El abordaje experimental se presenta como la primera mejor opción para el estudio de fenómenos físicos complejos. Este es el caso de las vibraciones generadas por flujo bifásico gas-líquido en tubo, donde una mezcla inmiscible de dos fluidos fluye en diversas configuraciones espaciales a través de un tubo induciéndole vibraciones. En la práctica, ese fenómeno es parte intrínseca de muchos procesos en industrias como la nuclear, petróleo y gas, refrigeración y generación de potencia. Instalaciones experimentales debidamente diseñadas para el estudio de este fenómeno son necesarias. Así, se presenta el diseño de un banco experimental para la generación de flujo bifásico gas-líquido orientado al estudio de vibraciones inducidas por flujo. Se discuten aspectos hidráulicos y estructurales. Se propone una novedosa metodología para la estimación de la presión de diseño, basada en un análisis fenomenológico. También se presentan criterios provenientes del código ASME B31 y de la práctica industrial para la evaluación de la integridad del tubo como elemento estructural. La metodología y los criterios citados fueron aplicados al caso de un tubo PVC Ø1” Sch.40 con agua y aire simulando las fases líquida y gaseosa, respectivamente. Con los resultados obtenidos, los parámetros de selección de los equipos de bombeo y de aire comprimido fueron discutidos y un dimensionamiento fue realizado. La evaluación de costos arrojó un monto de S/. 120 371.2 para el valor total del proyecto, donde 12.8% representó la mano de obra para las etapas de diseño y construcción. El presente diseño garantiza la experimentación de flujo bifásico gaslíquido con confiabilidad y seguridad. Sus directrices podrían auxiliar en la concepción, diseño y construcción de bancos experimentales para el estudio de flujo bifásico en diversas condiciones.

Desde hace varias décadas, ha ido incrementándose el interés en los modelos matemáticos y software de simulación para analizar el tráfico vehicular; sin embargo, para que este tipo de modelos tengan resultados acertados, es necesario recopilar cantidades generosas de información de campo. Debe mencionarse, además, que los programas empleados para obtener estos resultados son desarrollados en otros países, en los cuales los diseñadores describen algoritmos que se ajustan al comportamiento de los conductores de sus propios países, por lo cual, los resultados que se obtienen no pueden considerarse confiables para un sistema vial donde los conductores no se rigen por los mismos comportamientos. Por lo tanto, es necesario desarrollar un conocimiento pormenorizado de los comportamientos de los conductores mediante una serie de mediciones del mismo sistema, que brinden un conocimiento real de los parámetros matemáticos que describen sus comportamientos. En este trabajo, los datos recolectados fueron de las intersecciones viales reguladas únicamente por prioridad de paso, es decir, aquellas cuyos flujos vehiculares no están controlados por semáforos, y aquellas que sean en forma de “T” o en forma de “+” (cruz). Además, constan de una vía principal de mayor flujo vehicular y una vía secundaria de menor flujo, desde donde se producen los giros a la derecha, giros a la izquierda y maniobras de cruce recto (en el caso de intersecciones en forma de cruz). Este estudio busca principalmente cuantificar los intervalos de tiempo aceptados y rechazados en distintas intersecciones reguladas por prioridad, para luego representar los comportamientos encontrados en valores cuantificables que posteriormente permitan calcular la capacidad de las intersecciones viales con una mayor certeza.

