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871

Modelación de Procesos de Tratamiento de Purines de Cerdo. Fraccionamiento de Materia Orgánica

López Caroca, Cristián Patricio January 2009 (has links)
La utilización de modelos para simular el proceso de tratamiento de aguas residuales provenientes de la cría intensiva de cerdos mediante lodos activados requiere para su implementación la determinación de los parámetros de entrada, entre los cuales se encuentran las fracciones de materia orgánica. Así, el objetivo principal de este estudio es la determinación de las fracciones de la Demanda Química de Oxígeno en purines de cerdo provenientes de dos sistemas: uno con pretratamiento mediante un biodigestor anaeróbico y otro sin esta unidad. El fraccionamiento se determinó a partir de la medición de la Tasa de Consumo de Oxígeno como indicador de la actividad biológica en un reactor de laboratorio operado en condiciones batch. El método utilizado corresponde al propuesto por Wentzel (1995) y requiere utilizar una muestra sin inóculo inicial, evaluándose la evolución del Oxígeno Disuelto en el reactor en períodos de 24 y 48 horas. Para conocer el fraccionamiento de DQO se requiere determinar ciertos parámetros cinéticos tales como la tasa de crecimiento máximo para la biomasa heterótrofa, que resultó 5,6 [día-1] y 4,3 [día-1] para el caso sin y con biodigestor respectivamente, y el coeficiente de máxima hidrólisis, cuyo valor resultante determinado fue 3,6 [mgDQO/mgDQO/día] para el caso sin biodigestor y 3,2 [mgDQO/mgDQO/día] para cuando sí hay digestión anaeróbica. Los resultados obtenidos para las fracciones de DQO con respecto al total indican: entre 1 y 2% del total de DQO se asocia a biomasa heterótrofa (se asumió que la biomasa autótrofa es despreciable); la DQO rápidamente biodegradable o disuelta corresponde a alrededor de un tercio del total para el caso sin biodigestor y cerca de un 10% para el caso con biodigestor; la DQO no biodegradable disuelta de aproximadamente un 15% del total cuando no hay biodigestor y cerca de un tercio cuando si lo hay; alrededor de la quinta parte del total corresponde a DQO lentamente biodegradable (biodegradable particulada) para los dos casos analizados, y cerca de un tercio corresponde a DQO no biodegradable particulada también para ambos casos. Los valores anteriores, si bien son particulares de los sistemas de tratamiento considerados en este estudio, revelan algunas diferencias con los valores típicamente considerados para aguas servidas domésticas e incorporados en los modelos tradicionales de lodos activados, indicando la necesidad de realizar las adaptaciones antes de su uso.
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Estudio de la Generación y Transporte de Gas Sulfhídrico en las Redes de Aguas Servidas

