 0,005, por lo tanto, es imposible decir que estos datos provienen de una distribución de probabilidades conocida. Además, el hecho que se incluya el número cero descarta varias funciones de probabilidad como la exponencial o la lognormal pues estas por definición matemática no lo pueden incluir. Esto implicó que varias funciones de probabilidad típicas tuvieran que ser descartadas por este motivo, reduciendo el número de distribuciones a un rango menor. Por lo tanto, la distribución de probabilidades no es más que el histograma presentado anteriormente.

Figure 3 shows the combination of amounts of compensation from the principal claim and the counter claim. The analysis of the probability distribution had a very small p-value (<0.005), and it was impossible to say that the data conformed to a known probability distribution. In addition, the fact that zero is included removes several probability functions, including exponential and log-normal ones, thus reducing the number of potential distributions. In addition, as mentioned in the methodology a stepwise regression was performed; however, it was discarded, given the low R2 (0.087). For these reasons, the probability distribution is based solely on the histogram (Figure 3), which shows an average amount of compensation paid through arbitration of 28%. The histogram is therefore the only mean to generate predictions for the compensated amounts.

Tal como se mencionó en la metodología, se hizo una regresión stepwise, al igual que para los montos solicitados, pero dado que el R2 de la regresión fue demasiado bajo (0,087), no existía evidencia fuerte para sugerir que fuera un buen descriptor de la tendencia y se prefirió no trabajar con esta regresión. 4. CONCLUSIONES

4. CONCLUSIONS

Es siempre preferible, en términos de costo, plazo y hostilidad que los reclamos se resuelvan lo antes posibles y que no escalen a arbitrajes o la justicia ordinaria. Para lograr esto se pueden incluir cláusulas contractuales que

It is always preferable, in terms of cost, time, and amicability, for claims be resolved as soon as possible and not escalate to arbitration or the courts. To help achieve this, contractual clauses that include early dispute resolution can be

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incluyan métodos de resolución de disputas tempranas, especialmente en proyectos de montos muy altos en que el costo de usar estos métodos es muy bajo en relación al costo del proyecto en general. Antes de iniciar un proceso arbitral sería conveniente ver si es económicamente rentable, basando la decisión en las probabilidades presentadas. Si se considera que en promedio se solicita un 80% del monto original del contrato y se compensa un 28% de lo solicitado, se termina obteniendo un 22% del monto original del contrato. En contratos de montos pequeños, este 22% puede ser inferior al costo del arbitraje pues involucra pagar abogados y destinar tiempo y recursos que se podrían invertir para otros negocios. En cuanto al arbitraje mismo, y según lo que se analizó, el informe pericial coincide altamente con la sentencia del árbitro. De esta manera, se recomienda que antes de comenzar el juicio se contrate a un perito ajeno al proyecto para que de su veredicto de manera objetiva. Si el informe pericial es favorable, entonces iniciar el arbitraje no es una mala idea dado que es probable que el árbitro falle de manera similar a la opinión del perito. Combinando esta información con las probabilidades de los montos obtenidos y solicitados se puede enfrentar al arbitraje con una nueva perspectiva que da luces para saber si es conveniente o no iniciar el arbitraje. Para mejorar el estudio, se recomienda ampliar la base de datos para tener un mayor número de arbitrajes y poder hacer una investigación más robusta y más sólida. Los nuevos arbitrajes no se tienen por qué limitar al CAM y pueden agregarse otros casos arbitrales a los que se pueda tener acceso.

included, especially in high-value projects, where the cost of using such methods is low in relation to the overall cost of the project. Before starting arbitration, it is advisable to determine if it is economically profitable, given the probabilities presented here. If an average of 80% of the original contract sum is requested and 28% of the requested amount is ultimately paid, this means that only 22% of the original contract amount is generally received. For small contracts, this 22% may be lower than the cost of arbitration, which includes paying lawyers and allocating time and resources that could be invested in more economically viable pursuits. As for the arbitration itself, and according to what was analysed, the expert report agrees with the rulings of the arbitrators. Therefore, it is recommended that before beginning a trial, a project expert should be hired to make an objective report. If the report is favourable, then initiating arbitration is not a bad idea, since it is likely that the arbitrator will arrive to a similar opinion as the expert. Combining this information with the probabilities derived in this study gives insight into whether it is convenient to begin arbitration for you can predict the outcome of the verdict. To improve the study, the database should be expanded to include a greater number of arbitrations in order to make a more robust and solid assessment. The new arbitrations need not be limited to the Santiago Chamber of Commerce, and other arbitrated cases could be included.

AGRADECIMIENTOS

ACKNOWLEDGEMENTS

A Macarena Letelier, Francisco Del Río y Laura Villalobos quienes me dieron la opción de poder acceder a la base de datos del Centro de Arbitraje y Mediación.

Thanks to Macarena Letelier, Francisco Del Rio, and Laura Villalobos, who provided access to the databases at the Arbitration and Mediation Center.

GLOSARIO

GLOSSARY

DEMANDA PRINCIPAL: La primera demanda, es aquella que inicia las acciones y se solicita una compensación. DEMANDA RECONVENCIONAL: La contraparte puede contrademandar, y a esta nueva demanda se le conoce por demanda reconvencional. También solicita un monto.

MAIN CLAIM: The first demand, which initiates the actions and in which compensation is requested. COUNTER CLAIM: The demand presented by the other party in response to the main demand, in which an amount of compensation is also specified.

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PRINCIPIO CIENTÍFICO

SCIENTIFIC PRINCIPLE

Los modelamientos de probabilidad se obtienen directamente de la recopilación de las empíricas recopiladas en los arbitrajes del CAM. Se intentó que cada una de las variables seleccionadas pudiera ser encontrada en todos los arbitrajes, de esa manera se evitaba cualquier tipo de sesgo. Los modelos empíricos tienen como objetivo observar un patrón que se repite y encontrar algún algoritmo o modelo que los pueda replicar para intentar predecir el comportamiento que va a tener el fenómeno observado en el futuro. Entre más completa es la información que se le entregue al modelo, mejor es la predicción que se puede tener.

The probability models are generated directly from empirical data collected from Santiago Chamber of Commerce arbitrations. Attempts were made to choose variables that could be found in all arbitrations, so as to avoid any kind of bias. The empirical models aim to find a repeating pattern and use it to develop an algorithm or model that can replicate them in order to predict the observed behaviour. Better predictions can be generated from more complete information.

Los modelos probabilísticos son basados en distribuciones de probabilidades conocidas y comunes en la naturaleza. Cada distribución de probabilidades tiene características propias que hacen que sean más o menos adecuadas para modelar un fenómeno. Para saber si algo distribuye según una probabilidad conocida existen distintos test que permiten ver si los datos vienen de tal distribución o no.

Probabilistic models are based on well-known probability distributions. Each distribution has its own characteristics that make it more (or less) adequate for modelling a given phenomenon. Different tests can determine if particular data are distributed according to a known probability distribution.

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Ignacio Torres

Alfredo Serpell

28 / Investigaciones de los alumnos

Comportamiento de la razón de generación de energía en un campo de turbinas eólicas mar adentro considerando ubicación de la turbina y dirección del viento Power generation ratio performance at offshore wind farms considering turbine location and wind direction Víctor Gálvez Yanjarí1, alumno de 5to año.

Víctor Gálvez Yanjarí1, 5th year student.

1Major en Investigación Operativa, Departamento de Ingeniería Industrial y Sistemas, Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile. *Autor para correspondencia: vagalvez@uc.cl.

1Major in Operative Research, Department of Industrial and Systems Engineering, School of Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile. *Correspondence author: vagalvez@uc.cl.

Students’ research / 77

RESUMEN

ABSTRACT

Para medir la eficiencia de turbinas eólicas se usa el índice propuesto por la International Electrotechnical Commission (IEC) conocido como production-based availability. El Ratio de Generación de Energía (PGR) es una variante del índice mencionado, y se define como la razón entre la energía total producida durante el período a analizar y la cantidad esperada de energía a producir en ese período. La eficiencia de las turbinas al interior del campo eólico se ve afectada por el wake effect, ya que el viento pierde energía al pasar por los álabes de las turbinas. En este artículo se estudia el comportamiento del PGR según la ubicación de las turbinas en un campo eólico mar adentro, para determinar si el indicador considera el wake effect. Se propone una clasificación de las turbinas según la dirección del viento, y posteriormente se evalúa la eficiencia energética de ellas comparando grupos de turbinas según su ubicación en el campo eólico, así como también el comportamiento del PGR durante el período en análisis. Se concluye que las turbinas afectadas por el wake effect tienen un menor PGR que las no afectadas por él, y por lo tanto, el indicador considera el wake effect.

For the purpose of measuring wind turbine efficiency, the International Electrotechnical Commission (IEC) proposes the use of an index known as production-based availability. One variation of the aforementioned index is the Power Generation Ratio (PGR), which is defined as the ratio between total energy produced during the analysis time period and the expected quantity of energy to be produced during the same period. Wind farm efficiency is affected by the wake effect, given that wind power is lost as it passing through a turbine’s rotor blades. This article will examine PGR trends with respect to turbine location in an offshore wind farm, to determine whether the PGR considers the wake effect. Moreover, a turbine classification pertaining to wind direction will be introduced, followed by a power efficiency evaluation comparing turbines grouped according to their location within a wind farm, while evaluating PGR performance during the sample time period. Finally, the article will conclude that turbines influenced by the wake effect have a lower PGR than those which are not, thus proving that the PGR indicator indeed considers the wake effect.

Palabras clave: energía eólica, eficiencia de turbinas eólicas, wake effect, power generation ratio, PGR.

Key words: wind power, wind turbine efficiency, wake effect, power generation ratio, PGR.

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCTION

La energía eólica se ha visto favorecida en el último tiempo gracias a la reducción de los costos de las turbinas y mejoras en la eficiencia de estas (Mattar & Guzmán-Ibarra, 2017), lo cual ha facilitado el crecimiento del uso de esta forma de generar energía en todo el mundo. Kaplan (2015) muestra que la capacidad de producción de energía eólica entre 2004 y 2013 creció progresivamente en todo el mundo, iniciando en 2004 con 47.620 MW y llegando en 2013 a los 318.105 MW.

In recent years, wind power has come into favor as a result of reductions in the cost of turbines and improvements to turbine efficiency (Mattar & Guzmán-Ibarra, 2017), thereby enabling growth in use of this form of power generation at the global level. Kaplan (2015) shows that between 2004 and 2013 global wind energy production capacity grew steadily from 47,620 MW to 318,105 MW.

