Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Fluidodinámica / En esta tesis se estudian los mecanismos físicos involucrados en el forzamiento atmosférico del océano superficial a escala estacional y sinóptica frente a Chile central. Para esto, se utilizaron observaciones disponibles (in-situ y derivadas de satélite) y simulaciones numéricas. Este trabajo está particularmente enfocado en el forzamiento del viento. El ciclo estacional de la circulación superficial frente a Chile central fue analizada utilizando altimetría satelital y un modelo oceánico. Para evaluar el rol que cumple el rotor del esfuerzo del viento sobre la circulación se realizaron dos simulaciones idénticas excepto por el forzamiento del viento: la simulación control utilizó una climatología mensual del esfuerzo del viento y la simulación sin rotor utilizó un campo de esfuerzo similar pero con rotor nulo. Las corrientes superficiales observadas y simuladas (simulación control) mostraron un ciclo estacional importante y un flujo bien definido hacia el ecuador con una estructura de chorro. Esta corriente en chorro se desarrolla durante la primavera y el verano consistente con la presencia de un chorro atmosférico de baja altura. Al sur de Punta Lavapie (37°S) la corriente superficial hacia el ecuador permanece junto a la costa, pero luego que el flujo pasa esta punta se separa de la costa convirtiéndose en un chorro oceánico. A diferencia de esto, en la simulación sin rotor la separación en Punta Lavapie no ocurre y el chorro oceánico no se observa, lo que evidencia la importancia del rotor del esfuerzo del viento en la dinámica de este flujo superficial. A pesar de que el transporte de Sverdrup integrado es similar al transporte simulado, la corriente en chorro oceánica no se localiza donde el rotor del esfuerzo del viento es máximo. Por el contrario, la posición del chorro sigue aproximadamente el contorno cero del rotor del esfuerzo del viento, el cual corresponde a la posición climatológica del eje del chorro atmosférico. Estos resultados ilustran la importancia de la surgencia/hundimiento que ocurre fuera de la costa asociadas al bombeo de Ekman, el cual inclina las isopicnas hacia arriba (abajo) al este (oeste) del chorro atmosférico, forzando un flujo oceánico hacia el norte a través de un balance de viento térmico. Por otra parte, el efecto de la variabilidad sinóptica del viento y los flujos de calor sobre el océano superficial frente a Chile centro-sur fueron investigados utilizando un modelo oceánico. Este análisis se concentra durante el verano austral, cuando el viento regional experimenta una variabilidad sinóptica importante sobre una media favorable a la surgencia. Para evaluar la naturaleza y la magnitud de estos efectos, se realizaron tres simulaciones idénticas excepto por el forzamiento superficial: la climatologica, con esfuerzo del viento y flujos de calor climatológicos; la parcialmente sinóptica, con esfuerzo del viento diario y flujos de calor climatológicos: y la completamente sinóptica, con esfuerzos del viento y flujos de calor diarios. Las corrientes medias y la EKE geostrófica superficial no muestran importantes diferencias entre simulaciones, y ambas se ajustan a lo documentado para el Pacífico Sureste. Sin embargo, se observa mayor EKE ageostrófica en las simulaciones que consideran variabilidad sinóptica del esfuerzo del viento, impactando en la cantidad de EKE superficial total y la difusividad, particularmente al sur de Punta Lavapie, donde hay ausencia de corrientes importantes lo que implica bajos niveles de EKE geostrófica. El promedio de verano de la SST es similar en las simulaciones y se ajusta a las observaciones, pero la variabilidad de la SST a lo largo de la costa es mayor en las corridas que incluyen variabilidad sinóptica del esfuerzo del viento, lo que sugiere una respuesta más bien lineal del océano a los ciclos de intensificación y relajación del viento sur. Se encontró que la variabilidad de la SST costera no cambia significativamente cuando se incluyen flujos de calor diarios, indicando un rol prominente de los ciclos de surgencia. Sin embargo, en la región más alejada de la costa es necesario incluir la variabilidad sinóptica de los flujos de calor para obtener una variabilidad de la SST realista.

