Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Cuando ocurre un enfriamiento lento de la escoria de fusión de Cobre en ollas o recipientes, esta permite la sedimentación de gotas de cobre y sulfuro de cobre pudiendo observarse 2 fases, la superior en donde se encuentra la matriz de la escoria con cobre diseminado y una inferior la cuál ha sido nombrada como un botón de cobre. El tiempo de enfriamiento de las escorias de cobre afecta directamente sobre sus propiedades, dependiendo la velocidad en la cual se solidifiquen El objetivo del presente trabajo es crear un modelo de sedimentación y coalescencia de gotas de metal blanco y de cobre metálico mediante el enfriamiento controlado de escorias de fusión de cobre del Convertidor Teniente, el cuál prediga la formación del botón de mata, así como también la composición y las características de la escoria remanente, mediante herramientas computacionales apoyadas con pruebas experimentales. Se realizan pruebas en el laboratorio de pirometalurgia del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile, las cuales consideran la utilización de un horno de fusión a alta temperatura que permite llegar a los 1350°C y simulaciones llevadas a cabo con el software de modelación Ansys el cual corresponde a un CFD. El volumen de control para las pruebas corresponde un crisol cilíndrico de alúmina con un diámetro interno de 18 mm, una altura de 105 mm y un espesor de paredes de 2 mm, en donde la escoria utiliza alrededor de 45 mm de altura y se pretende identificar la recuperación de cobre en la sección inferior (botón de cobre). En relación al tipo de enfriamiento las pruebas experimentales demuestran que desde bajos tiempos de sedimentación se tienen altos porcentajes de recuperación de cobre en la sección inferior, sin embargo, para los mismos tiempos, el tipo de enfriamiento si tiene una influencia aumentando en hasta un 9% la recuperación de cada una de las pruebas. En las simulaciones se observa un comportamiento diferente con respecto a las pruebas experimentales con respecto a los valores de recuperación lo cual es debido a las condiciones iniciales impuestas en las simulaciones que representa de mejor manera el enfriamiento, pero si demuestran la similitud que se obtiene en las pruebas experimentales para ambos tipos de enfriamiento (súbito y por convección natural). Para el enfriamiento controlado se observa una concentración considerable para bajas rampas de enfriamiento en el cual se llega a obtener un crecimiento constante de la recuperación en la zona inferior de hasta un 38% para la rampa de 0,5°/min (400 minutos de enfriamiento) lo cual indica que a mayores tiempos puede crecer la recuperación en el botón de cobre. Con respecto a la concentración de Cobre se observa un crecimiento considerable para las pruebas cuando se superan los 100 minutos de enfriamiento llegando a concentraciones cercanas a un 87% en el fondo del crisol y una ley promedio de la sección inferior de 69,3% de Cobre (para la rampa de 0,5°/min), el cual puede ser recirculado a la etapa de conversión.

Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente, existe dentro de la sociedad el debate sobre cómo queremos generar en un futuro la energía que nos permita seguir desarrollándonos como país. Para ello, existen varias fuentes y medios por los cuales se puede obtener, usándose principalmente en Chile las energías provenientes del agua, carbón y petróleo. Sin embargo, como país se poseen otro tipo de fuentes que aún no han sido explotadas y que tiene un futuro alentador dado los desarrollos tecnológicos que se están llevando acabo como por el interés de las personas en que estas se lleven a cabo, las cuales son de tipo solar, geotérmica, mareomotriz y eólica. Es en este último tipo de fuente en la cual se enfocará el desarrollo de la presente memoria con un énfasis al desarrollo de la obtención de este tipo de energías pero a pequeña escala. El objetivo principal de la memoria es realizar un análisis de las curvas características de una turbina mediante un análisis de los coeficientes aerodinámicos presentes en los álabes de las turbinas eólicas, con el fin de comparar dos diferentes perfiles alares a utilizar, los cuales se diferencian por poseer una aerodinámica diferente como también un proceso de fabricación distinto, lo cual discutir cuan conveniente es realizar una mejora aerodinámica al perfil en base a la potencia obtenida. En conjunto con esto se podrá visualizar, mediante un modelamiento a través de ANSYS FLUENT, los efectos aerodinámicos del funcionamiento de la turbina sobre el viento incidente a causa del impacto del viento sobre los álabes Los alcances son el poder lograr comparar los datos obtenidos entre lo realizado analíticamente por la teoría de momentum DMS y lo obtenido mediante el modelamiento computacional. Además, el desarrollo del problema computacional se realizará mediante un modelo 2D dado que según los antecedentes presentados, las diferencias entre los resultados obtenidos para casos 3D no difieren mucho de los 2D, pero el recurso computacional necesario para su ejecución es considerablemente mayor al caso 2D.

