Proyectos

Far from simple steric repulsion, i.e., volumetric repulsion, the dynamics of granular systems are driven by a menagerie of interactions: dissipative collisions, van der Waals forces, electrostatic Coulomb and polarization forces, viscous drag and, in the presence of even minute amounts of liquid, capillary bridges or ice coatings. Despite its importance and the development of many powerful experimental, numerical and theoretical tools, until now, a unified description of granular media is lacking, even for the simplest model situation of perfectly spherical, impenetrable and dissipative particles. One of the most important topics in granular media research is clustering, for both fundamental and applied reasons. Clustering produces large gradients, which makes usual gradient perturbations schemes more difficult, which even poses questions about the validity of continuum approaches for these systems. Clustering and coarsening are also relevant for many industrial applications, including grain and powder storage, transport and manipulation, in the food, mining and chemical industries, to mention a few. Electrostatically–induced granular clustering has emerged as a mechanism with fundamental and practical implications. The electrification of such systems occurs through tribocharging—the exchange of charge between contacting surfaces. Despite its importance, how insulators transfer such large amounts of charge during contact is not well-understood. How this can also occur for identical materials during contact is puzzling as well. Furthermore, the nature of the charge carrier is also not settled. Concerning applications, just recently electrostatically–induced granular clustering has been revealed as a possible enhancing mechanism for granular coarsening in a very important and unsolved issue: the formation of planetesimals, which can be considered as baby planets (from 1 km size it is expected that gravity should be the driving accretion force). Indeed, despite clear evidence, our current theoretical understanding is that rocky planets should not exist; a basic ingredient seems to be missing for explaining the clustering of grains in the sub- mm to cm range. We propose that electrification through tribocharging is the missing ingredient. Thus, the main objective of this proposal is to address how different pair-wise interactions and, in general, particle and collisional properties, lead to sustained cluster growth. We are developing two experimental systems to make concrete steps toward this goal. In the first, we are using a free-fall apparatus to observe collisions between sub-mm particles in vacuum and zero-gravity conditions. In the second, we are forging into the new territory of interactions between millimeter-scale particles or clusters with a controlled acoustic levitation setup. In order to understand the microphysics of grain growth in the sub-mm to cm range, our immediate objective is to characterize the sticking efficiencies and dominant forces—including the possibility of same-material tribocharging—in a variety of conditions. In the first experimental setup, we will focus on few-particle interactions and clustering. In the second, we will study controlled collisions between a few up to many-particle clusters. Working on these two experiments in tandem will enable us to characterize collisions over decades of data in cluster size and impact energy, and quantify same-material tribocharging. For both experiments we will use standard dielectric materials (as ZrO2:SiO2 composites) as a benchmark. Then, we will use analog meteorite materials (e.g. San Carlos Olivine) in both setups, and original meteorite grains (Allende meteorite) with the ultrasonic setup, where controlled collisions can be done for smaller amounts of material. The outcome of such experiments will be a phase portrait of collisional aggregation efficiency covering features ranging from particle and cluster size to particle interactions, particle composition and impact energy. One particular contribution we will focus on is the effect of tribocharging on the formation efficiency of larger clusters, which should be relevant toward our current understanding of asteroid and planetesimal formation.

Las ondas y las estructuras coherentes están presentes como entidades individuales en varios contextos físicos, astronómicos y geofísicos, y particularmente en los fluidos. Las situaciones realistas generalmente involucran a ambos, lo que lleva a procesos de interacción complejos que son difíciles de separar y desenredar. En esta propuesta nos enfocamos en estudiar experimentalmente cómo la presencia de estructuras coherentes, tales como vórtices o singularidades, afectan las propiedades de las ondas superficiales en un régimen turbulento. Para ello, construiremos dos montajes experimentales para poder estudiar de forma sistemática las propiedades estadísticas de las ondas cuando interactúan con las estructuras mencionadas. Ambos sistemas tienen la ventaja de que, ajustando los parámetros de forzamiento, podemos controlar la aparición e intensidad de las estructuras. Por lo tanto, un estudio sistemático de su influencia en turbulencia de ondas (WT) es sencillo. La naturaleza intermitente del campo de ondas, así como los mecanismos detrás de la ruptura del espectro de WT en presencia de estas estructuras son algunas de las preguntas que pretendemos responder. Para abordar estas preguntas, proponemos realizar mediciones espaciotemporales, como la fotografía de luz difusa (DLP) y la velocimetría de imagen de partículas (PIV). Los resultados que surjan de esta investigación podrían ser de gran importancia para una teoría que, si bien es válida en muchos sistemas, aún está incompleta. Las aplicaciones de los resultados a otros sistemas, como los flujos geofísicos, también podrían ser posibles y bastante relevantes para una amplia comunidad.

