Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo de tesis, Caracterización del transporte de pulpa de cobre en tuberías, mediante simulación , representa uno de los primeros esfuerzos desarrollados en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile por entender las principales características teóricas y prácticas de los flujos de pulpa de cobre. Estos flujos se utilizan como una gran alternativa para transportar mineral en las faenas mineras, aprovechando el agua como fluido de transporte. Los beneficios de utilizar este método de transporte van desde su eficiencia energética y su bajo impacto ambiental hasta su gran capacidad de transporte referida a distancias y toneladas por día. El principal objetivo de esta tesis es caracterizar la fluidodinámica presente en el transporte de pulpa de cobre por tuberías mediante simulaciones computacionales, contrastando los resultados con la teoría que rige estos flujos. Con este fin se realiza un estudio de las principales expresiones teóricas y correlaciones empíricas que se utilizan para el diseño de estos sistemas de transporte y luego un set de 17 casos simulados. Se implementa un modelo monofásico y cuatro multifásicos (modelo de mezcla, modelo de mezcla granular, modelo Euleriano y modelo Euleriano granular) sobre dos geometrías: una tubería lineal de 10 metros de largo y 16 pulgadas de diámetro, y una tubería con una expansión de 14 pulgadas. Utilizando un flujo de 6,9 m/s de velocidad con fracción volumétrica de 33% de sólidos, distribuidos en cuatro fases (cada fase con un diámetro de partículas correspondiente), se determina que el modelo de mezcla simple es el más preciso para predecir pérdidas de carga y además se comporta de manera correcta bajo otros criterios como velocidades de partícula, niveles de sedimentación, estratificación de las fases sólidas y distribución de dichas fases en el eje vertical de las tuberías. Se logra también incorporar la revisión de los criterios teóricos para corroborar que este modelo se comporta de manera suficientemente aceptable en los casos propuestos. Finalmente se pone a prueba el modelo de mezcla utilizando criterios de estrés. Para ello se realizan cinco simulaciones para determinar el efecto del tamaño de partícula sobre el modelo, obteniéndose resultados correctos desde el punto de vista de lo esperado. También se realizan otras tres simulaciones donde se cambia le geometría tipo expansión, se prueba disminuir la velocidad del flujo hasta la velocidad de sedimentación y se aumenta la fracción volumétrica de la fase sólida. Los resultados que arroja este nuevo set de casos son buenos y determinan que el modelo de mezcla es capaz de adaptarse a casos extremos.

En la presente memoria, se presenta un análisis de compatibilidad electromagnética de la electrónica de potencia en el diseño de un sistema de calentamiento inductivo. Los cables de alimentación y la electrónica de potencia a frecuencias entre 100 [Hz] y 10 [kHz] crean campos electromagnéticos intensos en los gabinetes de control y en su proximidad. Se propone estudiar sus efectos en los semiconductores utilizados y sobre los operadores en la zona cercana. Para tal efecto, se propone medir campos electromagnéticos en variadores de frecuencia y sistemas de calentamiento de modo de conocer los niveles frecuencias de los campos emitidos. Se comparará esos valores con las normas existentes para la protección de la salud de las personas contra las emisiones electromagnéticas. Se realizará también simulaciones de modelos físicos de semiconductores para estudiar los efectos de aplicación de flujo magnético en IGBT. titulo La metodología seguida consiste, en primer lugar, en una revisión bibliográfica del tema de la compatibilidad electromagnética para los variadores de frecuencia, del funcionamiento de los inversores para sistemas de calentamiento por inducción, de los modelos a nivel físico de los semiconductores típicos, de las ecuaciones de electromagnetismo y de difusión de partículas, de los métodos de resolución del sistema de ecuaciones y simulaciones realizadas por otros autores de semiconductores o de campos electromagnéticos emitidos o recibidos por la electrónica. Se realizará después mediciones de campos electromagnéticos en un variador de frecuencia para motor de inducción, dos hornos de inducción, de potencias y frecuencias distintas, para fundir metales y un prototipo del sistema de calentamiento de fluidos por inducción de 15 [kW]. Luego, se realizarán modelos físicos de diodo, MOSFET, BJT y IGBT con el software COMSOL, que se contrastarán con las ecuaciones teóricas de física electrónica y características eléctricas propias. Los resultados obtenidos indican que los modelos para simulación de semiconductores son fiables. Se demuestra que los campos magnéticos generados no son lo bastante intensos como para perturbar el funcionamiento de los IGBT que forman parte del inversor del sistema. También, se estudió los riesgos posibles para la salud de los trabajadores, encontrándose que en todos las situaciones anteriores, las normas no son sobrepasadas.