Para medir la cantidad de energía producida por una turbina, se ocupa la disponibilidad de producción de energía (en inglés, production-based availability) (Mittelmeier, Blodau & Kühn, 2017), y en este artículo se trabaja con un indicador similar llamado Razón de Generación de Energía (PGR, del inglés Power Generation Ratio). Se busca evaluar, con datos de un CAMPO DE TURBINAS EÓLICAS mar adentro, el comportamiento del PGR según la ubicación de la turbina dentro de un campo eólico y la dirección del viento. Con esto, se pretende determinar si las turbinas libres de corriente tienen mayor PGR que aquellas dentro de la corriente al considerar la influencia del WAKE EFFECT (González-Longatt, Wall & Terzija, 2012) (lo cual se relaciona con su ubicación en el campo

Production-based availability is used to measure the quantity of power produced by a turbine (Mittelmeier, Blodau & Kühn, 2017). This article will utilize a similar indicator known as the Power Generation Ratio (PGR) to examine this indicator’s behavior according to a turbine’s location within a wind farm and wind direction, considering data from an offshore WIND FARM. With this data we will attempt to determine whether freestream turbines have a greater PGR than in-the-wake turbines, while considering the influence of the WAKE EFFECT (González-Longatt, Wall & Terzija, 2012) (which relates to turbine location within the wind farm) and wind direction. For the purpose of this study, turbines are classified either “free stream” or “in-the-wake” to indicate possible wind directions flowing towards a wind farm. Moreover, the PGR is calculated over time for each turbine

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eólico) y la dirección del viento. Para esto, las turbinas se clasifican en libres de corriente (free stream) o dentro de la corriente (in-the-wake) para las posibles direcciones en que el viento se dirige hacia el campo eólico, se calcula el PGR para cada turbina a través del tiempo, y luego se comparan los valores obtenidos según el grupo al que pertenecen y su comportamiento a lo largo del período en análisis.

then compared against the values obtained according to turbine group and performance throughout the analysis period.

2. METODOLOGÍA

2. METHODOLOGY

Inicialmente se clasificaron las turbinas para realizar el análisis. Esto se hizo basándose en 2 criterios: SECTOR DE DIRECCIÓN DEL VIENTO y si su eficiencia se ve afectada por el wake effect. Para determinar el primero, se tomó como referencia lo propuesto por Barthelmie y Jensen (2010), por lo que se usaron 8 sectores de dirección de viento, todos con el mismo tamaño (45º). Cuatro de ellos son perpendiculares a las filas externas del campo y los 4 restantes son perpendiculares a las esquinas. Lo segundo equivale a clasificar las turbinas en in-the-wake y free stream para cada sector de dirección de viento. Si la dirección del viento es perpendicular a una de las filas exteriores del campo (incluyendo ± 22,5º), todas esas turbinas son escogidas como el grupo free stream. En cambio, si la dirección del viento es perpendicular a una de las turbinas esquina, la regla usada es más específica: si la fila es regular, las turbinas que están entre las turbinas de la esquina y la mitad de la fila regular más cercana a la esquina son escogidas como las free stream; si la fila es irregular, una turbina pertenece al grupo in-the-wake si la turbina a clasificar está en ± 22.5º, tomando como referencia cada turbina de las filas exteriores.

Initially, to carry out the analysis, turbines were classified based on 2 criteria: WIND DIRECTION SECTOR and whether turbine efficiency is affected by wake effect. To determine the former, the proposal set forth by Barthelmie y Jensen (2010) was considered as a reference; thus eight (8), 45 degree wind direction sectors were applied. Four (4) of these wind direction sectors were placed perpendicular to the corners of the wind farm. In order to determine the latter criterion, in-the-wake and free stream turbines were classified within each wind directional sector. If wind direction was perpendicular to one of the outer turbine rows of the farm (including ± 22.5º), all of these turbines were classified as free stream. However, if wind direction was perpendicular to the corner of the wind farm, a more specific rule was pursued: when a row is aligned, turbines situated between the corner and middle turbines of an aligned row closest to the corner are to be classified as free stream. Conversely, if the row is staggered, a turbine will be part of the in-the-wake group if is within the ± 22.5º, taking as reference each turbine of the outer rows.

Figura 1. Cada punto corresponde a una turbina del campo éolico (en verde las exteriores, y en rojo algunas interiores). Para decidir si la turbina 22 pertenece al grupo in-the-wake o free stream cuando el viento viene de la dirección 6, se ocupa un ángulo de ± 22,5º usando como referencia la turbina 13, con lo cual la turbina 22 es clasificada como in-the-wake porque está dentro del sector circular descrito por los ± 22,5º. Figure 1. Each point corresponds to a turbine within a wind farm (turbines on the outer perimeter of the farm are green, while turbines in the center of the farm are red). In order to decide whether turbine 22 should be classified as in-the-wake or free stream, with the wind flow entering from direction 6, a ± 22.5º angle is projected using turbine 13 as a reference point. Therefore, turbine 22 is considered in-the-wake given that it is situated within the scope of the ± 22.5º projection.

Students’ research / 79

La Figura 1 ejemplifica el método, para clasificar las turbinas para la dirección 6, que es perpendicular a la turbina 1. Para clasificar la turbina 22 se ocupa como referencia a la 13, y usando el método la turbina 22 pertenece al grupo in-the-wake, porque está dentro de los ± 22,5º. Primero se determinan las turbinas free stream para cada sector, y las turbinas restantes corresponden al grupo in-the-wake. Posteriormente, se calculó el PGR de ambos grupos. Para ello, se usaron los valores promediados cada 10 minutos, como lo propone el estándar industrial IEC 61400-12-1, el que especifica los procedimientos para medir el rendimiento energético de las turbinas eólicas de todo tipo y tamaño conectadas a la red de energía eléctrica (International Electrotechnical Comission, 2005). Por lo tanto, para cada TIMESTAMP t existe un valor para la dirección del viento, densidad del aire ρt, velocidad del viento Vt y energía producida Pt. Se ocuparon datos del mástil meteorológico del campo eólico en estudio, por lo que todas las turbinas tienen los mismos valores de la dirección del viento, ρt y Vt, pero varía el de Pt. Luego, se calculó el PGR para todas las observaciones de cada turbina, y después se unieron los PGR de todas las turbinas para cada timestamp. Con esto, se calculó el PGR de ambos grupos para cada timestamp como sigue:

Figure 1 exemplifies the method for classifying each turbine for wind directions flowing into the wind farm array from direction 6, which is perpendicular to turbine 1. To classify turbine 22, turbine 13 is used as the reference point. Therefore, when applying the method, turbine 22 is classified as part of the in-the-wake group, given that it is within the ± 22.5º projected wake. Free stream turbines are determined first and the remaining turbines correspond to the in-the-wake group. Subsequently, the PGR for each group was calculated using 10-minute averaged values, in accordance with industrial standard IEC 61400-12-1, which specifies the procedures for measuring power performance for all types and sizes of wind turbines connected to the electric power distribution network (International Electrotechnical Commission, 2005). Therefore, for each TIMESTAMP t there is a corresponding value for wind direction, air density ρt, wind velocity Vt and produced power Pt. Metrological mast data from the wind farm being studied were adopted; therefore, all turbines had equal wind direction ρt and Vt values, with variations in the Pt values. The PGR was then calculated from all observations from each turbine and each turbine’s PGR data was compiled for each timestamp. Accordingly, PGR calculations for both turbine groups during each timestamp were conducted as follows:

(1)

donde i representa a cada turbina del campo, Ω corresponde al grupo de turbinas (free stream o in-the-wake) y ntΩ es el número de turbinas de Ω con PGR > 0 en el timestamp t. Como no todas las turbinas tenían los mismos timestamps, se trabajó con los que tuvieran el PGR de ambos grupos, y con observaciones con PGR > 0. Después, para tener una representación del indicador por períodos de tiempo y corregir el sesgo producido por tener un número distinto de turbinas con PGR > 0 en cada grupo Ω para cada timestamp (es decir, porque ntΩ varía), se calculó el PGR semanal para cada grupo corregido por el número de turbinas con PGR > 0 en cada timestamp:

(2)

donde w representa una semana del período en análisis. Finalmente, para cada timestamp se calculó PGRwFree stream -PGRwin - the-wake) . En total, se trabajó con 123.284 timestamps. Todos los cálculos y gráficos se realizaron en R, lenguaje y ambiente de trabajo especializado en cálculos estadísticos y generación de gráficos (Lafaye, Drouilhet & Liquet, 2013).

(1) Where; i represents each wind farm turbine, Ω represents the turbine group classification (free stream or in-the-wake), ntΩ represents the quantity of turbines with a PGR > 0 within timestamp t. Given that not all turbine timestamps were equal, those that had a PGR from both groups and turbines with PGR > 0 observations were considered. Subsequently, for the purpose of attaining a representative indicator of the time period, and to correct the bias produced as a result of a divergent quantity of turbines with PGR > 0 in each group, for each timestamp (i.e. because of variations in ntΩ ), the weekly PGR for each group was calculated and corrected by the quantity of turbines with PGR > 0 in each timestamp: (2) Where; w represents a one (1) week sample period. Finally, PGRwFree stream -PGRwin - the-wake were calculated for each timestamp. In total, 123,284 timestamps were analyzed. All calculations and curves were formulated in R, a programing language and working environment for statistical computing and graphics (Lafaye, Drouilhet & Liquet, 2013).

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3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3. RESULTS AND DISCUSSION

El PGR de las turbinas que están en el interior del campo eólico debe ser menor que el de aquellas que rodean el campo, a causa del wake effect. En este artículo se trabaja con los datos del mástil meteorológico, con lo cual se puede hacer una comparación más correcta entre ambos grupos. La Tabla 1 muestra valores del promedio, desviación estándar, mediana, primer y tercer cuartil del PGR calculado para cada timestamp y del PGR calculado de manera semanal.

As a result of the wake effect, the PGR for turbines located on the interior of a wind farm is lower than the PGR for those located on the outer perimeters of the farm. This article adopted meteorological mast data, with which a more accurate comparison can be made between both groups. Table 1 shows the average values, standard deviation, median, first and third quartile of the PGR calculated for each timestamp and from the weekly calculated PGR.

Table 1. Average, Standard Deviation, Median, First and Third Quartile of PGR for both groups. PGR for each timestamp

Weekly PGR

(using 203 weeks)

Free stream PGR

In-the-wake PGR

Free stream PGR

In-the-wake PGR

Average

0.983

0.936

0.979

0.935

Standard Deviation

0.292

0.277

0.048

0.058

Quartile 1

0.851

0.797

0.954

0.899

Median

0.992

0.953

0.981

0.936

Quartile 3

1.076

1.022

0.997

0.973

De la Tabla 1 se puede ver que, en ambas maneras de calcular el PGR, el valor del promedio del grupo free stream es mayor que el de las in-the-wake. Al observar los valores de los estadísticos cuando se calcula el PGR usando todos los timestamps, se aprecia que la diferencia entre el cuartil 1 y 3 es exactamente igual para ambos grupos. Además, la desviación estándar es similar en el grupo in-the-wake y free stream, pero es más grande cuando el PGR es calculado usando todos los timestamps, lo cual se debe a que al usar todas las observaciones hay mayor dispersión, produciendo desviaciones estándar más grandes (Barde & Barde, 2012).