Los aneurismas son dilataciones anormales de las arterias causadas por problemas en sus paredes. Éstos pueden originar leves molestias durante su existencia o incluso ser asintomáticos, pero son capaces de causar severos daños a la salud si revientan. La velocidad de la sangre, los esfuerzos de corte sobre las paredes y la distribución de presión son factores muy importantes en el nacimiento y desarrollo de los aneurismas cerebrales. Debido a la gran dificultad de obtener estos datos mediante exámenes en pacientes, es que toma importancia la diversa cantidad de simulaciones que se pueden llevar a cabo en el contexto de la hemodinámica. Actualmente el Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile desarrolla un proyecto para apoyar las decisiones médicas, en el cual las simulaciones computacionales pueden hacer más confiables los diagnósticos y las evaluaciones de pacientes que padecen esta enfermedad. En el marco del proyecto FONDECYT titulado FLOW DYNAMICS AND ARTERIAL WALL INTERACTION IN REALISTIC CEREBRAL ANEURYSM MODELS, se desarrolla este tema de memoria, el cual se enfoca en la simulación del problema para obtener la fluidodinámica de los aneurismas cerebrales. Con la ayuda de exámenes computacionales obtenidos del Instituto de Neurocirugía Asenjo, se pueden extraer las geometrías reales de pacientes que padecen este tipo de anomalías arteriales. Esta información, sumada a la existencia de una metodología diseñada por memoristas anteriores, permite transformar el formato generado por el equipo médico en un formato útil para el programa ADINA, que es el software que se utiliza para la simulación numérica de los aneurismas. En el presente trabajo se caracteriza la fluido-dinámica de 25 aneurismas diferentes y se realiza un análisis estadístico entre su caudal de entrada, esfuerzos de corte en las paredes (WSS), viscosidad máxima y tiempo de residencia con un factor geométrico (NSI). Además se simulan 3 casos con alteraciones en las condiciones de borde para analizar los cambios que se producen en la fluido-dinámica al asumir condiciones diferentes de velocidad, presión y viscosidad. Finalmente se obtienen conclusiones globales del comportamiento de la fluidodinámica dentro y fuera de los aneurismas, junto con las consecuencias de los cambios en las condiciones de borde y la validación del factor de forma en la estimación de las variables de interés.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería - Mención Fluidodinámica / En los últimos años se ha registrado un creciente interés por aplicar Dinámica de Fluidos Computacional (CFD por sus siglas en inglés) a flujos atmosféricos complejos. Esto debido a que el constante aumento de la capacidad computacional hace ahora más accesible la resolución numérica de este tipo de problemas multifísicos que consideran flujos altamente turbulentos, boyancia térmica, estratificación, y la geometría compleja con la que interactúa la circulación atmosférica cerca del suelo. En esta tesis nos enfocamos en desarrollar y aplicar un solver CFD capaz de simular flujos atmosféricos en condiciones convectivas sobre geometrías complejas, que pueda considerar la compleja topografía que caracteriza la mayoría de los entornos naturales. Como plataforma usamos el software de código abierto OpenFOAM, enfocando su aplicación a la dispersión de contaminantes que ocurre dentro de rajos mineros de grandes dimensiones, la cual está controlada por la interacción de procesos netamente mecánicos producidos por la geometría de la cavidad, y procesos convectivos determinados por el flujo de calor desde la superficie del suelo. Para permitir la incorporación de geometría compleja en las simulaciones, sin perder la capacidad de resolver en detalle la turbulencia, utilizamos un modelo del tipo DES (detached eddy simulation), el cual permite aprovechar las capacidades de la técnica LES (large eddy simulation) en las zonas con turbulencia desarrollada lejos de las paredes, y reducir la demanda computacional en las zonas complejas cerca de las paredes mediante aproximaciones del tipo RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes). Para incorporar el efecto de la estratificación usamos una formulación que incluye la densidad como una variable de cálculo en el sistema de ecuaciones, facilitando así el estudio de flujos boyantes. Definimos condiciones de borde e iniciales específicamente desarrolladas para el problema. La primera parte de este trabajo, que incluye el desarrollo del modelo y su validación mediante diferentes casos experimentales y numéricos bien documentados, permitió comprobar la validez de usar OpenFOAM para estudiar este tipo de problemas multifísicos. Además fue posible corroborar la eficiencia de la técnica DES, capaz de resolver en detalle mediante la técnica LES la turbulencia atmosférica lejos del suelo, donde los flujos convectivos tienen más relevancia, y simular con precisión la interacción del flujo con la geometría superficial de manera económica mediante la técnica RANS. La segunda parte, que considera la aplicación del modelo al caso de Chuquicamata, uno de los rajos mineros más grande del mundo, permitió estudiar el efecto de la boyancia térmica sobre la dispersión de contaminantes tanto dentro como fuera del rajo, en condiciones ideales y reales. En particular, se concluye que las corrientes convectivas producidas por el flujo de calor desde la superficie reducen el efecto de la recirculación mecánica que se genera al barrer el flujo sobre la cavidad, lo que aumenta considerablemente la salida de partículas desde el interior de la cavidad, reduciendo su tiempo de vida dentro del rajo. Este efecto, unido a la importancia que se comprobó tiene la geometría 3D del rajo sobre la circulación, puede ser útil para el eventual desarrollo de sistemas de ventilación que incorporen estos aspectos.

