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Se estudian aspectos de la generación nucleoeléctrica, a fin de establecer algunos conceptos a considerar para la posible incorporación de potencia nuclear a la matriz energética chilena. Un aumento de un 6% anual de la demanda energética nacional, crecientes dificultades de suministro de gas natural e hidroelectricidad, así como una reducida incidencia de las energías alterativas, motivan el interés por considerar la inclusión de energía nuclear en nuestra matriz energética a mediano o largo plazo. Se enfatiza en este estudio el aspecto termohidráulico de la recuperación de la energía generada en el núcleo de un reactor. Se describe la tecnología de reactores nucleares, que en su constante evolución desde los años 50, ha creado la llamada tercera generación de modelos, basados en mejoras de los sistemas previamente existentes de reactores de agua en ebullición y de agua presurizada, ampliamente operados y analizados. Del estudio se desprende que son éstos últimos los que presentan mayores perspectivas para su aplicación en Chile, dado nuestro grado de evolución tecnológica. Se ha identificado tres diseños similares de reactores de 1000 [MW(e)], producidos por empresas líderes en el mundo en la fabricación de estos dispositivos. En base a criterios termohidráulicos, y considerando la capacidad del sistema interconectado de incluir nuevas centrales, se identifica el reactor más factible de aplicar en nuestro país (AP1000 de Westinghouse). Para dicho modelo de reactor, se realizó un análisis termohidráulico, consistente en balances energéticos en la fase de generación de calor en el núcleo del reactor, donde se realiza la transferencia de energía a un fluido primario presurizado (agua). Luego el fluido primario transfiere calor a un fluido secundario (agua en ebullición), que realiza un ciclo Rankine sin sobrecalentamiento. Los resultados principales son los caudales de fluidos, presiones, y temperaturas en la operación normal y estacionaria de estos reactores, cuyas dimensiones son de dominio público. Las temperaturas alcanzadas son especialmente críticas en cuanto a la seguridad de operación. En particular, se obtiene una temperatura máxima en el núcleo de 1401 [K] (temperatura más alta en todo el sistema), mientras que en el intercambio entre fluido primario y secundario, la pared de los tubos del intercambiador térmico alcanza 560 [K]. Los cálculos implementados son del tipo contraparte, en que se analiza la performance de un equipo que es ofrecido para su adquisición. Tales cálculos son gran importancia en el caso de evaluar tecnologías transferidas desde el exterior, especialmente tan complejas como las de generación nucleoeléctrica.

Ingeniero Civil Mecánico / El tema a tratar en este trabajo de título corresponde al modelamiento fluidodinámico de una turbina en base al tornillo de Arquímedes que opere con relaves. Este trabajo está orientado a realizar un análisis por volúmenes finitos a una porción del fluido entre los álabes de la turbina, con el propósito de aprovechar eficientemente el recurso hidráulico disponible. Este tema está motivado principalmente por la búsqueda de nuevas fuentes de energía eléctrica limpia y rentable. El objetivo general de este trabajo de título es realizar un modelamiento fluido dinámico de una turbina en base al tornillo de Arquímedes (sinfín), con el fin de determinar la potencia máxima de generación en función de la RPM, para un caudal de relaves que transitan por un canal rectangular. Como objetivos específicos se tienen: elaborar un modelo basado en un volumen de control para determinar potencia; analizar la dependencia de la potencia respecto de la velocidad de rotación; desarrollar un modelo en CFD, para determinar esfuerzos sobre los álabe, carcasa y eje, calcular torque en turbina usando agua como fluido de trabajo; determinar revoluciones adecuadas para mejorar potencia; y modelar el comportamiento del relave en espacio entre álabes. La metodología cuenta como primera etapa la recopilación y análisis de los desarrollos actuales del tornillo de Arquímedes utilizado como turbina. También se analizan antecedentes de la turbina operando con agua, sus dimensiones y condiciones de operación. Posteriormente se implementa un modelo computacional usando volúmenes finitos en el software Ansys para determinar el comportamiento de un cubo de agua y su influencia sobre la potencia total de tornillo, tanto para la operación con agua como para la operación con relaves,. Los resultados de este análisis entregan las revoluciones adecuadas para lograr el máximo provecho del recurso. Como resultados se obtienen los esfuerzos de presión y de corte sobre todas las caras del volumen, se registra una disminución del momento total a medida que aumentan las revoluciones de operación. La componente del momento debido a la presión en el álabe inferior es la encargada de transmitir la mayor cantidad de momento al eje y esta depende mayormente del peso del fluido, Los esfuerzos de corte que se generan en la superficie del volumen se oponen al movimiento del mismo y este comportamiento se intensifica a medida que aumentan las revoluciones. Las conclusiones de este trabajo reflejan que en el caso de maximizar potencia son predominantes las revoluciones de operación por sobre los esfuerzos viscosos que se oponen al movimiento de la turbina. La máxima RPM posible para el caudal disponible del canal de relave es 10RPM.

