Ingeniera Civil Mecánica / En esta memoria se estudia el comportamiento del relave de cobre chileno con diferentes concentraciones, específicamente con concentraciones en peso de 35% 45%, 50% y 55%. Es importante realizar este estudio debido a la necesidad del país de recuperar las aguas de tratamiento de los relaves, por la escasez de agua en el norte de Chile, aumentando la concentración de la pulpa. El principal objetivo de esta memoria es modelar el relave asumiendo un comportamiento como fluido no- newtoniano, estudiando la reología de éste y ver los efectos que tiene en cajones de transición Para esto se realizarán simulaciones en el software ANSYS Fluent 14.5, donde primero se hace una recopilación de los antecedentes más importantes para poder caracterizar el relave y el fluir de este en canaletas y cajones, tanto para fluidos newtonianos, como no-newtonianos. También se estudia la reología del relave para las diferentes concentraciones, utilizando correlaciones obtenidas de antecedentes. Luego se crea un diseño hidráulico del cajón de transición para luego generar un mallado, y a través de condiciones de borde adecuadas, lograr simular el fluir del relave con las concentraciones antes mencionadas. El análisis es transiente de 30 seg. de simulación. Se realizan dos simulaciones del relave con concentración en peso 35% una con un modelo de flujo turbulento k-e y otro con un modelo viscoso laminar. Luego se procede a realizar las simulaciones del relave de alta concentración en peso como plástico de Bingham. Dentro de los resultados más importantes se logra validar los resultados obtenidos, comparando las velocidades numéricas con las teóricas. Además, haciendo una comparación entre el modelo laminar y turbulento, se justifica el uso del modelo viscoso laminar para la simulación del fluir del relave. Por último, dado los resultados obtenidos de sedimentación y desgaste del cajón, se puede seleccionar la geometría diseñada como la adecuada, dadas las condiciones de operación planteadas en la memoria.

Ingeniero Civil / La presente memoria para optar al título de ingeniero civil consiste en el diseño, construcción y puesta en marcha de un túnel construido en acrílico. El objetivo de la instalación es estudiar las formas de fondo que se formen en un lecho granular no-cohesivo depositado en el fondo debido a un flujo oscilatorio inducido por el movimiento de un pistón en solitario y en conjunto a un flujo unidireccional base. Los fluidos que se utilizarán en el túnel serán soluciones de CMC a distintas concentraciones y agua. El CMC es un espesante en polvo, que al mezclarlo con agua genera un fluido no-newtoniano pseudoplástico, por lo que se tienen condiciones distintas respecto a los demás túneles de agua que se han construido en otras partes del mundo (\cite{catanolopera2007}, \cite{ribberinksalem1994}, \cite{odonoghueclubb2001}, \cite{calantoni2013laboratory}). Hasta el momento el flujo oscilatorio de un fluido no-newtoniano sobre un lecho granular no cohesivo no ha sido estudiado. En el diseño del mecanismo que genera las oscilaciones dentro de la tubería como en la elección de la bomba que realiza la recirculación se tomó en consideración que sería un fluido no-newtoniano el que se utilizaría en la instalación. La principal diferencia se produce en el cálculo de las pérdidas de energía generadas por la mayor viscosidad del fluido pseudoplástico. Luego del diseño y construcción, se procedió a la puesta en marcha de la instalación, etapa en la que se establecieron los rangos de funcionamiento en los cuales se puede utilizar, tanto del tamaño de las partículas que forman el lecho de arena, la velocidad oscilatoria y unidireccional del flujo, la amplitud y frecuencia del movimiento del pistón. La puesta en marcha del túnel de acrílico incluyó la instalación de sistemas de medición para la obtención de resultados. Estas mediciones incluyen los siguientes parámetros: presión, temperatura, caudal, campo de velocidades del flujo, frecuencia del movimiento, además de la visualización de las formas de fondo. Para ello se instalaron transductores de presión a lo largo de la tubería, termómetro, flujómetro, tacómetro, sistema PIV y FTP. Además,se instaló un intercambiador de calor que permite que los experimentos tengan una temperatura relativamente uniforme, para así no tener cambios en la reología del fluido. / Este trabajo ha sido financiado por FONDECYT a través del Proyecto de Investigación N° 1161751

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídríco / El flujo gravitacional no confinado de fluidos sobre superficies es un fenómeno ampliamente estudiado por la mecánica de fluidos, en particular para flujos de agua. La respuesta mecánica del agua frente a esfuerzos externos, o su reología, se caracteriza únicamente por su viscosidad dinámica, con lo cual se le denomina como fluido newtoniano. En la naturaleza existen muchos fluidos que no exhiben una reología como la del agua, denominados no-newtonianos, para los cuales su flujo gravitacional no está estudiado con la misma profundidad. El estudio de estos fluidos, ya sean compuestos químicos o mezclas bifásicas formadas por agua y sólidos finos, se ha ampliado en los últimos años usando estudios anteriores para fluidos newtonianos como base. De la misma manera, el desarrollo de herramientas numéricas basadas en mecánica de fluidos computacional para simular procesos o fenómenos físicos se ha incrementado debido al aumento y la masificación del uso de computadores cada vez más potentes. Muchas de estas herramientas consisten en algoritmos de solución optimizados y de código abierto, es decir,se encuentran en la red de manera abierta para su uso y modificación por parte de un usuario. En esta tesis se ha seleccionado un modelo de código abierto existente y probado que es capaz de modelar flujos geofísicos de agua y se ha modificado con el fin de reproducir flujos de fluidos no-newtonianos a escala geofísica. Las modificaciones incluyen la descripción de la reología del fluido como parámetro relevante en la estimación de la fricción del flujo y la posibilidad de reproducir distintas condiciones de descarga, dependientes o no del tiempo. En particular, se implementó el modelo reológico de Herschel-Bulkley. Una vez modificado el esquema numérico, se utilizaron los datos experimentales de distintos autores para validar el algoritmo modificado y se ejecutaron simulaciones numéricas de prueba sobre un plano inclinado para identificar la relevancia del esfuerzo de fluencia, el índice de flujo y el coeficiente de consistencia en la progresión del flujo. Se realizaron simulaciones numéricas sobre topografías reales para estimar el efecto que tienen los datos de entrada geográficos y de descarga en el comportamiento del modelo numérico. Con el propósito de poner el trabajo en el contexto de sus objetivos, se reprodujo un accidente de rompimiento de una presa de relaves real ocurrido en Canadá el año 2014 encontrándose, en ausencia de información detallada del evento real, resultados cualitativamente consistentes con los reportado. Finalmente, se discute acerca del desempeño de la herramienta computacional presentada, sobre su uso práctico y sobre los alcances del modelo numérico.

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El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Desarrolla los cálculos para la selección adecuada de una bomba sanitaria para el trasvase de yogurt, esto en base a las ecuaciones que gobiernan a los fluidos no newtonianos y con la ayuda de información determinada experimentalmente en laboratorio, de acuerdo a esto el yogurt es considerado un fluido no newtoniano. Para realizar la correcta selección de la bomba para trasvase de yogurt se deberá determinar correctamente los parámetros de caudal, atura dinámica total, potencia, velocidad de operación, etc. Esto nos permitirá seleccionar un equipo eficiente. / Trabajo de suficiencia profesional