Table 1 shows that the average PGR value from the freestream group, using both PGR calculation methods, is greater than the average in-the-wake PGR value. Examining the statistical data obtained when the PGR is calculated using all timestamps, the difference between the first and third quartile is exactly the same for both groups. Moreover, the standard deviation is similar for the in-the-wake and free-stream groups. However, when the PGR is calculated using all timestamp data, the standard deviation result is higher, given the wider dispersion when all observations are used (Barde & Barde, 2012).

Al calcular el PGR semanalmente, se obtiene también que es más alto en las turbinas free stream que en las in-the-wake. Al comparar los valores entre ambas formas de calcular el PGR, se ve que el promedio es similar, pero al calcularlo de forma semanal la desviación estándar es más pequeña que al usar todas las observaciones, debido a que se ocupan solo 203 observaciones (número de semanas del período en análisis) y también a que la forma en que se calcula el PGR semanal permite corregir el desbalance del número de turbinas usadas para hacer el cálculo (ya que el número de turbinas en los grupos in-the-wake es mayor que el número de turbinas free stream para todas las direcciones).

Results obtained from weekly PGR calculations also show higher values for turbines in the free stream group than for those in the in-the-wake group. When comparing the values of both PGR calculation methods, the average is similar; but results from PGR values taken on a weekly basis show a lower standard deviation when considering all observations. The foregoing results were attained because only 203 observations were taken (quantity of weeks for the period under analysis) and because the way in which the weekly PGR was calculated allows for corrections to the unequal quantity of turbines used for the calculation (i.e.: greater quantity of turbines in in-thewake groups turbines than in free stream group turbines).

Al analizar la diferencia de PGR para cada semana, se ve que el promedio de ellas es 0,044 y su desviación estándar es

Analysis of PGR differences for each week provides an average difference of 0.044, while the standard deviation

Students’ research / 81

Figura 2. Gráfico de barras en el tiempo que muestra la magnitud de la diferencia entre PGR del grupo inthe-wake y free stream (calculado como PGRFree stream - PGRin-the-wake) para cada semana del período en análisis. Figure 2 Bar graph illustrating the magnitude of PGR differences over time between the in-the-wake and free stream turbine groups (calculated as PGRFree stream - PGRin-the-wake) for each week of the sample period.

0,033. El promedio muestra que la diferencia es positiva, lo que apoya la hipótesis PGRFree stream > PGRin-the-wake. De hecho, el cuartil 1 y 3 son positivos (0,021 y 0,062 respectivamente), por lo que la tendencia predominante es tener diferencias > 0. Para asegurarse de esto, en la Figura 2 se muestra un gráfico de barras como serie de tiempo.

amounts to 0.033. The average demonstrates that the difference is positive, which supports the PGRFree stream > PGRinthe-wake hypothesis. In fact, quartile 1 and quartile 3 are positive (0.021 and 0.062, respectively); therefore, the predominant trend is towards > 0 differences. Figure 2 provides a sample time bar graph that illustrates the foregoing statement.

Las barras verdes indican que en esa semana PGRFree stream > PGRin-the-wake, y si es roja significa que PGRFree stream < PGRinthe-wake . El gráfico muestra que la mayor parte del tiempo las barras son verdes y que la diferencia no es muy grande a través del período en análisis. De hecho, los casos en que la barra es roja, la diferencia es muy cercana a 0, lo que contribuye a establecer que PGRFree stream es mayor que PGRin-the-wake.

The green bars indicate a PGRFree stream > PGRin-the-wake during that week; while the red bars indicate a PGRFree stream < PGRin-the-wake. A majority of the bars in the graph are green, and differences are not significant over the sample time period. In fact, in those cases where red bars are shown, the differences are close to 0, prompting us to establish that the PGRFree stream is higher than the PGRin-the-wake.

4. CONCLUSIONES

4. CONCLUSIONS

Se comprobó que, al usar los datos con la información del mástil meteorológico, se obtienen valores que muestran que el PGR de las turbinas free stream es mayor que el de las in-the-wake. Esto, luego de definir una regla para escoger si una turbina está en la corriente o no en un campo eólico de forma irregular. Con ella, se clasificaron las turbinas y se comprobó que las turbinas free stream tienen la mayor parte del tiempo un PGR mayor que las turbinas in-thewake. Con el análisis presentado se puede decir que el comportamiento del PGR en relación a la ubicación de las turbinas en un campo eólico incorpora el wake effect. Como trabajo futuro se propone analizar el comportamiento del PGR en campos eólicos en tierra, para determinar si es un buen indicador en tierra como lo es en campos eólicos en mar adentro.

This data, together the information provided by the meteorological mast, verifies that the PGR for the free stream turbines is greater than the PGR for the in-the-wake turbines.

AGRADECIMIENTOS

ACKNOWLEDGMENTS

Se agradece a la Escuela de Ingeniería UC por el financiamiento otorgado en 2017 para la pasantía en

Special thanks to the UC School of Engineering for the funding provided in 2017 for the internship during which

Turbines were classified after defining the criterion for selecting whether each turbine within an irregularly shaped wind farm was free stream or in-the-wake. Subsequently, it was proven that, most of the time, the PGR values for free stream turbines were higher than the PGR values for inthe-wake turbines. This analysis concludes that PGR behavior, with respect to location of a turbine within a wind farm, includes the influence of the wake effect. Therefore, future work is proposed to analyze PGR response for inland wind farms to determine whether the PGR is as helpful an indicator inland as it is for offshore farms.

82 / Investigaciones de los alumnos

que se realizó esta investigación, al Profesor Yu Ding y a Hoon Hwangbo, ambos de Texas A&M University, por la ayuda prestada y acogida en su grupo de investigación. Cabe recalcar que este artículo surge como parte de otro realizado por Yu Ding y Hoon Hwangbo junto a otros investigadores, el cual se encuentra bajo revisión a la fecha en que éste es enviado.

this research was conducted; and to Professor Yu Ding and Dr. Hoon Hwangbo, both of Texas A&M University, for the assistance provided and welcomed in their research group. It is worth mentioning that this article emerged as part of another article by Yu Ding and Hoon Hwangbo with other researchers which, to date, is under review.

GLOSARIO

GLOSSARY

CAMPOS DE TURBINAS EÓLICAS: sector donde se ubica un conjunto de turbinas eólicas. Pueden tener forma regular, como un rectángulo, o forma irregular, como un trapecio escaleno. SECTOR DE DIRECCIÓN DE VIENTO: correspondiente a un sector circular, medido en grados. Tomando como origen un punto en el campo eólico, corresponden a los distintos sectores circulares en que el viento puede dirigirse hacia el campo. TIMESTAMP: corresponde a cada observación del set de datos de ρt, Vt y Pt asociada a una fecha y hora determinada (representada por t). WAKE EFFECT: pérdida de producción de energía debido a que el viento pierde energía luego de pasar a través de los álabes de la turbina (González-Longatt et al., 2012).

WIND FARM: a sector where a group of wind turbines are located. The shape of the windfarm layout may be regular (e.g. rectangular) or irregular (e.g. scalene trapezoid). WIND DIRECTION SECTOR: adopting a point of origin in a wind farm, a wind direction sector corresponds to different circular zones, measured in degrees, in which wind flow may enter a farm. TIMESTAMP: corresponds to each observation of a ρt, Vt y Pt data set associated with a determined date and time (represented by t). WAKE EFFECT: loss of energy production due to a reduction in airflow after passing through turbine rotor blades (González-Longatt et al., 2012).

PRINCIPIO CIENTÍFICO

SCIENTIFIC PRINCIPLE

La razón de generación de energía (PGR) se define como la razón entre la energía total producida durante el período a analizar y la cantidad esperada de energía a producir para el mismo período:

The Power Generation Ratio (PGR) is defined as the ratio between total energy produced during the sample time period and the expected quantity of energy to be produced for the same period:

(3)

Toma valores entre 0,9 – 1. puede aproximarse por la curva nominal de energía de la turbina, que depende de la velocidad del viento Vt y la provee el fabricante. Siguiendo el estándar industrial IEC, la curva se estima usando el método de los intervalos (en inglés, method of bins) (Wan, Ela & Orwig, 2010) de tamaño 1 m/s cada uno, luego se calcula el promedio de todas las energías producidas que caen en cada intervalo y se genera una curva uniendo el promedio de cada contenedor. Por ejemplo, si la velocidad del viento está entre 9 y 10 m/s, se asigna el valor de correspondiente a 9,5 m/s, que es el punto medio de ese intervalo.

(3)

Taking values between 0.9 – 1, may be approached by the nominal power curve of the turbine, which depends on the wind speed Vt provided by the manufacturer. Following the IEC standard for wind turbine power curve measurement, the is estimated using the “method of bins” (Wan, Ela & Orwig, 2010) considering bin widths of 1 m/s each. Then, the average of total energy produced contained in each bin is calculated, thereby generating a power curve uniting the average of each bin. For example, if the wind speed is between 9 and 10 m/s, the value of corresponds to 9.5 m/s, which is the average for that interval.

Students’ research / 83

REFERENCES Barde, M. & Barde, P. (2012). What to use to express the variability of data: Standard deviation or standard error of mean?. Perspectives in Clinical Research, 3, 113-116. Barthelmie, R. J. & Jensen, L. E. (2010). Evaluation of wind farm efficiency and wind turbine wakes at the Nysted offshore wind farm. Wind Energy, 13, 573-586. González-Longatt, F., Wall, P., Terzija, P. (2012). Wake effect in wind farm performance: Steadystate and dynamic behavior. Renewable Energy, 39, 329-338. International Electrotechnical Comission (IEC). (2005). Wind turbines – Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines. Kaplan, Y. (2015). Overview of wind energy in the world and assessment of current wind energy policies in Turkey. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 43, 562-568. Lafaye, P., Drouilhet, R. & Liquet, B. (2013). R Software: Fundamentals of Programming and Statistical Analysis. Mattar, C., Guzmán-Ibarra, M. (2017). A techno-economic assessment of offshore wind energy in Chile. Energy, 133, 191-205. Mittelmeier, N., Blodau, T. & Kühn, M. (2017). Monitoring offshore wind farm power performance with SCADA data and an advanced wake model. Wind Energy Science, 2, 175-187. Wan, Y., Ela, E. & Orwig K. (junio, 2010). Development of an Equivalent Wind Plant Power-Curve. Documento presentado en WindPower 2010, Dallas, Texas. EQUIPO DE INVESTIGADORES / RESEARCH TEAM

Víctor Gálvez

Recuperación de agua en relaves mineros mediante el uso de drenaje electro osmótico Recovery of water from mine tailings by electro-osmotic drainage Camilo Valencia1, alumno 5to año. Andrés Collado1, alumno 5to año. Claudio Acuña1, profesor asociado.

