This thesis presents a comprehensive modeling and analysis framework for the Generalized N-Trailer (GNT) system, a class of nonholonomic articulated vehicles composed of a unicycle tractor and an arbitrary number of passively coupled trailers. A full dynamic formulation based on the Euler-Lagrange method is developed, incorporating the effects of mass distribution, Coriolis forces, and nonholonomic constraints enforced through a constraint Jacobian and its associated null space projection. External interactions are explicitly modeled, including rolling resistance via LuGre dynamic friction, aerodynamic drag as a function of velocity, and gravitational forces projected on sloped terrains. The resulting dynamic equations are expressed in reduced coordinates, allowing consistent treatment of control inputs and constraint forces. Particular emphasis is placed on the real-time estimation of instantaneous power consumption, which is computed as the inner product of actuator torques and angular velocities projected through the null space. The model captures both energy consumption and regenerative braking events, enabling the quantification of energy recovered during deceleration or downhill motion. This energetic formulation offers a physically consistent basis for evaluating performance and optimizing power flow in realistic off-road scenarios, paving the way for energy-aware control strategies in future work.

El presente trabajo evaluó el efecto de las condiciones hidrodinámicas sobre la respiración celular, la morfología, la expresión génica y la calidad del alginato producido por Azotobacter vinelandii ATCC 9046, ampliando el rango experimental de agitación de 100 a 900 rpm respecto a estudios previos. Esta investigación buscó establecer las condiciones óptimas de operación para maximizar la producción de un biopolímero de alta calidad y comprender los mecanismos fisiológicos y moleculares que lo regulan. En primer lugar, se realizó un estudio donde se correlacionó los parámetros hidrodinámicos con los indicadores fisiológicos de respiración —velocidad de consumo de oxígeno (VCO) y velocidad específica de consumo de oxígeno (qO₂)— y con la producción y calidad del alginato. Se determinó que entre 200 y 500 rpm se alcanza un equilibrio óptimo entre respiración celular y síntesis polimérica, mientras que a velocidades ≥ 600 rpm se evidenció estrés de cizallamiento con disminución de la qO₂, reducción del peso molecular del polímero sin embargo aumentó la producción de alginato como respuesta al efecto hidrodinámico. El segundo objetivo abordó la evaluación de la respiración celular y la morfología bacteriana bajo diferentes velocidades de agitación entre 100 y 900 rpm. A bajas velocidades de agitación las células mostraron morfologías pequeñas y regulares, en cambio a altas velocidades (≥ 600 rpm), se observaron deformaciones celulares, fragmentación de la matriz y pérdida de integridad morfológica, coherentes con una disminución en la qO2 y que la hidrodinámica si afecta a la célula. A 500 rpm las células mantuvieron morfología intacta, y alta productividad, generando alginatos con mayor PMP de alginato, grado de acetilación y proporción G/M similar. Finalmente se realizó un estudio de calidad del alginato y se estableció una relación con el análisis molecular y la formulación de hidrogeles a partir del alginato bacteriano obtenido en condiciones controladas. El estudio de expresión génica reveló que la intensidad de cizallamiento modula la regulación de genes clave: rpoS y algU (respuesta al estrés y regulación global), cadena respiratoria, y de biosíntesis, epimerización y acetilación del alginato). Estos resultados confirmaron que la respiración y la biosíntesis del polímero están coordinadas a nivel transcripcional, afectando directamente las propiedades del biopolímero. Los hidrogeles formulados con el alginato bacteriano mostraron estructura porosa homogénea, alta estabilidad estructural, evidenciando su potencial para aplicaciones en biomedicina.

La modificación de triacilglicéridos (TAG) de aceite de pescado mediante tecnología enzimática ha sido propuesta como una alternativa frente a la hidrólisis química para la concentración de los ácidos eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA), ácidos grasos poliinsaturados Omega-3 asociados a múltiples beneficios para la salud. La hidrólisis de TAG presenta la ventaja de requerir una sola reacción con un único sustrato, a diferencia de la esterificación, en la que se necesitan dadores de acilo, como etilésteres o alcoholes. La selectividad de hidrólisis de ciertas lipasas permite obtener Omega-3 en forma de glicéridos, los cuales son preferibles a los etil-ésteres debido a su mayor biodisponibilidad en el organismo. La inmovilización de lipasas, además de aumentar su estabilidad, modifica su microentorno, lo que permite modular su selectividad frente a un determinado sustrato. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo establecer un sistema de hidrólisis enzimática de aceite de pescado utilizando lipasas inmovilizadas, con el fin de concentrar EPA + DHA en glicéridos en un valor superior al obtenido con la enzima soluble. Se evaluó el potencial de hidrólisis de aceite de pescado de diferentes lipasas mediante el parámetro propuesto de Índice de Selectividad (IS). La lipasa de Candida cylindracea (CCL) presentó el mayor porcentaje de hidrólisis (69,1%) a las 48 horas de reacción, con un IS de 3,8. A esta lipasa se le aplicaron diferentes soportes y estrategias de inmovilización: adsorción mediante interacciones hidrofóbicas, adsorción combinada con entrecruzamiento con polímeros funcionales, adsorción mediante interacciones iónicas y enlace covalente. Los resultados indicaron que la inmovilización modula negativamente la selectividad de CCL, ya que los valores de IS disminuyeron respecto a la lipasa soluble. Sin embargo, el derivado de CCL inmovilizado en octil-agarosa (O-CCL) presentó el mayor IS (2,7) entre las variantes probadas. Pese a la disminución en selectividad, la estabilidad de la lipasa inmovilizada aumentó considerablemente: el tiempo de vida media de O-CCL fue de 275 horas a 40 °C, mientras que el de la CCL soluble fue de solo 2 horas a la misma temperatura. Además, la presencia de solventes o co-solventes en el medio de reacción (sistema SR III) permitió alcanzar un 90,8% de hidrólisis a las 48 horas, aunque disminuyó la capacidad de reutilización del derivado tras ciclos sucesivos. Finalmente, el sistema SR II, correspondiente al derivado O-CCL en ausencia de solventes/co-solventes, se consideró el más apropiado para la aplicación estudiada. Este sistema de reacción presentó la mayor productividad específica acumulada (144,1 g de aceite hidrolizado/g CCL·h), mejor capacidad de reutilización del soporte y ventajas económicas: a partir del segundo ciclo, utilizando el soporte reciclado, los costos del aceite hidrolizado no solo se igualaron a los del sistema con lipasa soluble (SR I), sino que resultaron inferiores.