Los problemas de tráfico en Lima muchas veces se generan debido al bajo nivel de planificación urbana que se ha tenido a lo largo de su desarrollo como ciudad. Debido a ello, resulta importante conocer los fundamentos del diseño y funcionamiento de los elementos del tráfico vehicular con la finalidad de beneficiar a los ciudadanos que diariamente hacen uso de ellos. De esta manera, se considera importante el desarrollo de un trabajo de investigación orientado a rotondas, las cuales han sido poco estudiadas en países de América Latina. Por ello, el presente trabajo está orientado al estudio de la capacidad de sus entradas mediante el modelo empírico de regresión lineal propuesto por R.M. Kimber en 1980, aunque se debe reconocer que los problemas de circulación en general abarcan otras dimensiones, como la ambiental, económica y social además de la ingenieril. Dado que la investigación de rotondas en el Perú es prácticamente nula y el modelo lineal de Kimber fue concebido para rotondas de Inglaterra, se tiene como objetivo general verificar si es aplicable a la realidad de Lima. Como parte de la literatura, se revisan y detallan diversos modelos de capacidad en rotondas desarrollados en diversos países; tales como Francia, Suiza, Alemania, Inglaterra, Australia, Estados Unidos y China. Asimismo, se describen brevemente los parámetros de eficiencia de una intersección. La información que fue requerida por el modelo para ser evaluado comprende características geométricas de la rotonda, las cuales fueron obtenidas mediante un levantamiento topográfico. Por otro lado, con el acceso a las grabaciones de las cámaras de seguridad implementadas por las municipalidades de los distritos de Miraflores y Santiago de Surco se realizó el conteo de vehículos para obtener la demanda horaria y las colas de las zonas de estudio. Se evaluó la validez del modelo a través de una comparación de las longitudes colas formadas en las entradas con los valores obtenidos con la fórmula transformada de Whiting. Para ello, se utilizó la herramienta estadística randomization test y la teoría probabilística de formación de colas. Finalmente, luego de la evaluación estadística de los datos se concluye que las longitudes de colas medidas y calculadas no son equivalentes.

El presente proyecto desarrollado como tema de tesis introducirá los parámetros mecánicos de un vehículo atípico como las moto-taxis, ya que el software a emplear no contiene las característica de este tipo de vehículos. Para poder encontrar estos valores, es necesario una serie de pasos previos que se mencionan a continuación. El estudio comprende la simulación de una intersección no semaforizada y la incorporación de los parámetros físicos de las moto-taxis. El área de estudio es una intersección ubicada en el distrito de Villa María del Triunfo, conformada por una vía principal con 2 carriles y una vía secundaria de dos sentidos (un carril en cada sentido). Se eligió esta intersección como zona de estudio debido a que cuenta con una amplia cantidad de moto-taxis a lo largo del día. La micro-simulación se realizó mediante el empleo del software Vissim 8.0, el cual contiene parámetros físicos de una serie de vehículos predeterminados. El cálculo de estos perfiles es el núcleo del presente estudio, que han sido representados mediante la simulación de la intersección elegida. La metodología empleada para la micro-simulación fue la proporcionada por la Federation Highway Administration (2004). En el desarrollo del modelo se incluyeron visualizaciones bidimensionales y tridimensionales, que fueron utilizados para la calibración y validación. Además, se añadieron las características geométricas y el comportamiento de manejo de los conductores propios de la zona. Para obtener los datos de velocidad deseada y velocidad máxima se realizaron 40 mediciones a diferentes vehículos. De esta manera se obtienen suficientes datos que reflejen el rango de velocidades a las que viaja este tipo de vehículos. Luego, se elaboró una curva de frecuencias acumuladas que es ingresada al software. Así mismo, para obtener los datos de aceleración se empleó un GPS/Timer en diferentes moto-taxis para calcular la aceleración máxima que estas otorgaban en una distancia máxima de 400 metros. Con estos valores se procede a simular con la finalidad de poder calibrar y validar el modelo para obtener un sustento claro de que los parámetros obtenidos son aplicables en el software VISSIM. Se utilizó la prueba de Randomization Test mediante el uso de la herramienta Statkey, con la que se llegó a calibrar y validar el modelo con un grado de confianza del 95%. Del modelo se obtuvieron otras medidas como colas, tiempos de viaje y velocidades promedio en la red. Finalmente, de los resultados obtenidos del proyecto, se puede decir que se obtuvo un comportamiento mecánico de las moto-taxis similar al de los automóviles. Además, al ingresar estos datos en el software, se pudo reflejar el hecho que más de una moto-taxi ocupe el mismo tramo de vía a la vez.

