A través de la simulación numérica de la mecánica de aneurismas cerebrales, el profesor Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, en el marco del segundo año de desarrollo del proyecto Fondecyt 'FLOW DYNAMICS AND ARTERIAL WALL INTERACTION IN REALISTIC CEREBRAL ANEURYSM MODELS', está desarrollando una metodología de apoyo a las decisiones médicas, donde las simulaciones computacionales puedan brindar un grado mayor de certidumbre en el diagnóstico y evaluación de este tipo de patologías. Producto de este trabajo, se cuenta con una metodología consolidada para la reconstrucción de casos de aneurismas cerebrales reales y para la realización de simulaciones de mecánica de fluidos computacional (CFD) y con interacción fluido - estructura (FSI), para el estudio de aneurismas cerebrales sin tratamiento. Por otro lado, el efecto del tratamiento de un aneurisma, desde el punto de vista mecánico, es un punto aún no abordado. A grandes rasgos existen dos tipos de tratamientos de aneurismas: la cirugía convencional, y el tratamiento endovascular. Éste último busca modificar la circulación de sangre en el aneurisma para evitar su ruptura. En esta memoria de título se modeló y simuló un modelo de tratamiento endovascular tipo stent, que consiste en introducir una malla trenzada de metal flexible dentro de la arteria portadora del aneurisma, y se realizó una comparación de los resultados obtenidos de la simulación con el modelo de stent con los obtenidos previo al tratamiento, en el contexto de las simulaciones CFD. Se observó que el stent no tiene efectos importantes aguas arriba y aguas abajo del aneurisma, pero sí tiene efectos significativos en la zona del aneurisma. Los esfuerzos de corte en la pared del aneurisma disminuyen con la inserción del stent, llegando a disminuciones cercanas al 80% en el fondo del aneurisma. La velocidad de entrada al aneurisma también disminuye, lo cual provoca que el caudal de entrada siga la misma tendencia, obteniéndose reducciones del 38%. También se redujo la velocidad en el plano transversal paralelo al sentido del flujo en la arteria. Finalmente, debido a la utilización de un modelo de fluido no newtoniano, se notó un aumento de la viscosidad efectiva en el interior del aneurisma, en un plano transversal, paralelo al sentido del flujo sanguíneo en la arteria.

El continuo aumento de la actividad económica tiene por consecuencia una creciente presión sobre los recursos naturales. La cuenca del río Maipo, cercana a la ciudad de Santiago, evidencia ya las consecuencias y conflictos ambientales típicos de tal situación. La actividad en el sector de infraestructura requiere del desarrollo de una industria del árido estable y de precios moderados. Las características de drenaje del río Maipo generan depósitos de áridos cercanos a la ciudad, los cuales han sido explotados durante décadas. La magnitud de las extracciones es tal que se han declarado conflictos entre diferentes usuarios del río Maipo. El objetivo principal de este trabajo se alinea con el de una gestión integrada de cuencas moderna, considerando, de esta manera, el río como una unidad de gestión. Como primer paso en este desafío se formula y resuelve un problema de optimización que apunta a determinar el esquema de extracciones óptimo de un sistema hipotético, inspirado en el sistema Maipo. La resolución del problema planteado se consigue con el acoplamiento de un modelo de transporte de sedimentos y evolución morfológica y algoritmos genéticos. Se ha realizado un reconocimiento, utilizando imágenes satelitales gratuitas, de las diferentes zonas productivas del río Maipo e infraestructura, definiendo en total 7 zonas de acuerdo con criterio de distanciamiento mínimo. De esa manera se ha desarrollado un modelo de simulación que comparte una geometría aproximada a la del sistema real, y un modelo de gestión que conserva la disposición de la infraestrutura y la ubicación de las zonas productivas del sistema Maipo real. La formulación matemática del problema de optimización plantea la maximización de la productividad de áridos del sistema, siendo ésta restringida mediante la imposición de un descenso máximo admisible de las cotas de fondo en cualquier punto del modelo. La función objetivo (productividad total) es lineal respecto de las variables de decisión (tasas de extracción), no así las variables de estado del problema (descensos de las cotas de fondo). Se ha incluido el monitoreo de los efectos producidos sobre infraestructura contabilizando el tiempo que pasan sometidos a un descenso mayor a un umbral predefinido. Para la utilización de algoritmos genéticos ha sido necesaria la implementación de una técnica que permita simular escenarios arbitrarios de extracción. Además, dentro del algoritmo genético se ha implementado la ampliación de la ventana de búsqueda de acuerdo a la evolución observada de la función objetivo, activándose ésta en 5 oportunidades. Se ha obtenido un esquema de extracciones que activa, en la zona más baja, la restricción de descenso máximo admisible, consiguiendo una productividad que se asocia a la degradación del lecho. Las altas tasas de las primeras zonas de extracción se asocian a un fuerte cambio de pendiente del sistema, en tanto las contracciones y ensanchamientos producen también zonas de depositación. Se recomienda, para aumentar la representatividad, incluir la variabilidad longitudinal de los caudales, además de estudiar la reducción del costo computacional priorizando los eventos de arrastre de sedimentos.