Ingeniero Civil Mecánico / Los descansos hidrodinámicos son ampliamente utilizados en equipos rotatorios debido a su capacidad de resistir altas cargas, alta amortiguación, escaso desgaste, amplia vida útil y una holgura entre rotor y descanso pequeña. La operación confiable de estos equipos bajo distintas condiciones de operación es de vital importancia. Para esto, es necesaria tanto la predicción como el control del comportamiento dinámico, esto es respuesta al desbalance, velocidades críticas e inestabilidades. En este trabajo se realizan simulaciones computacionales a través de un software con la capacidad de resolución de problemas CFD (Computational Fluid Dynamics), con una interface FSI (Fluid Structure Interaction), que buscan la determinación de coeficientes dinámicos de rigidez y de amortiguamiento. Se determinan los coeficientes dinámicos considerando términos lineales y no lineales, bajo diferentes condiciones de operación, dadas por la velocidad de rotación del eje. Estos coeficientes se obtienen mediante el uso de un método de identificación de parámetros de dominio temporal. Adicionalmente, se estudian los efectos generados por la inclusión del fenómeno de cavitación y la flexibilidad de la pared en las magnitudes de los coeficientes dinámicos. Finalmente, se validan los resultados comparando los coeficientes dinámicos lineales con aproximaciones analíticas de los distintos modelos desarrollados. Los resultados obtenidos en modelos con cavitación muestran que los coeficientes de rigidez son determinantes en el ajuste de la respuesta del fluido a la excitación del rotor, no así los coeficientes de amortiguamiento que no contribuyen mayormente al ajuste (sus magnitudes son prácticamente nulas en muchos casos). En condiciones bajo Oil Whirl los coeficientes no lineales adquieren mayor importancia, asimismo como para altas velocidades de operación. La flexibilidad del descanso es determinante sólo para cuantificar la presión desarrollada por el fluido y la ubicación del punto de equilibrio que alcanza el rotor. Por lo tanto, para la determinación de coeficientes dinámicos bastaría simular con una pared rígida.

Ingeniero Civil Mecánico / Diversas son las herramientas tecnológicas que existen en la actualidad para ejecutar de forma precisa las mantenciones sintomáticas y predictivas necesarias a los sistemas mecánicos, y existe un uso emergente por utilizarlas en la industria. El presente trabajo de título representa una conexión entre la herramienta termográfica y su uso para caracterizar el desgaste de poliuretano de revestimiento interior de tuberías, y con ello dar un paso más hacia la optimización de los planes de mantención. Para realizar esta conexión, el autor realizó una completa revisión bibliográfica y un repaso de los principales conceptos físicos que rodean a los fenómenos térmicos; Con ello, se planteó un modelo de solución al problema de transferencia de calor, conducente a determinar los espesores remanentes de poliuretano. Este modelo presenta un gran énfasis en el estudio de la convección natural y en como ella influye en la caracterización del desgaste, proponiéndose dos formas de abordar el problema convectivo: utilizando una aproximación de discretización del dominio geométrico que permite utilizar correlaciones teóricas existentes, y realizando una simulación computacional. Finalmente se integran las dos formas al modelo propuesto y se comparan los resultados con mediciones empíricas, obteniéndose una metodología para caracterización del desgaste, que posee rangos definidos en los cuales es admisible utilizar correlaciones teóricas para aproximar cálculos convectivos y rangos en los cuales se propone utilizar los resultados de la simulación computacional.

Ingeniero Civil / Este trabajo se enmarca en la incorporación de los costos asociados al déficit de agua de riego, correspondientes a los embalses Maule y Laja, en la operación de largo plazo del Sistema Eléctrico Nacional, SEN, a través del software AMEBA, desarrollado por la compañía Spec Energy Consulting. El software constituye un conjunto de metodologías, algoritmos computacionales y modelos matemáticos para abordar íntegramente la toma de decisiones en los mercados eléctricos, que se utilizan para asignar la operación de todas las centrales de generación, con la lógica de satisfacer la demanda eléctrica a mínimo costo esperado en el largo plazo, tal como opera el sistema eléctrico chileno. En el marco de lo anterior, se desarrolla una representación de la función de costo de déficit de agua de riego, que sea compatible con la estructura de AMEBA, recurriendo a modelos agroeconómicos como, Positive Mathematical Programming, obteniendo los beneficios marginales de temporada y, por ende, las funciones de beneficio, a partir de las cuales se construye la función de costo asociado al déficit. Luego, se introduce dicha función en AMEBA como una penalización económica al riego no servido. Finalmente, se evalúa el impacto sobre los indicadores de operación del sistema, como la variación de los volúmenes en los embalses Maule y Laja con respecto a la operación puramente eléctrica, el impacto en el precio de la energía, la generación en dichas cuencas y el porcentaje de riego abastecido en relación al otorgado por cada convenio. En conclusión, se propone una nueva política de asignación de agua, la cual otorga mayor flexibilidad al sistema eléctrico al reemplazar los convenios de riego por penalizaciones económicas, considerando su valor tanto en hidroelectricidad como en riego, dándole así un sentido más amplio al agua como recurso.

