The main motivation of this thesis is the analysis of turbulent flows. Turbulence plays an important role in engineering applications due to the fact that most flows in industrial equipment and surroundings are in turbulent regime. The thesis has a double purpose and is divided in two main parts. The first one is focussed on the basic and fundamental analysis of turbulence models. In the second part the know-how acquired in the first part is applied to the study of air curtains.Regarding to the first part, the principal difficulty of computing and modelling turbulent flows resides in the dominance of non-linear effects and the continuous and wide spectrum of time and length scales. Therefore, the use of turbulence modelling employing statistical techniques for high Reynolds numbers or complex geometries is still necessary. In general, this modelization is based on time averaging of the Navier-Stokes equations (this approach is known as Reynolds-Averaged Navier-Stokes Simulations, RANS). As consequence of the average new unknowns, so-called Reynolds stresses, arise. Different approaches to evaluate them are: i) Differentially Reynolds Stress Models (DRSM), ii) Explicit Algebraic Reynolds Stress Models (EARSM), and iii) Eddy Viscosity Models (EVM).Although EVM models assuming a linear relation between the turbulent stresses and the mean rate of strain tensor are extensively used, they present various limitations. In the last few years, with the even-increasing computational capacity, new proposals to overcome many of these deficiencies have started to find their way. Thus, algebraic or non-linear relations are used to determinate the Reynolds stress tensor without introducing any additional differential equation.Therefore, the first part of this thesis is devoted to the study of several EARSM and EVM models involving linear and higher order terms in the constitutive relation to evaluate turbulent stresses. Accuracy and numerical performance of these models is tested in different flow configurations such as plane channel, backward facing step, and both plane and round impinging jets. Special attention is paid to the verification of the code and numerical solutions, and the validation of the mathematical models used. In the impinging plane configuration, improvements of models using higher order terms in the constitutive relation are limited. Whereas, in the rest of studied cases these non-linear models show a reasonably good behaviour.Moreover, taken into account models convergence, robustness and predictive realism observed in the analysis of these benchmark flows, some of them are selected for the study of air curtains and their interaction with the environment where they are placed. Air curtains are generally one or a set of vertical or horizontal plane jets used as ambient separator of adjacent areas presenting different conditions. The jet acts as a screen against energy losses/gains, moisture or mass exchanges between the areas.As was indicated before, the main purpose of the second part of this thesis is to characterize in detail actual air curtains using both experimental and different numerical approaches. Semi-empirical models to design air curtains are presented. Then, an experimental set-up used to study air curtain discharge and jet downstream is explained. Experimental measurements of velocity and temperature are shown. As a result of the experiments carried out, an improved air curtain with a new design of the discharge nozzle is obtained. Furthermore, air curtain experiments are numerically reproduced and predictions validated against the experimental data acquired. Good agreement between numerical and experimental results is observed.Finally, systematic parametric studies of air curtains in heating and refrigeration applications are done. Global energetic balances are specially considered together with global parameters selected in order to evaluate air curtain performance. It is found that discharge velocity, discharge angle and turbulence intensity of the jet are the most sensitive parameters. Inadequate values for these variables can produce undesirable effects and contribute to increase energy gains/losses.

El objetivo de la presente investigación es realizar un estudio de pre factibilidad para la instalación de una planta de mantenimiento e instalación de sistemas de aire acondicionado para el parque automotor mayor de transporte terrestre de pasajeros en la ciudad de Chiclayo, para la empresa Comercial FRIONORTE EIRL, considerando la oportunidad de crecimiento del mercado y la insatisfacción de los usuarios de talleres automotrices con la actual oferta en la localidad. El parque vehicular de la ciudad de Chiclayo se ha caracterizado por mantener un crecimiento promedio anual de 4,9% aproximadamente durante el periodo 2009-2013, situación que ha generado que la industria del servicio técnico automotriz también crezca. El proyecto en estudio tiene como principal objetivo posicionarse en el mercado como una empresa líder en calidad de servicio, sustentando dicho posicionamiento en cuatro pilares claves: responsabilidad, garantía, rapidez y confiabilidad. Sin embargo, para lograr dicho posicionamiento no basta con tener una estrategia clara, sino también se hace necesario contar con un equipo de trabajo que se encuentre alineado con dicho proyecto y comprometido con la organización. Las proyecciones financieras realizadas permiten comprobar que el proyecto es rentable, ya que cuenta con un VAN positivo de S/. 53 523,76, el cual está valorado a una tasa de costo de capital del TMAR = 12,56% y a un horizonte de tiempo de cinco años, además presenta una tasa interna de retorno (TIR= 19,01%). Por otro lado, el capital total requerido (S/.175 165,23) será financiado en un 53% por el promotor del proyecto, en este caso por Comercial Frionorte E.I.R.L y el 47% por un socio estratégico, lo que significa que no se concurrirá en gastos financieros, ni se tendrá deudas con ninguna entidad financiera, los cuales se utilizarán para adquirir el equipamiento necesario y el capital de trabajo requerido para la operación. / Tesis