Nudman Guendelman, Ari Roberto January 2009 (has links)
El presente trabajo de memoria tuvo como principal objetivo implementar un modelo matemático predictivo para la concentración de sulfuro de hidrógeno gaseoso en las redes de aguas servidas de la ciudad de Santiago. El modelamiento se realizó para un sector dentro de la comuna de Puente Alto, que posee una red de 1867 tramos de colectores de aguas servidas, de los cuales sólo se ingresaron al programa los 317 tramos de colectores que poseían un diámetro mayor a 250 milímetros, con sus respectivos diámetros, largos, pendientes y variación de nivel de agua a lo largo del tiempo. El perfil de temperaturas utilizado fue idéntico para todos los colectores, de carácter sinusoidal con un promedio de 17 ºC, un mínimo de 15 ºC y un máximo de 19 ºC, basado en datos empíricos. Las observaciones en terreno requeridas fueron encargadas a un laboratorio certificado. El modelo generado describe el proceso como colectores herméticos y descarta fenómenos y particularidades que existen en las redes de aguas servidas tales como singularidades hidráulicas, caídas de agua y escapes de gas a través de las tapas de cámara, y también considera algunas simplificaciones tales como la existencia de H2S como el único gas presente (además del aire), el descarte de flujo de H2S a las paredes de los colectores y la no existencia de descarga de riles. Para contrastar el modelamiento con datos empíricos, se usaron mediciones en terreno tanto de calidad de agua como de aire, en cinco puntos específicos seleccionados de la red, que recibían el flujo de cuencas más acotadas dentro de la red. Los parámetros fueron DBO5, S-2, SO4-2 (agua) y H2S gaseoso. En particular, además, las mediciones de DBO5 observadas fueron utilizadas para construir perfiles que fueron ingresados al modelo para considerar variación de concentración de DBO5 a lo largo del día. Para las predicciones de concentración de sulfuro disuelto en agua en los cinco puntos, se realizaron calibraciones independientes entre sí, variando dos parámetros que controlan la generación de sulfuro. Con dichos valores calibrados, se procede nuevamente a contrastar, para cada punto, las mediciones con las predicciones. Como resultado final se obtiene un modelo que se puede utilizar para predecir la concentración de sulfuro total disuelto en agua para 4 de los 5 puntos, necesitando ingresar como variables en función del tiempo solamente un perfil de DBO5 y el nivel del agua, sin embargo esta calibración no logró ser útil para la predicción de concentración de sulfuro de hidrógeno gaseoso, pero este trabajo puede constituir una buena base a partir de la cual generar un modelo predictivo de la concentración de gas a partir de las predicciones de sulfuro disuelto. Finalmente, posterior a la calibración se obtuvieron los siguientes errores cuadráticos medios (unidades en mg/l) para cada punto respectivamente: 0,47; 2,25; 4,52; 0,37; 1,54. Los dos parámetros ajustados (M y N) tuvieron una variación que se expresa a continuación, para cada punto, como la razón entre el valor calibrado y el valor original: 0,91 (M) y 0,85 (N); 0,87 y 0,99; 0,59 y 1,16; 0,71 y 1,15; 1,03 y 1,07.
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Predicción del Coeficiente de Partición de Proteínas en Sistemas de Dos Fases Acuosas a Partir de la Energía de Solvatación y la Hidrofobicidad

Riveros Figueroa, Nimia Carolina January 2009 (has links)
En el presente trabajo de tesis se elabora un modelo matemático que predice el coeficiente de partición de proteínas en sistemas de dos fases acuosas (ATPS), a partir del efecto de hidrofobicidad de las proteínas y la diferencia de energía de solvatación electrostática entre las fases . Para esto, se utilizan los datos experimentales de partición de 11 proteínas, en los sistemas PEG+fosfato, PEG+sulfato, PEG+citrato y PEG+dextrano, cada uno con concentración alta (8.8% p/p), intermedia (0.6% p/p) y nula (0% p/p) de NaCl, definiendo un total de 12 sistemas de características diferentes. Se propusieron 26 modelos en el presente trabajo, obteniendo los mejores resultados con el modelo , el cual disminuye el error de predicción en 6 de los 12 sistemas estudiados, con respecto a los resultados obtenidos por Salgado et al. (2008), donde sólo se utiliza la hidrofobicidad de las proteínas como variable. Los sistemas más favorecidos con la inclusión simultánea de ambas variables corresponden a aquellos con alta (8.8% p/p) concentración de NaCl, donde disminuyó el error de predicción entre un 4.0% y un 34.1% con respecto a los resultados de Salgado et al. Por lo tanto, la adición de una alta concentración de NaCl constituye una fácil alternativa para aumentar la calidad predictiva del modelo, siempre que el diseño lo permita. Debido a que los fenómenos fisicoquímicos involucrados en la partición de proteínas en un sistema PEG+Dextrano (formado por dos polímeros) son distintos a los involucrados en los sistemas PEG+sal, se elaboró un modelo aplicable sólo al sistema PEG+Dextrano, con el cual disminuyó el error de predicción entre un 1.7% y un 29.5% con respecto al de Salgado et al. En este ATPS, no sólo se logró mejorar la predicción del coeficiente de partición para todas las concentraciones de NaCl consideradas, sino que fue posible disminuir el error de predicción con mayor frecuencia que en los demás ATPS, considerando los 26 modelos propuestos. La complejidad del fenómeno involucrado en la partición de proteínas en los sistemas PEG+sal, con la consecuente dificultad de mejorar modelos predictivos aplicados a estos sistemas, explica porqué los ATPS de soluciones poliméricas no han sido reemplazados a nivel industrial por los económicos sistemas salinos. El aporte del presente trabajo de tesis no sólo consiste en presentar una herramienta matemática para predecir el coeficiente de partición de proteínas en ATPS, sino que además, el modelo indica en qué proporción se debe modificar la hidrofobicidad de las proteínas y la diferencia de energía de solvatación electrostática para optimizar la separación.
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Análisis de Cables de Sección Transversal sin Daño y con Daño Simétrico y Asimétrico Sujetos a Cargas Axisimétricas Utilizando Modelos Tridimensionales de Elementos Finitos

