El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Da a conocer la problemática que afrontó la tienda T- 14 Wong por sus cambios estructurales y ampliaciones a lo largo de varios años, generando que la distribución inicial de los equipos de aire acondicionado no otorgasen confort térmico, creando grandes deltas de temperatura dentro del local (temperatura no uniforme) lo que generó quejas de los clientes y un ambiente laboral inadecuado para los trabajadores. Así mismo se presentarán propuestas para la optimización del sistema de aire acondicionado, realizando luego una evaluación técnica - económica básica de donde se obtendrá la mejor alternativa para su instalación y posterior operación. Este estudio se presentará en cinco etapas para conseguir el objetivo principal; análisis preliminar de la tienda (problema que justifica el presente estudio, mediciones de la temperatura con láser, medición de las velocidades de aire, etc.), cálculo de cargas térmicas (se considerarán las fuentes de calor principales, además del efecto estacional como verano e invierno), selección de equipos (evaluando la marca y su tecnología para el cuidado del medio ambiente junto con la elaboración de propuestas), análisis técnico – económico (consideración de tiempos, administración de recursos, etc.), simulación usando ANSYS CFX (Definición del volumen de control, creación de la geometría, mallado y evaluación de las condiciones de frontera). Se utiliza como información base el ASHRAE Handbook, por su vigencia en el mercado internacional. Mediante la simulación se demostrará cómo funciona el sistema de aire acondicionado antes de ejecutar la optimización y como funciona actualmente, comparando y visualizando los parámetros fluido-dinámicos como la temperatura, presión, densidad y velocidad del aire. Todo el análisis que se presentará a continuación se basa en conceptos básicos de: dinámica de fluidos, termodinámica, refrigeración y aire acondicionado. / Trabajo de suficiencia profesional

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Calcula y selecciona el sistema de la red de distribución de agua potable, que tendrá la capacidad de abastecer a la instalación del hospital en todas sus necesidades de consumo de agua, brindando de esta forma un servicio de calidad a la población chalaca, acorde a un establecimiento de salud del segundo nivel de atención. / Trabajo de suficiencia profesional

El presente Trabajo de Título tuvo por objetivo diseñar y construir un modelo físico a escala del lecho empacado que utilizará la futura planta piloto de conversión continua de cobre, perteneciente al proyecto Fondef D04I1307 “Nuevo proceso continuo de conversión de mata a cobre Blister” destinada a procesar 5 (ton/h) de mata de cobre líquida. Con el modelo físico se pretendió simular las condiciones fluidodinámicas de operación de la planta (sin considerar transferencia de masa ni de calor), buscando obtener relaciones entre los parámetros de operación y la respuesta fluidodinámica del lecho, midiendo datos de caída de presión y de retención dinámica de líquido de la columna (holdup dinámico). La escala de construcción del modelo físico corresponde a 1:10 con respecto a la planta piloto, y se diseñó bajo el concepto de similitud geométrica. Se evaluó el comportamiento del lecho para diferentes diámetros de relleno, utilizando esferas de vidrio de 5, 10 y 15 (mm) de diámetro, estudiando también el comportamiento de trozos de ladrillo refractario clasificados como relleno. La mata de cobre se simuló con agua y el aire enriquecido con cilindros de aire industrial. Bajo condiciones de lecho seco (sin flujo de agua en contracorriente al aire), se obtuvo curvas de flujo de aire v/s caída de presión, las cuales se adecuaron bastante bien a lo predicho teóricamente por la ecuación de Ergun, lo que indicó que el arreglo experimental y los instrumentos de medición operaban correctamente. Además se consiguió establecer que la ecuación es aplicable a la planta piloto. Para condiciones de flujo de agua y aire en contracorriente se pudo concluir que un menor diámetro de partícula otorga mayor holdup dinámico, y por lo tanto mayor tiempo de residencia, además de provocar una mayor caída de presión. Por otro lado, un diámetro grande de partícula genera una baja caída de presión, acompañada de menores tiempos de residencia y un menor aprovechamiento de la superficie sólida disponible para contactar las fases de líquido y gas. Los ladrillos refractarios permitieron, en un comienzo, bajos niveles de holdup dinámico, para posteriormente dar paso a la aparición súbita de la condición de inundación (condición de operación máxima de la columna empacada). Esto se asocia a la diferencia en la interacción del agua con la superficie del ladrillo refractario y a la desigualdad entre la geometría esférica y la geometría irregular de los ladrillos. En todos los arreglos se alcanzó en algún punto la condición de inundación (flooding), esto permitió determinar el límite máximo de operación para la columna con diferentes rellenos. Finalmente se intentó escalar los resultados a los esperables para la planta piloto, no obstante, la diferencia entre los números adimensionales pertinentes al modelo físico y al prototipo (planta piloto) indicó una imposibilidad de confiar en los resultados de un eventual escalamiento. Esta restricción no impidió realizar una estimación para determinar si se dará o no la condición de flooding bajo los parámetros de operación de la columna piloto. De acuerdo a los resultados de esta aproximación se concluyó que la columna operará lejos su condición de capacidad máxima.