Contempla el estudio de los parámetros fluidodinámicos y el uso efectivo del análisis de modos y efectos de falla como estrategia, aplicado en los camiones compactadores 17250E de la empresa Innova Ambiental S.A sede Surco. Desde enero a octubre del 2014, se comenzó a recopilar datos de todas las fallas de las máquinas, para poder saber cuáles eran los sistemas más críticos y los que más repercutían en las paradas inesperadas, los cuales ocasionaban baja disponibilidad y aumento de costos. Asimismo, una vez acumulada toda la información se pudo saber que el sistema oleohidráulico era uno de los que más recurrencias de fallas presentaban. De enero a octubre del 2015, se prosiguió a las mediciones y estudio de los parámetros fluidodinámicos por tramos del sistema oleohidráualico, para detectar el modo de falla, una vez manifestada la falta de funcionabilidad de los camiones compactadores. A partir de ello, se elaboró el análisis de modos y efectos para obtener la falla potencial, el efecto y la causa; se obtuvo una reducción de incidencias de falla. Finalmente, el marco presentado se ve reflejado en un aumento de la disponibilidad promedio de un 3%, siendo posible que esto se pueda incrementar en el momento en que se incluya el análisis de modos y efectos de falla en la ejecución de los procesos de planeamiento de los mantenimientos. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Realiza el análisis de falla de dos tapones inflables tipo Thru Tubing corridos con Coiled Tubing durante las operaciones de abandono del pozo Mirasol 1 de la empresa Petrominerales Colombia Limited. Lo innovador del Coiled Tubing es que se dobla plásticamente desde el carrete al arco de guía del cuello de ganso. La deformación cedente para el Coiled Tubing se basa en el módulo de Young’E y el esfuerzo de cedencia syE= 30*106 y el típico para el Coiled Tubing sy=80.000lpc, de aquí que la deformación cedente sea dada por sy/E=0,003 o 3.000 micro deformación. / Trabajo de suficiencia profesional

Muestra el estudio de un sistema que brinde las facilidades de recepción, almacenamiento y abastecimiento del combustible de aviación Turbo A-1, teniendo como componentes líneas de tuberías, tanques para el almacenamiento, bombas que permitan la conducción de este fluido hacia las alas de las aeronaves, mediante tubería subterránea, denominada red hidrante; tomándose en cuenta características del fluido como viscosidad, densidad, presión de vapor y pérdidas de presión a lo largo del recorrido del combustible de aviación por la red hidrante. / Trabajo de suficiencia profesional

Diseña el nuevo sistema de bombeo desde la descarga actual en la corona del dique de la poza N°5 hasta la corona del dique de la poza N°6 por la cual se plantea hacer una estación de bombeo en la corona de la poza N°5 y su línea de impulsión para poder elevar la pulpa de este nivel hasta la nueva descarga ubicada en la corona de la poza N°6 (522 m.s.n.m). La Refinería de Cajamarquilla (RDC) que actualmente es propiedad de la empresa Votorantim Metais S.A., es una empresa dedicada al procesamiento metalúrgico de concentrados de zinc y a la comercialización de zinc refinado de alta pureza, aleaciones en diferentes formas y otros subproductos. El procesamiento de estos concentrados genera los residuos sólidos tales como: jarosita, goetitas y relaves de flotación, los cuales son transportados en forma de pulpa hasta las pozas de jarosita y goetitas respectivamente. En vista del cierre por colmatación de la poza N°5, en el año 2013 se construyó la Poza N°6, entre las cotas 485 m.s.n.m (cota de fondo) y la cota 522 m.s.n.m (cota corona de dique), considerando taludes interiores y exteriores 2H:1V, con una capacidad estimada de 3.4 millones de metros cúbicos. Para lo cual, es necesario adecuar el sistema de bombeo existente que viene de la Planta (450 m.s.n.m) hacia la poza N° 5 (490 m.s.n.m) con una impulsión desde esta hasta la corona de la poza N° 6. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Describe la necesidad de la Compañía Minera VOLCAN-EACH de Bombear las aguas provenientes de la Cámara 20 ubicada en el NV-150 Rampa Mirko Este hacia el NV-355 Montenegro, con la finalidad de que las aguas producto de las filtraciones y trabajos de operaciones no afecte a través de inundaciones las actividades de CIA; la ubicación de este proyecto está en Cerro de Pasco Unidad Animón perteneciente a la Empresa Administradora Chungar(VOLCAN), para ello se Diseñara una Nueva Línea de Impulsión con su respectivo Sistema de Bombeo, con la finalidad de Bombear las aguas hacia el punto en mención. Es así como se considerara un nuevo Diseño de una nueva Línea de Impulsión y Selección del Sistema de Bombeo, en este caso para un escenario de 170 l/s aproximadamente. Mediante este diseño se pretende obtener la mejor opción técnica económica que nos permita definir tipo de Bomba, diámetro y clase de tubería, que llegara hasta el NV-355 Montenegro. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Expone aquellos lodos de molienda de mineral, los cuales se colectan en sumideros y son bombeados desde los mismos hacia espesadores u otra locación para continuar el proceso productivo, este bombeo muy comúnmente se hace mediante el uso de electrobombas de lodos vertical de tipo CANTILEVER. Presenta la alternativa de bombear estos lodos seleccionando y usando otro tipo de electrobomba: SUMERGIBLE. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Aplica los conocimientos teóricos de mecánica de fluidos sostenidos con la experiencia en campo y aplicando los criterios establecidos en la normatividad Peruana las cuales en sus diferentes ámbitos hacen mención a las normas NFPA en los capítulos relacionados a protección contra incendios. En protección contra incendio en la parte relacionada a la extinción a base de agua se tiene tres elementos principales, la reserva o almacenamiento de agua, el sistema de bombeo y la red de tuberías, la buena combinación entre los tres nos puede dar la confiabilidad y sobre todo la efectividad que todo sistema requiere. Se centró en el sistema de bombeo y con esto nos enfocaremos en la selección, instalación, puesta en marcha y pruebas de las bombas contra incendio. Desde el punto de vista de cálculos de ingeniería el principal trabajo es seleccionar el punto de operación de la bomba, esto implica realizar medidas y cálculos para encontrar el caudal y la presión del equipo. Para encontrar el caudal, la ingeniería se basa en el estudio de riesgo donde se realizan muchos análisis como zonas a proteger, materiales a proteger, rutas de evacuación, zonas de mayor demanda de agua, etc. La presión es determinada en base a cálculos hidráulicos donde se tendrá en cuenta la presión requerida en el punto hidráulico más desfavorable, caudal, velocidades máximas permitidas, tipo de tubería, entre otros. La selección también implica ver las condiciones del lugar, la altitud, temperatura ambiente, las condiciones eléctricas disponibles, el tipo de agua a usar, el área y las zonas de acceso del lugar de instalación, costos, esto con el fin de determinar el tipo y materiales de la bomba, el tipo de motor y el grado de protección de sus controladores. Para la instalación se cuenta con la norma NFPA20 donde da los lineamientos y criterios mínimos que se debe seguir durante este proceso, con la finalidad de minimizar posibles causas de fallo del sistema de bombeo causado por una mala instalación. Dado que por su función estos tipos de bomba se convierten en Equipos de Seguridad entonces la puesta en marcha, inspección y pruebas de operación cumplen un papel muy importante dentro de un sistema contra incendio y las cuales también se tendrá que regir bajo los criterios de la NFPA cuyos pasos también lo veremos más adelante. A partir de estos pasos se ha llegado a conclusiones muy interesantes sobre el efecto que tiene este equipo en la protección a la vida y a la propiedad. / Trabajo de suficiencia profesional