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En vista de que estamos escasos en este campo; con escasez de papers, artículos, publicaciones, y que en las bibliotecas se encuentra muy poco, el objetivo de este trabajo es llenar ese vacío, no hay así nomás una tesis de ésta naturaleza, que profundice el estudio analítico de este caso aerodinámico para plasmar físicamente resultados de su análisis y dar respuestas a diversas incógnitas que se generan en el investigador. Este trabajo servirá de ayuda y como medio de consulta para mis amigos, compañeros de promoción, y para enriquecer la fecunda producción de investigaciones en mi amada escuela de INGENIERÍA MECANICA DE FLUIDOS, de la Facultad de Ciencias Físicas y para el enriquecimiento de nuestra querida Universidad es que me permito desarrollar este método que puede servir para el curso de aerodinámica de otras universidades. / Tesis

Magíster en Ciencias, Mención Física / En el proceso para entender el flujo granular en diferentes sistemas ha habido diferentes acercamientos desde la hidrodinámica clásica, la teoría cinética y la teoría de fluctuaciones hidrodinámicas, de modo de obtener ecuaciones tipo hidrodinámica que describan de modo preciso el movimiento de la materia granular en diferentes regímenes. En este trabajo, como punto de partida, se utiliza un enfoque de "grano grueso" (coarse graining) desarrollado inicialmente por Goldhirsch, Zhang y Berringer, para luego ser extendido y utilizado para analizar sistemas bidimensionales y tridimensionales con granos con densidad de masa uniforme, sin dispersión en tamaño, sin grados de libertad rotacional y choques instantáneos. Al margen de estas consideraciones, ninguna otra aproximación relacionada con el estado del sistema (densidad de número, energía, mecanismos de inyección) ha sido utilizada para definir diversas cantidades y derivar un conjunto de ecuaciones de balance para las densidades de masa, momentum y energía. A partir de ellas, e imitando a las ecuaciones de Navier-Stokes, se extraen a su vez otras definiciones de cantidades relevantes. Todas ellas, cantidades definidas, cantidades derivadas y ecuaciones, se han medido en sucesivas simulaciones numéricas de dinámica molecular en 2 y 3 dimensiones. Se ha observado que la metodología utilizada tiene ventajas sobre otros métodos, como por ejemplo la suavidad de la descripción continua de un grano abandonando una celda y la medición precisa de los campos hidrodinámicos locales. Las ecuaciones obtenidas se mantienen consistentes independientemente del tamaño de la celda de medición local, intervalos de tiempo de medición, alta densidad y energía local. Este método es consistente incluso con un número muy reducido de granos en el sistema, tanto en 2 como 3 dimensiones. Esta formulación permite obtener una definición para el tensor de presión que proviene de las ecuaciones de balance de momentum sin otras consideraciones geométricas y, a través de la aproximación de Green-Kubo, obtener un coeficiente de viscosidad de cizalle local. La presión medida en simulaciones numéricas, sin embargo, evidencia diferencias significativas con resultados conocidos en la literatura y esto afecta directamente el cálculo de la viscosidad de cizalle. Estas diferencias se han asociado a problemas intrínsecos con la definición de presión obtenida. Se discuten algunas soluciones a este problema y consideraciones adicionales a las ecuaciones de balance.

Esta tesis establece un procedimiento de análisis de las tensiones generadas por la dilatación térmica en tres arreglos de tuberías: una tubería simple enterrada, una tubería con un cambio de dirección de 90° y una tubería enterrada con un cambio de dirección de 90°. Para darle solución a cada uno de los casos se analizan los esfuerzos térmicos por dos vías diferentes: la simulación numérica mediante el programa ANSYS y por teorías de resistencia de materiales. El planteamiento de estos dos métodos da la ventaja de corroborar los valores obtenidos verificando que sean similares entre sí y a la vez analizar los comportamientos complejos de ciertos parámetros en la tubería. Para plantear el análisis por resistencia de materiales se explica los siguientes conceptos: dilatación térmica, esfuerzo térmico, longitud virtual entre apoyos, modelo analítico del terreno, flexión en vigas, vigas sobre fundación elástica y teorías de falla. Junto con los conocimientos anteriores es posible, para cada caso, simplificar el modelo teórico y así obtener valores de tensión crítica por medio del procedimiento realizado con los conceptos estudiados. Luego se plantea el estudio por simulación numérica usando modelos lineales para las tuberías y de resortes para el terreno. Se confirma la validez de la simulación como método de análisis al contratar valores con el planteamiento teórico y obtener porcentajes de similitud del grado del 83 – 98 %. Además es posible analizar con mayor profundidad cada caso ya que la simulación da las herramientas suficientes para ver el comportamiento de la dilatación y fuerza a lo largo de la tubería y obtener los esfuerzos máximos (que varían de 35 a 166 MPa según el arreglo de tubería) para realizar un análisis de fallas. / Tesis