Camilo Valencia1, alumno 5to año. Andrés Collado1, alumno 5to año. Claudio Acuña1, associate professor.

1Departamento de Ingeniería Química y Ambiental, Universidad Técnica Federico Santa María. *Autor para correspondencia: claudio.acunap@usm.cl.

1Departament of Chemistry and Environmental Engineering, Universidad Técnica Federico Santa María. *Correspondence author: claudio.acunap@usm.cl.

Students’ research / 85

RESUMEN

ABSTRACT

En el contexto de encontrar fuentes de agua alternativas de una manera económica y amigable ambientalmente en la industria minera, tanto metálica como no metálica, se propone la recuperación del agua retenida en los poros de los relaves mineros para su posterior uso en los procesos de extracción de minerales. Actualmente, no existe una tecnología que permita para retirar esta agua de manera eficiente. Es por esto que se construyó un sistema de drenaje electro osmótico, una tecnología innovadora, a escala de laboratorio para realizar pruebas recuperando agua en soluciones de arcilla. Tales pruebas permitieron recuperar agua con un consumo eléctrico de 36 kWh por metro cúbico, lo cual conlleva un costo monetario similar al bombeo de agua de mar hasta una mina, concluyéndose que esta tecnología puede producir una fuente de agua alternativa a precios razonables.

In the context of the mining industry’s quest for alternative, cost-effective and environmentally friendly sources of water, we propose the recovery of water trapped in the pores of mine tailings for subsequent use in the mineral extraction process. Current technology does not allow for efficient removal of this water. To address this, we have conceived a technological innovation, an electro-osmotic drainage system that we have built at laboratory scale in order to test the recovery of water from clay solutions. Our tests showed that, at an electric consumption of 36 kWh per cubic meter, the cost of this process is similar to that of pumping seawater to a mine. We thus conclude that electro-osmotic drainage is capable of providing an alternative source of water at a reasonable cost.

Palabras clave: recuperación de agua, drenaje electro osmótico, RETENCIÓN CAPILAR.

Key words: water recovery, eletro-osmotic drainage, CAPILLARY RETENTION.

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCTION

En el desarrollo de la minería metálica y no metálica es clave el uso eficiente del agua, especialmente en zonas desérticas como el norte del país, donde el suministro natural de agua es muy menor a lo demandado. Esta necesidad de uso eficiente incluye a los nuevos proyectos mineros que usan agua de mar, dado que, por concepto de transporte e impulsión al altiplano, el costo es de al menos 2 USD/m3, es este valor el que será usado para comparar los resultados experimentales de este trabajo.

The efficient use of water is key to the development of both metal and non-metal mining industries, particularly in desert zones, such as the north of Chile, where the demand for water far outstrips the natural supply. The need for the efficient use of water extends to new mining projects which rely on sea water, since the minimum cost of transporting this water and pumping it up to the height of the Andes High Planes (from the Spanish altiplano) is of 2 USD/m3. This value will represent the benchmark against which the results of this study will be measured.

Las principales pérdidas de agua en procesos mineros son las PULPAS RESIDUALES, también conocidas como relaves mineros. Estas pulpas son tratadas con tecnología de espesamiento de lodo hasta llegar a un 30% de HUMEDAD en el mejor de los casos y luego son desechadas en TRANQUES DE RELAVES, a la vez desechando toneladas de agua que se encuentran en estas pulpas. Los tranques de relaves también producen contaminación ambiental, ya que se filtra agua con minerales y desechos a través del suelo hasta las aguas de napas subterráneas. Actualmente el agua desechada junto con las pulpas residuales no puede ser recuperada, ya que esta está RETENIDA CAPILARMENTE, esto significa que se encuentra atrapada dentro de los pequeños poros y microporos que tienen las partículas del solido que conforman la pulpa, al estar atrapada de esta manera se requieren grandes cantidades de energía para recuperarlas de maneras convencionales como, por ejemplo, calentar la pulpa hasta que evapore o en casos muy extremos, aplicar

During the mining process, most water is lost in the RESIDUAL PULPS, also known as mine tailings. These tailings are treated by sludge thickening until they reach a minimum HUMIDITY of 30%, after which they are disposed of into TAILINGS PONDS, together with the tons of water they still contain. Tailings ponds leach minerals and waste into soil and groundwater. Therefore, they represent an environmental hazard. At present, the water disposed with the residual pulps cannot be recovered and said to be CAPILLARY-RETAINED. This means that it is trapped within the micro-pores formed by the pulp’s solids, requiring great amounts of energy for recovery using conventional technologies, such as evaporation at high temperatures, or even, in extreme cases, the application of sufficiently high pressures to filter the water out mechanically. ELECTRO-OSMOTIC DRAINAGE (EOD) allows the mobilization of water independently of the permeability

86 / Investigaciones de los alumnos

Figura 1. Esquema flujo electrocinético, al aplicar un campo eléctrico sobre un lodo, las moléculas de agua de éste fluyen desde el ánodo hacia el cátodo. Figure 1. Schematic representation of the electrokinetic flow ensuing from the application of an electric filed to a sludge. The water molecules contained in the sludge flow from the anode towards the cathode.

una presión lo suficientemente alta, para que de manera mecánica poder filtrarla. Es en este contexto en el cual se propone el uso de DRENAJE ELECTRO OSMÓTICO (DEO), para retirar el agua retenida capilarmente en el relave de una manera económica (unos 10-30 kWh por metro cúbico de agua recuperado), puesto que permite generar un flujo de agua independiente de la permeabilidad del medio. El DEO es un fenómeno electrocinético, es decir, genera movimiento debido a la aplicación de electricidad, en este caso consiste en la aplicación de un campo eléctrico a un medio poroso (como es en este caso el relave). Al realizar esto, se forma una doble capa de iones alrededor de las partículas de lodo, por donde circula el agua retenida en dirección hacia el cátodo (electrodo negativo) (Valenzuela, Romero, Acuña, & Cánovas, 2016), como se observa en la Figura 1 (Jones et al, 2008).

of the medium in which it is contained. Here, we propose the use of EOD for the cost-effective recovery of capillaryretained water from mine tailings, at ~10-30 kWh per cubic meter of recovered water. EOD is an electrokinetic phenomenon, i.e. it generates movement through the application of electricity. In this case, the application of an electric field to a porous medium, such as mine tailings. During EOD, a double layer of ions forms around sludge particles, through which the retained water is able to circulate towards the cathode (the negative electrode) (Valenzuela, Romero, Acuña, & Cánovas, 2016), as shown in Figure 1 (Jones et al, 2008). In order to assess the efficiency and cost of WATER RECOVERY by EOD, we performed a battery of tests using a laboratory scale prototype.

Con el fin de comprobar la eficiencia y los costos asociados a la RECUPERACIÓN DE AGUA mediante DEO, se construyó un prototipo a escala de laboratorio para realizar pruebas experimentales. 2. MATERIALES Y MÉTODOS.

2. MATERIALS AND METHODS

2.1 MATERIALES

2.1 MATERIALS

En este trabajo de se utilizó una cámara de acrílico de 40x30x6 cm, con mallas de aluminio en la parte superior e inferior de la cámara como electrodos, cubiertas por tela filtro para disminuir el material particulado presente en el agua recuperada.

We used a 40x30x6 cm acrylic chamber fitted with aluminum mesh electrodes at its top and bottom. In order to limit the presence of solid particles in the recovered water, the electrodes were covered by filter tissue.

Se utilizó un generador de voltaje para aplicar el campo eléctrico al sistema, siendo el electrodo superior el ánodo

A voltage generator was used to apply an electric field. The top electrode was the anode and the bottom electrode was the cathode. Consequently, the flow of

Students’ research / 87

(a)

(b)

Figura 2. Prototipo escala laboratorio DEO. (a) Prototipo armado previo a la operación. (b) Prototipo tras operación, se observan grietas debido a la reducción de humedad. Figure 2. Laboratory-scale prototype for EOD. (a) Prototype set up and ready for use. (b) Prototype after EOD. The sludge displays visible cracks due to its reduction in humidity.

y el inferior el cátodo, con el fin que el agua fluya hacia la parte inferior, donde la cámara posee orificios, con el fin de recuperar el agua electroosmotizada.

water was directed towards the outlets at the bottom of the chamber, thus enabling the recovery of the water extracted by electro-osmosis.

Como lodo se utilizó una mezcla de arcilla comercial Artel® con agua potable, con una humedad de alrededor del 60%, utilizando un volumen de alrededor de 5 litros.

We used a sludge of commercially available Artel® clay mixed with drinking water, with a humidity of ~60%. The volume of sludge contained in the system was around 5 liters.

2.2 METODOLOGÍA

2.2 METHODS

En una primera prueba se aplicó un voltaje de 24 V al sistema, con un lodo generado con agua potable y arcilla, con el fin de medir como variaban las propiedades eléctricas del sistema durante 63 minutos.

In a first test, a voltage of 24 V was applied to a sludge of drinking water and clay, with the aim of monitoring the system’s electric properties over the course of 63 minutes.

En una segunda prueba se aplicó un voltaje de 4 V, con una corriente eléctrica inicial de 1,5 A que fue aumentando gradualmente durante 30 minutos hasta 1,8 A, utilizando un lodo generado con agua salada y arcilla, con el fin de emular los relaves mineros de las mineras que utilizan agua de mar como insumo. En la Figura 2 se muestra el sistema utilizado.

In a second test, a voltage of 4 V was applied, with an initial current of 1.5 A, which was gradually increased to 1.8 A over the course of 30 minutes, using a sludge of clay and sea water, in order to model the tailings of mines that rely on sea water. Figure 2 shows the apparatus used.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3. RESULTS AND DISCUSSION

Para estimar el consumo eléctrico del drenaje electro osmótico, se midió la corriente aplicada al sistema con el fin de estimar potencia eléctrica utilizada a lo largo de los distintos momentos de los experimentos, en la Figura 3 se pueden observar dichas mediciones.

In order to assess the electric consumption of electroosmotic drainage, we recorded the current applied to the system, enabling us to estimate the electric power used over the time of the experiment. The results of our measurements are shown in Figure 3.

El primer ensayo es el que se realizó con una pasta conformada por agua potable y arcilla, en este ensayo la primera gota de agua cayó al minuto 48, esto se atribuye a que la tela filtro era de poro muy pequeño y además se encontraba seca antes de comenzar la experiencia, por lo

The first experiment was conducted on a mix of clay and drinking water. Here, the first drop of water was obtained 48 minutes into the experiment. This can be attributed to the fact that the filter tissue had very small pores; in addition, it was dry at the start of the experiment. It thus took a little

88 / Investigaciones de los alumnos

Figura 3. Potencia eléctrica aplicada al Sistema de drenaje electro osmótico en el tiempo. Figure 3. Electric power applied to the electro-osmotic drainage system over time.

que demoró en mojarse y caer la primera gota, además de que al usar agua potable para formar el lodo se obtuvo una solución con baja conductividad (591 μS/cm).

while for the filter to get soaked and water to start dripping off it. Furthermore, the solution resulting from mixing drinking water with clay had a low conductivity (591 μS/cm).