Los laboratorios de fabricación digital son espacios que cuentan con maquinaria y personal capacitado para facilitar el diseño y desarrollo de prototipos y para promover la innovación en productos, procesos y servicios. Se conciben como laboratorios que facilitan herramientas de fabricación avanzada y capacidades a la comunidad en general, pudiendo ser más enfocados a emprendedores, empresas e institutos de investigación. Una característica común es que sirven como plataforma para estimular el aprendizaje y la invención en la comunidad. Las máquinas y capacidades técnicas instaladas en estos laboratorios brindan la oportunidad de encontrar soluciones innovadoras a problemas comunes y ser incubadores de microemprendimientos que resuelvan problemas de forma innovadora y sustentable. El primer laboratorio de fabricación digital, junto con el concepto FabLab, aparece en el MIT (Massachussets Institute of Technology, Estados Unidos) en el año 2000. Actualmente, existe una red mundial de alrededor de 3000 FabLabs distribuidos en 5 continentes. En Chile se pueden encontrar 17 de estos laboratorios, la mayoría de ellos concentrados en la Región Metropolitana; 2 en la Región del Maule y ninguno en la Región de O’Higgins. La ausencia de un laboratorio regional está en concordancia con estadísticas del año 2016 que reportan apenas 118 m2 de espacios dedicados a innovación en la Región de O’Higgins frente a 27 936 m2 en la Región Metropolitana. En ese contexto, la Región de O’Higgins es la segunda región con menor superficie dedicada a innovación. La instalación de un laboratorio de fabricación digital en la Región de O’Higgins se identifica como una gran oportunidad para promover la innovación, brindando acceso a equipos y a capacitaciones sobre herramientas de fabricación avanzada a industrias y emprendedores regionales.

In this project, we plan to study the hydrodynamic wave-vortex interaction problem from an experimental point of view using different setups. The aim is to gain further understanding about the influence of vorticity on the propagation of waves and, to a lesser extend, to study how the vorticity field is modified by the presence of waves. Specifically, we plan to study the influence of a vortex field on a sloshing wave, to track the wave scattering, damping and dissipation. Then, we will study the influence of vorticity on wave-turbulence, in order to see how the wave statistics (wave spectrum, height distributions) and properties (dispersion relation, dissipation mechanisms) are affected by vorticity. Finally we will study how an array of vortices induced by a Kelvin-Helmholtz instability can generate surface waves and the back-reaction of the waves on the vortices. The proposed research is based on the collaboration efforts from the long- standing scientific relation between french and chilean experimental nonlinear laboratories: the Matter-out-of- equilibrium laboratory (LMFE) of the Physics Department from the Universidad de Chile and the Nonlinear Physics group from the Laboratoire de Physique Statistique de l''Ecole Normale Supérieure de Paris, France. The expected outcomes of this proposal are: i) to consolidate and expand our french collaboration network including new research labotarories (Laboratoire de Matière et Systèmes Complèxes, Paris, France and Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels, Université de Grenoble-Alpes, Grenoble, France), ii) to co-sign two (2) research publications in Q1 journals, iii) to train postdocs and graduate students in experimental acoustical and optical techniques to measure temporal or spatiotemporal surface wave deformations.

Position that involved teaching an undergraduate course to students from ENS along with research on an experimental study of wave turbulence.

Implementación de una microrred de energías renovables (solar, eólica y geotérmica) en el distrito salinero artesanal Barranca-La Villa de Cáhuil. Implementación de una planta piloto geotérmica de producción de sal y electrificación de bombas y planta de yodación comunitaria mediante energías renovables no convencionales.

El proyecto GeoXplora Crusoe tiene como objetivo el desarrollo e implementación de una aplicación de realidad aumentada y geolocalización, con contenido geológico, para la isla de Robinson Crusoe (Archipiélago Juan Fernández). Se trata de desarrollar una aplicación para dispositivos móviles inteligentes (Smartphones - tecnología iOs y Android) que permita entregar información fundamental sobre geología, además de una visualización in situ simple e interactiva de los diferentes y más importantes hitos geológicos de la isla. La aplicación permitirá la identificación de los usuarios mediante registro, la geolocalización de sendero, y el reconocimiento de 13 hitos geológicos a lo largo de la isla. Dispondrá de cápsulas multimediales inclusivas, con audios desarrollados para personas invidentes y videos con subtítulos para personas sordas, de manera que puedan acceder a los contenidos de la app y así promover la geodifusión en un sector usualmente dejado de lado en las innovaciones tecnológicas. Las cápsulas estarán en español e inglés (videos, infografías y/o sonidos), basadas en realidad aumentada y de despliegue atractivo de información, más señalética no invasiva con iconografía, mediante QRs y paneles informativos físicos a lo largo de los senderos. Se incentivará que los usuarios de la aplicación tomen fotografías que indiquen la fecha y lugar durante su trayecto por los senderos con el fin de ser compartidas en redes sociales y así promover el valor geológico de la isla. Esta app se basa en la necesidad de vincular principalmente a la población de Juan Fernández, de 12 años en adelante, y a los turistas que llegan a la isla con el valor de la geodiversidad y del territorio de lugares emblemáticos, resaltando las experiencias de senderismo y potenciando un turismo científico. Su desarrollo, implementación y uso permitirá dotar a la comunidad de una base científica en materia geológica, hasta ahora poco conocida, para que puedan comprender de mejor manera el territorio que habitan, promover su conservación y a su vez ofrecer al turismo experiencias de mayor calidad. La experiencia a través de la app permitirá a los usuarios convertirse en exploradores de la ciencia, incentivando el pensamiento crítico desde la exploración y potenciando la curiosidad, haciendo que el recorrido por la isla sea una experiencia “geomemorable”.

