Ingeniero Civil / Al ser Chile un país sísmico, es importante tener claridad sobre los sistemas más útiles al momento de resistir solicitaciones sísmicas. En este sentido cobran importancia los arriostramientos, y por consiguiente, los marcos arriostrados, que son sistemas muy útiles al momento de resistir cargas laterales, como las que provocan sismos y vientos, y disminuir los desplazamientos laterales que sufre una estructura, lo que es fundamental para evitar el daño a elementos estructurales y no estructurales. Sin embargo, el principal problema de los arriostramientos es que son muy propensos a sufrir pandeo ante cargas de compresión, fenómeno que disminuye su resistencia y genera una respuesta histerética asimétrica del elemento. El presente documento tiene como objetivo principal el crear una base de datos actualizada sobre los estudios referentes a arriostramientos convencionales a lo largo del mundo. Para esto, se recopilaron diversas publicaciones recientes (desde el 2008 hasta la fecha) con estudios experimentales y análisis numéricos sobre el tema para poder estudiar sus resultados y obtener conclusiones. Se puso especial énfasis en temas como los tipos de secciones que se utilizan en arriostramientos, los distintos tipos de marcos arriostrados que existen, el pandeo que sufren los elementos y los factores que influyen en dicho fenómeno, entre otros. Finalmente, se concluyó que el pandeo está influenciado, principalmente, por la razón de esbeltez y la razón ancho-espesor del arriostramiento: al aumentar estos parámetros, mayor es la probabilidad de que se sufra pandeo, aunque hay algunas excepciones al variar ambos parámetros en forma conjunta. Además, a nivel mundial, se usan mucho los perfiles tubulares circulares y rectangulares, aunque los doble T presentan una muy buena alternativa. Por su parte, los marcos arriostrados más utilizados debido a su rigidez son aquellos configurados en X, en V invertida y en V. Contrastando con las prácticas constructivas de Chile, se extrañan estudios sobre perfiles XL en arriostramientos, y se notó que las publicaciones carecen de ciertas prolijidades al momento de evaluar los tipos de marcos arriostrados, pues no se hace énfasis en los problemas que pueden generar en vigas y columnas algunos tipos de configuraciones.

Ingeniero Civil Mecánico / En minería el concepto de flotación es muy ocupado en la industria sobre todo en plantas de concentrado, con el cual se genera una selección de minerales económicamente deseables. Dicho proceso sucede en equipos llamados celdas de flotación. En dichos procesos, la utilización de agua es esencial, recurso el cual es muy escaso actualmente en nuestro país. Por lo anterior, se deben implementar nuevas tecnologías que permitan ocupar la menor cantidad de agua posible para estos procesos. Bajo este contexto, el profesor Gonzalo Montes en conjunto con su grupo de trabajo del departamento de Ingeniera Civil en Minas de la Universidad de Chile, diseño un prototipo de celda el cual pretende solucionar el problema planteado. Este funciona en base a dos fuerzas externas que interactuando en conjunto producen el efecto deseado. Estas fuerzas son generadas mediante los principios del hidrociclón y campos magnéticos. De lo anterior nace el tema de memoria a tratar, el cual tiene como objetivo principal estudiar el comportamiento fluido dinámico de prototipo ya mencionado bajo distintas condiciones operacionales y geométricas, mediante análisis teórico, ocupando el método CFD (Computational Fluids Dynamics). Para poder llevar acabo dicho análisis, se sigue la siguiente metodología de trabajo. Primero se realiza revisión bibliográfica, antecedentes generales de los temas relacionados con la memoria. Al instante en que concluye dicha actividad, se procede a variar la geometría del prototipo original de la celda en Autodesk Inventor 2017. Se realizan las simulaciones correspondientes en el software ANSYS 17.1. Luego, se procede a variar la concentración de sólidos y se analiza el efecto en prototipos de celda. Realizando simulaciones en el software ANSYS 17.1, en donde se generan variados modelos con diferentes porcentajes de concentración. Cabe destacar, que en el presente trabajo no se realizarán actividades experimentales para el análisis de la celda. Para realizar el trabajo ya señalado se necesita un computador de cálculo, el cual está disponible en el clúster del Departamento de Ingeniería Civil Mecánica de la Universidad de Chile. Además de los Softwares Microsoft Office 2013, ANSYS 17.1 y Autodesk Inventor 2017, presentes en el equipo antes señalado Finalmente, se procede adjuntar los resultados obtenidos en las actividades y realizar un análisis con respecto al comportamiento viscoso, condiciones operacionales de la celda y dispersión de aire en la celda. Concluyendo en base a criterios de diseño y rangos de operación para el prototipo de celda de flotación.