Por otro lado, en el segundo ensayo, las gotas de agua comenzaron a caer desde el minuto 1, recuperando un total de 96 mL de agua en 30 minutos, ya que en este se solucionó el problema de la tela filtro y además se usó agua salada con una conductividad de 32,5 mS/cm, debido a que a mayor conductividad del medio mayor es el flujo electro osmótico.

During the second experiment, water started to drip from the first minute onwards, and a total of 96 mL water could be recovered over 30 minutes. This was partly due to the fact that the filter was now wet to start with. In addition, salt water with a conductivity of 32.5 mS/cm was used, and a higher conductivity of the medium results in greater electro-osmotic flow.

En el primer ensayo solo se recuperó unas pocas gotas de agua en los 60 minutos de operación, esto se atribuye a los problemas mencionados previamente. Es por esto se considerará inválido para calcular el consumo eléctrico del DEO. Por otro lado, en el segundo ensayo si se recuperó suficiente agua para realizar los cálculos, obteniéndose un consumo eléctrico de 36 kWh por metro cúbico de agua recuperada, esto estimando un costo de 60 USD por MWh se traduce en un costo de 2,16 USD por metro cúbico de agua recuperado, similar al coste de 2 USD por metro cúbico que conlleva el bombeo de agua desde el mar hasta una minera, aunque de igual forma, sigue siendo mayor.

In the first experiment, only a few drops of water could be recovered over the 60 minutes of the experimental run, due to the difficulties discussed above. It will thus be considered invalid for the calculation of the electric consumption of the EOD. Based on the second experiment, where enough water was obtained to calculate the electric consumption, we obtained a figure of 36 kWh per cubic meter of water. Assuming a cost of 60 USD per MWh, this translates into a cost of 2.16 USD per cubic meter of recovered water: similar, if slightly superior, to the cost of pumping seawater to a mine, which is of 2 USD per cubic meter of water.

4. CONCLUSIONES

4. CONCLUSIONS

A partir del trabajo realizado, se confirmó que recuperar agua mediante DEO es una opción comparable económicamente con las fuentes de agua actual para la minería chilena. Esto debido a que se logró recuperar agua con un consumo de 36 kWh/m3, lo que tiene un costo promedio de 2,16 USD/m3, similar a los 2 USD/m3 que cuesta bombear agua desde el mar hasta la minera.

Our results confirm that the cost-effectiveness of water recovery by EOD is comparable to that of other sources of water currently used in the Chilean mining industry. This is based on the obtained electric consumption of 36 kWh/ m3 and the associated average cost of 2.16 USD/m3, which is similar to the cost of 2 USD/m3 attached to pumping sea water to the mine.

Otra ventaja que produce aplicar esta tecnología en las mineras chilenas es la reducción del volumen de los

Another advantage of applying the EOD technology to the Chilean mining enterprise is that it implies a reduction

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tranques de relaves, lo cual reduce la contaminación que producen estos al escurrirse hacia las napas subterráneas.

in volume of the mine tailings ponds, thus reducing the contamination caused by drainage into the groundwater.

Para finalizar, a partir de los resultados obtenidos, surge necesario plantear como trabajo a futuro el modificar el diseño para aumentar la eficiencia y así lograr disminuir el consumo eléctrico a unos 10-20 kWh por metro cúbico de agua recuperada. Este aumento de la eficiencia también está ligado al uso de agua de mar en el proceso minero, ya que presenta las condiciones de conductividad eléctrica que favorece al drenaje electro osmótico.

Finally, based on our results, the necessary next steps should include the modification of our experimental design to improve its efficiency and thus reduce electric consumption values to around 10-20 kWh per cubic meter of recovered water. This increase in efficiency is also linked to the use of seawater in the mining process, since the electric conductivity of this water serves electroosmotic drainage.

En conclusión, el drenaje electro osmótico es una tecnología disruptiva que permite la recuperación del agua retenida capilarmente en lodos arcillosos, como lo son los relaves mineros.

In conclusion, electro-osmotic drainage is a disruptive technology, which facilitates the recovery of capillaryretained water from clay-based sludges, such as mine tailings.

AGRADECIMIENTOS

ACKNOWLEDGMENTS

Agradecimientos a Sebastián Arriagada quien fue nuestro ayudante durante este proyecto, a los trabajadores del pañol del departamento de ingeniería química, que construyeron el prototipo para poder llevar a cabo las pruebas de laboratorio y a Magdalena Faúndez por su ayuda en la redacción de este manuscrito.

We would like to thank Sebastián Arriagada, who provided help with this project; the warehouse workers of the Department for Chemical Engineering, who built the prototype, thus enabling us to carry out our laboratory tests; and Magdalena Faúndez, for her help in writing this manuscript.

GLOSARIO

GLOSSARY

DRENAJE ELECTRO OSMÓTICO: proceso electro cinético en el cual se aplica un campo eléctrico mediante electrodos a un sólido húmedo, con el fin de que el agua que contiene escurra del ánodo al cátodo. HUMEDAD: porcentaje en masa de agua presente en una pulpa, lodo o sólido, se puede clasificar como humedad libre y humedad ligada. PULPAS RESIDUALES: materiales resultantes de los procesos de la minería que no son utilizados para obtener beneficios económicos debido a su bajo porcentaje de minerales de interés, son desechados. RECUPERACIÓN DE AGUA: extracción y re utilización de agua que fue desechada junto a otras sustancias. RETENCIÓN CAPILAR: agua que se encuentra en los poros y microporos de un sólido, debido a esta situación su presión de vapor es menor que el agua libre en las mismas condiciones, por lo que su extracción de manera tanto física como por evaporación conlleva altos gastos energéticos. TRANQUE DE RELAVE: sitio en donde se desechan las pulpas residuales producto de los procesos mineros, son de grandes extensiones.

ELECTRO-OSMOTIC DRAINAGE: electrokinetic process, in which a pair of electrodes is used to apply an electric field to a humid solid, resulting in the flow of the contained water from the anode to the cathode. HUMIDITY: mass percentage of water present in a pulp, sludge or solid. It can be classified as either free or bound humidity. RESIDUAL PULPS: remains from the mining processes that are of no economic benefit due to their low content in the minerals of interest and are thus disposed of. WATER RECOVERY: extraction and recycling of water disposed of together with other substances. CAPILLARY RETENTION: the water locked into the pores and micro-pores of a solid has a lower water vapor pressure than free water under the same conditions; its extraction, either by mechanical means or by evaporation, carries a high energetic cost. TAILINGS POND: disposal ground for the residual pulps from mining processes; these can cover a large area.

90 / Investigaciones de los alumnos

PRINCIPIO CIENTÍFICO

SCIENTIFIC PRINCIPLE

El drenaje electro osmótico es generado por la interacción eléctrica entre la superficie de partículas sólidas y el fluido, lo que lleva a una separación de cargas en la interface, llamada doble capa, produciendo un flujo en dirección del potencial eléctrico aplicado que depende de las propiedades de la doble capa, la composición del sólido y del fluido, la geometría de los poros y el potencial aplicado, lo cual se puede expresar según la ecuación de HelmholtzSmoluchowski:

Electro-osmotic drainage is powered by the electrical interaction between the surface of a solid particle and a liquid. This interaction leads to a separation of charges at the interface, called the double layer, and produces a flow in the direction of the electrical potential applied, which depends on the characteristics of the double layer, the composition of both solid and liquid, the geometry of the pores and the applied potential, as expressed by the Helmholtz-Smoluchowski equation:

Donde es el flujo electro osmótico, a la porosidad del sólido, la permitividad eléctrica del lodo, el zeta potencial, la viscosidad dinámica del fluido, el potencial eléctrico aplicado y la distancia entre electrodos. (Valenzuela, Romero, Acuña, & Cánovas, 2016)

Where is the electro-osmotic flow, the porosity of the solid, the electric permittivity of the sludge, the zeta potential, the dynamic viscosity of the liquid, the electric potential applied, and the distance between electrodes (Valenzuela, Romero, Acuña, & Cánovas, 2016).

En la Figura 4 se puede observar la doble capa formada alrededor de la partícula de sólido y la distribución de cargas, esta capa consiste en la capa de Stern y la capa de difusión. (Iwata, Tanaka, & Jami, 2013).

Figure 4 shows the formation of a double layer around the solid particles and the charge distribution within this double layer, which comprises the Stern layer and the diffusion layer (Iwata, Tanaka, & Jami, 2013).

La naturaleza fenomenológica del drenaje electro osmótico permite retirar el agua retenida capilarmente en un lodo de manera independiente de su permeabilidad, por lo que es la única tecnología capaz de realizar esto de manera eficiente energéticamente.

The nature of electro-osmotic drainage allows the extraction of capillary-retained water from a sludge in a way that is independent of sludge permeability, thus making EOD the only technology capable of achieving the recovery of water in an energetically efficient way.

Figura 4. Formación de una doble capa alrededor de una particular de lodo al aplicar una diferencia de potencial, entre las capas de Stern y de diffusion se produce un flujo de agua debido al drenaje electro osmótico. Figure 4. Formation of a double layer around a sludge particle upon application of a potential difference. Electro-osmotic drainage builds up a flow of water between the Stern layer and the diffusion layer.

Students’ research / 91

REFERENCES Iwata, M., Tanaka, T., & Jami, M. S. (2013). Application of Electroosmosis for Sludge Dewatering - A Review. Drying Technology, 31, 170-184. Jones, C. J., Lamont-Black, J., Glendinning, S., Bergado, D., Eng, T., Fourie, A. & Yan-Feng, Z. (2008). Recent Research and Applications in the use of Electro-Kinetic Geosynthetics. 4th European Geosynthetics (EuroGeo4). Edinburgh, U.K. Valenzuela, J., Romero, L., Acuña, C., & Cánovas, M. (2016). Electroosmotic drainage, a pilot application for extracting trapped capillary liquid in copper leaching. Hydrometallurgy, 163, 148-155.

EQUIPO DE INVESTIGADORES / RESEARCH TEAM

Camilo Valencia

Andrés Collado

Claudio Acuña

28 / Investigaciones de los alumnos

pyRecLab: framework para desarrollo y enseñanza de sistemas de recomendación pyRecLab: a framework for development and teaching of recommender systems Gabriel Sepúlveda1, alumno doctorado. Denis Parra1, profesor asistente.

Gabriel Sepúlveda1, PhD student. Denis Parra1, assistant professor.