El presente trabajo consiste en el estudio, por medio de simulación numérica usando el código FDS (Fire Dynamics Simulator), del fenómeno de difusión y convección desde una fuente de calor al interior de un túnel vial, provisto de un sistema de confinamiento celular con cortinas de aire doble jet - doble flujo. El trabajo se enmarca en el proyecto FONDECYT Nº1085015, que apunta a la caracterización experimental y numérica de los fenómenos de transporte de calor, de momentum y de masa, a través de un dispositivo de cortinas de aire doble jet – doble flujo. Este estudio se motivó por la importancia de definir las condiciones óptimas de operación de este tipo de sistemas de confinamiento; por el creciente uso de programas de cálculo numérico; y por el creciente interés en el desarrollo de sistemas de ventilación y confinamiento de gases de combustión al interior de túneles viales. Las simulaciones numéricas se llevaron a cabo utilizando el código FDS, con el fin de familiarizarse con el uso del código en esta situación. Este software implementa el modelo de turbulencia LES (Large Eddy Simulation), que calcula directamente las vorticidades de gran escala, que tienen mayor influencia en el transporte de energía y de masa, y las de menor escala son filtradas, modelándose su efecto disipativo. Se simularon dos casos, los cuales se definieron de manera de hacerlos comparables con resultados experimentales disponibles. Los resultados muestran que FDS predice un comportamiento de la doble cortina de aire similar al observado experimentalmente, tanto para los perfiles de velocidad como para los gradientes de temperatura. Además se evidencia la naturaleza plana de las cortinas de aire, al compararse los perfiles en distintas secciones del túnel. También muestran que el incluir los ductos de ventilación en el modelo a simular no tiene gran impacto sobre la dinámica de las cortinas de aire en el túnel. Se concluye que FDS predice de buena manera la capacidad confinatoria de las cortinas de aire confirmándose esto por resultados experimentales disponibles. Las cortinas de aires son capaces de confinar en la medida que ambos jets de cada cortina no se hayan fusionado en uno solo. Una vez que se fusionan en un jet único, el gradiente de temperatura disminuye notablemente. Sin embargo, la diferencia entre los resultados numéricos con experimentales indica la importancia de definir correctamente las condiciones de borde.

Este Trabajo de Título tiene como objetivo general diseñar un sistema de calefacción solar para un edificio público. Para estimar las necesidades térmicas del edificio se desarrolló un modelo térmico del edificio en el software SIMUSOL, el cual busca representar su comportamiento térmico global mediante modelos conocidos de transferencia de calor aplicados a sus singularidades. Este modelamiento comprende un ajuste en base a mediciones de temperatura in situ. En una primera etapa se realizaron mejoras térmicas al edificio que consisten en el aislamiento de muros con 5[cm] de aislante térmico y el reemplazo de ventanas tradicionales por termopaneles. Del modelo térmico se obtiene que el edificio con ambas mejoras térmicas incluidas, disminuye su demanda energética en un 70%. Sin embargo la elevada inversión inicial que implica, no permiten que sea una solución directa. Basándose en el modelo desarrollado, se dimensionó un sistema de calefacción solar complementado con un sistema de aporte auxiliar, capaz de mantener una temperatura de confort en un 95\% del invierno durante las 8:30 y las 18:00 hrs. El sistema solar resultante consiste en un colector solar plano para aire de 60[m2 ] para ser instalado en el techo norte del edificio y un colector tipo Muro Trombe de 14,5[m2 ] ubicado en la fachada norte. El sistema de aporte auxiliar que corresponde a un 10% de la energía para calefacción, fue calculado con una potencia de 24[kW] para funcionar durante 120 horas al año. Finalmente se realizó un modelo térmico del edificio con el sistema solar dimensionado y con las mejoras térmicas incluidas; obteniendo un aporte del sistema solar capaz de calefaccionar el edificio en un 95% del invierno sin aporte auxiliar. Ésto gracias al importante aporte de las mejoras térmicas que impiden las altas pérdidas de calor de las viviendas y edificios tradicionales. El desarrollo de este trabajo fue basado en el edificio ubicado en Concha y Toro nº461, actualmente el edificio de la Gobernación Provincia Cordillera.