La investigación actual se centra en la evaluación de los impactos de los parámetros fundamentales de la microsimulación en los tiempos de viaje donde los aspectos de simulación bajo análisis incluyen el warm up, los números semilla y los pasos de simulación. De esta manera, esta tesis persigue la mejora del proceso de diseño y análisis en los modelos de microsimulación. Para alcanzar este propósito, se comenzó con un estudio de las distintas escalas de simulación, con un enfoque más profundo en la microsimulación, que abarca los parámetros fundamentales explorados en este trabajo. También, se investigó el funcionamiento del software Vissim, ya que se implementó para observar y extraer datos que faciliten la evaluación de los efectos en las variables de eficiencia. Luego, se empleó el modelo de Vissim de la intersección de las avenidas Salaverry y El Ejército donde se colocaron cuatro contadores de tiempo de viaje (dos para vehículos motorizados y dos para no motorizados) y se realizaron modificaciones en el warm up, los números semilla y los pasos de simulación. En el primer caso, se pensó utilizar periodos de 600 s, 900 s y el warm up del proyecto; sin embargo, al determinar este último, se halló que su magnitud coincidía con los 900 segundos. En el segundo caso, se analizaron números semilla aleatorios y con una diferencia constante. Para el tercer caso, se utilizaron valores de 1 paso de simulación por segundo de simulación (paso/ss), 10 pasos/ss y 20 pasos/ss. Después de determinar los resultados de tiempo de viaje para cada caso, se aplicaron pruebas de hipótesis para identificar si existe una diferencia significativa en los diversos valores encontrados. En conclusión, se determinó que en el presente modelo no se observa una variación sustancial en los resultados de la duración de los viajes; no obstante, se sugiere llevar a cabo un estudio similar con un análisis multivariable en modelos calibrados y validados.

Esta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos para el diseño y modelado acústico de silenciadores de motores de combustión interna, a través de herramientas basadas en soluciones analíticas y numéricas de la ecuación de ondas. La necesidad de técnicas de diseño que proporcionen rápida y eficazmente resultados precisos incluso a altas frecuencias ha aumentando con el tiempo, debido a que el ruido de los vehículos se ha convertido en una fuente importante de contaminación ambiental. El principal objetivo de la Tesis es la extensión y aplicación del método de ajuste modal, en combinación con el método de subestructuración, para modelar el comportamiento acústico de silenciadores disipativos. Una contribución importante es la asociada con la obtención de los modos transversales de los silenciadores, para los cuales ha sido desarrollada con éxito una nueva técnica para silenciadores disipativos que incluyen materiales absorbentes de tipo fibroso. Se han estudiado experimentalmente elementos relevantes de los silenciadores, como las características de comportamiento de los materiales absorbentes o los elementos perforados, para obtener datos más precisos sobre ellos. Validando o mejorando los modelos encontrados en la bibliografía con estas medidas experimentales. Han sido evaluados varios métodos para la caracterización de materiales absorbentes. Como conclusión, se ha observado que no hay importantes diferencias entre las técnicas estudiadas. Se ha tomado el método de las dos fuentes como el más conveniente debido a que los resultados son independientes de las condiciones aguas abajo de la muestra. Se han caracterizado dos materiales con esta técnica, obteniendo los parámetros semi-empíricos del modelo de Delany y Bazley. Además, el método de las dos fuentes ha sido utilizado para la caracterización de elementos perforados, adaptando experimentalmente los resultados del modelo de Sullivan. Para llevar a cabo el análisis acústico de silenciadores disi / Torres Picazo, MI. (2006). Modelado acústico de silenciadores con material absorbente [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1892