1Departamento de Ciencia de la Computación, Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile. *Autor para correspondencia: dparra@ing.puc.cl.

1Departament of Computer Science, School of Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile. *Correspondence author: dparra@ing.puc.cl.

Students’ research / 93

RESUMEN

ABSTRACT

Dentro de las tareas de recomendación, ya sea en el ámbito de predicción de ratings como en el de elaboración de rankings, existen dos componentes fundamentales que permiten llevarlas a cabo. Por un lado, se cuenta con un conjunto de datos que relacionan el nivel de afinidad expresada por ciertos usuarios hacia determinados elementos o ítems. Por otro lado, se cuenta con algoritmos capaces de convertir esos datos en información útil que permite predecir el grado de afinidad o rechazo que pueda experimentar cada usuario hacia los ítems pertenecientes al subconjunto de elementos desconocidos por ellos.

Within recommendation tasks, either in the field of ratings prediction or in rankings development, there are two fundamental components allowing them to be carried out. One is a set of data that relate the level of affinity expressed by certain users towards certain elements or items. The other is a group of algorithms capable of converting the data into information that predicts degrees of affinity or rejection that users may experience towards items belonging in the subset of unknown elements.

Para poder reunir estos dos componentes, existen múltiples herramientas de software que logran resolver el problema de recomendación sin tener que adentrarse en las complejidades inherentes de la programación de algoritmos, pero que sin embargo, no logran concentrar una batería completa de herramientas que permitan la realización de experimentos y análisis en un solo ambiente. Por este motivo, se ha desarrollado la biblioteca pyRecLab (Sepulveda, Dominguez & Parra, 2017), que intenta cubrir estas falencias proporcionando métodos de recomendación de fácil uso, y que se espera puedan ir ampliando su cobertura a través del tiempo.

To bring these two components together, there are multiple software tools that manage to solve the recommendation problem without having to go into the intricacies inherent in programming algorithms, but do not have a complete battery of tools for conducting experiments and analyses in a single environment. The pyRecLab library was developed in order to overcome these shortcomings by providing easy-touse recommendation methods (Sepulveda, Dominguez & Parra, 2017), which are expected to expand their coverage over time. Key words: recommendation algorithm, ratings prediction, ranking, software development, python framework.

Palabras clave: algoritmo de recomendación, predicción de ratings, ranking, desarrollo de software, framework python.

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCTION

A grandes rasgos, todo problema de SISTEMA DE RECOMENDACIÓN tiene dos grandes aristas. La primera de ellas correspondiente a los datos, y cumple el rol de proporcionar un conjunto de valores desde los cuales se espera extraer algún tipo de información con respecto a las relaciones internas del sistema, con el fin de poder predecir relaciones futuras que aún no se han manifestado. En particular, dado un grupo de usuarios que puede consumir de un grupo ítems, se espera poder determinar la afinidad que cada sujeto pueda tener con ciertos productos no consumidos, para lograr predecir qué relaciones tienen mayor potencial de ser establecidas entre ambos conjuntos. Por otra parte, la segunda arista corresponde a las técnicas que pueden ser aplicadas sobre los datos, con el objetivo de convertirlos en información que nos lleve a aumentar nuestro conocimiento del sistema, y haga posible la tarea final, que consiste en la recomendación de ítems a usuarios. Este conjunto de técnicas se basa en la idea general de que la extracción de información útil para un usuario no solo será calculada a partir de los datos proporcionados por él, sino que también, por lo datos proporcionados por el universo

Broadly speaking, any recommendation problem (RECOMMENDER SYSTEM) has two large aspects. The first is the data, which provides a set of values from which some type of information can be extracted, with respect to the internal relations of the system, in order to predict future, as-yet-unseen, relationships. In particular, given a group of users that can consume a group of items, it is expected to determine the affinity that each subject may have with certain unconsumed products, in order to predict the relationships with the greatest potential to be established between the two groups. The second aspect is the set of techniques that can be applied to the data, to convert them into information that improves the knowledge of the system, enabling the final task of recommending items to users. This set of techniques is based on the general idea that the extraction of useful information for a user will be calculated from the data provided by him and also by the data provided by the total user universe. This idea is commonly known as COLLABORATIVE FILTERING (Schafer, Frankowski, Herlocker, & Sen, 2007).

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total de usuario. Esta idea es comúnmente conocida como FILTRADO COLABORATIVO (Schafer, Frankowski, Herlocker & Sen, 2007). Hoy en día existe una gran variedad de técnicas que se aplican de forma satisfactoria a una gran diversidad de problemas. Pero al llegar a este punto, a menudo nos encontramos con la dificultad de no contar con herramientas de cálculo que satisfagan por completo nuestras necesidades, ya sea porque las que se encuentran disponibles de forma gratuita son limitadas, por su dificultad de uso, o bien porque son proyectos pequeños con poca difusión y proyección futura. Para avalar esta afirmación, se realizó un estudio comparativo de las herramientas de software para sistemas de recomendación que poseen mayor popularidad o que pueden ser encontradas con mayor facilidad en la web. Además, se consideró como parte de esta base, un subconjunto de las herramientas evaluadas previamente (Said & Bellogín, 2014). La lista generada quedó conformada por las siguientes aplicaciones: My Media Lite1 (Gantner, Rendle, Freudenthaler & Schimdt, 2011), LensKit2, LibRec3, LightFM4, Mrec5, Rrecsys6, Recommenderlab7. A partir del conjunto de herramientas de software encontradas, se estableció un sistema de evaluación que se enfocó en los siguientes aspectos generales: Usabilidad, Escalabilidad y Nivel de completitud en su batería de algoritmos. Para este último punto, se tomó como criterio un conjunto de algoritmos que son típicamente utilizados en los cursos introductorios a sistemas de recomendación, los cuales son: Most Popular, User Average, Item Average, User KNN, Item KNN, Slope One, Funk SVD (Koren, Bell, & Volinsky, 2009). La Tabla 1 resume los resultados más relevantes de nuestro análisis. Si bien en ella se aprecia que el framework My Media Lite posee todos los parámetros evaluados, a nuestro juicio presenta mayor dificultad de uso debido a que su uso está restringido a los lenguajes de programación C#, Clojure y F#.

There are currently many techniques that are successfully applied to many problems, but there often aren’t calculation tools that completely satisfy our needs, either because free tools are limited, often by their difficulty-of-use or scale. To assess the functionality of these tools, we conducted a comparative study of the most popular software tools for recommendation systems that can be found most easily on the web, in addition to a subset of the tools evaluated by Said & Ballogin (2014). The generated list was made up of the following programs: My Media Lite1 (Gantner & Rendle, 2011), LensKit2, LibRec3, LightFM4, Mrec5, Rrecsys6, Recommenderlab7. We developed an evaluation system for this set of software tools that focused on the following aspects: Usability, Scalability, and Level of Completeness in its battery of algorithms. For this last point, we used a set of algorithms typically used in introductory courses to recommendation systems as a criterion, namely: Most Popular, User Average, Item Average, User KNN, Item KNN, Slope One, and Funk SVD (Koren, Bell, & Volinsky, 2009). Table 1 summarizes the most relevant results of our analysis. Although it is appreciated that My Media Lite includes all the evaluated parameters, in our opinion it is more difficult to use, because it is restricted to the programming languages C#, Clojure and F#.

Table 1. Comparative summary of existing software tools for recommendations systems.

Scalability User Average Item Average Most Popular UserKNN ItemKNN Slope One Matrix Factorization

My Media Lite Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Lenskit

LibRec

lightfm

mrec

rrecsys

recommenderlab

Yes No No No Yes Yes Yes Yes

Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Yes No No No No No No Yes

Yes No No Yes No Yes No Yes

No Yes Yes Yes No Yes No Yes

Yes No No Yes Yes Yes No Yes

1. Available at: http://www.mymedialite.net/ 2. Available at: http://lenskit.org/ 3. Available at: http://www.librec.net/ 4. Available at: https://github.com/lyst/lightfm 5. Available at: https://github.com/Mendeley/mrec 6. Available at: https://cran.r-project.org/web/packages/rrecsys/index.html 7. Available at: https://cran.r-project.org/web/packages/recommenderlab/index.html

Students’ research / 95

En este trabajo se presenta el desarrollo de una herramienta de software para la generación de recomendaciones, el cual pretende alcanzar un alto nivel de eficiencia en cuanto a la utilización de recursos computacionales, y entregando al usuario una interfaz simple y amigable que permita la experimentación con DATASETS con información de ratings, y que provengan de diversas fuentes.

This paper presents the development of a software tool for recommendation generation, which aims to achieve a high efficiency level in terms of computational resource use and providing the user with a simple and friendly interface that allows experimentation with DATASETS with ratings information from different sources.

2. SOLUCIÓN

2. SOLUTION

La motivación principal que nos llevó a tomar la decisión de implementar pyRecLab, fue la carencia de una biblioteca que reuniera tres características, que a nuestro juicio, son fundamentales en una herramienta de manejo de grandes cantidades de datos. Estas son: 1) Implementación de estructuras de datos eficientes en un lenguaje de bajo nivel, que no sobrecarguen los recursos de computación en tareas que son ajenas a los algoritmos de recomendación. 2) Interfaz amigable que acelere el proceso de desarrollo y pruebas, orientado al estudio de datos y análisis de sensibilidad de parámetros. 3) Base completa de algoritmos tradicionales, y con una arquitectura que permita aumentar la batería de métodos de forma rápida y sencilla.

The main motivation that led us to make the decision to implement pyRecLab was the lack of a library that would have three characteristics that are fundamental in a tool designed to handling large amounts of data: 1) Efficient data structure implementation at a low level language that does not overload computing resources in tasks alien to the recommendation algorithms. 2) A friendly interface that accelerates the development and testing process, oriented to the study of data and parameter sensitivity analysis. 3) A complete foundation of traditional algorithms, with an architecture that quickly and easily permits expanding the battery of methods.

Para responder a estos requerimientos, se plantea el desarrollo de un módulo basado en los siguientes puntos: ·Para lograr simplicidad de uso, se define una interfaz de usuario en lenguaje Python, ya que esto facilitará los aspectos de implementación y permitirá la realización de pruebas por línea de comando. ·Adicionalmente, se implementan los mecanismos necesarios para generar dos sabores de la biblioteca, correspondientes a las versiones 2 y 3 de Python. ·Implementación eficiente y escalable: Todo el módulo está implementado de forma íntegra en C++, lo cual otorga mayores garantías de rendimiento en comparación con otros lenguajes. ·Soporte para los algoritmos de recomendación tradicionales: se han implementado los algoritmos User KNN, Item KNN, Slope One, Item Average, Most Popular y Funk SVD, y se deja la posibilidad abierta, de seguir incorporando otros métodos. ·Facilidad para realización de análisis de sensibilidad, debido al acceso de los parámetros de cada algoritmo, a través de la modificación de los argumentos de los métodos ejecutados. ·Capacidad para el cálculo de predicciones de ratings y recomendaciones de ítems por ranking, para un usuario en particular, y para un grupo de usuarios contenidos en un set de test. ·Soporte para flexible de formatos de entrada y salida: csv, json, texto plano.