En este Taller, se expone el proyecto “El uso de Plataforma de Juego para la aplicación de la Matemática superior en los años de formación básica dentro del marco de competencias” que se aplicó de manera pre-experimental en el ciclo de verano 2018-0 y luego con las mejoras realizadas en todas las secciones del curso de Matemática durante el ciclo 2018-1. Los estudiantes desarrollaron habilidades de interpretación, representación, cálculos, análisis y toma de decisiones en problemas contextualizados de la vida real sobre porcentajes, tipo de cambio monetario, IGV (Impuesto General a las Ventas), factura. Por otro lado, pudieron desarrollar habilidades como tecnológicas, trabajo en equipo colaborativamente, sentido de competitividad, automotivación, concentración, alegría, etc. la experiencia en el aula fue bastante alentadora interactuaron con sus compañeros de grupo, realizaron preguntas y al final obtuvieron un feedback. / In this workshop, the project "The use of a Gaming Platform for the application of higher mathematics in the years of basic training within the framework of competencies" is presented, which was applied pre-experimentally in the summer cycle 2018-0 and then with the improvements made in all the sections of the Mathematics course during the 2018-1 cycle. The students developed interpreting, representation, calculations, analysis and decision-making skills in contextualized problems of real life on percentages, monetary exchange rate, IGV (General Sales Tax), invoice. On the other hand, they were able to develop skills such as technology, teamwork collaboratively, sense of competitiveness, self-motivation, concentration, joy, etc. The experience in the classroom was quite encouraging. They interacted with their classmates, asked questions and finally received feedback-

El Instituto de Innovación en Minería y Metalurgia IM2 S.A. filial Codelco y la Universidad de Chile participan en esta memoria de titulo, que trata del protocolo y del diseño de la tronadura confinada (sin cara libre) para el acondicionamiento de macizos rocosos que se quieran explotar mediante los métodos de hundimiento (block o panel caving). El protocolo describe las actividades que se deben considerar para realizar el acondicionamiento de manera estándar. El protocolo involucra actividades previas tales como caracterización del macizo, diseño de la tronadura, perforación de pozos, manejo de explosivos y aspectos de seguridad. El diseño contempla, en primer lugar la caracterización del macizo rocoso: estructuras, módulos de Poisson y de Young, velocidad de transmisión de ondas sísmicas, esfuerzos a los que está siendo sometida la roca, RQD, RMR, Q de Barton, etc. Para ello se presenta la mayoría de las fórmulas utilizadas en minería para evaluar y caracterizar los macizos rocosos. También se requiere seleccionar el explosivo, el cual posee una velocidad de detonación característica, el que a su vez conforma una relación única entre ese explosivo y el macizo rocoso, determinando la velocidad de las ondas producidas por la tronadura. Se analizaron varios modelos de ondas producidos por la tronadura, entre ellos los modelos basados en los diagramas de Lagrange, los cuales no son un aporte desde el punto de vista de la ingeniería, ya que posee poco soporte físico y matemático. Por otro lado se estudió la solución cerrada presentada por N. Kouzniak y H. P. Rossmanith para los esfuerzos, la cual no pudo ser implementa en Matlab en forma completa, sólo se logró programar una parte de ella, por lo que queda abierta la posibilidad de continuar con el estudio de este modelo. Finalmente se utilizaron los modelos basados en la ecuación de ondas propuestos por H. P. Rossmanith, los que fueron modelados en el software Comsol, obteniendo buenos resultados, tanto cualitativa como cuantitativamente. Utilizando estos modelos introducidos en Comsol se logró simular la tronadura de un pozo, con las mismas condiciones de una prueba de acondicionamiento realizada por Codelco en la División Andina el año 1999, el cual posee registros de la Velocidad Peak de Partícula, medida con geófonos y representadas en una serie de gráficas. Dado que Comsol permite obtener los resultados que uno necesita, se obtuvieron estas mismas gráficas y se observó el comportamiento del modelo en función de una serie de variables. Con este análisis se logró proponer una serie de factores de ajuste, con un criterio basado en el mínimo error de los datos simulados con respecto a los datos reales. Además se justificaron los supuestos planteados y se discutió su influencia en los resultados, con el objetivo de obtener una mejor simulación de la tronadura. Con los esfuerzos asociados a las ondas de tronadura, su posición en función del tiempo, se puede determinar la distancia entre los pozos. Para tales efectos se propone una distancia mínima de 0,5 [m], que es la zona donde predominan los efectos de los esfuerzos de compresión asociados a la tronadura. Finalmente, se propone como criterio de diseño, aquel lugar geométrico donde la magnitud de los esfuerzos de tracción producidos por el acople de ondas sea mayor o igual al valor de la resistencia a la tracción de la roca, con un cierto factor de seguridad. Esta es una primera aproximación para el diseño de una tronadura confinada.