A través de la simulación numérica de la mecánica de aneurismas cerebrales, el profesor Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, en el marco del segundo año de desarrollo del proyecto Fondecyt 'FLOW DYNAMICS AND ARTERIAL WALL INTERACTION IN REALISTIC CEREBRAL ANEURYSM MODELS', está desarrollando una metodología de apoyo a las decisiones médicas, donde las simulaciones computacionales puedan brindar un grado mayor de certidumbre en el diagnóstico y evaluación de este tipo de patologías. Producto de este trabajo, se cuenta con una metodología consolidada para la reconstrucción de casos de aneurismas cerebrales reales y para la realización de simulaciones de mecánica de fluidos computacional (CFD) y con interacción fluido - estructura (FSI), para el estudio de aneurismas cerebrales sin tratamiento. Por otro lado, el efecto del tratamiento de un aneurisma, desde el punto de vista mecánico, es un punto aún no abordado. A grandes rasgos existen dos tipos de tratamientos de aneurismas: la cirugía convencional, y el tratamiento endovascular. Éste último busca modificar la circulación de sangre en el aneurisma para evitar su ruptura. En esta memoria de título se modeló y simuló un modelo de tratamiento endovascular tipo stent, que consiste en introducir una malla trenzada de metal flexible dentro de la arteria portadora del aneurisma, y se realizó una comparación de los resultados obtenidos de la simulación con el modelo de stent con los obtenidos previo al tratamiento, en el contexto de las simulaciones CFD. Se observó que el stent no tiene efectos importantes aguas arriba y aguas abajo del aneurisma, pero sí tiene efectos significativos en la zona del aneurisma. Los esfuerzos de corte en la pared del aneurisma disminuyen con la inserción del stent, llegando a disminuciones cercanas al 80% en el fondo del aneurisma. La velocidad de entrada al aneurisma también disminuye, lo cual provoca que el caudal de entrada siga la misma tendencia, obteniéndose reducciones del 38%. También se redujo la velocidad en el plano transversal paralelo al sentido del flujo en la arteria. Finalmente, debido a la utilización de un modelo de fluido no newtoniano, se notó un aumento de la viscosidad efectiva en el interior del aneurisma, en un plano transversal, paralelo al sentido del flujo sanguíneo en la arteria.