To respond to these requirements, we propose a module based on the following points: ·To achieve simplicity of use, a user interface is defined in Python, thus facilitating the implementation aspects and allowing for command-line testing. ·The necessary mechanisms are implemented for generating versions of the library for Python versions 2 and 3. ·Efficient and scalable implementation: The entire module is fully implemented in C++, which provides greater performance guarantees compared to other languages. ·Support for traditional recommendation algorithms: the KNN, Item KNN, Slope One, Item Average, Most Popular, and Funk SVD algorithms; the possibility is left open to continue incorporating other methods. ·Ease to conduct sensitivity analysis, due to each algorithm’s parameter access, by modifying the arguments of the executed methods. ·Ability to calculate ratings predictions and ranked item recommendations for a particular user or group of users contained in a test set. ·Flexible support for input and output formats: csv, json, plain text.

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Figura 1. Arquitectura y componentes de biblioteca pyRecLab. Figure 1. Architecture and components of the pyRecLab library.

2.1. DISEÑO GENERAL.

2.1. GENERAL DESIGN.

La Figura 1, muestra el diseño general de la arquitectura de la biblioteca pyRecLab, y los principales módulos que la componen.

Figure 1 shows the general design of the pyRecLab library architecture, and the main modules composing it. The blue block represents the Python interpreter, which will load the methods and data structures when the pyRecLab module is imported. In this way, the interpreter will have the whole set of algorithms developed for making recommendations available. All the orange sub-modules that make up the library have the tasks described below.

Tal como puede verse de la parte inferior, el bloque azul representa el intérprete Python, el cual tendrá la misión de cargar los métodos y estructuras de datos, al importarse el módulo pyRecLab. De este modo, el intérprete tendrá a disponible todo el conjunto de algoritmos desarrollados para la realización de recomendaciones. En la parte superior, en color naranja, aparecen todos los sub-módulos que componen la biblioteca, y cuyas tareas, son descritas a continuación. 2.1.1 FILE IO

2.1.1 FILE IO

Este componente representa el punto de entrada y salida de datos, ya que permite la lectura de archivos que contienen el conjunto de entrenamiento y/o prueba, además de la escritura de predicciones de ratings y/o rankings, si así se desea.

This component represents the point of entry and exit for data, since it permits reading the files containing the training and/or test set, as well as writing ratings predictions and/or rankings, if desired. This provides a good level of text format flexibility, because the fields can be separated by any type of character, as specified by the user through the high-level interface.

Este otorga un buen nivel de flexibilidad en cuanto a formatos de textos, debido a que sus campos pueden estar separados por cualquier tipo de carácter, el cual debe ser especificado por el usuario a través de la interfaz de alto nivel. 2.1.2 DATA HANDLERS

2.1.2 DATA HANDLERS

Este módulo contiene una serie de estructuras de datos, que permiten tener un acceso homogéneo a los valores de ratings, otorgando un mayor nivel de independencia del formato original en que fueron leídos, y con un mayor nivel de abstracción. Estas serán directamente utilizadas por los algoritmos de recomendación para el procesamiento, almacenamiento y generación de datos.

This module contains a series of data structures that permit homogeneous access to the ratings values, granting a greater independence from the format in which they were originally read, and with a higher level of abstraction. These will be directly used by the recommendation algorithms for processing, storing, and generating data.

Students’ research / 97

2.1.3 ALGORITMOS DE RECOMENDACIÓN

2.1.3 RECOMMENDATION ALGORITHMS

Bajo el bloque data handlers, se encuentra una serie de bloques contiguos que representan a cada uno de los algoritmos de recomendación implementados, y que están disponibles para la predicción de ratings y/o recomendación de ratings.

Under the data handlers block are contiguous blocks that represent each of the implemented recommendation algorithms, which are available for ratings prediction and/ or ratings recommendation. The list of available algorithms ratings prediction are: Item Average, Slope One, User KNN, Item KNN and Funk SVD. For the recommendation generation through ranking, only the Most Popular method is presently available.

La lista de algoritmos disponibles para la predicción de ratings son: Item Average, Slope One, User KNN, Item KNN y Funk SVD. Por otra parte, para la generación de recomendaciones a través de ranking se cuenta por el momento, solo con el método Most Popular. 2.1.4 PYTHON INTERFACE

2.1.4 PYTHON INTERFACE

Este módulo representa la interfaz de comunicación entre los algoritmos de recomendación, y el intérprete Python. Al igual que el resto de la biblioteca, esta interfaz fue desarrollada completamente en C++, para lo cual fue necesario evaluar una serie de alternativas que permitieran realizar esta conexión entre lenguajes, pero manteniendo por sobre todo, un nivel aceptable de legibilidad del código. Por esta razón, se decidió utilizar la API Python/C, la cual viene incluida en el paquete estándar de Python. Esta permite definir estructuras de bajo nivel en lenguaje C, las que tienen un mapeo directo con los objetos manejados por el intérprete de Python. Con ella se podrán definir estructuras nativas de Python como listas, diccionarios y tuplas, así como también, clases de mayor complejidad para permitir el manejo y creación de todo tipo de datos abstractos.

This module is the communication interface between the recommendation algorithms and the Python interpreter. This interface was also completely developed in C++, and it was necessary to evaluate a series of alternatives that would allow connection between languages, while maintaining, above all, an acceptable level of code readability. It was therefore decided to use the Python/C API, included in the standard Python package. This permits defining low-level structures in C, which directly maps with objects handled by the Python interpreter. Thus, one can define native Python structures such as lists, dictionaries, tuples, and more complex classes to permit the handling and creation of all types of abstract data. Given this, a data type has been defined for each recommendation algorithm, which can be instantiated directly from the Python interpreter, and can control each algorithm’s behavior through the parameters it has been given access to.

Gracias a esto, se ha definido un tipo de dato por cada uno de los algoritmos de recomendación, los cuales podrán ser instanciados directamente desde el intérprete de Python, y permitirán controlar el comportamiento de cada algoritmo a través de los parámetros a los que se ha dado acceso. 3. EXPERIMENTACIÓN Y METODOLOGÍA

3. EXPRIMENTATION AND METHODOLOGY

Para evaluar la implementación de pyRecLab, se realizan dos tipos de comparaciones con la biblioteca LibRec (Said & Bellogín, 2014). La primera de ellas corresponde a una evaluación de las predicciones de ratings generadas por nuestra biblioteca. Para ello, se toma una de los 5 particiones proporcionadas por el dataset de MOVIELENS, y se ejecutan los mismos algoritmos en igualdad de condiciones, tanto de parámetros, como de datos de prueba. Luego de obtener los modelos entrenados, es posible calcular las métricas de evaluación MAE y MRSE sobre el conjunto de datos de prueba, para posteriormente, comparar dichos valores con los obtenidos por LibRec.

To evaluate the implementation of pyRecLab, two types of comparisons were made with the LibRec library (Said & Bellogín, 2014). The first was an evaluation of the ratings predictions generated by our library. For this, one of the five partitions provided by the MOVIELENS dataset was used, and the same algorithms were executed under equal conditions for both the parameters and the test data. After obtaining the trained models, it was possible to calculate the MAE and MRSE evaluation metrics on the test data set and compare these values with those from LibRec.

Adicionalmente, se realizaron pruebas comparativas en cuanto al tiempo que toman los procedimientos de entrenamiento y prueba en cada una de las herramienta, con el fin de tener una línea base que permita evaluar la calidad del desarrollo, y nos muestre si fue posible alcanzar

Comparative tests were also carried out on the time used by the training and testing procedures in each tool in order to have a baseline to assess the development quality and show whether it was possible to achieve one of the main objectives, namely developing an efficient library.

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Table 2. Evaluation error metrics of pyRecLab vs LibRec. RMSE

MAE User Avg Item Avg Slope One User KNN Item KNN Funk SVD

pyRecLab 0.850191274 0.8275684033 0.74712453 0.7547545252 0.7512348708 0.7353138195

LibRec 0.850191 0.827568 0.748299 0.755361 0.748354 0.731808

uno de los objetivos principales a lograr, el cual consistía en obtener una biblioteca eficiente. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para comenzar, se presentan los resultados obtenidos al calcular las métricas de evaluación implementadas, sobre los datos de test. En la Tabla 2 es posible ver que los valores obtenidos por cada biblioteca son similares para cada método, y por lo tanto, es posible validar la capacidad predictiva de la presente implementación. A continuación se presentan los resultados obtenidos al medir los tiempos que demora cada herramienta de software en su proceso de entrenamiento y pruebas. Tal como se observa en las Tablas 3-5 y Figuras 2-7, los resultados de velocidad de cómputo obtenidos resultan ser favorables en algunos casos y desfavorables en otros. A pesar de la existencia de algunos resultados adversos, las diferencias medidas se encuentran dentro de rangos de valores razonables lo cual hace que este parámetro de rendimiento pueda ser considerado como aceptable para nuestra herramienta.

Figura 2. Tiempo de entrenamiento de pyRecLab y LibRec para algoritmo User KNN. Figure 2. Training times in pyRecLab and LibRec for the User KNN algorithm.

pyRecLab 1.062995128 1.033411371 0.9504995824 0.9618831072 0.9557856323 0.9331742108

LibRec 1.062995 1.033411 0.95246 0.966395 0.953433 0.923738

4. RESULTS AND DISCUSSION First we present the results obtained when calculating the evaluation metrics implemented on the test data. In the Table 2 it is possible to see that the values obtained by each library are similar for each method, and therefore, it is possible to validate the predictive capacity of the current implementation. Next, the results obtained from when measuring the time each software tool took in its training and testing process are presented. As seen in Tables 3-5 and Figures 2-7, the results of the computation speed are favorable in some cases but unfavorable in others. Despite the existence of some adverse results, the measured differences are within a reasonable ranges of values, which makes this performance parameter acceptable to our tool. However, the times obtained when executing the User Average, Item Average, and Slope One algorithms, are more often better when using LibRec, as seen in Tables 3-5. However, the execution times of FunkSVD in pyRecLab are similar LibRec in the training stage and much better than LibRec in the testing stage. This can be seen in Figures 6-7.

Students’ research / 99

Figura 3. Tiempo de prueba de pyRecLab y LibRec para algoritmo User KNN. Figure 3. Test times in pyRecLab and LibRec for the User KNN algorithm.