El objetivo general del presente trabajo de título es estudiar a través de datos experimentales y simulaciones numéricas, la dinámica de la estela generada por un perfil plano y su interacción con un escalar pasivo. Este trabajo de título se enmarca en el proyecto Fondecyt Nº 1085020. Se construyó la geometría en base a un sistema perfil plano - alerón, compuesto por una placa plana y un alerón de acuerdo a estudios experimentales realizados en el laboratorio LEAF-NL. Las simulaciones se realizaron utilizando un modelo laminar con el software Fluent v6.3. La validación de resultados consistió en comparar los siguientes aspectos con resultados experimentales: (i) Perfiles de velocidad de estelas sin forzamiento a diferentes números de Reynolds. (ii) Perfiles de velocidad para un forzamiento sinusoidal variando la frecuencia de forzamiento. Y (iii) contornos de fluctuación de energía cinética de la estela a diferentes frecuencias. Luego se estudió la evolución temporal de los perfiles de velocidad para frecuencias características. Se calculó la fuerza de arrastre para distintas frecuencias de forzamiento. Se estudió la dependencia del ancho de la estela con la distancia aguas abajo del alerón. Y se realizaron simulaciones numéricas incorporando la inyección de una sustancia escalar pasiva para configuraciones de estelas anteriormente simuladas, con el objetivo de determinar el efecto de la estela en la advección y difusión de la sustancia escalar. Del proceso de validación se concluyó que las simulaciones numéricas para estelas sin forzamiento se ajustan con datos experimentales. Para el caso con alerón forzado sinusoidalmente, se encontró la presencia de una frecuencia de resonancia (fr) que aumenta el ancho de la estela y la velocidad media del perfil. Con casos forzados se obtuvo similar comportamiento al experimental, pero a frecuencias un tanto menores. Se obtuvo que la fuerza de arrastre presenta un mínimo para fr cuando es calculada según la teoría de perfil delgado. Y presenta dos mínimos, incluido fr, si es calculado a partir de los esfuerzos de corte ejercidos en la superficie del alerón. Por otro lado, el ancho de la estela aguas abajo depende de la frecuencia de forzamiento, mostrando un comportamiento creciente. De las simulaciones con interacción de escalar pasivo se concluyó que la estela transporta sustancia escalar aguas abajo en el flujo manteniendo la mayor parte de este dentro de los límites de la estela. Y el medio de transporte utilizado son las estructuras de vorticidad generadas por el movimiento oscilante del alerón, las cuales en su generación adquieren escalar y lo transportan aguas abajo.