Ingeniero Civil Mecánico / El mezclador Kenics es un mezclador estático capaz de mezclar y homogenizar dos o más fluidos sin necesidad de utilizar elementos móviles. Consiste en un tubo cilíndrico o tubería en cuyo interior se encuentran una serie de placas fijas helicoidales que dividen (cortan) y cambian la dirección de los flujos entrantes (componentes) a mezclar, generando agitación y aumento de superficie entre interfaces a medida que se avanza en la dirección axial del tubo, favoreciendo la difusión y distribución de los componentes en toda la extensión del volumen de la mezcla; como resultado, se obtiene una mezcla homogénea a la salida de la tubería. La eficiencia del mezclador Kenics se relaciona con la capacidad que tiene de entregar una mezcla homogénea en el menor espacio posible y con la menor pérdida de carga (caída de presión). Entre los factores que determinan la eficiencia del mezclador Kenics se encuentran: parámetros hidráulicos, reología de fluidos y geometría; uno de los parámetros geométricos que influye en la calidad de la mezcla es el ángulo de torsión de la hélice mezcladora. En este trabajo de título se investigó la influencia que tiene el ángulo de torsión de la hélice mezcladora en la calidad final del producto en el proceso industrial de mezcla de dos polímeros (HDPE y PP ); para ello, se realizó un modelamiento computacional utilizando el software ANSYS Polyflow, generando modelos de hélice con ángulos de torsión de 120°, 150° y 180°. El resultado de las simulaciones arrojó que el ángulo de torsión de 120° entrega la mejor calidad de mezcla con una caída de presión intermedia en relación a los ángulos de 150° y 180°. En conclusión, tal como indica la literatura al respecto, existe un ángulo óptimo y para este caso, corresponde a un ángulo de 120°. Para desarrollar este tema se contó con el apoyo de la consultora AED Ingeniería, quienes propusieron el tema de memoria y la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

El presente trabajo de tesis estudia la interacción de anillos de vorticidad laminares bajo una topología tridimensional. Se realizaron distintos experimentos y simulaciones numéricas para estudiar la dinámica entre anillos y también con otros tipos de flujos. En todos los casos analizados, el fluido considerado es aire. Como primer caso, se estudió el impacto frente a frente de un anillo de vorticidad contra una placa calefactora de dimensiones comparables al anillo en vuelo libre. Se analizó el impacto de anillos contra la placa calefactora en posición tanto vertical (régimen de convección natural) como horizontal. La placa se mantuvo a temperatura constante bajo control PI y se midió la potencia eléctrica disipada durante el impacto para distintos anillos, caracterizados en términos del número de Reynolds del anillo Re (100<Re<900). La potencia disipada mostró un aumento súbito durante el impacto, cuyo valor máximo alcanzado crece al aumentar Re. Se realizó un análisis del transiente de potencia para el caso de placa vertical, el cual reveló un mecanismo dual durante el impacto, donde la dinámica al inicio es comandada principalmente por el anillo y que es responsable del aumento abrupto en la potencia disipada. Una vez que el anillo ha disipado parte de su energía, la dinámica es comandada por la capa límite generada por el calefactor. A medida que el anillo es advectado, la potencia retorna a su valor en régimen estacionario. Se estudió también la dinámica del mismo problema, utilizando un sistema de PIV estéreo. Se midió el campo de velocidad en la zona de impacto y se compararon los resultados para placa calefactora apagada y encendida. El impacto de anillos sobre la placa calefactora reveló la formación de la inestabilidad azimutal de Widnall, en términos de un patrón periódico en la componente de vorticidad normal a la placa durante el impacto. El proceso de impacto genera también altos gradientes de velocidad en las cercanías de la placa calefactora, los cuales son mayores para el caso isotermo. Aparentemente, la presencia de la capa límite generada por el calefactor amortigua el proceso de impacto. Finalmente, se estudió la interacción entre anillos de vorticidad bajo distintas configuraciones geométricas. Como primera configuración, se analizó el impacto frente a frente de dos anillos con distinta velocidad autoinducida y tamaños similares, utilizando anemometría de hilo caliente y visualizaciones de flujo. Se encontró un descenso abrupto de la energía cinética durante el impacto de anillos, el cual se hace más pronunciado cuando las velocidades autoinducidas son similares. Visualizaciones de flujo mostraron que el anillo más energético es capaz de deformar al menos energético durante el impacto, el cual aumenta su díametro drásticamente mientras el anillo más energético atreviesa por el centro. Posteriormente, ambos anillos siguen sus trayectorias originales, con velocidades autoinducidas menores como consecuencia del impacto. Se realizaron simulaciones numéricas de este problema utilizando el software CFD comercial Fluent. En términos generales, se obtuvo la misma dinámica encontrada en los experimentos previos. Una vez validada la metodología numérica, se simuló el impacto del tres anillos de iguales características, con sus ejes de simetría a 120° entre sí. El impacto de tres anillos bajo esta configuración mostró también un descenso abrupto de la energía cinética. Las simulaciones realizadas también revelaron reconexión de los tubos de vorticidad de los tres anillos, formando dos nuevos anillos que salen eyectados desde la zona de interacción.