Sin embargo, hay que destacar que los tiempos obtenidos al ejecutar los algoritmos User Average, Item Average y Slope One, son en su gran mayoría mejores que los experimentados al utilizar LibRec, tal como se puede apreciar en las Tablas 3-5. Por otra parte, los tiempos resultantes de la ejecución del algoritmo FunkSVD en pyRecLab son similares a los de LibRec en etapa de entrenamiento, y mucho mejores que LibRec en etapa de prueba. Esto puede apreciarse en las Figuras 6-7.

Next, all the details of the times obtained for each evaluated algorithm are presented, where parameter variations were also made in the cases where they were relevant for the method in question.

A continuación, se presenta todo el detalle de los tiempos obtenidos para cada algoritmo evaluado, en donde también se realizaron variaciones de parámetros en los casos donde ellos eran de gran relevancia para el método en cuestión. 5. CONCLUSIONES

5. CONCLUSIONS

El logro de sistemas de procesamiento eficiente requiere de un fuerte análisis de cada una de las estructuras de datos

The achievement of efficient processing systems requires a strong analysis of each the data structure involved in the

Table 3. Training and test times for the User Average algorithm. Training time [s]

Test time [s]

pyRecLab

LibRec

pyRecLab

LibRec

0.007798

0.0125

0.125853

0.7178

Table 4. Training and test times for the Item Average algorithm. Training time [s]

Test time [s]

pyRecLab

LibRec

pyRecLab

LibRec

0.019149

0.0132

0.115199

0.5704

Table 5. Training and test times for the Slope One algorithm. Training time [s]

Test time [s]

pyRecLab

LibRec

pyRecLab

LibRec

0.562113

0.5667

0.224082

1.0392

100 / Investigaciones de los alumnos

involucradas en el proceso, debido a que tanto los tiempos de acceso como escritura de datos, comienzan a incidir de forma importante cuando su número su manejo es en grandes cantidades. En el caso particular de los sistemas de recomendación basados en ratings, se tiene un desafío adicional que tiene directa relación con el manejo de matrices ralas. Aún cuando existen estructuras capaces de manejar de forma eficiente estos datos, y sin provocar un sobre consumo de memoria, las distintas técnicas elaboradas no son siempre las mejores en todas las situaciones. Un claro ejemplo de ello son las dos metodologías para almacenar datos de una matriz en memoria, una posicionando datos de forma contigua recorriendo las filas, y el otro recorriendo las columnas. Aquí claramente habrá que sopesar cuál de los dos métodos es más conveniente según que tipo de recorrido o acceso es más frecuente para nuestra aplicación.

Figura 4. Tiempo de entrenamiento de pyRecLab y LibRec para algoritmo Item KNN.

Figure 4. Training times in pyRecLab and LibRec for the Item KNN algorithm.

Figura 5. Tiempo de prueba de pyRecLab y LibRec para algoritmo Item KNN. Figure 5. Test times in pyRecLab and LibRec for the Item KNN algorithm.

process, since both access and data writing times start having an important impact when their numbers are handled in great quantities. In the particular case of ratings based recommendation systems, there is an additional challenge directly related to the management of sparse matrices. Even when there are structures capable of handling this data efficiently, and without causing an over consumption of memory, the different developed techniques are not the best in all situations. A clear example is that of the two methodologies for storing data from a matrix in memory, one positioning data contiguously through the rows, and the other through the columns. Here, it will clearly be necessary to weigh which of the two methods is more convenient according to which type of route or access is more frequent for our application.

Students’ research / 101

Figura 6. Tiempo de entrenamiento de pyRecLab y LibRec para algoritmo Funk SVD. Figure 6. Training times in pyRecLab and LibRec for the Funk SVD algorithm.

Figura 7. Tiempo de prueba de pyRecLab y LibRec para algoritmo Funk SVD. Figure 7. Test times in pyRecLab and LibRec for the Funk SVD algorithm.

Uno de los resultados más importantes obtenidos, se presentó durante la fase iniciales del proyecto, en la cual se estudiaba el beneficio de utilizar C++ por sobre otros lenguajes. En uno de los experimentos, se programó un algoritmo para calcular una integral aproximada por rectángulos. Este fue codificado en dos versiones, una en Python puro, y la otra, en C++ pero cuya ejecución se realizó desde Python. Con esto se pudo demostrar, que para iguales operaciones de punto flotante, C++ demoraba 3 veces menos en terminar la operación en comparación con el tiempo que tomó el intérprete de Python. Esto era de esperarse al tener presentes las diferencias entre la ejecución de un código compilado, que ejecuta instrucciones directamente sobre la CPU, y entre otro cuyas operaciones pasan por otra entidad de software que debe interpretar cada instrucción. Finalmente, durante el estudio y desarrollo quedaron varias ideas para seguir mejorando esta biblioteca, y marcar diferencias con las que comúnmente utilizadas.

One of the most important results obtained was presented during the initial project phase, in which the benefit of using C++ over other languages was studied. In one of the experiments, an algorithm was programmed to calculate an approximate integral by rectangles. This was coded in two versions, one in pure Python, and the other in C++ and executed in Python. With this, it was possible to demonstrate that for equal operations of floating point, C++ delayed three times less in completing the operation compared with the Python interpreter. This was to be expected when considering the differences between the execution of a compiled code, which executes instructions directly on the CPU, and another whose operations pass through another software entity. Finally, several ideas to continue improving this library and mark differences with those commonly used were proposed during development. One idea is the application of approximate search techniques of nearest neighbor, based on tree structures. According to some preliminary tests, the gains in time, compared to the loss of accuracy of the neighbors

102 / Investigaciones de los alumnos

Una de ellas es la aplicación de técnicas de búsqueda aproximada de vecinos cercanos, basadas en estructuras de árboles. Según algunas pruebas preliminares, la ganancia en tiempo experimentada, en comparación con la pérdida de precisión de los vecinos encontrados, es sobresaliente. Es de extrañarse la no inclusión de dichas técnicas en las bibliotecas de recomendación analizadas.

found, is outstanding. It is surprising that these techniques are not included in the analyzed recommendation libraries. El logro de sistemas de procesamiento eficiente requiere de un fuerte análisis de cada una de las estructuras de datos involucradas en el proceso, debido a que tanto los tiempos de acceso como escritura de datos, comienzan a incidir de forma importante cuando su número su manejo es en grandes cantidades.

GLOSARIO

GLOSSARY

SISTEMA RECOMENDADOR: es un sistema que ayuda a un usuario (o grupo de usuario) a elegir elementos relevantes desde un espacio repleto de información. DATASET: Conjunto de datos utilizados como parámetros de entrada a un sistema o algoritmo. En una primera etapa, a partir de su análisis se espera se espera la obtención de un modelo matemático que permita la predicción de sucesos futuros, no necesariamente incluidos en el dataset original. MOVIELENS: dataset de tuplas, (usuario, película, ratings) creado y compartido por el laboratorio grouplens de la Universidad de Minnesotta. FILTRADO COLABORATIVO: grupo de técnicas que permiten la predicción de parámetros (por ejemplo, ratings) pertenecientes a una única entidad o usuario, basándose en los parámetros pertenecientes a un conjunto de otras entidades (múltiples usuarios). RMSE: root mean squared error (raíz del promedio de error al cuadrado) métrica usada para medir el error en predicción de ratings, muy común en sistemas recomendadores.

RECOMMENDER SYSTEM: a system that helps a user (or user group) choose relevant elements from a space full of information. DATASET: set of data used as input parameters to a system or algorithm. In the first stage, it is expected to obtain a mathematical model that predicts future events not necessarily included in the original dataset. MOVIELENS: a dataset of tuples (user, movie, ratings) created and shared by the grouplens laboratory at the University of Minnesota. COLLABORATIVE FILTERING: a group of techniques that predict parameters (for example, ratings) belonging to a single entity or user, based on the parameters belonging to a set of other entities (multiple users). RMSE: root rean squared error; used to measure the error in rating prediction, and a very common metric in recommender systems.

PRINCIPIO CIENTÍFICO

SCIENTIFIC PRINCIPLE

Los sistemas de recomendación buscan resolver el problema de cómo proporcionar recomendaciones personalizadas de ciertos ítems a un grupo de usuarios pertenecientes al sistema. Estos ítems pueden ser películas, videos, imágenes, libros, artículos de compras por internet, etc., y los usuarios son caracterizados según las preferencias manifestadas dentro del sistema. Dichas preferencias pueden ser expresadas de forma explícita a través de ratings proporcionados sobre ciertos ítems, o bien de forma implícita, según el análisis de los patrones de comportamiento que el usuario tenga dentro del sistema. El fin último de los sistemas de recomendación es la entrega de información filtrada a cada uno de los usuarios para que ellos puedan aumentar su grado de satisfacción a un menor costo temporal.

The recommendation systems seek to solve the problem of how to provide personalized recommendations of certain items to a group of users belonging to the system. These items can be movies, videos, images, books, shopping articles online, etc., and users are characterized according to the preferences expressed within the system. These preferences can be expressed explicitly through ratings provided on certain items, or implicitly according to the analysis of the behavior patterns of the user in the system. The ultimate purpose of the Recommendation System is the delivery of filtered information to each user so they can increase their degree of satisfaction at a lower temporary cost.

Students’ research /103

Matemáticamente, el problema de recomendación puede ser formalizado como un problema de optimización con la siguiente estructura:

Mathematically, the recommendation problem can be formalized as an optimization problem with the structure:

donde:

where:

u: C × S → R, función de utilidad R: conjunto recomendado de ítems C: conjunto de usuarios S: conjunto de ítems

u: C × S → R, utility function R: set of recommended items C: set of users S: set of items

REFERENCES Gantner, Z, Rendle, S., Freudenthaler, C. & Schmidt-Thieme, L. MyMediaLite: A Free Recommender System Library, Proceedings of the 5th ACM Conference on Recommender Systems. Koren, Y., Bell, R., & Volinsky, C. (2009). Matrix factorization techniques for recommender systems. Computer IEEE Magazine, 42(8), 30-37. Said, A., & Bellogín, A. (2014). Comparative recommender system evaluation: benchmarking recommendation frameworks. Proceedings of the 8th ACM Conference on Recommender systems, 129-136. Schafer, J. B., Frankowski, D., Herlocker, J., & Sen, S. (2007). Collaborative filtering recommender systems. In The adaptive web (pp. 291-324). Berlin, Germany: Springer. Sepúlveda, G.; Domínguez, V. & Parra, D. (2017). pyRecLab: A Software Library for Quick Prototyping of Recommender Systems. Proceedings of the 11th ACM Conference on Recommender systems, http://ceur-ws.org/Vol-1905/

EQUIPO DE INVESTIGADORES / RESEARCH TEAM

Gabriel Sepúlveda

Denis Parra

La version digital de la revista se encuentra en el portal del programa de InvestigaciĂłn en Pregrado de la Escuela de IngenierĂa http:// ipre.investigacion.ing.uc.cl/. Contacto equipo editorial en journali3@ing.puc.cl.