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En este trabajo de título se estudia la validez del modelo cinemático para el problema de flujo gravitacional de partículas granulares no cohesivas. El flujo gravitacional es el mecanismo por el cual la roca fragmentada se moviliza en la minería por hundimiento (subterránea). El modelo cinemático es un modelo fenomenológico que queda definido por una ecuación de difusión de la velocidad vertical de las partículas, siendo el coeficiente de difusión el parámetro a calibrar a partir de datos experimentales. La solución analítica de este modelo ha sido utilizada de manera exitosa en otros estudios, lográndose obtener buenas concordancias con datos experimentales de modelos físicos. La solución analítica utiliza una serie de simplificaciones y no considera condiciones de borde adecuadas que le permitan predecir de manera correcta las geometrías de las zonas de flujo. En particular, no considera la condición impuesta por el ángulo de fricción interna del material granular. Además, no se ha validado para múltiples puntos de extracción interactuando entre sí. Se implementó el modelo numérico 3D, utilizando Comsol y MATLAB, considerando condiciones de borde derivadas de la observación de experimentos en modelos físicos y se procedió a la calibración utilizando resultados experimentales con un punto de extracción aislado. Luego se validó el modelo en los experimentos con múltiples puntos de extracción, donde las zonas de flujo interactúan entre sí. Los resultados de la validación corroboran el modelo, encontrándose errores cercanos al 10%, lo que es razonable para este tipo de modelos. La modelación contempló tanto un punto de extracción como la interacción entre múltiples puntos. Se concluye que el modelo resulta adecuado para describir el comportamiento de material granular extraído desde uno o varios puntos de extracción, haciéndolo candidato como herramienta para el diseño de minería por block caving. Se hace necesario en futuros trabajos considerar una validación a escala industrial (datos reales), considerar el efecto de subsidencia y la migración de finos. De este modo, el modelo resultará una completa y adecuada herramienta de apoyo en el diseño de minas por block caving.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica. Ingeniero Civil Mecánico / Energy harvesting es la conversión de energía presente en el entorno a energía eléctrica. Dentro de esta clasificación la energía eólica puede ser capturada desde diferentes fuentes: naturales, como flujo de aire en campos libres; pseudo-artificiales, como corrientes de aire en ambientes urbanos; artificiales, como túneles de transporte, autopistas y ductos de ventilación. Este trabajo de Tesis tiene como objetivo principal estudiar la potencia capturable debido a la interacción fluido-estructura de un arreglo de dos cilindros circulares, rectos y paralelos, enfrentado a un flujo de aire perpendicular a su eje. Se estudian la influencia de separaciones, tamaños y velocidad de ataque en un dispositivo de captación de energía eólica, mediante vibraciones del tipo wake galloping. Se realiza un análisis computacional de vibraciones inducidas por vórtices para régimen laminar, en el programa ANSYS Fluent 14.5 y una implementación numérica de interacción fluido estructura, en el programa FORTRAN con el propósito de caracterizar el flujo y movimientos de un generador de vórtices. Posteriormente se construye un montaje experimental en el túnel de viento del Laboratorio de Procesos del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile para analizar la aceleración y potencia en un arreglo de wake galloping. El dispositivo consta de dos cilindros alineados, de diámetros D1 y D2, a una distancia L entre sus centros. Se estudia la razón de tamaño, Y=D2/D1, y razón de distancia, X=L/D1, para velocidades de viento en el rango 1-7[ms-1]. Los resultados experimentales muestran que la aceleración posee una relación directamente proporcional al cuadrado de la velocidad del viento y una potencia RMS máxima de ~4.5[mW], bajo una configuración de tamaño Y=0.7 y distancia X=3, lograda bajo el acoplamiento de la frecuencia natural y de la frecuencia del desprendimiento de vórtices sobre el cilindro aguas abajo. Frente a frecuencias no coincidentes el mayor desempeño se produce para una relación de tamaño Y=1.5 y distancia X=4 con un rango de potencia RMS de 0.1-0.4[mW]. La potencia generada puede ser fácilmente incrementada considerando para todas las razones de tamaño y distancia, excitar el sistema a su resonancia variando la frecuencia natural del sistema, por ejemplo, al modificar su rigidez.

El presente trabajo de título presenta el estudio en conjunto del Centro de Modelamiento Matemático (CMM) y el Instituto en Minería y Metalurgia (IM2) para estimar el comportamiento del material particulado acoplado con el aire al interior de un dominio, sólo haciendo mediciones en una sección de un borde.