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / El propósito de este trabajo es aplicar modelamiento computacional fluido-dinámico (CFD) para estimar la eficiencia de depósito de partículas de Cobre en el proceso de Cold Spray con microtoberas. Con ello se busca estudiar la conveniencia del uso de mezclas Helio-Nitrógeno como gas de trabajo. Esto como una alternativa al uso de Helio puro que presenta un mejor desempeño para este tipo de proceso, pero al mismo tiempo, tiene un costo comercial mayor que el Nitrógeno. Este trabajo muestra que por medio de la caracterización de las propiedades termodinámicas de las mezclas Helio-Nitrógeno, es posible utilizar herramientas CFD para calcular la velocidad y temperatura de impacto de las partículas, y con ello estimar la eficiencia y factibilidad del proceso. En total se simulan ocho configuraciones diferentes de microtobera, con largos que varían entre 37 mm y 48 mm y con diámetros de salida que varían entre 2.4 mm y 3 mm. Se determina que el proceso de Cold Spray para partículas de Cobre no es factible para microtoberas de largo menor a 48 mm si se utiliza Nitrógeno puro, siendo la eficiencia máxima obtenible un 39%, lo que está en el límite de factibilidad. Como alternativas para mejorar la eficiencia del proceso aparece el precalentado de las partículas de Cobre y el uso de las mezclas Helio-Nitrógeno. Con respecto a este último punto, a partir del uso de una mezcla con un 28% de Helio (fracción molar), la eficiencia del proceso mejora hasta en un 74%. Mientras que para una mezcla con un 60% Helio, la eficiencia de depósito mejora hasta alcanzar un 90%. Esta investigación es un avance significativo para reducir el costo operacional de las microtoberas de Cold Spray. Además de contribuir con el estudio de nuevas tecnologías de manufactura aditiva con Cobre, el mineral más importante de la industria chilena.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / En la minería nacional existe una creciente demanda por el uso de agua para procesos, debido, entre otros factores, a una futura predominancia de plantas de concentración de cobre, que tienen un uso intensivo del recurso hídrico. El equipo responsable del mayor consumo de agua en las plantas de concentración es la celda de flotación, en la cual bajo principios físicos y químicos, se logra separar la ganga del mineral de interés, en este caso cobre. Bajo este escenario, en el departamento de Ingeniería Civil de Minas de la Universidad de Chile se está desarrollando un prototipo de celda de flotación, que es diferente a las celdas tradicionales tanto geométrica como operativamente, con el fin de llegar a un diseño que sea capaz de trabajar con pulpas más espesas y así poder disminuir el consumo de agua en el proceso. Dicho lo anterior, el tema de memoria tiene por objetivo general estudiar y caracterizar el comportamiento fluidodinámico transiente de nuevos prototipos de celdas de flotación cónicas utilizando una metodología CFD. Por otro lado, los objetivos específicos son: Estudiar el comportamiento de las celdas de flotación frente a distintas concentraciones de sólidos en la pulpa. Estudiar el comportamiento de las celdas de flotación frente a distintos caudales de inyección de aire. Caracterizar el comportamiento de las celdas de flotación estudiadas. Definir las directrices de diseño que debe tener una celda de flotación cónica. La metodología de trabajo contempla una revisión bibliográfica, seguida de simulaciones CFD a 2 geometrías de celdas de flotación cónicas inspiradas en un una celda experimental, para así identificar problemas de diseño y elaborar una nueva geometría que logre definir las directrices de diseño que hay que seguir para construir celdas de flotación cónicas más eficientes, todo respaldado por simulaciones de condiciones de operación representativas. Los resultados arrojan que las geometrías cónicas existentes, desarrolladas por el departamento de Ingeniería Civil de Minas, tienen un desempeño hidráulico deficiente en cuanto a la separación de fases, debido a el gran diámetro de la celda que causa campos de velocidades tangenciales bajos, lo cuales no propician la separación hidráulica. Se concluye que las geometrías experimentales actuales no cumplen con los requisitos de operación mínimos y deben hacerse cambios significativos en el diseño, disminuyendo la relación largo/diámetro de la celda y modificando la disposición de sus entradas y salidas.

