Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Ingeniero Civil / Gracias a los avances en la tecnología, se ha desarrollado un gran aumento de construcción de edificios altos. Las estructuras altas presentan un bajo amortiguamiento y los daños producidos durante vibraciones fuertes, como lo son las ráfagas de viento y sismos, son causados en buena medida a los elementos no estructurales. Ya se han estudiado diferentes sistemas de control para reducir la respuesta de una estructura, los cuales son los sistemas de aislación sísmica y los disipadores sísmicos. Dentro de estos últimos se encuentras los disipadores sísmicos sintonizados en base a masas sólidas o en base a fluidos. Los edificios altos son estructuras que debido a su esbeltez y bajo amortiguamiento desarrollan vibraciones que persisten en el tiempo, y ocurren a su vez según las dos direcciones principales de la estructura. Esto último se traduce en una molestia para los ocupantes del edificio y, además, también recae en mayores demandas al contenido y elementos no estructurales. Por lo tanto, el dispositivo de control estructural debe ser tal que pueda reducir las vibraciones en ambas direcciones principales. Al conjugar esta necesidad con la que el sistema de control no debe significar un gasto muy grande en comparación con el del mismo edificio y que tampoco debe ser algo muy complicado de mantener, es que en el artículo A bidirectional tuned liquid column damper for reducing the seismic response of building" (L. Rozas, R. Boroschek, A. Tamburrino y M. Rojas, 2015) se ha propuesto un nuevo disipador de columna líquida bidireccional (BTLCD, por sus siglas en inglés) para controlar la respuesta sísmica estructural. La configuración del dispositivo hace que actúe como dos disipadores de columna líquida (TLCD) orientados ortogonalmente, requiriendo menos masa de líquido que dicha configuración equivalente. En esta tesis se realiza la verifiación analítica y experimental del disipador. El primer paso es obtener las ecuaciones de movimiento suponiendo una estructura primaria de sólo 2 GDL. Luego se obtienen expresiones para los parámetros óptimos de frecuencia y amortiguamiento considerando la excitación como ruido blanco. Finalmente, se diseña un BTLCD para una estructura de laboratorio, la cual se somete a ensayos en sus configuraciones original (sin BTLCD) y con BTLCD, de manera de comparar sus respuestas y esperando verificar la efectividad del BTLCD. De los resultados experimentales a partir de los ensayos realizados con el disipador solo, se ve que la simplificación de obviar el grado de libertad de torsión funciona bien, obteniéndose frecuencias naturales de oscilación y razones de amortiguamiento experimentales bastante cercanas a lo predicho teóricamente. Por otro lado se aprecia que, en general, al cumplirse la hipótesis principal de que la respuesta de la estructura esté controlada por el primer modo de vibrar en cada dirección, efectivamente se tienen reducciones en la respuesta estructural. Sin embargo, al no darse este comportamiento para la totalidad de los casos, se presume que se el supuesto de no considerar el efecto de la torsión podría tomar mayor importancia. Es por esto que se estima necesario realizar la extensión de la teoría presentada para el caso de este estudio y, por supuesto, contraponer los resultados experimentales de este trabajo más otros que se realicen, con los que predice la teoría que si considera el efecto de la torsión.

El presente trabajo de tesis tiene por objetivo desarrollar un modelo conceptual de un sistema de transmisión por engranajes (sistema ramificado) para determinar sus frecuencias naturales y modos de vibración torsional, así como, analizar la respuesta del sistema a una fuerza impulsiva sinusoidal que simula la etapa de arranque (régimen transitorio). En el primer capítulo se establece el fundamento teórico de las vibraciones torsionales y se describe la fenomenología que se produce durante la etapa de arranque. En el segundo capítulo se desarrolla el modelo conceptual del mecanismo de transmisión, se obtiene el sistema de ecuaciones diferenciales de movimiento empleando las ecuaciones de Lagrange y se seleccionan los parámetros del mecanismo de modo que las frecuencias torsionales se encuentren en una gama que permitan realizar el análisis modal y el análisis bajo régimen transitorio. En el tercer capítulo se evalúa inicialmente el sistema torsional de un grado de libertad; se analiza el comportamiento de la frecuencia natural, la razón de duración del pulso y la respuesta del sistema cuando variamos los parámetros del sistema torsional. Para el sistema de tres grados de libertad se definieron seis casos de análisis, cada caso considera la variación de uno de los parámetros del sistema y se procede a analizar el comportamiento de las frecuencias naturales, modos de vibración torsional y respuesta del sistema bajo régimen transitorio. Para obtener las curvas características se elaboraron algoritmos de cálculo en MatLab. Finalmente, se procedió a analizar el sistema equivalente de tres grados de libertad por el Método de los Elementos Finitos para obtener las frecuencias naturales de vibración torsional principalmente. La simulación se realizó en la plataforma CAD-CAE de Solidworks. / Tesis