El presente trabajo de tesis estudia la interacción de anillos de vorticidad laminares bajo una topología tridimensional. Se realizaron distintos experimentos y simulaciones numéricas para estudiar la dinámica entre anillos y también con otros tipos de flujos. En todos los casos analizados, el fluido considerado es aire. Como primer caso, se estudió el impacto frente a frente de un anillo de vorticidad contra una placa calefactora de dimensiones comparables al anillo en vuelo libre. Se analizó el impacto de anillos contra la placa calefactora en posición tanto vertical (régimen de convección natural) como horizontal. La placa se mantuvo a temperatura constante bajo control PI y se midió la potencia eléctrica disipada durante el impacto para distintos anillos, caracterizados en términos del número de Reynolds del anillo Re (100<Re<900). La potencia disipada mostró un aumento súbito durante el impacto, cuyo valor máximo alcanzado crece al aumentar Re. Se realizó un análisis del transiente de potencia para el caso de placa vertical, el cual reveló un mecanismo dual durante el impacto, donde la dinámica al inicio es comandada principalmente por el anillo y que es responsable del aumento abrupto en la potencia disipada. Una vez que el anillo ha disipado parte de su energía, la dinámica es comandada por la capa límite generada por el calefactor. A medida que el anillo es advectado, la potencia retorna a su valor en régimen estacionario. Se estudió también la dinámica del mismo problema, utilizando un sistema de PIV estéreo. Se midió el campo de velocidad en la zona de impacto y se compararon los resultados para placa calefactora apagada y encendida. El impacto de anillos sobre la placa calefactora reveló la formación de la inestabilidad azimutal de Widnall, en términos de un patrón periódico en la componente de vorticidad normal a la placa durante el impacto. El proceso de impacto genera también altos gradientes de velocidad en las cercanías de la placa calefactora, los cuales son mayores para el caso isotermo. Aparentemente, la presencia de la capa límite generada por el calefactor amortigua el proceso de impacto. Finalmente, se estudió la interacción entre anillos de vorticidad bajo distintas configuraciones geométricas. Como primera configuración, se analizó el impacto frente a frente de dos anillos con distinta velocidad autoinducida y tamaños similares, utilizando anemometría de hilo caliente y visualizaciones de flujo. Se encontró un descenso abrupto de la energía cinética durante el impacto de anillos, el cual se hace más pronunciado cuando las velocidades autoinducidas son similares. Visualizaciones de flujo mostraron que el anillo más energético es capaz de deformar al menos energético durante el impacto, el cual aumenta su díametro drásticamente mientras el anillo más energético atreviesa por el centro. Posteriormente, ambos anillos siguen sus trayectorias originales, con velocidades autoinducidas menores como consecuencia del impacto. Se realizaron simulaciones numéricas de este problema utilizando el software CFD comercial Fluent. En términos generales, se obtuvo la misma dinámica encontrada en los experimentos previos. Una vez validada la metodología numérica, se simuló el impacto del tres anillos de iguales características, con sus ejes de simetría a 120° entre sí. El impacto de tres anillos bajo esta configuración mostró también un descenso abrupto de la energía cinética. Las simulaciones realizadas también revelaron reconexión de los tubos de vorticidad de los tres anillos, formando dos nuevos anillos que salen eyectados desde la zona de interacción.

El presente trabajo de título se concentra en un estudio, utilización y análisis de la base histórica de datos que posee la mina El Inca Norte de la División El Salvador de Codelco Chile. El objetivo principal del estudio presentado en este documento es encontrar una relación analítica entre el comportamiento histórico del índice de uniformidad en los puntos de extracción y los modelos de dilución basados en los gráficos de porcentaje de dilución versus porcentaje de extracción de un punto, propuestos por Andrés Susaeta (2000). Como objetivo secundario se realizo un análisis de sensibilidad en cuanto a los parámetros de entrada que se incorporan en el calculo del índice de uniformidad planteado por Andrés Susaeta (2000), los cuales son el radio y los períodos de tiempos considerados para el calculo de tonelaje utilizado en la formula. Básicamente se analizaron los puntos desde el punto de vista de la uniformidad y desde el punto de vista de la Teoría Gravitacional (modelos de dilución), y se pretendió correlacionar los índices de uniformidad obtenidos para los puntos de extracción, con distintos radios y períodos de tiempo, con el comportamiento de los puntos de extracción en cuanto al modelo gravitacional. Finalmente se estimo cuales eran los parámetros de radio y período de tiempo, para el calculo del índice de uniformidad, que correlacionaran mejor con el comportamiento de los puntos de extracción. La mejor correlación entre los índice de uniformidad y la teoría gravitacional fueron obtenidos con parámetros de radio igual a 17 metros y períodos de tiempo de tres turnos, de 8 horas cada uno. Dado estos parámetros se analizo el comportamiento de los puntos de extracción desde el punto de vista de la uniformidad, semiuniformidad y desuniformidad, y se logro establecer que existe una gran relación entre la dilución y la forma de extraer el punto (uniforme, semiunifome y desuniforme). Un mejor conocimiento del índice de uniformidad conlleva a una mayor información respecto a la dilución y por consiguiente una mejora en los planes de producción y a optar por una mayor recuperación de las reservas.