Autorizada por el autor, pero con restricción para ser publicada a texto completo hasta el año 2014 / El principal objetivo de este trabajo de título fue instalar un sistema de medición de velocidades de flujo en fluidos por anemometría láser Doppler (LDV). Esto se realizó en el marco del proyecto Fondecyt N°1085015, cuyos estudios apuntan a la caracterización de los flujos de transporte de calor y momentum a través de dispositivos de cortinas de aire doble jet-doble flujo. Parte de estos estudios se realizan en un montaje experimental, el cual simula el calor generado por un incendio en un túnel a escala, donde el objetivo de las cortinas de aire es contener el calor, generado por una fuente térmica, aislándolo de las zonas que se quiere proteger, y que deberán mantenerse a una temperatura moderada. Dentro de este montaje experimental, se instaló el dispositivo LDV junto con un sistema de medición de temperaturas por termocupla fina. La operación de estos instrumentos permitió la medición simultánea del campo de velocidad y temperatura, promedio y fluctuante, al interior del túnel donde evoluciona el doble jet-doble flujo. Para probar los instrumentos se consideraron tres casos de estudio. El primero fue un caso base de prueba, donde se obtuvieron perfiles de velocidad y temperatura de manera simultánea, lo que permitió posteriormente calcular el factor de correlación velocidad-temperatura, el cual corresponde al transporte de calor turbulento. Posteriormente, el caso dos y tres corresponde al análisis de las correlaciones velocidad-temperatura en la dirección vertical y horizontal del jet respectivamente. Se obtuvieron los valores de esta correlación en perfiles horizontales a distintas alturas del jet, encontrando que el transporte de calor turbulento aumenta considerablemente de magnitud, a medida que el jet se ensancha en los niveles inferiores más cercanos a la zona de impacto. Sin embargo, la dirección neta de este transporte de calor no pudo determinarse claramente, debido a una alta dispersión de los datos obtenidos. Se concluye que las condiciones de medición son determinantes al momento de obtener los datos de temperatura y velocidad simultáneamente. Especial cuidado debe tenerse en el sembrado de partículas y alineación de los instrumentos, para así obtener resultados concordantes con la teoría del fenómeno.

Aborda el estudio de uno de los principales problemas de funcionamiento que aquejan a las turbinas Francis: la cavitación, tanto en su forma cualitativa como cuantitativa. Busca encontrar el caudal de máxima eficiencia de la turbina usada en la Central Hidroeléctrica Cahua, ubicada al norte de Lima y verificar si esta central presenta problemas de cavitación durante su operación. Válida la simulación realizada con el simulador ANSYS 14.5 haciendo uso de material bibliográfico y referencias. El estudio de este fenómeno proporciona información para mejorar la eficiencia de una central hidroeléctrica, ya que obtendremos los puntos críticos de operación de las turbinas Francis. / Tesis