Ingeniero Civil Mecánico / En este trabajo se desarrolla una metodología innovadora para la detección de fallas en un sistema rotatorio mediante la variación de la velocidad angular instantánea (VAI). El contexto de trabajo se enmarca dentro de análisis predictivo, el que tiene como fin anticiparse a las fallas y tomar medidas antes del colapso equipo. Existen modos de fallas que son imposibles o muy difíciles de detectar mediante los métodos de análisis de vibraciones tradicionales. Es por esto que se pretende estudiar la sensibilidad de las vibraciones torsionales a distintos tipos de fallas, las que se obtienen mediante una metodología TIMS (Time Interval Measurement System). Mediante 3 sensores periféricos y un codificador, se mide la variación angular instantánea (VAI). Estos datos se filtran y mediante algoritmos computacionales se llevan a coordenadas de movimientos laterales (x(t) e y(t)) y torsional (theta(t)). Luego, se realiza un análisis espectral de los datos, obteniendo theta(omega), x(omega) e y(omega)). Finalmente se compara el comportamiento de la componente torsional theta(omega), respecto a los movimientos laterales theta(omega) e y(omega); y además se observa la sensibilidad del torsional en diferentes casos de fallas. Los resultados obtenidos muestran, en la mayoría de los casos, una importancia bastante baja de la vibración torsional respecto a las vibraciones laterales. Sólo en 2 de las 11 fallas inducidas se puede observar una sensibilidad significativamente mayor de la vibración torsional respecto a la vibración lateral, siendo la falla en un álabe de la turbina la más sensible. Considerando lo anterior, se hace necesario, en próximos estudios, seguir profundizando en la caracterización de las fallas en álabes de turbina, ya sea por picadura, grietas o desgaste. En vibraciones mecánicas no existe una metodología que entregue la mejor información sobre todas las fallas existentes. Algunas fallas son detectadas de forma más temprana y con mayor claridad por ciertas metodologías, otras en cambio son difíciles e incluso imposibles de detectar con estos métodos. Por lo que para entender las diferentes fallas en un sistema, se hace necesario complementar la información mediante diversas metodologías, con el objetivo de tener una información más clara y precisa sobre el sistema analizado.

El presente trabajo del curso “Proyecto Fin de Carrera II” tiene como objetivo principal implementar el control y seguimiento de los procesos constructivos aplicados a losas flotantes y losas postensadas para un Edificio Empresarial destinado a oficinas, dicho proyecto se realizó en el distrito de Miraflores y cuenta con 6 pisos de oficinas, 1 piso destinado a zona comercial y 6 sótanos destinados a estacionamientos. El proyecto se llevó a cabo tanto para la etapa de estructuras y acabados (áreas comunes) cuyo plazo fue de 14 meses, teniendo como inicio el 06.10.14 y como finalización el 15.12.15. En este se realiza una evaluación de los procesos constructivos para los sistemas de losas de entrepisos para los niveles superiores (losas postensadas), además del sustento técnico y económico por la cual se llegó a optar por este sistema. Adicionalmente se evalúan los procesos constructivos aplicados a losas flotantes ubicados en la azotea del Edificio. Este sistema contempló un sistema Acústico-Vibracional donde se tuvo aislantes como dispositivos y una losa flotante que trabaja en conjunto para reducir niveles acústicos y vibracionales emitidos por los equipos de chillers, sistemas de bombeos primarios, secundarios y condensados. Para el desarrollo de estos temas, se dividió el trabajo en seis capítulos, en el primer capítulo se desarrolla la descripción general del proyecto, en el cual se hace mención de las memorias descriptivas de las diferentes especialidades y además de las características generales principales. En el segundo capítulo se presentan los metrados correspondientes a obra, en el tercer capítulo se describe el proceso de elaboración de los análisis de precios unitarios para la etapa de estructuras, en el cuarto capítulo se detalla el proceso de elaboración del presupuesto de obra a nivel de costo directo, presupuesto contractual y presupuesto meta. Los capítulos 05 y 06, son los puntos principales que desarrolla la tesis, donde se describe el control y seguimiento de los procesos constructivos tanto para las losas de entrepisos superiores (postensadas) y losas flotantes con sistema antivibratorio – acústico. / Tesis

En este trabajo, se presenta el estudio del efecto de los modos altos de vibración de estructuras de concreto armado en la amplificación de los momentos flexionantes en las columnas, durante una respuesta sísmica. Se buscará cuantificar este efecto para estructuras aporticadas mediante análisis dinámico inelástico, y proponer valores para su aplicación en el diseño de pórticos de concreto armado. / Tesis