Ingeniero Civil Mecánico / El aire del ambiente ha sido utilizado ampliamente en distintos procesos como medio de enfriamiento, pero también puede ser utilizado como medio de calentamiento si lo que se desea calentar se encuentra a menor temperatura que la temperatura ambiente. Por ejemplo, se tiene el caso de los enfriadores por aire inducido. Estos enfriadores son utilizados para, como su nombre lo dice, enfriar fluidos debido a que la temperatura ambiental por lo general se encuentra por debajo de la temperatura del fluido. Sin embargo, existen fluidos de trabajo que se encuentran a una temperatura menor que la ambiental, por lo que se puede utilizar el aire presente en la atmósfera para calentar el fluido, permitiendo así obtener calor sin emitir agentes contaminantes. Es por esto que surge la inquietud de desarrollar un estudio fluido-dinámico de un arreglo de ventiladores utilizados en un grupo de condensadores para optimizar el rendimiento de estos equipos. En el presente informe se entregan los antecedentes y la metodología a utilizada para estudiar el flujo másico de un arreglo de condensadores de flujo inducido. Para ello, se analizó un arreglo de 72 enfriadores conformando un sistema de 10x32 metros. Sin embargo, el estudio aborda solamente las variables de flujo másico de aire, debido a que la variación que presenta la temperatura del aire es muy baja, por lo que la variación de sus propiedades termodinámicas es despreciable. Para realizar el estudio anteriormente mencionado, se realizaron modelaciones con la ayuda del módulo FlowSimulation del software SolidWorks. Debido al gran número de equipos utilizados en el arreglo de enfriadores a estudiar, fue necesario validar simplificaciones que permitan reducir los recursos computacionales necesarios para realizar los cálculos. Una vez que se obtuvo la validación de estas simplificaciones, se estudió el fenómeno de recirculación de aire y la influencia de otros factores (obstáculos, meteorológicos) que disminuyan la eficiencia del arreglo de intercambiadores. Con los resultados obtenidos en los análisis realizados, se determinó que el caso inicial está sobredimensionado. El arreglo puede disminuir su altura a 3 metros sin ver afectado el flujo másico impulsado. Esta altura puede disminuir a 2 metros si se divide el arreglo en 2 grupos separados por una distancia de 6 metros. Finalmente, se recomienda realizar la instalación de estos equipos cerca de una estructura o edificio de mayores dimensiones que el sistema analizado para disminuir los efectos negativos que pudiesen generar las condiciones meteorológicas del lugar de la instalación.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El presente trabajo tiene como objetivo generar un informe automatizado de la respuesta sísmica registrada del edificio Antígona en Viña del Mar sujeto a diversos eventos sísmicos. El edificio Antígona tiene una instrumentación permanente perteneciente a RENADIC desde 2017 que consiste de 12 acelerómetros ubicados en diversos niveles de la estructura (subterráneo -2, primer piso, octavo piso y quinceavo piso) y es sujeto a sismos de diversa intensidad en forma frecuente. De esta forma, el presente trabajo pretende generar una herramienta que permita estudiar las características dinámicas de la estructura y de su respuesta ante múltiples eventos sísmicos ocurridos entre fechas señaladas. La finalidad de las rutinas generadas es que permitan generar informes periódicos de RENADIC que tengan una información más detallada en comparación a lo que se realiza actualmente en forma manual. Además, la herramienta puede ser utilizada para generar un informe en forma rápida y rigurosa de lo que pudiese acontecer cuando ocurra un terremoto fuerte. En el informe se incluye la siguiente información: a) una descripción general de la estructura y de su instrumentación, b) una descripción de los sismos registrados durante las fechas señaladas, c) resúmenes generales de la respuesta del edificio como aceleraciones, velocidades y desplazamientos registrados para cada evento en cada canal, d) se generan los espectros elásticos de respuesta para las señales registradas, e) se generan los espectros de potencia y funciones de transferencia asociadas a movimientos globales de la estructura en sus sentidos longitudinal, transversal y torsional, f) se identifican las propiedades dinámicas de la estructura (frecuencias naturales, formas modales y razones de amortiguamiento) utilizando el método DSI, g) se incluyen resultados de un modelo de elementos finitos calibrado en ETABS de manera de obtener los cortes y derivas de entre piso, h) se incluyen datos generales del sismo reportados por el CSN. Dentro de los resultados obtenidos fue posible identificar al menos seis modos fundamentales de la estructura, observándose una importante participación torsional en la mayoría de estos. A partir de los resultados obtenidos, se genera una rutina en Matlab la cual confecciona un informe automático en pdf, a partir de un código en Latex, el cual presenta los resultados de los registros que el usuario selecciones de la base de registros v1 de RENADIC.