Las investigaciones estudian la obesidad desde un punto de vista genetico-ambiental, de esta forma el modelo propuesto consiste en observar cuales son los efectos que produce tanto el factor genetico y el factor ambiente. Se esta considerando tres grupos en cierta poblacion. Personas que comen saludable, personas que no comen saludable y personas obesas a estos se subdividen por sus genotipos. En cuanto al factor ambiente se refiere cuando las personas con malos hábitos de alimentación influyen en otras (buenos hábitos) y viceversa. El modelo fue propuesto por Hong F, Kelley V, Molina-Serrano K, Rhodes D, Burkow D, Paredes M; el cual fue elaborado en el Mathematical and Theoretical Biology Institute (MTBI). Sin embargo en el analisis matemático de este modelo se encontró con casos en donde no se pudo decir nada acerca del comportamiento de ciertos puntos de equilibrio. Se pretende dar respuesta a uno de los casos aplicando la teoría de la variedad central. Adicionalmente se propone una implementacion computacional en un ambiente web. La cual permitirá una interacción con el usuario de manera muy amigable y remota. / Tesis

Ingeniera Civil de Minas / Cumplir con los proyectos de preparación minera asegura la continuidad operacional de los procesos de extracción de mineral, por lo tanto, la gestión de los recursos y el control de las actividades programadas son clave para obtener los resultados esperados y asegurar la producción. La planificación de la preparación minera actualmente no considera variabilidad en sus cálculos debido a que ésta se basa principalmente en rendimientos estimados mediante planillas de cálculo. Planificar de esta manera no permite incorporar todas las interferencias que se dan en proyectos de preparación minera, y por lo tanto, cuantificarlas con anticipación. Debido a esto, el objetivo de esta investigación es proponer una metodología para crear un modelo de simulación que incorpore interferencias operacionales enfocado a desarrollos horizontales con múltiples frentes en minería de Block/Panel Caving. La metodología propuesta consta de 8 etapas: formulación del problema, modelo conceptual, recolección y análisis de datos, modelo computacional, verificación del modelo, validación del modelo, definición de escenarios y análisis de sensibilidad, y finalmente, documentación de los resultados. Con el objetivo de aplicar esta metodología y analizar sus resultados se crea un modelo de simulación utilizando el software de simulación de eventos discretos ProModel. Para ello se consideró un caso base que considera el desarrollo de cuatro frentes múltiples realizadas por perforación y tronadura en un nivel de producción de una mina explotada por Block Caving. Las principales interferencias consideradas en el modelo de simulación son: fallas, mantenciones programadas y petroleo de los equipos principales asociados al desarrollo de las calles, demoras por traslado de personal en los cambios de turno y colación, disponibilidad de servicios en la frente (aire compromido, agua, energía eléctrica), uso de rutas exclusivas durante el traslado de marina con LHD y curva de aprendizaje que afecta los resultados al inicio de la simulación. A pesar de que el modelo de simulación creado es un modelo optimista (roca de buena calidad), el rendimiento promedio es de 224 m/mes cuando se desarrollan las cuatro calles por completo (350 metros cada una), rendimiento que se encuentra dentro del rango esperado en proyectos de este tipo. Dentro de las principales conclusiones se obtiene que el uso de la simulación como herramienta para planificar permite incorporar y cuantificar el impacto de las interferencias operacionales en el sistema, por lo tanto representa una mejora a lo que se realiza actualmente. Además, la metodología propuesta deja en evidencia que la elaboración del modelo conceptual es una de las etapas más relevantes debido a que es una guía de construcción para el modelo de simulación y define también una línea base para el levantamiento de datos e información. Si bien el modelo de simulación creado en esta investigación no considera todas las variables que debiese contener, permite comparar escenarios, y por lo tanto, los modelos de simulación son herramientas de toma de decisiones si se hacen los supuestos adecuados.