La presente investigación se enmarca en un momento en el que el surgimiento de nuevos formatos en Tecnologías de la Comunicación define un escenario inédito en las prácticas sociales, culturales y artísticas. El acceso y gestión de la información quedan hoy definidos por una marcada interconexión, posibilitadora de un flujo dinámico de datos omnidireccional que contribuye a la gestación de una arquitectura social y cultural con trazas de globalidad. El interface electrónico, cuyas bases formales y funcionales quedan establecidas desde la labor interdisciplinar de informáticos, artistas y diseñadores, queda definido como un lenguaje en tanto que establece un diálogo entre el usuario y la máquina, haciendo uso de los recursos que le son propios con el fin de garantizar una eficacia comunicativa, y quedando condicionado desde su práctica individual y social por cambios diacrónicos de operatividad. Desde la colonización de las esferas actuales de la comunicación por parte de la imagen, y la estrecha vinculación de ésta con el lenguaje, es posible establecer un campo de estudio de naturaleza visual dentro del interface electrónico, donde la metáfora gráfica juega un papel esencial como vehículo en la asociación de ideas y directamente implicada en la optimización de las posibilidades de estos interfaces. El propósito de la investigación es establecer un marco desde el que estudiar la viabilidad de la hipótesis inicial, que defiende el uso de la metáfora aplicada al interface electrónico como vehículo necesario para el establecimiento de unos flujos cognitivos más eficaces que revierten en una mejor comprensión de la funcionalidad interactiva practicada en el sistema y posibilitan un diálogo más dinámico con la información. A tal fin se ha estructurado el trabajo en dos partes relacionadas: La primera parte establece un marco eminentemente teórico desde el que se aborda la revisión de los conceptos de lenguaje, imagen e icono, desde los cuales estudiamos la arquitect / Felip Miralles, F. (2008). La Metáfora Interactiva. Arquitectura funcional y cognitiva del interface [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2183

En un marco de competencia global en el cual los tiempos de respuesta son cada vez más relevantes como elemento competitivo y donde, en no pocas ocasiones, las empresas tiende a ofrecer un catálogo de productos amplio y diferenciado de la competencia, existen múltiples retos que las Organizaciones deben afrontar. Dentro de éstas la Dirección de Operaciones tiene el reto de adaptar los procesos de Gestión de los Sistemas Productivos y Logísticos a las actuales necesidades. En este proceso de cambio es habitual partir de Sistemas Productivos poco flexibles y orientados a la producción en masa en los que es fundamental emplear el mejor "saber-hacer" para procurar obtener el rendimiento más adecuado de los recursos disponibles. El despliegue de unas buenas prácticas en el ámbito de la Programación de la Producción puede ayudar en buena medida a mejorar la eficiencia de los recursos. Tradicionalmente se ha venido considerando a la Programación de la Producción con una visión bastante cuantitativa en la que su misión consistía en asignar, secuenciar y temporizar los diferentes trabajos del periodo en base a los recursos disponibles. No obstante, sin dejar de ser válido este planteamiento, en esta tesis se desea enfatizar como en realidad el fin último de las técnicas y métodos desarrollados durante años en el ámbito de la Programación de la Producción no es otro que el de ser empleados dentro de un Sistemas de Ayuda a la Toma de Decisiones. Y en este sentido, las decisiones operativas que se toman en el área del Programador de la Producción deben estar conectadas en todos los casos, al menos, con su entorno decisional más directo como es el de la Planificación de la Producción. Una revisión literaria en profundidad al extenso trabajo realizado en más de 50 años de existencia de lo que se ha denominado, empleando la terminología en lengua inglesa, como "Scheduling" pone de manifiesto la existencia una necesidad que debe ser cubierta. / Gómez Gasquet, P. (2010). Programación de la producción en un taller de flujo híbrido sujeto a incertidumbre: arquitectura y algoritmos. Aplicación a la industria cerámica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7728