Encontrar buenas cotas inferiores y condiciones necesarias para nociones de complejidad y universalidad es uno de los mayores desafíos en el área de la informática teórica. En este sentido, la teoría de la complejidad comunicacional ha resultado ser una herramienta útil para abordar tal problemática en diversos modelos de computación, tales como circuitos booleanos, máquinas de Turing y modelos no convencionales. En este trabajo se incorporan tales técnicas al estudio del conjunto de autómatas celulares unidimensionales. Dada una relación de simulación ≤ y autómatas celulares (ACs) Φ y Ψ, se denota Φ ≤ Ψ si es el caso que Φ puede ser simulado por Ψ. Un AC Ψ capaz de simular a todo otro AC Φ es denominado como intrínsecamente ≤ - universal. Aquí son considerados tres tipos de simulaciones presentes en la literatura: sobreyectiva, inyectiva y mixta, siendo las dos últimas capaces de soportar universalidad intrínseca. Por otro lado, para la primera de éstas, la existencia de un elemento universal aún sigue siendo un problema abierto. Seguidamente, son definidos cinco problemas comunicacionales inducidos por ACs: Pred, Cycl, SInv, TInv y CInv, de tal manera que PΦ(x, y) indica la parametrización de un problema genérico P por un AC Φ, donde AΦ es el conjunto de estados de éste y x, y ϵ AΦ+ son inputs. Tales problemas cumplen con ser compatibles comunicacionalmente, esto es, si Ψ simula a Φ, se tiene que la complejidad comunicacional asociada a Φ es de menor o igual orden a la de Ψ. De este modo, si la complejidad comunicacional de PΦ es de orden estrictamente menor a la de PΨ, se puede deducir que Φ no es intrínsecamente universal. Luego, como punto fuerte, se introduce una nueva problemática comunicacional que logra aunar las técnicas y condiciones necesarias previamente estudiadas. Informalmente, cuando Alice y Bob (los participantes en el modelo usual de complejidad comunicacional) reciben respectivamente inputs x e y, tienen la posibilidad de escoger qué problema P resolver. Se entregan resultados mostrando que tal libertad hace de este nuevo problema, denominado Ovrl, un potente filtro a la hora de desechar ACs como intrínsecamente universales. Más precisamente, se construye un AC con complejidad máxima en los cinco problemas anteriores y complejidad constante en Ovrl. Finalmente, se utilizan las herramientas desarrolladas para descartar en familias completas de autómatas celulares la cualidad de universalidad intrínseca. Además, se estudia la estructura de los preórdenes dados por las relaciones de simulación, caracterizando algunos conjuntos cerrados bajo simulación, tales como los ACs sobreyectivos, cerrados y reversibles, entre otros.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo principal de este trabajo de título es cuantificar el impacto que generan las interferencias operacionales (colgaduras, sobretamaño, barro, enllampamientos) en la productividad de una mina subterránea, explotada mediante el método panel caving, con el objeto de generar planes mineros, que reflejen las capacidades productivas reales del sistema minero. La planificación minera generalmente se realiza incorporando supuestos sobre el comportamiento productivo de la mina que se incorporan de manera heurística ex-post a la construcción de un plan, a través de factores de ajuste, generando resultados no reproducibles y que no utilizan formalmente la valiosa información recopilada en la operación de la mina, obteniendo como resultado planes mineros difícilmente alcanzables por la operación. Se estudió la frecuencia histórica de ocurrencia de eventos de interferencia en puntos de extracción para identificar sectores de alta, media y baja tendencia a la interrupción en el nivel de producción de la mina III Panel LHD de Andina entre los años 2003 y 2004. Mediante un modelo de simulación computacional, que describe el funcionamiento de una unidad productiva básica del sistema minero estudiado, se estimó la capacidad productiva máxima de los cruzados de acarreo de cada uno de los sectores identificados. Además se realizaron análisis de sensibilidad de la capacidad productiva en torno a distintas estrategias operativas y cantidad de recursos disponibles. Esto permitió construir nomogramas de productividad que permiten incorporar en el plan de producción una restricción que considera la productividad máxima potencial de distintos sectores de la mina, en función de una estrategia y una cantidad de recursos mineros disponibles. Los resultados muestran que la productividad del sistema minero depende al menos de la frecuencia de ocurrencia de eventos en sus diferentes componentes de infraestructura, del número de cuadrillas de reducción secundaria y de la estrategia de cierre de cruzados de producción para su reparación. Se observan diferencias desde un 1% hasta un 35% en la productividad mensual de los cruzados de acarreo por cambios de estrategia en el cierre de cruzados de producción y desde un 3% hasta un 77% por cambios en la cantidad de cuadrillas de reducción secundaria. De acuerdo a lo anterior, se recomienda integrar al proceso de planificación minera los nomogramas presentados en esta memoria de modo de disminuir las diferencias entre el plan y lo actual.

Ingeniero Civil Matemático / El presente trabajo de Memoria de Título para la carrera Ingeniería Civil Matemática consiste en el estudio de difusiones en la recta real. Se pretende caracterizar la familia de procesos estocásticos generada por los operadores inversos de las n-ésimas potencias de Haddamard el operador de Green del Movimiento Browniano. En una primera instancia, se estudian las potencias de Haddamard del operador de Green asociado al movimiento Browniano en un intervalo acotado. Con ciertas propiedades encontradas para estos operadores, se obtienen propiedades que impiden la existencia de una inversa contínua. Luego, se calcula una fórmula para un operador diferencial en L^2, demostrando que corresponde a una inversa para la potencia del operador de Green. Posteriormente, se estudia la familia de procesos estocásticos cuyo semigrupo generador está dado por los operadores anteriormente obtenidos truncados en el coeficiente lineal. Este estudio permite obtener ciertas propiedades para el posterior estudio de la familia de procesos generada por los operadores obtenidos en la primera etapa, y además entrega una caracterización que resulta en sí misma interesante de una familia de procesos estocásticos. Luego, se caracteriza la familia de procesos estocásticos cuyo semigrupo generador está dado por los operadores obtenidos en la etapa inicial, en función de la familia de procesos obtenida en la parte anterior. Se demuestra la igualdad en ley con un proceso que es identico al anterior hasta un instante aleatorio de muerte y se obtienen cotas para la probabilidad de muerte en función del tiempo elapsado y de la potencia de Haddamard que genera el proceso, que se verifica una ecuación de semigrupo, que el generador de dicho proceso efectivamente corresponde a la inversa de una potencia de Hadamard del operador de Green del Movimiento Browniano, y que el Kernel de Green para estos procesos corresponde a una potencia de Hadamard de dicho operador. Finalmente, se presentan métodos numéricos desarrollados para simular ambas familias de procesos estocásticos, sus limitaciones, posibles errores, y se muestran un par de resultados obtenidos junto con una discusión acerca de la sensibilidad de los parámetros y los errores de aproximación.