El capítulo 1, presenta una introducción y estado del arte del planeamiento y seguimiento de trayectorias en espacios con nados. En el capítulo 2, se presenta el desarrollo completo del modelo matemático general de una embarcación marina, considerando los 6 grados de libertad para posteriormente particularizar este modelo a un modelo de 3 grados de libertad que es el que se va analizar en esta tesis. El propósito del capítulo 3, consiste en realizar el diseño mediante simulación de un sistema de planeamiento, guía y seguimiento de trayectoria para una embarcaci ón marina subactuada con dos hélices, a partir del modelo matemático de barco de 3 grados de libertad, obtenido en el capítulo 2. En este capítulo se divide en 3 partes, el planeamiento de trayectoria, estrategia de control y síntesis de planeamiento y seguimiento de trayectoria para embarcaciones marinas en espacios con nados. En la primera parte, se da a conocer la estrategia utilizada para realizar el planeamiento de trayectoria partiendo de un espacio determinado caracterizado por su geometría y obstáculos. Para esta tarea se hace uso del diagrama de Voronoi, el algoritmo de Dijkstra, y un algoritmo de tal manera que ltramos algunos puntos para evitar los cambios de dirección innecesarios, también consideramos una tolerancia de tal manera que la embarcación pueda circular por lugares estrechos con cierta holgura. En la segunda parte, se presenta la teoría de control backstepping , que es aplicada para sistemas dinámicos no lineales, se comenta sus ventajas respecto a la técnica de feedback linearization . Se muestra el desarrollo de la técnica aplicada al control de embarcaciones marinas, considerando la dinámica del barco. Se desarrolla el sistema de guía del barco para lograr el seguimiento de trayectoria, con las consideraciones especiales que implican controlar un sistema subactuado. En el capítulo 4, se desarrolla la simulación para dos entornos diferentes, el primero corresponde a un canal en forma senoidal por el cual el barco se desplazará, se realizará el planeamiento y control de la ruta, el segundo entorno corresponde a una aplicación más real, pues se toma como mapa referencia el mar Báltico, al cual se le aplican las técnicas desarrolladas en esta tesis. / Tesis

Memoria para optar al título Profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Enología y Viticultura / La simulación de eventos discretos, es una herramienta que permite planificar sucesos diarios del entorno, estableciendo un modelo computacional. Dicha herramienta tiene una amplia utilización en la gestión de operaciones de empresas, permitiendo mejorar los diseños de planta y distribución de sus recursos. El sector vitivinícola chileno se encuentra en la búsqueda de nuevas herramientas que permitan mejorar los procesos productivos que se encuentran asociados a la elaboración del vino. Por lo anterior, los objetivos de este estudio se centran en desarrollar un modelo de simulación discreta que permita predecir el comportamiento de las etapas productivas asociadas a la elaboración de vino blanco. Para esto se describen los procesos fundamentales en la producción y elaboración del vino, definiendo las características estocásticas de cada proceso en función de las distribuciones de probabilidad que caracterizan a cada proceso. De esta forma el estudio propone estrategias de dotación de recursos de planta a través de la optimización del desempeño de la viña objeto de estudio. El modelo arrojó una producción de 1.548.000 litros de vino blanco chardonnay durante 75 días, en comparación con los datos registrados por la viña con un total de 2.100.000 litros de vino blanco chardonnay durante toda la vendimia. Lo que se probó fue llegar a un ajuste de litros más cercana a los 2.100.000 en 75 días, que son los días de cosecha del chardonnay. Como conclusión, Aumentando el equipo de molienda, la cantidad de bins y manteniendo la dotación de gente, se podrá llegar a 1.998.000 litros de vino chardonnay en 75 días. / Discrete event simulation is a tool for planning daily events of the environment, establishing a computational model. This tool is widely used in managing business operations, enabling better design and distribution of plant resources. The Chilean wine industry is in the search for new tools to improve production processes that are associated with winemaking. Therefore, the objectives of this study will focus on developing a discrete simulation model to predict the behavior of the production stages associated with the production of white wine. For this describes the key processes in the production and wine making, defining the stochastic characteristics of each process based on probability distributions that characterize each process. The model yielded a production of 1.548 million liters of chardonnay wine for 75 days, compared with the data recorded by the cellar with a total of 2.100 million liters of chardonnay wine for the harvest. What we seek is to an adjustment to the nearest liter 2.100 million liters in 75 days, which are days of harvest chardonnay. In conclusion, increasing the milling equipment, the number of bins and keeping the people numbres, may reach 1.998 million liters of chardonnay wine in 75 days.