La presente tesis propone una metodología basada en la modelación de la mecánica de fluidos computacional para optimizar la hidrodinámica del flujo del electrolito en los reactores electroquímicos con validaciones experimentales.   Se presenta una investigación para que, a través de la proposición y análisis de unos parámetros indicadores, se pueda mejorar los diseños actuales de las celdas que constituyen los reactores en este estudio y proponer un óptimo realizable. En consecuencia, el objetivo de la presente tesis es analizar y revelar los estados de flujo del electrolito dentro del reactor mediante el uso de un código numérico que resuelva la mecánica del flujo del electrolito en las geometrías propuestas. Ello permite, por un lado, determinar unos parámetros cuantificables que analizan la bondad de los diseños en aras de tener visualizaciones de los flujos; y, por otro lado, disponer de aspectos cuantificables que permitan la optimización de los diseños. El diseño y los parámetros propuestos se validan experimentalmente en dos geometrías diferentes construidas para tal fin.   Este objetivo de carácter general se divide en una serie de objetivos más específicos que se detallan a continuación:  Realizar un estudio de la viabilidad económica basado en el caso de España para este tipo de baterías.  Realizar un estudio detallado acerca de las investigaciones realizadas hasta la fecha relativa a la optimización mediante técnicas CFD (por sus siglas en inglés: Computational Fluid Dynamics) del interior de un reactor electroquímico redox, ya sea mediante metodologías funcionales o mediante otro tipo de técnicas de diseño.  Evaluar la bondad de los distintos modelos desarrollados mediante las técnicas CFD frente a modelos experimentales, observando la adecuación de los modelos computacionales frente a los modelos físicos.  Proponer parámetros propios en este campo para la cuantificación de la eficiencia del reactor en base a la velocidad a la que circula el fluido en el interior de la celda Definir el ajuste más adecuado de los distintos operadores de diseño para cada una de las propuestas de optimización realizadas.  Obtener una geometría óptima en función de los parámetros de diseño para la construcción de una celda a escala real. A partir de la metodología propuesta se ha seguido un proceso de optimización en relación con la influencia del flujo del electrolito en el interior de la celda para desarrollar una geometría final optimizada. A partir de los análisis desarrollados, se ha demostrado la importancia que tiene la tecnología de almacenamiento de energía que se propone en el sistema energético español y se ha realizado un análisis económico de una batería concreta que avala su viabilidad. Se ha estimado, en este caso, un tiempo de amortización de 8 años y medio.   Asimismo, se ha realizado un modelo validado para un prototipo experimental con mediciones en laboratorio y contrastaciones numéricas que avalan el uso de la fluidodinámica computacional que se propone. A través del software comercial STAR‐CCM+ de CD‐Adapco©, se ha validado un modelo inicial a escala de laboratorio en el Departamento de Electroquímica de la Universidad de Alicante (España). Esta validación ha dado unos errores menores del 2,22 % al comparar el modelo físico con el numérico. Se han definido ciertos parámetros de funcionamiento en este primer prototipo como, por ejemplo, el porcentaje de volumen de fluido circulando en la dirección principal del flujo, siendo este del 83 %.   En la presente tesis se propone una metodología conjunta basada en la experiencia adquirida en fases previas para proponer parámetros de diseño. Dicha metodología atiende a la definición de los siguientes conceptos: coeficiente de simetría, coeficiente de uniformidad, coeficiente del rango de velocidades y volumen de fluido en la dirección principal.    El coeficiente de simetría indica la diferencia de caudal que circula por ambas partes de la celda en la dirección longitudinal; el coeficiente de uniformidad evalúa la velocidad media de cada canal; el coeficiente del rango de velocidades analiza la velocidad en un punto específico de la membrana para determinar la variabilidad del frente de velocidad; y, por último, se define el volumen de fluido en la dirección principal que cuantifica la laminaridad y dirección del fluido en el interior de la celda. Esta metodología se usa para optimizar la batería basada en modificaciones sobre disposiciones ya existentes, de manera que se llega a una geometría final en la que el número de los canales más cercanos a la membrana es de 84, con una distancia de 1 mm entre canal y canal. Esta geometría construida a escala real y ensayada en el Laboratorio Justo Nieto de Mecánica de Fluidos de la Universidad Politécnica de Valencia esta validada con mediciones experimentales de presiones y velocidades lo que permite ratificar el modelo numérico propuesto. La batería diseñada tiene prácticamente una simetría perfecta y una distribución uniforme cuando el fluido alcanza la membrana. El 100 % del fluido que transcurre por la zona de membrana circula en la misma dirección, lo que provoca que se minimicen las zonas de recirculación o zonas muertas. La metodología descrita cuantifica la bondad de un diseño claramente mejorado frente a los ya existentes, al mismo tiempo que valida la metodología propuesta para el diseño de este tipo de elementos basados en la mecánica del flujo del electrolito en el interior de la misma. La presente tesis se avala con una comunicación a congreso y cuatro artículos presentados a revistas indexadas en la base de datos "Journal Scitation Reports" que se detallan a continuación.  