Las plumas e impulsos térmicos son fenómenos físicos donde una cierta cantidad de calor es liberada continua o impulsivamente a un fluido, su estudio tiene gran relevancia en los modelos de dispersión de contaminación atmosférica y predicción de flujo del humo en incendios. Experimentalmente, las plumas térmicas son generadas a través de diversos métodos. El más común de todos implica insertar una resistencia eléctrica dentro de un fluido (agua, aire, etc.). La temperatura que genera la resistencia produce una variación en la densidad, con lo que se produce el movimiento. Existen métodos más complejos que permitirían conseguir el efecto de fuente puntual, mediante un calentamiento ohmnico de dos electrodos ubicados dentro de un fluido. El principal parámetro que caracteriza la intensidad de la boyancia es el número de Grashof, o en su defecto, el número de Rayleigh. La siguiente memoria tiene como objetivo estudiar la dinámica de plumas térmicas en régimen laminar, a través de simulación numérica directa (DNS), y turbulento mediante el modelo k -  de turbulencia. Este estudio se enmarca dentro del proyecto Fondecyt 1085020. Para esto, se simuló el fenómeno como un fluido dentro de una cavidad cuadrada con un electrodo metálico en una de sus caras. El electrodo recibe una inyección de potencia a través de la base, lo que produce una variación en las temperaturas desembocando en una boyancia inducida. Las simulaciones se llevaron a cabo en el software CFD Fluent v6.3. De la simulación se concluyó que los resultados laminares son consistentes con la teoría. Los perfiles de temperatura presentan una forma de función Gaussiana que coincide con lo propuesto por la bibliografía. Se observó que la curva Nusselt exhibe una perturbación la cual podría vincularse al instante en que se desconecta la vorticidad asociada a la pluma, de la vorticidad asociada al electrodo. Sin embargo, los contornos de vorticidad no fueron concluyentes y mayores pruebas deben ser realizadas. El régimen estacionario se alcanzo entre los 90 y 10[s]. Respecto de la turbulencia, se observó que el volumen de estudio no fue lo suficientemente grande, tal de no perturbar la generación de la pluma. Se obtuvieron velocidades máximas del orden de 1.5, muy por encima de las generadas en el caso laminar. La energía cinética turbulenta máxima obtenida es del orden de los 0.325[cm²/s²] mientras que su disipación es de 0.13[cm²/s³].

No autorizado por el autor para ser publicado a texto completo / El presente trabajo tiene por objetivo la formalización de fundamentos sobre la gasificación de pellets de madera para ser utilizado en el diseño de equipos o procesos. La gasificación corresponde a un proceso de producción de un gas combustible a partir de una reacción heterogénea, en este caso: pellet de madera y un reactante gaseoso. El trabajo incorpora una revisión de antecedentes que cubren aspectos cinéticos, termodinámicos, de transferencia de masa y calor, además de fluidodinámicos. Posterior a la revisión de antecedentes se desarrolla un modelo que describe la dinámica de las concentraciones en el lecho de reacción mediante un sistema de ecuaciones de derivadas parciales respecto al tiempo y al eje axial del lecho. Mediante un balance de energía se describe los valores que alcanza la temperatura. Mediante la resolución numérica del modelo, se intenta caracterizar el lecho, con ello, se pueden realizar aproximaciones de conversión, poder calorífico, porcentaje de sólidos sin reaccionar, etc. La resolución numérica contempló un flujo másico de alimentación igual a de pellet de madera, con un tamaño de partícula promedio de ; un reactante gaseoso compuesto de vapor de agua enriquecido con oxígeno, cuyos flujos corresponden a y respectivamente. Además de una presión y temperatura inicial de y . Fue posible observar el régimen transiente y estacionario del sistema. El régimen estacionario permite describir el lecho a partir de sus principales características. Para largos de lecho entre o , el modelo muestra que se alcanzarían conversiones cercanas al , con un poder calorífico de la mezcla que fluctúa entre los y , alcanzando un de eficiencia térmica respecto al combustible sólido alimentado. El flujo de salida del reactor se estima en de gas de síntesis, con una composición de de hidrógeno, de monóxido de carbono, de dióxido de carbono y de metano. Asociado a ello un flujo de sólidos igual a , el que corresponden al sólido que no alcanzó a reaccionar, se estima un tamaño de partículas igual a .