Ingeniero Civil Mecánico / El Área de Transporte de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética (AChEE), en su funcionamiento desde el 2010 en adelante ha llevado a cabo diversos proyectos, en los cuales ha buscado reducir el consumo de combustible a través de la implementación de Medidas de Mejora de Eficiencia Energética (MMEE). En estos proyectos, el proceso de cuantificación de resultados se ha llevado a cabo de diversas maneras sin seguir un lineamiento común, lo cual no ha permitido hacer estos resultados comparables entre estudios. Es por esto, que la AChEE ha elaborado un protocolo estándar, basado en el Protocolo Internacional de Medida y Verificación (IPMVP), para aplicarse en los proyectos que se realicen a partir del 2014. Dentro de esta memoria se ha abordado dicha problemática aplicando el protocolo a los proyectos de la AChEE del periodo 2011-2013, para así compararlos con los resultados obtenidos anteriormente. Luego, se evaluó la costo-efectividad de cada proyecto y de dos nuevas herramientas que permiten estimar el impacto de dispositivos aerodinámicos y de conducción eficiente: el análisis de Fluidodinámica Computacional (CFD), y la metodología Potencia Específica Vehicular (VSP), respectivamente. A partir de la cuantificación estandarizada se obtuvo una diferencia con lo reportado originalmente de 79.225 [lt/anuales] menos, producto que este es más estricto. Además se hacen recomendaciones sobre los medidores más adecuados según el tipo de proyecto. Por otro lado, con respecto al análisis CFD se concluye que es aplicable para determinar el impacto de dispositivos aerodinámicos, recomendándose su utilización en las etapas de diseño y puesta a prueba de estas tecnologías. Finalmente, se determina que la Metodología VSP es un buen estimador del consumo de combustible bajo condiciones de conducción normal, que sin embargo adquiere un mayor margen de error en la aplicación de conducción eficiente, estimando una reducción del consumo levemente menor que la real. Todos estos antecedentes impactan en el diseño y futuro desarrollo de la AChEE.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniero Civil Mecánico / El propósito del presente trabajo es formular una herramienta computacional de bajo costo que determine la potencia y la expansión de flujo de turbinas eólicas de eje vertical (VAWTs) tipo Darrieus. Esta herramienta puede ser útil para predecir el desempeño aerodinámico de VAWTs en ambientes urbanos o en granjas eólicas. En este trabajo se realizan variaciones en el modelo doble-múltiple tubos de corriente (DMS) para turbinas Darrieus de álabes rectos (SB-VAWTs) con el fin de mejorar las predicciones de desempeño aerodinámico y expansión del flujo. Se presentan los antecedentes generales y el marco teórico del modelamiento de las Darrieus SB-VAWTs. El caso de referencia está compuesto por las mediciones de campo de una Darrieus SB-VAWT de 12 kW (6 m de diámetro) encontradas en la literatura y las simulaciones computacionales bidimensionales realizadas en el software ANSYS Fluent 13.0. Se plantea y verifica una representación matemática de las líneas de corriente para modelar el promedio temporal de la expansión de flujo alrededor de SB-VAWTs. Se presenta una nueva formulación del modelo DMS basado en momentum con expansión de flujo. El desempeño aerodinámico y la expansión de flujo son calculados en MATLAB utilizando coeficientes aerodinámicos empíricos y los resultados de las simulaciones computacionales. Se propone una nueva formulación del modelo DMS basado en la conservación de energía mecánica. Ambas formulaciones estudiadas presentan problemas de convergencia para altas razones de velocidades de punta de álabe. Las predicciones de expansión de flujo se encuentran alejadas de las obtenidas en las simulaciones computacionales. Se cuantifica e interpreta el error de los modelos DMS basados en momentum y en energía al imponer la expansión obtenida por las simulaciones computacionales. A partir de los datos de fuerza en el sentido del flujo y la expansión de los tubos de corriente, se propone una ecuación alternativa para el balance de momentum lineal considerando un modelo de múltiples tubos de corriente. Dicha relación permite la convergencia y una buena estimación de la expansión del flujo para todas las velocidades de rotación de turbina estudiadas. Se recomienda como trabajo futuro el mejoramiento del cálculo de las fuerzas aerodinámicas basadas en coeficientes aerodinámicos empíricos considerando los efectos dinámicos.

La medida de parámetros dinámicos de objetos en movimiento es importante en diversas actividades tales como el entrenamiento de deportes, la balística o la aeronáutica. Los parámetros básicos requeridos en estas aplicaciones son la velocidad, la trayectoria y la velocidad de rotación. Esta última es importante puesto que algunos de los principales efectos aerodinámicos que se producen dependen de su existencia. Para la medida de estos parámetros se usan técnicas muy diferentes. Los coeficientes aerodinámicos suelen obtenerse con la ayuda de túneles de viento para medir las fuerzas que aparecen sobre el objeto mientras que la velocidad y la rotación son obtenidos principalmente mediante técnicas basadas en el procesado de la imagen. El uso de túneles de viento suele ser complicado y costoso mientras que las técnicas de procesado de imagen, si bien proporcionan buenos resultados en las medidas, presentan una serie de inconvenientes y condiciones de uso que limitan su aplicación. Además, si bien la medida de la velocidad de rotación es interesante debido a que este parámetro es el causante de una serie de efectos aerodinámicos que modifican la trayectoria, son los coeficientes aerodinámicos los que realmente permiten reconstruir toda la trayectoria del objeto. El objetivo del presente trabajo es el desarrollo y la construcción de un dispositivo que permita la determinación de los coeficientes aerodinámicos de objetos esféricos en movimiento mediante un procedimiento alternativo al tratamiento de imagen o uso de túneles de viento. Este procedimiento se basa en la medida de las variaciones de velocidad que sufre el objeto debido a la presencia de las fuerzas que intervienen en el movimiento. La medida de la velocidad se realiza mediante el uso de barreras ópticas de gran área de medida, para lo cual también se ha desarrollado un procedimiento para medir las tres componentes de la velocidad instantánea usando estos dispositivos. Una vez conocidos los coeficientes los demás parámetros pueden derivarse de estos. Se han realizado pruebas usando balones deportivos, puesto que es una de las áreas de aplicación más directa y facilita el desarrollo de un prototipo. / Lluna Gil, E. (2011). Sistema electro-óptico para la medida de los coeficientes aerodinámicos de objetos esféricos en movimiento [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11236