Escudero González, J.; Alberola, A.; López Jiménez, P.A. 2012. Computational Fluid Dynamics Applied to a Prototype Flow Battery. III International Flow Battery Forum (IFBF 2012).   Munich, June de 2012. Minutes Book. Pages 14‐16. ISBN 978‐0‐9571055‐2‐2.  Escudero Gonzalez, J.; Alberola, A.; López‐Jiménez, P. A. 2013. Redox Cell Hydrodynamics Modelling. Simulation and Experimental Validation. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. Volume 7. N 2. Pages 168‐181. June 2013. (Factor de Impacto en 2012: 1.144; Q2).  Escudero‐González, J.; López‐Jiménez, P. A. 2014. Methodology to Optimize Fluid‐Dynamic Design in a Redox Cell. 2014. Journal of Power Sources. Volume 251, 1 April 2014, Pages 243– 253. (Factor de Impacto en 2012: 4.675; Q1)  Escudero‐González, E.; López‐Jiménez, P.A. 2014. Iron redox battery as electrical energy storage system in the Spanish energetic framework. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. Volume 61, October 2014, Pages 421–428. (Factor de Impacto en 2012: 3.432; Q1)  Escudero‐González, J.; López‐Jiménez, P.A. Pendiente de publicación. Redox Cell Hydrodynamics Modelling. Towards a Real Improved Geometry based on CFD Analysis. Artículo aceptado para su publicación, en proceso de edición en la revista Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. (Factor de Impacto en 2012: 1.144; Q2). / Escudero González, J. (2014). Metodología de aplicaciones de técnicas computacionales y experimentales para la optimización de la hidrodinámica de reactores electroquímicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39347

Tesis por compendio / The mixing processes are present in the hydraulics engineering field as well as in the environmental field, and they appear in many different situations that are of great interest for humankind. The mechanisms that rule these processes can be very diverse and complex, these being able to interact with each other. However, when a fluid has a turbulent behavior, it is highly unstable and three-dimensional, modifying greatly the other mixing processes. In these cases, the resolution for the fluid mechanics with classical methods can be extremely difficult, making the use of approximations and models necessary. On the other hand, in the last few years, numerical simulation techniques have advanced a lot, and with the velocity increase and the computational capacity, Computational Fluids Dynamics (CFD) allows the development of simulations of these complex processes. This doctoral thesis is motivated by the importance of analyzing the physics of the turbulent flow by numerical methods in different mixing processes of interest in the field of hydraulics engineering and the environmental fluid mechanics. It is intended to illustrate the utility and potentiality of the CFD through the application and analysis in four specific steps, grouped together in two groups of mixing processes: the ones influenced by a turbulent jet in a water tank, and the ones influenced by the turbulent structures due to the curved geometry of the meander channels. The four studied cases are: i) mixing processes in drinking water storage tanks, ii) inlet influence in the thermal stratification in hot water storage tanks, iii) turbulent flow and mixing in a meandering channel, and iv) turbulent flow and mixing in compound meandering channels. The developed work is focused in a practical context. To that effect, test simulations on each studied case have been developed. The experimental data is useful for validating the models and, overall, to thoroughly study the problem. Two CFD techniques are used to solve the Navier-Stokes equations, together with turbulence models, dispersion and/or heat transference, depending on the case. For the jet mixing cases, the chosen technique was the URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes). In the meander cases the LES (Large Eddy Simulation) technique was