Magíster en Ciencias de la ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica. Ingeniero Civil / La identificación operacional en estructuras civiles tienen como fin el monitoreo continuo de estas. Sin embargo, al estar apoyada en algoritmos de identificación que suponen parámetros constantes del sistema a lo largo de toda la ventana de análisis, es incapaz de controlar la evolución del sistema en el tiempo. Las metodologías de seguimiento modal tienen como fin el control automático de la evolución temporal de los modos físicos. Una parte importante de la variación de los parámetros del sistema puede explicarse a partir de las variables meteorológicas, sobre todo de la temperatura. Esto es especialmente cierto para la frecuencia modal. En cambio, la forma modal puede considerarse constante, al menos ante variaciones moderadas del ambiente. El objetivo de este trabajo es evaluar las metodologías existentes de seguimiento modal y, al mismo tiempo, evaluar la pertinencia de incorporar el efecto de las variables meteorológicas a estas, recogido a través de modelos estadísticos. La evaluación se hace sobre la identificación del edificio de la Torre Central de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, que ha estado siendo monitoreado de manera continua desde el año 2009 a la fecha. También se cuenta con los registros de la estación meteorológica del Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile, aledaña a la estructura a estudiar. Los resultados obtenidos indican que la incorporación de modelos de frecuencia modal en función de variables meteorológicas al seguimiento modal permite capturar la evolución de los modos físicos, sin embargo la metodología puede verse muy afectada por los altos niveles de ruido en los registros o la identificación. También muestran que, si bien la forma modal permanece virtualmente constante, esta no puede ser usada como parámetro exclusivo de seguimiento si la cantidad de sensores es muy baja. Adicionalmente, se comprueba que la temperatura y la dirección de incidencia de los rayos solares son las variables meteorológicas a considerar para predecir con precisión la frecuencia modal.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería Mención Mecánica / Memoría para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Dentro de la ingeniería estructural, el monitoreo de condición usando diferentes tipos de sensores ha sido importante en la prevención de fallas y diagnóstico del estado de salud. El desafío actual es aprovechar al máximo las grandes cantidades de datos para entregar mediciones y predicciones precisas. Los algoritmos de aprendizaje profundo abordan estos problemas mediante el uso de datos para encontrar relaciones complejas entre ellos. Entre estos algoritmos, las redes neuronales convolucionales (CNN) han logrado resultados de vanguardia, especialmente cuando se trabaja con imágenes. Sin embargo, existen dos problemas principales: la incapacidad de reconocer imágenes rotadas como tales, y la inexistencia de jerarquías dentro de las imágenes. Para resolver estos problemas, se desarrollaron las redes de cápsulas (Capsule Networks), logrando resultados prometedores en problemas de tipo benchmark. En esta tesis, las Capsule Networks se modifican para localizar y cuantificar daños estructurales. Esto implica una tarea doble de clasificación y regresión, lo que no se ha realizado anteriormente. El objetivo es generar modelos para dos casos de estudio diferentes, utilizando dos algoritmos de routing diferentes. Se analizan y comparan los resultados entre ellos y con el estado del arte. Los resultados muestran que las Capsule Networks con Dynamic routing logran mejores resultados que las CNN, especialmente cuando se trata de valores falsos positivos. No se observa sobreajuste en el conjunto de validación sino en el conjunto de prueba. Para resolver esto, se implementa la técnica de dropout, mejorando los resultados obtenidos en este último conjunto.