Ingeniero Civil de Minas / El sublevel stoping es un método de explotación subterráneo de gran importancia para la mediana minería chilena (Zablocki, 2009). Actualmente, para el diseño se usan métodos empíricos derivados del gráfico de estabilidad de Mathews et al. (1981), sin embargo, estas herramientas no incorporan la variabilidad geotécnica propia del macizo rocoso y trabajan solo con valores promedios. El presente trabajo tiene por objetivo evaluar el impacto de incluir la variabilidad de las características geotécnicas de los macizos rocosos en el diseño de caserones y desarrollar una metodología para incluir esto en el análisis de estabilidad. En primer lugar, se estudia la variabilidad de los parámetros geotécnicos involucrados en el análisis de estabilidad para luego establecer sus distribuciones típicas. Los parámetros geotécnicos estudiados incluyen: Rock Quality Designation (RQD), número por rugosidad de discontinuidad (Jr), número por cantidad de sets estructurales en el macizo (Jn), número por alteración de discontinuidades (Ja), factor A de ajuste por esfuerzos, factor B de ajuste por orientación de discontinuidades y el factor C de ajuste por gravedad. En base a este estudio se considera que los parámetros geotécnicos que presentan mayor variabilidad dentro de una misma unidad geotécnica corresponden a: RQD, Jr y factor B. Luego, se realizan simulaciones en el software @Risk para hacer un análisis de sensibilidad de cada una de las variables de interés con tal de establecer el o los parámetros más influyentes. En segundo lugar, se cuantifica el impacto de la variabilidad en el diseño. Para esto se realizan 5000 iteraciones de Monte Carlo de las cuales se logra obtener la variabilidad para el número de estabilidad y dilución lineal de sobre excavación (ELOS) del caserón estudiado. Posteriormente, se procede a modelar el caso en el software de modelamiento numérico FLAC3D v4.0 con tal de obtener una variabilidad para un criterio numérico de sobre excavación en función del esfuerzo principal menor (σ3 ). Finalmente, se plantea una guía que permite incorporar la variabilidad geotécnica en el diseño. Bajo las consideraciones utilizadas, el análisis de sensibilidad indica que las variables RQD y Jr son las más relevantes en el diseño de caserones. Sin embargo, se concluye que el Jr es la variable más crítica dado que un pequeño cambio en su valor produce variaciones más grandes en el número de estabilidad y ELOS que las producidas por el RQD. Respecto al impacto de la variabilidad geotécnica en el diseño, los resultados permiten cuantificar el peligro asociado a esta etapa en términos de probabilidades. Esta información permite generar una mayor cantidad de casos posibles al diseño de una excavación, repercutiendo en las decisiones y asegurando mejores resultados en el negocio minero. La memoria realizada presenta una nueva forma de establecer distribuciones de probabilidad a los parámetros geotécnicos, lo cual abre una nueva ventana de opciones para este tipo de estudios, ya que, generalmente, se utilizan distribuciones normales (Hoek et al., 1995). Se propone una guía para incluir la variabilidad geotécnica en el diseño de caserones, la que se recomienda utilizar bajo las mismas condiciones en las que fue establecida para que los resultados sean representativos. Lo anterior abre la posibilidad de estudiar más casos de diseño con tal de robustecer los parámetros propuestos para su utilización.