Seminario para optar al título de Ingeniero Comercial, Mención Administración / Santiago Surf Trips nace del sueño de tres Surfistas; vivir del mar y del deporte que aman. La tónica de los Surfistas es mantenerse conectados con la naturaleza y cuidar de ella. El sueño del Surfista es poder llevar su estilo de vida al día a día, esto significa, vivir de él y gracias a él. Los chilenos están cada vez más involucrados con las nuevas tendencias hacia la vida sana y activa, existen diversos programas creados por el gobierno y del sector privado que fomentan la actividad física y la mejora alimenticia. La población está cada vez más preocupada de verse y sentirse mejor, más sano y activo. Gracias a la investigación realizada para esta actividad, se pueden encontrar diversos estudios de comportamiento del consumidor que indican que la industria de la entretención en Chile ha tenido fuertes alzas en los últimos años, las proyecciones de ésta son aun más atractivas. Por el lado de la industria del Surf, mundialmente, se registran alrededor de 35 millones de Surfistas y se estima que para el año 2017, la industria será valorada en 13,2 billones de dólares. Esto, de la mano con la gran cantidad de panoramas que se ofrecen para que las familias disfruten del fin de semana, han creado la oportunidad de elaborar un proyecto en el cual los santiaguinos puedan disfrutar y sumergirse en la dinámica de este deporte. Según la encuesta realizada para esta investigación, al 78,29% de los jóvenes (entre 18 y 30 años) que residen en Santiago les gustaría aprender a Surfear, mientras que el 12,1% comenta que ha tenido experiencia con el deporte y ya es capaz de desenvolverse en el mar con una tabla de Surf. El 48,4% de los jóvenes dice que está dispuesto a pagar entre $35.000.- y $70.000.- pesos por un día de Surf, incluyendo traslado desde su casa, alimentación y clases. El 24,91% de los jóvenes está dispuesto a pagar hasta $35.000.- pesos y el 15,66% de ellos, está dispuesto a pagar más de $70.000.- pesos por el día. Sólo el 9,96% no está dispuesto a pagar por un día de Surf. Los datos del estudio permiten calcular el tamaño de mercado de Santiago Surf Trips, para el producto de lanzamiento “Un Día De Surf”, de $531.177.500.- pesos anuales, para los 101.131 jóvenes de la región metropolitana del sector socioeconómico ABC1. Por úlitmo, los resultados financieros indican que Santiago Surf Trips presenta un VAN de $177.590.672.- pesos y una Tasa Interna de Retorno de 89%.

No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo principal de este trabajo es estudiar los mecanismos de transporte turbulento de calor y masa en una cortina de aire, a fin de proveer antecedentes para la evaluación de cortinas de aire como objetos físicos capaces de confinar calor y/o masa en ambientes cerrados con geometrías tipo corredor, como túneles. El trabajo se enmarca en el proyecto FONDECYT Nº1085015, que apunta a la caracterización experimental y numérica de los fenómenos de transporte, a través de un dispositivo de cortinas de aire doble jet-doble flujo. El estudio se llevó a cabo en un túnel de laboratorio a escala 1:34, dotado de dos dispositivos generadores de cortinas de aire en configuración doble jet-doble flujo, y de un foco de calor constituido por una resistencia eléctrica. La función deseada de las cortinas es evitar la propagación de calor y momentum hacia zonas alejadas de la resistencia. Para analizar los mecanismos de transporte, se midieron los campos de temperatura y velocidad en dos dimensiones, en una de las cortinas de aire y su entorno inmediato. Los datos registrados se utilizaron para determinar términos asociados al transporte turbulento de calor y masa, puesto que las cortinas de aire se caracterizan por tener un régimen fluidodinámico turbulento. Las mediciones de temperatura y velocidad se llevaron a cabo con una termocupla fina de rápido tiempo de respuesta y un sistema de Anemometría Láser Doppler (LDA-2D), respectivamente. Se obtuvieron y analizaron resultados para cuatro casos, con diferentes potencias en la fuente de calor y diferentes velocidades en la salida de los jets. En cada caso, se analizó el comportamiento de los términos asociados al transporte turbulento de calor y momentum en la zona de la cortina y su entorno inmediato. Adicionalmente se estudió el efecto de la fuente de calor sobre la dinámica de la cortina, mediante el cálculo del número de Richardson y el análisis espectral de las señales de velocidad en ciertos puntos en las capas de mezcla de la cortina. Se concluye que existen zonas críticas de transporte turbulento de calor y momentum que es necesario contemplar en la evaluación de las cortinas de aire como dispositivo confinatorio. Para una mejor comprensión del fenómeno, sin embargo, es necesario realizar mediciones en un dominio más fino que el utilizado en este trabajo en el eje longitudinal; en particular, debe analizarse en mayor detalle la zona de impacto de la cortina con el suelo. Se observa, para la mayoría de los casos, un régimen de convección mixta en ciertos sectores de la cortina, verificándose la influencia térmica de la fuente de calor sobre la dinámica de la cortina; este hecho releva la importancia de estudiar configuraciones con potencias más altas que las utilizadas en este trabajo para la fuente de calor.