Since the turn of the century, the talk about the limited reserve of fossil fuels and the effects of their burning on our climate has become a major topic of the media. The evidence is staggering and as a consequence most of our world’s countries have started an energy transition. The main goal is to get away from fossil fuels and use “renewable energies”, so called because the resources are constantly renewed and compared to fossil fuels seem infinite. Energies such as solar, wind, biomass and geothermal are examples of such sources of renewables. Denmark is the current leader in wind generated electricity, California and Spain are showing how to harness the power of the Sun, and all those efforts to generate more with renewables has to be matched with the effort to make those solutions more efficient and more attractive to other countries who still view fossil fuels as the easy solution and keep on using them. With the knowledge available now renewables it feels for some that burning fossil fuels is a primitive solution. Nonetheless it should be the duty of engineers to enlarge and better that knowledge for everyone to use. Now more specifically about wind energy. Humans have harvested the energy in the wind for more than 2000 years (the Persians used windmills around 200 B.C.) and with time our technology has improved. They have designed incredible new machines such as the Savonius and Darreus type turbines and their knowledge of fluid dynamics has permitted the implementation of new streamlined blades that harvest more energy from the wind. Albert Betz has shown that a maximum of 59% was the limit for the efficiency of a wind-turbine. They have been getting closer to this number with the years but there is still room for improvement on certain types of turbines. Vertical axis wind turbines (or VAWTs) have always been considered not as suitable for energy production as horizontal type wind turbines. It is true because not all blades are exposed to the wind at all times (like in a horizontal axis wind turbine), but new studies have proved that streamlining the blades a certain way and adding a wing like thickness to them improved the overall efficiency of the turbine. Knowing that and considering that HAWTs are significantly cheaper to produce and maintain than HAWTS, it makes them a more viable solution notably for local decentralized production in isolated areas of the world.That leads to Peru. Peru is a fast growing still yet a 3rd world country. Its potential for renewable energies production (especially wind energy) is tremendous, yet the great amount of gas and oil available in the underground and them coming at a cheap price does not encourage the government to subsidize renewables. It leaves Peru dependent on foreign investments to develop this sector and takes away a great opportunity to forego its energetical transition and get ahead of competition in South America. Some projects have surfaced notably in northern Peru, in the Trujillo region, but there are few compared to the mega industry of oil and gas. This thesis paper has for goal to further the knowledge of wind turbines in the context of hoping to change Peru’s view on their use and also for the world to use as a database for further research and other works. / Tesis

En el presente trabajo se realiza un análisis fluido dinámico y energético de la micro – turbina de gas J66 – 8, para determinar velocidades, presiones y variación de densidades, así como también la evolución de la temperatura y entalpía del aire en cada etapa de la micro – turbina, pero cambiando el combustible tradicional con el que funciona, Jet A1, el cual es un hidrocarburo, un combustible hecho a base de carbono; por un combustible de cero emisiones de carbono en su combustión y con un mayor poder calorífico que cualquier otro, el hidrógeno. Se explica también que, para generar el mismo empuje en el micro – turbina, generado con el Jet A1, se necesita menos cantidad de hidrógeno, y además no hay necesidad de cambiar el material original de los componentes, ya que estos soportan la temperatura que se alcanza en la combustión de hidrógeno. / Tesis