required. The first work shows a procedure for the study of the fluid dynamic in the mixing processes in potable water tanks. The procedure can be applied in the design and improvement of these elements by using the URANS technique together with experimental methods. In the second case, the URANS simulations in the hot water tank could determine the distribution of the temperature in the whole computational domain. Besides, the model, validated with a high level of adjustment, was developed for the study of the influence of some inlet configurations and to improve the degree of stratification. With respect to the third study, the suitability of the LES technique has been proved in the thorough study of the flow and the turbulence in meanders, even by using relatively coarse grids. The great influence of the secondary flows (due to the curved shape of the channel) on the mixing process has been clarified. Finally, the LES technique was very effective upon adding information about the flow and the turbulence in meanders with different flooding levels. A very good consistency with the experimental data was obtained, despite the use of relatively coarse grids. The mixing process between the flooding flow and the meander has been observed with more clarity. / Los procesos de mezcla están presentes tanto en el campo de la ingeniería hidráulica como en el del medio ambiente y aparecen en infinidad de situaciones que son de gran interés para el ser humano. Los mecanismos que gobiernan estos procesos pueden ser muy diversos y complejos, pudiendo interaccionar entre sí. Sin embargo, cuando un fluido tiene un comportamiento turbulento, éste es altamente inestable y tridimensional, modificando en gran medida los otros mecanismos de mezcla. En estos casos, la resolución con métodos clásicos de la mecánica de fluidos puede llegar a ser extremadamente difícil, siendo necesario utilizar aproximaciones o modelos. Por otro lado, en los últimos años, se ha avanzado mucho en las técnicas de simulación numérica, y junto con el aumento de la velocidad y capacidad computacional, la Dinámica de Fluidos Computacional (en inglés Computational Fluid Dynamics, CFD) permite desarrollar simulaciones de estos complejos procesos. Esta Tesis Doctoral está motivada por la importancia de analizar mediante métodos numéricos la física del flujo turbulento en diferentes procesos de mezcla de interés en el campo de la ingeniería hidráulica y la mecánica de fluidos medioambiental. Se pretende ilustrar la utilidad y potencialidad de la CFD a través de la aplicación y análisis a cuatro casos concretos, agrupados en dos grupos de procesos de mezcla: los dominados por un chorro turbulento de entrada en un tanque de agua y los dominados por las estructuras turbulentas debidas a la propia geometría curva de los canales meándricos. Los cuatro casos de estudio son: i) procesos de mezcla en tanques de agua potable, ii) influencia del chorro de entrada en la estratificación térmica en tanques de agua caliente, iii) flujo turbulento y mezcla en canales con meandros, y iv) flujo turbulento y mezcla en canales con meandros inundables. El trabajo desarrollado está centrado en un contexto práctico donde, a partir de casos concretos, se buscan los métodos y modelos más adecuados en cada uno de ellos. A tal efecto, se han desarrollado simulaciones de ensayos llevados a cabo en cada uno de los casos de estudio. Aunque los datos experimentales empleados fueron generados por diferentes equipos de investigación, en todo momento existió una estrecha relación y colaboración con todos los grupos. Dichos datos experimentales sirvieron para validar los modelos y, en conjunto, para estudiar en profundidad el problema. El trabajo en el que se analiza el primero de los cuatro casos muestra un procedimiento para el estudio de dinámica de fluidos de los procesos de mezcla en tanques de agua potable. El procedimiento puede aplicarse en el diseño y mejora de de estos elementos mediante la técnica URANS junto con métodos experimentales. En el segundo caso, las simulaciones URANS en el tanque de agua caliente permitieron determinar la distribución de temperatura en todo el dominio computacional. Además, el modelo, validado con un alto nivel de ajuste, fue desarrollado para el estudio de la influencia de algunas configuraciones de entrada y mejorar el grado de estratificación inicial. Con el tercer caso de estudio, se ha mostrado la idoneidad de la técnica LES en el estudio en profundidad del flujo y la turbulencia