Ingeniero Civil / En las zonas altas de los Andes del norte de Chile, Perú, Argentina y Bolivia se encuentran lagunas extremadamente someras, usualmente conocidas como salares, cuyo balance hídrico es determinado por afloramientos de agua subterránea y su posterior evaporación. Estas sustentan poblaciones de flamencos y otras especies, los que se alimentan del contenido orgánico que se encuentra en los sedimentos. El oxígeno disuelto (OD) es una de las sustancias que puede transportarse en las lagunas y es indicador de la actividad biológica en los sedimentos. Este se transporta horizontalmente producto de corrientes generadas por la interacción entre la distribución de batimetría de la laguna y los fuertes vientos que inyectan energía durante las tardes, lo que ha sido corroborado en experiencias de terreno. Con el propósito de desarrollar una herramienta de estudio y control de las lagunas, se implementan numéricamente las ecuaciones de continuidad y momentum bidimensional, promedio vertical para una capa, las que permiten resolver la dinámica del fluido ambiente. Estas se resuelven con las metodologías de Crank Nicolson y el Análisis Modal para el problema teórico planteado por Kranenburg (1992), el cual considera una distribución de batimetría idealizada excitada por un viento uniforme. En conjunto, se implementa un módulo de transporte escalar que permite resolver la dinámica del OD mediante volúmenes finitos, considerando consumo de OD en los sedimentos y transferencias con la atmósfera. Estos resultados se comparan con los obtenidos al suponer mezcla completa en la laguna. El módulo hidrodinámico de la herramienta numérica es validado experimentalmente mediante mediciones de velocidad realizadas con un velocímetro acústico Doppler en un contenedor que representa la batimetría de Kranenburg (1992) y que es ensayado en una mesa oscilatoria construida en el laboratorio de hidráulica Francisco Javier Domínguez de la Universidad de Chile. Los resultados muestran que la relación de aspecto de la laguna y el número de Wedderburn son los adimensionales que controlan la magnitud de la concentración promedio espacial de OD en el sistema. El estudio del transporte escalar muestra que la concentración de OD calculada con volúmenes finitos es en general mayor que la concentración de mezcla completa. Conjuntamente se obtiene que el supuesto de mezcla completa sobrestima los flujos de OD con los sedimentos en relación a los resultados del modelo. Las zonas más lentas de la laguna presentan las condiciones propicias para maximizar el consumo de OD, mientras que en las de mayor velocidad la advección horizontal neutraliza el consumo vertical. La instalación experimental y simulaciones numéricas ajustadas al resultado analítico del flujo en el problema de Kranenburg (1992), muestran que el coeficiente de fricción lineal varía con la magnitud del forzante externo, lo que es una característica fundamental de la formulación simplificada de las ecuaciones de flujo planteadas en este trabajo.

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En los métodos actuales de SLAM visual, los mapas son representados mediante landmarks puntuales. Como la observación de un landmark puntual entrega sólo información angular sobre la cámara, se debe estimar una matriz de covarianza que considere todos los puntos para poder converger a una escala global. Sin embargo, como la complejidad computacional asociada al trabajo con matrices de covarianza crece de una forma cuadrática respecto al número de landmarks, la cantidad máxima de puntos con los cuales se puede trabajar n tiempo real está limitada a unos cientos. En este trabajo se propone un sistema de SLAM visual basado en el uso de los denominados landmarks cuerpo rígido. Un landmark cuerpo rígido representa la pose completa 6D (posición y orientación) de un cuerpo rígido en el espacio, y la observación de uno de estos landmarks proporciona información completa acerca de la pose de una cámara móvil. Cada landmarks cuerpo rígido es creado a partir de un conjunto de N landmarks puntuales mediante el colapso de 3N componentes del estado en 7 nuevas componentes del estado, además de un conjunto de parámetros que describe la forma del landmark. Los landmark cuerpo rígido son representados y estimados usando puntocuaterniones, los cuales son introducidos en este trabajo. Mediante el uso de los landmarks cuerpo rígido, el tiempo de ejecución del sistema de SLAM puede reducirse hasta un 5.5% a medida que la cantidad de landmarks aumenta. El sistema SLAM propuesto es validado y simulado en secuencias de video reales. El método propuesto puede ser extendido a cualquier sistema de SLAM que se base en el uso de landmarks puntuales, incluyendo aquellos generados mediante sensores láser.

Propone una solución al problema de la optimización del número de cajeros en ventanilla que minimice los costos de espera y los de servicios en la organización BCP. Investiga desde los fenómenos de espera, las propuestas de modelos. Establece los requerimientos óptimos en el personal de atención a los clientes en la organización BCP. Desarrolla un modelo de simulación que permita dar respuesta al requerimiento de personal en las ventanillas de atención en la organización BCP.