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.

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Ingeniero Civil / El presente trabajo consiste en la modificación del modelo numérico MOSSEM desarrollado en la tesis de Magíster de González (2006) y su utilización para estudiar los procesos de sedimentación en el embalse Rapel, VI Región, Chile. El objetivo general es el estudio y aplicación del modelo de sedimentación en el embalse Rapel, considerando el delta de sedimento grueso del comienzo del embalse y la eventual corriente de turbidez que se desarrollaría a lo largo del embalse. Para esto se analizan las ecuaciones asociadas a la corriente de turbidez y se realizan modificaciones en la ecuación de conservación de sedimentos para ajustarla de mejor forma a la geometría utilizada por el modelo. Además, en la ecuación de momentum integrada en una sección transversal, se estudia su aplicabilidad y el efecto producido por cada término de ésta, diferenciándola de la ecuación integrada en la vertical. Se describen las actividades asociadas a la salida a terreno en los principales cauces afluentes al embalse Rapel: los ríos Cachapoal y Tinguiririca. El objetivo es determinar las características de los sedimentos que transportan ambos cauces y realizar una estimación del coeficiente de rugosidad de Manning a utilizar en la modelación. La granulometría del sedimento grueso se obtiene a través de un software que utiliza imágenes de alta resolución tomadas en la salida. Luego se deben extraer los sedimentos finos de las muestras obtenidas en cada cauce, lo cual se realiza utilizando dos metodologías: filtración y evaporización del agua de las muestras. Finalmente se obtiene la granulometría de los sedimentos finos utilizando un granulómetro láser y la densidad mediante ensayos de gravedad específica de sólidos. La modelación de la sedimentación del embalse Rapel se realiza desde el año 1971, cuando finaliza el llenado de éste, hasta el fin del año 2009. Existen antecedentes de batimetrías medidas en el verano del año 2010, por lo que éstas fueron de gran utilidad para analizar el comportamiento del modelo. Finalmente se discuten los resultados obtenidos en la simulación, donde se observa una sobreestimación del volumen de sedimento grueso depositado en el embalse, al ser comparado con el volumen estimado con mediciones en terreno. En el caso de los sedimentos finos, el modelo predice una sedimentación menor a la medida en terreno, por lo cual, se propone una conceptualización alternativa que pueda utilizarse en estudios futuros.

Ingeniero Civil Mecánico / La diversificación de la matriz energética en el plano nacional es un tema actual de discusión. Lo anterior se debe al escenario de crisis que ha provocado el incremento sostenido de la demanda energética durante los últimos 50 años, la contaminación ligada al consumo de energía producida con combustibles fósiles y el aumento de los costos de vida en general. En relación con ésto, el desarrollo e investigación ligado a nuevas fuentes de energía es necesario con el objeto de tener una red de generación limpia, viable económicamente y con una vida útil sustentable en cuanto a recursos. En este trabajo se estudia la fluidodinámica de una turbina helicoidal GHT para generación de energía mareo-motriz con datos obtenidos para el Canal de Chacao, X Región de Los Lagos. El trabajo realizado tuvo como objetivo principal obtener curvas de torque y eficiencia en relación con la velocidad angular de la turbina, lo que sirve para dimensionar la producción energética que puede ser generada. De manera adicional se estudiaron dos modelos de turbina derivadas del original y con ello se comparan también dos geometrías para la base de la turbina. Se realizaron simulaciones computacionales 3D por método de volúmenes finitos utilizando Ansys FLUENT, teniendo como antecedentes las características del recurso hidráulico y la geometría de la turbina GHT. Para ello se llevó a cabo previamente la etapa de validación de la malla. Se estudiaron también el efecto de algunas variables que inciden en los resultados mediantes análisis de sensibilidad 2D. Por otro lado se realizó una aproximación analítica mediante la implementación de un modelo de moméntum para turbinas de eje vertical, con modificaciones para aplicarlo a esta turbina helicoidal. Los principales resultados indican que este nuevo modelo tendría una eficiencia máxima estimada entre 12% y 19%, pudiendo generar del orden de 300 kW por módulo en marea viva. Los dos modelos derivados de esta turbina obtienen resultados menores, y el tipo de base que menos perturba la potencia generada es la base plana.