en meandros, incluso habiendo empleado mallas relativamente gruesas. La mayor influencia de los flujos secundarios (resultado de la forma curva del canal) sobre el proceso de mezcla ha podido ser clarificada. Por último, la técnica LES resultó ser muy eficaz a la hora de ampliar la información disponible sobre el flujo y la turbulencia en meandros con diferentes planos de inundación. Se obtuvo una muy buena concordancia con los datos experimentales, pese al uso de mallas relativamente gruesas. El proceso de mezcla entre el flujo de la inundación y el del meandro ha podido ser observado con mayor claridad. / Els processos de mescla estan presents tant en el camp de l'enginyeria hidràulica com en el del medi ambient i apareixen en infinitat de situacions que són de gran interès per a l'ésser humà. Els mecanismes que governen aquests processos poden ser molt diversos i complexos, podent interaccionar entre si. No obstant això, quan un fluid té un comportament turbulent, aquest és altament inestable i tridimensional, modificant en gran mesura els altres mecanismes de mescla. En aquests casos, la resolució amb mètodes clàssics de la mecànica de fluids pot arribar a ser extremadament difícil, sent necessari utilitzar aproximacions o models. D'altra banda, en els últims anys, s'ha avançat molt en les tècniques de simulació numèrica, i juntament amb l'augment de la velocitat i capacitat computacional, la Dinàmica de Fluids Computacional (en Anglès Computational Fluids Dynamics, CFD) permet desenvolupar simulacions d'aquests complexos processos. Aquesta Tesi Doctoral està motivada per la importància d'analitzar mitjançant mètodes numèrics la física del flux turbulent en diferents processos de mescla d'interès en el camp de l'enginyeria hidràulica i la mecànica de fluids mediambiental. Es pretén il¿lustrar la utilitat i potencialitat de la CFD a través de l'aplicació i anàlisi a quatre casos concrets, agrupats en dos grups de processos de mescla: els dominats per un doll turbulent d'entrada en un tanc d'aigua i els dominats per les estructures turbulentes degudes a la pròpia geometria corba dels canals meàndrics. Els quatre casos d'estudi són: i) processos de mescla en tancs d'aigua potable, ii) influència del doll d'entrada en l'estratificació tèrmica en tancs d'aigua calenta, iii) flux turbulent i mescla en canals amb meandres, i iv) flux turbulent i mescla en canals amb meandres inundables. El treball desenvolupat està centrat en un context pràctic on, a partir de casos concrets, es busquen els mètodes i models més adequats en cadascun d'ells. A aquest efecte, s'han desenvolupat simulacions d'experiments duts a terme en cadascun dels casos d'estudi. Tot i que les dades experimentals emprats van ser generats per diferents equips d'investigació, en tot moment va existir una estreta relació i col¿laboració amb tots els grups. Aquests dades experimentals varen servir per validar els models i, en conjunt, per estudiar en profunditat el problema. El treball en el qual s'analitza el primer dels quatre casos mostra un procediment per a l'estudi de dinàmica de fluids dels processos de mescla en tancs d'aigua potable. El procediment pot aplicar-se en el disseny i millora d'aquests elements mitjançant la tècnica URANS juntament amb mètodes experimentals. En el segon cas, les simulacions URANS en el tanc d'aigua calenta van permetre determinar la distribució de temperatura en tot el domini computacional. A més, el model, validat amb un alt nivell d'ajust, va ser desenvolupat per a l'estudi de la influència d'algunes configuracions d'entrada i millorar el grau d'estratificació inicial. En el tercer cas d'estudi, s'ha mostrat la idoneïtat de la tècnica LES en l'estudi en profunditat del flux i la turbulència en meandres, fins i tot havent emprat malles relativament gruixudes. La major influència dels fluxos secundaris (resultat de la forma corba del canal) sobre el procés de mescla ha pogut ser aclarida. Per últim, la tècnica LES va resultar ser molt eficaç a l'hora d'ampliar la informació disponible sobre el flux i la turbulència en meandres amb diferents plànols d'inundació. Es va obtenir una molt bona concordança amb les dades experimentals, malgrat l'ús de malles relativament gruixudes. El procés de mescla entre el flux de la inundació i el del meandre ha pogut ser observat amb major claredat. / Moncho Esteve, IJ. (2017). Procesos de Mezcla en Flujos Turbulentos con Técnicas de la Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90573 / Compendio