Sumario: Introducción; Revisión bibliográfica; Experimental; Resultados y discusión; Conclusión y perspectivas futuras; Anexos.

Sumario: Presentación teórica del problema; Parte experimental; Resultados y discusiones; Conclusiones.

Sumario: Introducción; Línea de aplanado; Datos técnicos de los mecanismos; Planteo del problema; Propuesta más conveniente.

Ingeniero Civil / El presente trabajo de título aplica conceptos de Educación en Ingeniería a módulos de ingeniería geotécnica; en particular, al curso Geotécnica [CI4401], el primer curso de Ingeniería Geotécnica de la malla curricular de la licenciatura en Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. El objetivo es rediseñar el foco de las clases de este curso geotécnico a través del uso de conceptos como de Complex Learning. Complex Learning se refiere a la adquisición de conocimientos y competencias coordinando de manera cualitativa sus habilidades; Generalmente tratando de transferir lo aprendido a la vida cuotidiana y laboral. Específicamente, se utiliza el concepto de los First Principles of Instruction desarrollado por Merrill (2002), útil para generar principios primarios como apoyo a la docencia. El foco central de Merrill (2002) es que las teorías de instrucción se desarrollen utilizando problemas reales. Esta metodología es cercana a la denominada Project Based Learning, promovida parcialmente por la comunidad geotécnica (Wesley - 2012). Este trabajo, desarrollado en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile, considera cuatro etapas. Primero, una revisión y comprensión de prácticas docentes, y de nuevos aspectos pedagógicos, para una docencia eficiente. Se realiza una revisión del contenido curricular de la ingeniería geotécnica en varias universidades chilenas. Se presentan los contenidos y técnicas utilizados actualmente en la instrucción geotécnica en Chile. Esto, para identificar los patrones locales de enseñanza de la geotecnia. Además, presenta una evaluación transversal de la docencia de la ingeniería geotécnica en Chile y de la inserción profesional de los egresados. Se realizan encuestas y análisis estadísticos sobre la percepción de la docencia de la ingeniería geotécnica. Esto se hace utilizando la opinión de alumnos, profesores, y profesionales relacionados a la ingeniería geotécnica. Por último, se aplican conceptos desarrollados de la psicopedagogía, adaptados a la ingeniería geotécnica para transmitir los conceptos intrínsecos de los fenómenos estudiados en el curso de Introducción a la ingeniería geotécnica. Lo anterior, se materializa por la presentación del diseño de nuevos módulos y clases para el curso Introducción a la Ingeniería Geotécnica, usando los elementos de enseñanza revisados. El desarrollo de este trabajo intenta reformular el marco de instrucción de la ingeniería geotécnica, usando nuevos módulos docentes, previa identificación de las áreas del aprendizaje que se requiere consolidar en los estudiantes de Ingeniería Civil.