La modificación de triacilglicéridos (TAG) de aceite de pescado mediante tecnología enzimática ha sido propuesta como una alternativa frente a la hidrólisis química para la concentración de los ácidos eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA), ácidos grasos poliinsaturados Omega-3 asociados a múltiples beneficios para la salud. La hidrólisis de TAG presenta la ventaja de requerir una sola reacción con un único sustrato, a diferencia de la esterificación, en la que se necesitan dadores de acilo, como etilésteres o alcoholes. La selectividad de hidrólisis de ciertas lipasas permite obtener Omega-3 en forma de glicéridos, los cuales son preferibles a los etil-ésteres debido a su mayor biodisponibilidad en el organismo. La inmovilización de lipasas, además de aumentar su estabilidad, modifica su microentorno, lo que permite modular su selectividad frente a un determinado sustrato. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo establecer un sistema de hidrólisis enzimática de aceite de pescado utilizando lipasas inmovilizadas, con el fin de concentrar EPA + DHA en glicéridos en un valor superior al obtenido con la enzima soluble.Se evaluó el potencial de hidrólisis de aceite de pescado de diferentes lipasas mediante el parámetro propuesto de Índice de Selectividad (IS). La lipasa de Candida cylindracea (CCL) presentó el mayor porcentaje de hidrólisis (69,1%) a las 48 horas de reacción, con un IS de 3,8. A esta lipasa se le aplicaron diferentes soportes y estrategias de inmovilización: adsorción mediante interacciones hidrofóbicas, adsorción combinada con entrecruzamiento con polímeros funcionales, adsorción mediante interacciones iónicas y enlace covalente. Los resultados indicaron que la inmovilización modula negativamente la selectividad de CCL, ya que los valores de IS disminuyeron respecto a la lipasa soluble. Sin embargo, el derivado de CCL inmovilizado en octil-agarosa (O-CCL) presentó el mayor IS (2,7) entre las variantes probadas. Pese a la disminución en selectividad, la estabilidad de la lipasa inmovilizada aumentó considerablemente: el tiempo de vida media de O-CCL fue de 275 horas a 40 °C, mientras que el de la CCL soluble fue de solo 2 horas a la misma temperatura. Por otra parte, la presencia de solventes o co-solventes en el medio de reacción (sistema SR III) permitió alcanzar un 90,8% de hidrólisis a las 48 horas, aunque disminuyó la capacidad de reutilización del derivado tras ciclos sucesivos. Finalmente, el sistema SR II, correspondiente al derivado O-CCL en ausencia de solventes/co-solventes, se consideró el más apropiado para la aplicación estudiada. Este sistema de reacción presentó la mayor productividad específica acumulada (144,1 g de aceite hidrolizado/g CCL·h), mejor capacidad de reutilización del soporte y ventajas económicas: a partir del segundo ciclo, utilizando el soporte reciclado, los costos del aceite hidrolizado no solo se igualaron a los del sistema con lipasa soluble (SR I), sino que resultaron inferiores.

La zona central de Chile, especialmente la Cordillera de los Andes, alberga una de las criósferas más diversas del planeta y constituye una fuente crítica de recursos hídricos almacenados en forma de nieve y hielo glaciar. Estudios recientes han evidenciado un retroceso significativo de glaciares en esta región, especialmente en la cuenca del río Maipo, como consecuencia del cambio climático global y de factores antrópicos locales. Investigaciones han mostrado que la reducción en la acumulación nival invernal, junto con el aumento de temperaturas estivales, ha derivado en una severa sequía prolongada, conocida como Megasequía. A través de diversos estudios glaciológicos y análisis satelitales, se ha documentado la disminución de superficie y volumen de glaciares emblemáticos como Echaurren Norte, El Morado y Olivares Alfa, todos ubicados en los Andes Centrales. Además, se ha identificado una influencia directa de contaminantes como el carbono negro (Black Carbon, BC) y material particulado (MP) en la aceleración del derretimiento glaciar. Estos contaminantes, emitidos por actividades industriales y vehiculares, reducen el albedo de la superficie glaciar, favoreciendo la absorción de radiación solar y, por ende, el derretimiento. Un caso ilustrativo es el Glaciar Olivares Alfa, cuyo mayor retroceso ha sido asociado a su cercanía con faenas mineras, en contraste con el Glaciar Bello, ubicado en la misma cuenca pero con menor exposición a dichas emisiones. Pese a los avances, aún existe escasa investigación nacional que permita cuantificar con precisión el impacto de estas causas antrópicas sobre los glaciares y los recursos hídricos. Las diferencias en las tasas de retroceso entre glaciares sometidos a condiciones climáticas similares sugieren la necesidad urgente de más estudios enfocados en la influencia de la contaminación local.