Festival de la Ciencia 2023

El presente trabajo, financiado por la Dirección de Equidad de Género y Diversidades de la Universidad de O’Higgins (Convocatoria 2022), busca evaluar las principales motivaciones y dificultades de las mujeres para ingresar a carreras de las Ciencias de la Ingeniería, titularse y continuar una carrera académica en la Región de O’Higgins. La Universidad Estatal de O’Higgins es una institución de 7 años que desde sus inicios ha promovido políticas para la equidad de género, sin embargo estas medidas pareciera ser aún insuficientes o no se le ha dado un seguimiento para ver su verdadero impacto en esta materia. La diferencia en el número de matrículas de mujeres vs hombres en carreras de Ciencias de la Ingeniería de Universidades chilenas es abismante, a pesar de la no existencia de diferencias inherentes/innatas entre hombres y mujeres que expliquen las brechas en los aprendizajes o trayectorias académicas en las matemáticas ( Bakker et al., 2021; Kersey et al., 2019; Lachance & Mazzocco, 2006; Spelke, 2005). Según Ing2030 (2018), el aumento de mujeres en carreras de ingeniería en Chile no ha sido significativo en un lapso de 10 años: 20% el año 2004 y 24% el año 2014. Tanto así que en el año 2019, el 7% de las mujeres que se titularon de pregrado en Chile, lo hicieron en las áreas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM), siendo el país con el porcentaje más bajo de los miembros de la OCDE (Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación, 2022). Para llevar a cabo este estudio se han usado metodologías cuantitativas y cualitativas. El estudio cuantitativo se realiza mediante encuestas online mientras que el estudio cualitativo es a través del desarrollo de Focus group. Se analizaron 468 encuestas online a estudiantes de enseñanza media de la Región de O’Higgins, 94 encuestas a estudiantes de las carreras de Ingeniería de la Universidad de O’Higgins y 25 encuestas a académicos(as) e investigadores del Instituto de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de O’Higgins. Adicionalmente, se analizaron los resultados de 3 focus groups a alumnas de enseñanza media de la comuna de Rancagua y 3 focus groups a alumnas de las carreras de Ingeniería de la Universidad de O’Higgins. Dentro de los resultados se observa que un 83% de los y las estudiantes de enseñanza media de la Región de O’Higgins considera que tanto hombres como mujeres avanzan con igual rapidez en sus carreras, un 84% de las y los estudiantes de carreras de Ingeniería de la Universidad de O’Higgins considera que mujeres y hombres tienen igualdad de avance en sus carreras, mientras que un 76% de académicos(as) e investigadores(as) estima que los hombres avanzan más rápido en su carrera. Se constató que estudiantes de enseñanza media, estudiantes de las carreras de ingeniería y académicas e investigadoras de la Región de O’Higgins experimentan brechas y barreras, sumado a la falta de confianza en sus capacidades y logros (Síndrome de la Impostora; Paterson & Vincent-Akpu, 2021). Adicionalmente, a pesar de considerar que en la Región de O’Higgins y en la Universidad de O’Higgins se promueve una cultura para la igualdad de género, el grupo en estudio tiene la creencia que las estudiantes y académicas de las Geociencias y Ciencias de la Ingeniería son más propensas a sufrir acoso. Asimismo, las estudiantes y científicas enfrentan importantes dificultades para compatibilizar la vida familiar y laboral. A través de este estudio buscamos visibilizar las principales dificultades que enfrentan estudiantes e investigadoras de esta área durante el desarrollo de su carrera. Tomar conciencia de la realidad de las mujeres en áreas STEM en la Región de O’Higgins permitirá tomar medidas más eficientes y eficaces tanto para la atracción como para evitar la fuga y/o estancamiento de estudiantes y científicas con alto potencial, permitiendo un acceso más igualitario en carreras STEM y un desarrollo en un espacio seguro y de respeto.

El agua subterránea es una fuente clave para nuestra supervivencia. Ésta se almacena en formaciones geológicas compuestas por rocas de diferentes propiedades llamadas acuíferos. El cambio climático puede reducir la disponibilidad de estas aguas subterráneas minando las reservas de los acuíferos. El presente proyecto tiene como fin realizar actividades para concientizar y promover el conocimiento de los acuíferos, y cómo éstos interactúan con el medio dependiendo de las propiedades de la roca o minerales presentes en la zona. Para ello, se desarrollará una aplicación móvil como herramienta de identificación de rocas y minerales, donde cada muestra estará descrita incluyendo información de sus propiedades (composición, porosidad, etc.), con un modelo 3D de la muestra vinculada al tipo de acuífero. Esta app será presentada en actividades de divulgación donde se mostrarán los distintos tipos de acuíferos, las rocas que los forman y cómo los minerales pueden actuar como contaminantes naturales en ellos. La aplicación será testeada con una institución de educación asociada y se pretende pueda ser parte del patrimonio tecnológico de la UOH.