Los aneurismas son una enfermedad de los vasos sanguíneos, que consiste en, una dilatación anormal y localizada producto de un debilitamiento en la pared de la arteria. El rompimiento de aneurismas cerebrales puede provocar severos daños irreversibles en el paciente e incluso la muerte, de aquí la importancia de desarrollar avances en la medicina preventiva de esta enfermedad, la cual se puede establecer bajo investigaciones de simulaciones numéricas que describan el comportamiento fluidodinámico de la sangre y mecánico de las arterias. El trabajo de título realizado se enmarca dentro de la investigación desarrollada en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile en el estudio de aneurismas cerebrales, investigación que es parte de un proyecto FONDECYT "Dinámica del Flujo y la Interacción con la Pared Arterial en Modelos Reales de Aneurismas Cerebrales". Investigación que ha desarrollado una metodología de reconstrucción de casos de aneurismas cerebrales reales a archivos de formato CAD desde exámenes médicos de angiografía rotacional 3D, los cuales fueron proporcionados por el Instituto de Neurocirugía ASENJO, como también la metodología de modelación del problema. Se simularon 10 casos reales de aneurismas cerebrales terminales en el software de elemento finito ADINA 8.5, bajo los supuestos de paredes rígidas, condición de Womersley para flujo pulsante, fluido no-newtoniano e incompresible. Se estudiaron modificaciones al modelo considerando fluido newtoniano, presiones distintas en las salidas y se integró temporalmente usando una aproximación de segundo orden. Estos resultados fueron comparados con los entregados por el modelo usado en trabajos anteriores. También se modificó gráficamente un caso terminal eliminando el aneurisma, y se estudiaron las diferencias que se producen al formarse la malformación en la arteria. Con las simulaciones de los 10 casos, se estudió estadísticamente los resultados, encontrando relaciones estadísticas lineales para la presión y esfuerzo de corte de la pared en el aneurisma y el tiempo de residencia dentro de él.

Ingeniero Civil / El objetivo de esta investigación es presentar resultados experimentales que permitan definir la condición límite para el arrastre de material granular no cohesivo debido a los efectos de un flujo oscilatorio con superficie libre de un fluido tipo Ostwald-de Waele. Los experimentos se llevaron a cabo en un canal de oleaje, que recrea una corriente de olas uniformes de hasta 2 s de período. Como material granular se utilizaron cuatro granulometrías uniformes de arena de cuarzo y los fluidos usados corresponden a agua y soluciones acuosas de carboximetilcelulosa (CMC). Las soluciones de CMC presentan un comportamiento pseudoplástico para la reología, que se modela por medio de una ley de potencia. Para determinar las características del flujo en las cercanías del lecho, se implementó el método de velocimetría por procesamiento de imágenes PIV y para describir las características de las olas se realizó un procesamiento de imágenes obtenidas a partir de la grabación de videos. Los principales resultados presentados en la memoria son: (1) la determinación de una curva que define el arrastre incipiente en flujos oscilatorios en función del número de Reynolds de la partícula Rep, el número de Keulegan-Carpenter KC y el número de Froude densimétrico Frd2. Estas se formulan considerando que Rep >>1 y Rep<<1, supuestos que permiten abordar analíticamente el problema. (2) La comparación entre los valores medidos de la velocidad en el fondo mediante PIV y los predichos por la teoría lineal del oleaje para soluciones con CMC. La teoría lineal del oleaje, que permite determinar el campo de velocidades del flujo, trabaja bajo el supuesto de flujo irrotacional y fluidos de baja viscosidad, que es contrario a lo que ocurre con los fluidos pseudoplásticos. Luego, mediante la implementación de PIV es posible ver el grado de ajuste de la teoría con respecto a los valores observados in situ. (3) La comparación de los resultados experimentales frente a los criterios de Komar & Miller (1973) y \cite{goddet1960} para el arrastre incipiente en flujos oscilatorios. Cuando los resultados se comparan con la relación de Komar & Miller (1973), se observó que la curva propuesta por ambos autores sobrestima la condición límite y no predicen adecuadamente la tendencia de los resultados hallados. Cuando los resultados se evalúan por medio del criterio de Goddet (1960), se observó que los resultados se comportan de acuerdo a lo predicho por este autor, sin embargo, estos se segregan según la reología del fluido. (4) La presentación de dos relaciones experimentales para definir la condición de arrastre incipiente. La primera se obtiene a partir de un ajuste de los datos obtenidos y se presenta en función de los adimensionales Frd2 y KC. La segunda se formula a partir de los adimensionales Psi y Xn, donde Psi es el parámetro definido por Goddet (1960), que representa la proporción entre las fuerzas culómbicas y la fuerza de arrastre del flujo y Xn es un adimensional que incorpora la reología del fluido. / Este trabajo ha sido financiado por FONDECYT a través del proyecto de investigación N° 1161751