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal / Se describen las condiciones ambientales, la demografía y las amenazas que afectan a la población de Avellanita bustillosii Phil., ubicada a 11 km al noroeste de Rancagua. El área de estudio se encuentra en el cordón montañoso perteneciente a la vertiente oriental Cordillera de la Costa, situado al oeste de la localidad de Lo Chancón-Huilmay (34º 06´S – 70º 51´O), Comuna de Rancagua, Provincia del Cachapoal, VI Región. El sitio a caracterizar abarca una superficie de 121,3 ha, en tanto se determina que la población de avellanita, se extiende sobre un área de ocupación estimada de 2,9 ha del “pie de monte” y media ladera de cerros con exposición S-SE (480-600 m.s.n.m.). La localidad consiste en el límite sur de distribución de la especie, cuya población se mantuvo desconocida hasta fines del año 2004 (Serra et al., 2005). La especie no se encuentra representada tanto en SNASPE como en áreas protegidas privadas.

Ingeniero Civil Mecánico / La helada de radiación es un fenómeno meteorológico responsable de pérdidas económicas severas en el sector agrícola debido a que puede ocasionar la destrucción completa del cultivo o, en un mejor caso, una disminución sustancial de la calidad de la fruta eventualmente cosechada. Este trabajo consiste en el empleo de simulaciones fluidodinámica computacionales para el análisis de la efectividad de la máquina Tow & Blow en función de sus parámetros operacionales y de las condiciones meteorológicas presentes durante su funcionamiento, para la protección de Vitis vinífera, la planta más utilizada para la producción de vino, contra heladas de radiación. Los parámetros operacionales estudiados son la altura de la máquina, el ángulo del rotor con respecto al plano horizontal y la velocidad de rotación de las aspas. Por su parte, las condiciones meteorológicas estudiadas son la temperatura del aire a los 1,5 m de altura y la intensidad de la inversión. En primera instancia, se crea un modelo termodinámico de la helada, para representar de manera precisa su efecto sobre las plantas. Posteriormente, se selecciona una localidad, que corresponde a la Viña Matetic ubicada en la Región de Valparaíso, Chile, para la adquisición de datos necesarios para la implementación del modelo. Luego se procede a calcular los distintos parámetros del modelo termodinámico a partir de los datos adquiridos y del uso de teoría de transferencia de calor y turbulencia atmosférica. Una vez cuantificado el modelo, se procede a realizar un diseño computacional de la máquina, para su posterior implementación en el software de análisis de fluidodinámica computacional. Finalmente, se elabora un criterio de protección a partir de la temperatura crítica de la planta de Vitis vinífera y se llevan a cabo las simulaciones correspondientes en base a la variación de los parámetros estudiados. A partir de los resultados de las simulaciones, se determinan funciones polinómicas que generalizan la relación entre el valor de cada parámetro estudiado y la variación porcentual del área de protección, junto con la variación porcentual de la máxima temperatura alcanzada a los 0,7 m de altura, que corresponde a la mínima altura de ubicación de las uvas. El análisis de los resultados de las simulaciones indica que la máquina logra otorgar protección a la planta de Vitis vinífera de una helada de radiación para temperaturas del aire a 1,5 m de altura superiores a -5,15 °C. Por otro lado, la efectividad de la máquina es fuertemente influenciada por el valor de este y los demás parámetros de estudio, indicados previamente. Finalmente, se recomienda la utilización de un ángulo de rotor de 13 ° y una altura de la máquina de 3 m para la maximización del área de protección, junto con la utilización de las funciones polinómicas obtenidas en el trabajo para la estimación de la efectividad de la máquina a partir de datos específicos de la localidad.