Ingeniero Civil Mecánico / El mezclador Kenics es un mezclador estático capaz de mezclar y homogenizar dos o más fluidos sin necesidad de utilizar elementos móviles. Consiste en un tubo cilíndrico o tubería en cuyo interior se encuentran una serie de placas fijas helicoidales que dividen (cortan) y cambian la dirección de los flujos entrantes (componentes) a mezclar, generando agitación y aumento de superficie entre interfaces a medida que se avanza en la dirección axial del tubo, favoreciendo la difusión y distribución de los componentes en toda la extensión del volumen de la mezcla; como resultado, se obtiene una mezcla homogénea a la salida de la tubería. La eficiencia del mezclador Kenics se relaciona con la capacidad que tiene de entregar una mezcla homogénea en el menor espacio posible y con la menor pérdida de carga (caída de presión). Entre los factores que determinan la eficiencia del mezclador Kenics se encuentran: parámetros hidráulicos, reología de fluidos y geometría; uno de los parámetros geométricos que influye en la calidad de la mezcla es el ángulo de torsión de la hélice mezcladora. En este trabajo de título se investigó la influencia que tiene el ángulo de torsión de la hélice mezcladora en la calidad final del producto en el proceso industrial de mezcla de dos polímeros (HDPE y PP ); para ello, se realizó un modelamiento computacional utilizando el software ANSYS Polyflow, generando modelos de hélice con ángulos de torsión de 120°, 150° y 180°. El resultado de las simulaciones arrojó que el ángulo de torsión de 120° entrega la mejor calidad de mezcla con una caída de presión intermedia en relación a los ángulos de 150° y 180°. En conclusión, tal como indica la literatura al respecto, existe un ángulo óptimo y para este caso, corresponde a un ángulo de 120°. Para desarrollar este tema se contó con el apoyo de la consultora AED Ingeniería, quienes propusieron el tema de memoria y la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

La zona geográfica comprendida entre la frontera con Perú y la Cuarta Región se caracteriza por albergar al Desierto de Atacama, en donde destacan sus cielos claros e intensa radiación solar durante todo el año. Dentro de esta zona se encuentran también la mayor cantidad de faenas mineras de explotación y procesamiento de cobre, resultando de interés investigar la conveniencia de la utilización de la energía solar en los procesos productivos de esta industria. La presente investigación tiene como objetivo estudiar el desempeño de un campo de colectores de cilindro parabólico para producir calor en el proceso de electro-obtención de cobre, determinar con mayor precisión sus costos y beneficios, y establecer criterios de diseño que permitan un óptimo desempeño económico del sistema. Para lograr estos objetivos, se generó una plataforma de simulación en el software TRNSYS, lo que permitió realizar pruebas de operación y desempeño a distintas configuraciones de un campo de colectores solares, integrado al proceso de electroobtención de una planta cercana a la ciudad de Calama. Así, para cada configuración fue posible obtener, entre otros resultados relevantes, el calor útil, las pérdidas y el consumo anual de combustible y electricidad del sistema. Además, se estableció un escenario de precios representativo del estado actual de las tecnologías involucradas, de forma de transformar los resultados técnicos de las simulaciones en costos y beneficios económicos. Para el rango de tamaño en estudio -entre 5.000 y 10.000 m2 - se encontró que el campo solar es capaz de proporcionar hasta 90 TJ de calor útil anual, evitando emisiones de gases de efecto invernadero de hasta 8.000 TonCO2 eq/año. El análisis económico realizado mostró, que este sistema es rentable bajo el criterio del Valor Actual Neto (VAN) y una tasa de descuento de 10%. Además, se identificó la existencia de configuraciones que maximizan el VAN del proyecto, obteniéndose periodos de recuperación del capital de entre 3 y 4 años. Finalmente, un análisis de sensibilidad del VAN del proyecto, mostró que este sistema es rentable aun considerando el precio mínimo del diesel en los últimos 6 años.