No description available.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / La cuenca de Santiago se ubica en la zona central de Chile, cuenta con una población de alrededor de 7 millones de personas y presenta un relieve complejo caracterizado por cadenas montañosas que rodean la ciudad. Tiene un clima semiárido, una tropósfera baja estable y una inversión térmica de subsidencia cuasi permanente. Todos estos factores, junto a las altas emisiones de la ciudad (6.5 [kton/a] de P M10 y 5.9 [kton/a] de P M2 ,5), favorecen la ocurrencia de altas concentraciones de contaminantes con efectos nocivos sobre la salud de las personas, los ecosistemas y, potencialmente, el clima regional. Varios estudios y caracterizaciones han sido realizados en la zona acerca de la contami- nación atmosférica, particularmente de los tipos de contaminantes y sus fuentes pero no se ha enfatizado en la dinámica de la distribución vertical de los contaminantes o su alcance espacial y temporal. Este trabajo es la primera comparación sistemática de los resultados de un modelo con observaciones verticales de una traza contaminante. Se describe la estratifi- cación vertical y los mecanismos de transporte que afectan a los contaminantes urbanos de Santiago, también se estudia el posible transporte de estos hacia la Cordillera de los Andes. Se utiliza un modelo numérico que simula las condiciones meteorológicas de la cuenca y que utiliza el monóxido de carbono como trazador cuasi-pasivo de contaminantes urbanos. Estas simulaciones se contrastan con observaciones en la vertical de carbono negro durante una campaña de mediciones de 4 días. El modelo reproduce correctamente la condición sinóptica del período, simulando el desa- rrollo de una baja costera intensa. A escala subsinóptica reproduce la circulación entre el valle y la montaña, característica de Santiago. Tanto las simulaciones como las observaciones muestran la presencia de capas elevadas de contaminantes, las que, sugiere el modelo, son producto de una recirculación de contaminantes emitidos en Santiago. Las simulaciones muestran el transporte de contaminantes hacia la zona andina, alcanzan- do lugares por sobre los 4000 metros de altitud. El mecanismo de transporte hacia la cordillera exhibido por las simulaciones está asociado a la circulación termal de valle y montaña.

No description available.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo principal de este trabajo fue estudiar de manera experimental la coalescencia de burbujas durante su formación en un tubo capilar en presencia de sales, espumantes, mezclas de ambos y partículas sólidas, usando una técnica acústica. Para ello se monta un arreglo experimental que comprende una celda de acrílico de 5 litros equipada con un tubo capilar (con un diámetro interno de 254 micrones) conectado a un cilindro de aire comprimido. El flujo de aire inyectado a la celda a través del tubo capilar desde el cilindro, se mide y regula con un flujómetro. Las emisiones acústicas generadas durante la formación y coalescencia de burbujas son captadas con un hidrófono. La señal acústica es amplificada y grabada en un computador usando el software de audio Audacity 1.3 beta. Para cada condición (tipo de agente y concentración), se utiliza la señal acústica para determinar cuál es el máximo flujo de aire que puede ingresar al sistema sin producir coalescencia. El flujo de aire al que se inicia la coalescencia es registrado. El resultado es un gráfico de flujo de aire vs concentración en donde la curva divide la figura en una región de coalescencia y no coalescencia. La construcción de estos gráficos para cada condición probada fue parte importante de este trabajo. A partir de la técnica implementada y los resultados obtenidos se concluye que los espumantes tienen la capacidad de prevenir la coalescencia en etapas tempranas después de la formación de burbujas. Las sales, por otro lado, presentan un efecto en la prevención de la coalescencia, aunque no tan importante como en el caso de los espumantes. El comportamiento observado en las mezclas de espumantes y mezclas de espumantes y sales, sugiere que los sistemas multicomponentes tienen un efecto positivo en la prevención de la coalescencia. Los resultados obtenidos de las pruebas con partículas sólidas, sugieren que su presencia en el sistema disminuye la prevención de la coalescencia de los espumantes.