Ha sido construido, instalado y usado el KOSMA dual channel Test Receiver (TRx) para NANTEN2, un telescopio de 4 m ubicado en Pampa la Bola en el norte de Chile a 4865 m de altitud. El TRx es un receptor heterodino de dos canales para observaciones simultáneas en 490 GHz (612 µm) y 840 GHz (368 µm). Ambos canales están apuntados a la misma posición en el espacio. El TRx fue operado durante 2 años para verificar el rendimiento del telescopio y para explorar el cielo sur en el rango submilimétrico. El TRx tiene dos características principales. La primera es su diseño óptico monolítico y cuasi-monolítico, el cual evita completamente la necesidad de alineación óptica dentro y fuera del criostato. La óptica contiene un divisor de haz, dos grillas polarizadoras, cinco espejos elipsoidales y dos osciladores de estado sólido. La óptica es realizada utilizando una maquina CNC de cinco ejes. La segunda característica es el cancelador de vibraciones. Este cancelador crea un colchón de aire, el cual cancela las perturbaciones mecánicas introducidas por el desplazamiento de helio en la cabeza fría, específicamente para la unidad criogénica SRDK-415 producida por la empresa Sumitomo Heavy Industries. En la tesis se entrega una descripción de los receptores heterodinos, el diseño del cancelador de vibraciones, el diseño de la óptica, el rendimiento del receptor, las primeras observaciones astronómicas obtenidas con este nuevo instrumento con las que se validan las hipótesis y finalmente se presentan las conclusiones.

En líneas generales el desarrollo de este trabajo da cuenta de un diagnóstico técnico, enfocado a evaluar la eficiencia general y los actuales estándares de las tronaduras de desarrollo horizontal, en el nivel de producción en La Mina Reservas Norte de División El Teniente de Codelco Chile. La gran cantidad de variables que interactúan en una tronadura hace necesario adaptar y desarrollar técnicas que permitan una correcta evaluación de este proceso, antes, durante y después de su ocurrencia, así como de una adecuada cuantificación y control del daño que ella puede producir, conducente a lograr un diseño óptimo. En el ámbito específico, el tema central es la sobre excavación observada en las prácticas en uso. En este sentido, es importante señalar los logros alcanzados con la aplicación de una metodología de evaluación objetiva de aquellos factores técnicos claves de la operación, contando con el respaldo de una base de datos de terreno compuesta por antecedentes de los actuales disparos y de disparos de calibración. Las metodologías que se aplicaron para esta evaluación son de dos tipos: la primera referente al análisis del registro de vibraciones producto de las tronaduras, donde se cuantificó su comportamiento a través del macizo rocoso y su efecto sobre el contorno, y la segunda relacionada con la implementación en sí del disparo. Como resultado final de este trabajo se elaboró una propuesta de diseño de tronadura alternativo en el nivel de producción, de la cual se pueden esperar impactos importantes en la operación, tales como: • Reducción del número de perforaciones por disparo, 10%. • Reducción de la sobre excavación de un 24% a un 6%. • Menor exposición al riesgo por desprendimientos y caídas de rocas. • Disminución de los tiempos de trabajo. • Disminución de los costos directos de perforación y tronadura. A partir de los avances logrados en este trabajo, se recomienda implementar el nuevo diseño y continuar con el mejoramiento de la tronadura en otras excavaciones, incluyendo desarrollos mineros como galerías, piques, zanjas y otros; no sólo con el fin de disminuir el daño y la sobre excavación, sino para obtener una optimización global en estos procesos.

Ingeniero Civil / El presente estudio comprende desde la conexión hasta la puesta en marcha del sistema de vibración uni-direccional APS 400, para facilitar su uso; describe las instrucciones de armado y operación, permitiendo la reproducción de señales periódicas y aleatorias, tanto en forma horizontal como vertical. Se incorporan también estudios que validan su funcionamiento, en base a ensayos experimentales que permiten caracterizar los límites operacionales físicos del equipo. Para que el vibrador reproduzca señales de forma coherente, se analizaron cerca de 300 registros de señales sinusoidales y el registro de Concepción (2010) reducido a un nivel tolerable por el equipo. Su desplazamiento generado fue analizado en el espacio del tiempo y mediante espectros de respuesta. Los resultados indican que la respuesta del equipo depende del ancho de banda del registro entrante, en particular, amplifica en forma distinta cada frecuencia de la señal de entrada, por lo que es incapaz de reproducir de forma exacta un registro aleatorio con un alto contenido de frecuencias. Otro eje importante del vibrador es su contribución como fuente activa en un ensayo de caracterización sísmica del suelo, para lo cual se analizaron registros de ondas superficiales generadas por la oscilación periódica del equipo a distintas frecuencias. Los resultados revelan que el vibrador posee energía insuficiente para visualizar información en frecuencias bajas. En definitiva el vibrador simula ondas de carácter periódico de forma coherente, por lo tanto su uso se limita a encontrar formas modales y períodos fundamentales de estructuras a escala reducida, quedando como opcional su uso en registros aleatorios o sintéticos, pero teniendo en consideración que la señal de entrada será amplificada en distinta magnitud para cada una de sus frecuencias. Con respecto a su uso en suelos se restringe a estudiar áreas pequeñas o singularidades y puede utilizarse en la obtención y cuantificación del amortiguamiento del suelo.