El enfoque sistémico utilizado para la simulación de los residuos sólidos permitirá tomar decisiones en el presente para así reducir el porcentaje de materia orgánica e inorgánica, la disposición de botaderos en el distrito de Huancayo aún tiene dificultades para su almacenamiento ya que la cantidad que genera la población de residuos sólidos es mayor con relación a su capacidad. El objetivo general de este trabajo de investigación es determinar la dinámica de la gestión de disposición de residuos sólidos en el distrito de metropolitano de Huancayo mediante un enfoque sistémico. Los objetivos específicos son: (a) determinar la tendencia de producción de residuos sólidos en el distrito de Huancayo. (b) determinar la influencia de la segregación en la fuente de los residuos en la vida útil del relleno sanitario. (c) determinar la influencia del compostaje en la generación de lixiviados líquidos en el relleno sanitario. Para realizar el trabajo de investigación se realizó visitas de campo a los botaderos y depósitos de residuos sólidos del distrito así mismo se evidenció con fotografías. Se utilizaron informes del ministerio del ambiente y el plan integral de gestión de residuos sólidos del distrito de Huancayo 2016. Para el modelamiento se utilizó en software stella 9.0.2. Los resultados demuestran que el cada habitante de la ciudad de Huancayo genera 0.53 Kg./hab./día. El ministerio del ambiente propone que haya un plan de mitigación de residuos sólidos desde el año 2014 hacia el 2021, el tratamiento del compost para la utilización del sector agropecuario; además el reciclaje como actividad que mejora la calidad de vida de los pobladores del distrito de Huancayo.

El presente trabajo de título forma parte del proyecto FONDECYT Flow Dynamics and Arterial Wall Interaction in Realistic Cerebral Aneurysm Models. El principal objetivo de este trabajo es optimizar la metodología de simulación de la mecánica de aneurismas cerebrales desarrollada en trabajos anteriores [4],[5] en los siguientes sentidos: crear una metodología de reconstrucción para dotar a las geometrías de espesor variable y cuantificar la sensibilidad de los resultados al variar el modelo constitutivo del material de la pared arterial, la cantidad de sifones de la vasculatura precedente al aneurisma, la condición de salida del flujo y el espesor de la pared. El primer objetivo se logró en colaboración con Rojo [2]. Para cumplir el segundo objetivo, se seleccionó uno de los nueve casos reconstruidos en este trabajo de título y se realizaron tres simulaciones estructurales puras, tres simulaciones CFD puras y cinco simulaciones FSI con el programa ADINA 8.3®. Mediante las simulaciones se pudo hallar la proporción en que diferían los resultados al variar los parámetros mecánicos antes mencionados. Se concluyó que la utilización de un modelo elástico equivalente es suficientemente buena aproximación para simular la mecánica de la pared arterial. Por otro lado, se concluyó que los resultados fluidodinámicos están fuertemente influenciados por la creación de flujo secundario producto de la curvatura de la vasculatura precedente al aneurisma. Al realizar las simulaciones, se debe considerar al menos un sifón suficientemente curvo en la geometría. Los resultados de las simulaciones FSI indican que las diferencias más grandes que se producen al variar cualquier parámetro se hallan en el sólido, de hecho los resultados fluidodinámicos, en su gran mayoría, no superan el 10 %. Por otro lado, el parámetro que genera mayor sensibilidad en los resultados es el espesor de la pared. Esta variable produce diferencias cercanas al 60% en el sólido, mientras que la variación de la condición de presión o la elasticidad de la pared, tan sólo producen diferencias del orden del 30 %. Se concluyó que la simulación más precisa desarrollada es la FSI que considera modelo de pared elástica Seshaiyer equivalente, presión normal a la salida y espesor de pared variable. En general, bajo esta metodología los esfuerzos y deformaciones son sobreestimados, mientras que el esfuerzo de corte en la pared es subestimado, lo cual la convierte en una prueba conservadora del riesgo de ruptura.