Ingeniero Civil / En la región altiplánica de la Cordillera de los Andes existen lagunas someras de algunos centímetros de profundidad denominadas salares; grandes extensiones de agua salada acotadas por una cáscara de sal en sus extremos como resultado de las altas tasas de evaporación. Diversas investigaciones han demostrado que la temperatura del agua puede variar en 20-30 °C en el día y que los sedimentos cumplen la función de reservorios, reteniendo calor durante el día y liberándolo en la noche, reduciendo de esta manera la oscilación termal diaria. La situación es determinada por procesos ocurrentes a ambos lados de la interfaz agua-sedimento (IAS), perspectiva que debe usarse al proponer modelos conceptuales. Sin embargo, raramente se considera en estudios y, de hacerlo, el calentamiento de los sedimentos por absorción de radiación solar no se analiza. La presente memoria toma como base Flow Solve , un modelo numérico del académico Kraig Winters (U. de California, San Diego) que utiliza el método espectral. El modelo se aplica a un sistema agua sedimento en que la capa superior de los sedimentos es calentada de manera periódica. Además, se estudia el orden de discretización espacial y temporal, así como la relación entre los números de Nusselt y Rayleigh. A partir de los resultados se concluye que existe una relación empírica exponencial entre el calor absorbido en la capa superior de los sedimentos (𝐻�����𝑠�����), la altura del cuerpo de agua (ℎ𝑤�����) y la frecuencia asociada a los periodos de evaluación (𝜔�����) y el número adimensional Π1 (que cuantifica el rol de los sedimentos en el balance de calor). La amplitud térmica es directamente proporcional al calor absorbido en los sedimentos elevado a un coeficiente de orden 0,6 , es decir, Δ𝑇�����𝑤����� crece sin cota a medida que aumenta el calor absorbido. En el caso de la curva Δ𝑇�����𝑤����� como función del periodo, la pendiente disminuye a medida que aumenta la duración de los ciclos, hasta estabilizarse. No se puede estimar la amplitud térmica para periodos superiores a los simulados. Para el caso de la altura de agua se aprecia una curva con pendiente decreciente. A medida que aumenta la altura del cuerpo de agua, la amplitud térmica tiende a 0°C, mientras que al disminuir ℎ𝑤�����, Δ𝑇�����𝑤����� crece sin cota. A partir de los 50 cm, Δ𝑇�����𝑤����� toma valores inferiores a 0,1 °C. La escala de longitud de Kolmogorov entrega resultados que permiten estimar satisfactoriamente la distancia vertical a definir entre puntos de la grilla. Sin embargo, en el caso del paso temporal, el usar un Δt del orden de la escala de tiempo de Kolmogorov puede asegurar que se consideren todas las escalas físicas del proceso, pero no implica que se cumplan las condiciones matemáticas necesarias para que el programa funcione correctamente. De este modo, el requisito dominante en el caso del tiempo viene dado por una expresión empírica. La relación entre los números de Nusselt y Rayleigh revela que el fenómeno de intercambio de calor en la IAS queda descrito por convección natural en una placa horizontal caliente a temperatura uniforme en régimen turbulento. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Fondecyt 1140821

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Presenta las herramientas necesarias para evaluar hidráulicamente el nuevo sistema de bombeo ubicado en la Planta Yanacocha Norte (PYN). Dentro de los objetivos específicos se destaca los siguientes: el dimensionamiento de la capacidad del tanque (norma API 650), la configuración de la geometría del tanque, definir las características de las bombas: caudal, ADT de la instalación (TDH), tipo, potencia y NPSH disponible, seleccionar el sistema de tuberías (material, diámetro y espesor) y verificar que las velocidades del flujo en las tuberías de los sistemas se ajusten a los límites de velocidad establecidos en los criterios de diseño de tuberías de MYSRL, y calcular las presiones máximas y mínimas en las tuberías de impulsión que se ocasionan a causa del fenómeno de golpe de ariete el cual a su vez se ha producido por un corte intempestivo del suministro eléctrico, seguido a esto se utilizará para el alivio de presión una válvula anticipadora de onda. / Trabajo de suficiencia profesional