La gran actividad sísmica que se presenta en el territorio nacional, junto con el crecimiento de la construcción, y el cada vez mayor costo del terreno en ciudades importantes, han tenido como resultado un incremento en la edificación en altura. Esta clase de estructuras, que poseen como denominador común un bajo amortiguamiento y gran flexibilidad, presentan problemas asociados con vibraciones molestas las cuales pueden ocasionar no solo problemas a sus ocupantes sino que también a su contenido y elementos no estructurales. Como respuesta a esta clase de problemas, diversos dispositivos de protección sísmica se han propuesto como solución. En particular, los disipadores de masa sintonizada y los disipadores de columna líquida sintonizada, han cobrado en años recientes gran interés por parte de los investigadores demostrando ser a su vez ser una herramienta eficaz para el control de vibraciones. En la presente investigación se estudia el comportamiento de una estructura con esta clase de dispositivos. En una primera etapa, mediante análisis teóricos al sistema estructura disipador, se caracteriza la a respuesta del sistema para acciones sísmicas idealizadas. Primeramente se supone que la acción sísmica es de tipo deterministica monofrecuencial. Posteriormente la misma se asume como aleatoria tipo ruido blanco, y finalmente como ruido blanco filtrado. Para cada una de estas acciones sísmicas idealizadas se proponen expresiones para determinar los parámetros óptimos de diseño, con objeto de minimizar el desplazamiento de la estructura a controlar. Las expresiones de los parámetros óptimos de diseño se presentan en función de la razón de masas entre el dispositivo y la estructura controlada, la razón de amortiguamiento crítico de la estructura controlada, y en el caso del disipador de columna líquida del factor de forma del dispositivo. Para verificar la efectividad de los parámetros óptimos de diseño y procedimientos de diseño propuestos en la investigación, se construye un disipador de masa sintonizada y un disipador de columna líquida sintonizada para controlar la respuesta de una estructura de seis grados de libertad sujeta a la acción de diez registros sísmicos aplicados en su base mediante la mesa de vibrar del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. Los resultados de los análisis muestran una reducción promedio de los máximos desplazamientos del modelo de un 30%, registrándose además notorias disminuciones de variables tales como la intensidad de Arias y el RMS de las aceleraciones medidas en cada uno de los niveles del modelo. Asimismo los resultados indican un mejor comportamiento de los dispositivos para los registros Chilenos los que poseen una duración de movimiento fuerte mayor. Finalmente se puede concluir que los disipadores sintonizados son dispositivos de reducción de vibraciones eficaces. Especialmente indicados en aquellos casos en que se desea controlar la respuesta de una estructura sujeta a la acción de vibraciones ambientales, que puedan ocasionar molestias a los usuarios, su instalación es en general sencilla y no involucra grandes modificaciones a la estructura.

El presente documento inicia resaltando la importancia de la disciplina ingeniería de vibraciones y sus aplicaciones en la industria, en consecuencia, se identifica la necesidad de proveer a los estudiantes de ingeniería, el conocimiento necesario para garantizar un buen desenvolvimiento en su desarrollo profesional, es por ello que, se propuso el diseño de un módulo de laboratorio para el estudio de las vibraciones mecánicas, esto con el objetivo que, en él, se aprecie experimentalmente el cambio en las vibraciones al variar los parámetros inercia, rigidez y fuerza de excitación. El primer capítulo explica los conceptos básicos para comprender las vibraciones mecánicas, describiendo sus parámetros y como interactúan entre sí, estableciendo las propiedades de un sistema mecánico. El segundo capítulo presenta el desarrollo del diseño de un módulo que permita, mediante el cambio de sus piezas, la variación de sus parámetros; se empleó la metodología de diseño basado en la norma VDI 2221 y 2225, donde se investigó el estado de la tecnología, se esbozaron conceptos de solución y evaluaron proyectos preliminares hasta optar por el definitivo, posteriormente, se desarrollaron los cálculos finales y los planos para la fabricación en la ingeniería de detalle. El último capítulo concluye el trabajo presentando los costos de diseño y fabricación del módulo de laboratorio para el estudio de las vibraciones mecánicas. Finalmente, se cumplió el objetivo general y los objetivos específicos al culminar el diseño de un módulo que permita a los estudiantes analizar, mediante la experimentación, los cambios en las vibraciones mecánicas al variar los parámetros inercia, rigidez y fuerza de excitación.