Ingeniero Civil / El estudio de conexiones es fundamental para el diseño de estructuras de acero, ya que son las encargadas de traspasar correctamente los esfuerzos entre elementos y lograr que la estructura trabaje en conjunto. Esto no ocurrió en el terremoto de Northridge de 1994, donde se evidenció falencias en el diseño y el comportamiento de uniones soldadas, dejando como tarea pendiente el desarrollo de nuevas conexiones. La conexión DST se propone como una opción pre calificada para mejorar la ductilidad de los marcos de momento, siempre y cuando se utilicen perfiles T-stubs laminados, cuya disponibilidad es limitada en países como Chile. Dado esto surge la necesidad de comprobar su comportamiento utilizando perfiles T-stubs soldados, los cuales pueden ser una opción ventajosa desde el punto de vista del uso del material y la libertad de dimensionamiento. En este caso la conexión se denomina DBT (Double Built-Up Tee). El presente trabajo de título corresponde a un estudio numérico de conexiones DBT a escala real, con el objetivo de desarrollar un modelo computacional de conexión DBT, mediante el software ANSYS Mechanical v17.2, capaz de reproducir el comportamiento y los diferentes modos de falla de la conexión sometida a cargas cíclicas. Esto con el fin de avanzar en la validación de conexiones DBT para su uso en marcos de momento de tipo SMF. En primera instancia se ofrece una revisión bibliográfica de las principales investigaciones y normativas relacionadas al estudio. A partir de esto se establece el marco teórico, el cual permite entender el comportamiento esperado de la conexión en estudio. Luego se detallan las características de los modelos construidos, tales como geometría considerada, mallado de elementos finitos, condiciones de borde, sistemas de carga, definición de materiales y leyes constitutivas. A partir de esto se muestran los resultados obtenidos y su comparación y validación con los resultados experimentales obtenidos en Salas (2016). Se determinó que los modelos desarrollados son capaces de estimar los modos de falla, resistencia y deformación de ensayos experimentales hasta una rotación entre piso de 0,02 [rad]. Luego de esto se manifiesta una degradación de resistencia de hasta 30% debido al pandeo en el ala de la viga, producto de limitaciones en el modelamiento del material, brindando una estimación conservadora. El modelo no es capaz de captar el efecto de "pinching", pero puede ser estimado mediante cálculos anexos. La conexión es bien representada en términos de rigidez. El efecto de apalancamiento aumenta hasta un 46% las tensiones en los pernos a tracción entre especímenes SE-01 y SE-02. Los modelos validan los resultados experimentales a escala real, cumpliendo con los requisitos de FEMA 350 (2000) y AISC 341 (2016) para conexiones viga - columna en marcos tipo SMF.

Ingeniero Civil Mecánico / El trabajo trata sobre el estudio de aneurismas cerebrales, siendo éste un punto o área débil en la pared de un vaso sanguíneo que se estira y/o abulta, formando una estructura con forma de saco o burbuja con una pared adelgazada que puede romperse y causar una hemorragia. El objetivo de este trabajo es realizar un estudio de las condiciones de borde en un modelo geométrico CAD de aneurisma cerebral mediante simulaciones CFD comparando los resultados de los casos simulados. Las condiciones de borde consideradas para el estudio son perfiles de velocidad parabólico y de Womersley, para la entrada y condiciones de presión, para la salida: atmosférica, constante, pulsante y modelo de Windkessel las cuales se ajustan a condiciones fisiológicas. Las simulaciones se realizaron en el software ANSYS 17.0 variando las condiciones de borde, realizando 8 casos No-Newtonianos y 1 caso Newtoniano. La simulación muestra que el comportamiento fluido dinámico se ajusta a lo reportado en la literatura, obteniéndose bajos esfuerzos de corte en la pared (WSS) del domo del aneurisma, siendo estos un orden de magnitud menor que en la pared arterial. Se obtienen WSS altos en la zona del cuello del aneurisma, siendo los esfuerzos en el domo un 98% menor que en el cuello. La magnitud de la velocidad es menor en el aneurisma registrándose una velocidad entre 54-68% menor en la parte superior del domo con respecto a la entrada del aneurisma. Las diferencias entre los casos simulados presentan diferencias menores al 3% en velocidad y diferencias menores al 10% para los WSS. El valor de Oscillatory Shear Index (OSI) muestra diferencias en su mayoría entre un 0-5% con respecto al caso base. Por su parte, la presión muestra diferencias altas debido a que el gradiente depende de la condición de salida, obteniéndose diferencias promedio de 85%, 28% y <2%, para los casos de presiones atmosférica, constante y pulsante, respectivamente al comparar con el modelo de Windkessel. Se concluye que las variables de velocidad, WSS y el OSI están dominadas por la velocidad de entrada. Las pequeñas diferencias obtenidas en estas variables indican que es posible simplificar el modelo en cuánto a la condición de presión, pudiendo usar cualquiera de las 4 utilizadas, recomendando usar la mas simple para así reducir el tiempo requerido para mediciones y análisis geométrico, reduciendo el tiempo total de análisis médicos.