Autorizada por el autor, pero con restricción para ser publicada a texto completo hasta el año 2014 / El principal objetivo de este trabajo de título fue instalar un sistema de medición de velocidades de flujo en fluidos por anemometría láser Doppler (LDV). Esto se realizó en el marco del proyecto Fondecyt N°1085015, cuyos estudios apuntan a la caracterización de los flujos de transporte de calor y momentum a través de dispositivos de cortinas de aire doble jet-doble flujo. Parte de estos estudios se realizan en un montaje experimental, el cual simula el calor generado por un incendio en un túnel a escala, donde el objetivo de las cortinas de aire es contener el calor, generado por una fuente térmica, aislándolo de las zonas que se quiere proteger, y que deberán mantenerse a una temperatura moderada. Dentro de este montaje experimental, se instaló el dispositivo LDV junto con un sistema de medición de temperaturas por termocupla fina. La operación de estos instrumentos permitió la medición simultánea del campo de velocidad y temperatura, promedio y fluctuante, al interior del túnel donde evoluciona el doble jet-doble flujo. Para probar los instrumentos se consideraron tres casos de estudio. El primero fue un caso base de prueba, donde se obtuvieron perfiles de velocidad y temperatura de manera simultánea, lo que permitió posteriormente calcular el factor de correlación velocidad-temperatura, el cual corresponde al transporte de calor turbulento. Posteriormente, el caso dos y tres corresponde al análisis de las correlaciones velocidad-temperatura en la dirección vertical y horizontal del jet respectivamente. Se obtuvieron los valores de esta correlación en perfiles horizontales a distintas alturas del jet, encontrando que el transporte de calor turbulento aumenta considerablemente de magnitud, a medida que el jet se ensancha en los niveles inferiores más cercanos a la zona de impacto. Sin embargo, la dirección neta de este transporte de calor no pudo determinarse claramente, debido a una alta dispersión de los datos obtenidos. Se concluye que las condiciones de medición son determinantes al momento de obtener los datos de temperatura y velocidad simultáneamente. Especial cuidado debe tenerse en el sembrado de partículas y alineación de los instrumentos, para así obtener resultados concordantes con la teoría del fenómeno.

El análisis y procesamiento de imágenes es un área con activo desarrollo en la matemática y ciencia de la computación. La motivación de esta memoria es desarrollar un método de segmentación de objetos biológicos en imágenes de microscopía que construya contornos de la más alta calidad y que requiera la menor interacción humana en su ejecución. Una familia de métodos exitosa en esta área está basada en un modelo de minimización de energía de curvas deformables bajo la influencia de fuerzas externas. En la presente memoria se trabajó en la implementación de uno de estos métodos y constó de dos partes. En la primera parte se implementó el algoritmo Topology Adaptive Snakes o T-Snakes. La propiedad esencial de este método es que admite cambios topológicos en las curvas (fusiones, cortes y destrucción), lo que permite segmentar objetos con formas altamente complejas minimizando la interacción humana en al proceso. En la segunda parte se implementó el algoritmo Edge Preserving Gradient Vector Flow (EPGVF) el cual genera los campos vectoriales que fuerzan las curvas a evolucionar hacia los bordes de objetos en la imagen. Este método se comparó con su algoritmo predecesor, Generalized Gradient Vector Flow (GGVF), sin que EPGVF presentara ventajas convincentes en las imágenes probadas.

La presente tesina analiza las condiciones actuales de la congestión vehicular que se genera en las intersecciones de la Av. Del aire entre las Avenidas Aviación, San Luis y Rosa Toro, todo ello con el objetivo de proponer una solución integral a la congestión vehicular y obtener la mejora de los niveles de servicio en el área de estudio. Se expone la situación actual de la ciudad de Lima referente a la congestión vehicular y se propone una solución que asemeje la realidad del área de estudio y que mejore los niveles de servicio en las intersecciones, y que se simulará con el software Synchro Traffic para que la solución sea validada. / This thesis analyzes the current conditions of vehicular congestion generated at the intersections of Av. Del aire between Avenidas Aviación, San Luis and Rosa Toro, all with the aim of proposing an integral solution to vehicular congestion and obtaining the improvement of service levels in the study area. The current situation of the city of Lima regarding vehicular congestion is exposed and a solution is proposed that resembles the reality of the study area and that improves the service levels in the intersections, and that will be simulated with the Synchro Traffic software so that the solution is validated. / Tesis

Se presenta, con bastante detalle, una deducción de la ecuación de Korteweg-de Vries (KdV) utilizando para esto lo necesario de la teoría del flujo de fluidos incompresibles e irrotacionales y no viscosos. Se considera aquí, que el fluido es un medio continuo de modo que, al considerar un sistema y un volumen de control, se pueden utilizar las herramientas del Cálculo Diferencial e Integral para estudiar sus propiedades.