Vargas Álvarez, Danilo Fernando January 2010 (has links)
A pesar de que un cable es un elemento estructural diseñado esencialmente para transmitir cargas de tracción, su geometría helicoidal es tal que los componentes que lo forman no sólo desarrollan esfuerzos de tracción sino que también esfuerzos de flexión, corte, torsión, fricción y fuerzas de contacto. Ante la acción de cargas axisimétricas, la magnitud y distribución de las tensiones resultantes en los componentes de un cable determinan el comportamiento de éste, el cual puede ser expresado en términos de su elongación y rotación axial. Este trabajo de título tiene dos objetivos principales: (1) validar y analizar las limitaciones de modelos matemáticos discretos 2D desarrollados para predecir el comportamiento de cables sometidos a cargas axisimétricas; y (2) estudiar el efecto del daño simétrico y asimétrico en la magnitud y distribución de los esfuerzos internos y en la respuesta global (rigidez, capacidad máxima y deformación de falla) del cable cuando es solicitado por cargas axisimétricas. En este estudio se entiende por daño en un cable a que elemento(s) de éste presenta(n) discontinuidad en su longitud en una o varias secciones del cable. Para alcanzar los objetivos planteados se utiliza una modelación del cable 3D en base al método de Elementos Finitos (MEF) utilizando el programa ANSYS, datos experimentales reportados en la literatura y modelaciones 2D lineales y no lineales. El análisis se restringe a cables homogéneos formados por elementos de materiales con comportamiento lineal y no lineal cuyos diámetros varían entre 6 y 40 milímetros y que poseen distintos tipos de configuraciones geométricas de la sección transversal. Mediante la comparación de la respuesta global de cables obtenida utilizando modelos numéricos 3D (MEF), 2D y datos experimentales y el estudio de la distribución de tensiones y deformaciones obtenida con la modelación 3D (MEF), se concluye que los modelos 2D predicen de forma adecuada la curva de capacidad de un cable sometido a cargas axisimétricas, considerando secciones transversales sin daño y con daño distribuido simétricamente. De esta forma se validan las hipótesis sobre las cuales los modelos 2D están sustentados. El estudio del impacto del daño y su distribución (simétrica y asimétrica) en la respuesta global y distribución de tensiones y deformaciones de un cable se realiza mediante la comparación de datos experimentales con los resultados obtenidos con la modelación 3D (MEF) de cables dañados y sin daño. Se concluye que el efecto del daño en un cable depende de la cantidad de elementos dañados y de si la distribución del daño es simétrica o asimétrica. Una distribución asimétrica de daño tiene un mayor impacto que una simétrica en la reducción de la capacidad axial y de la deformación axial máxima del cable y en la distribución de tensiones y deformaciones internas en la sección transversal. Se observó que para una misma cantidad de elementos dañados en una sección, para una distribución de daño simétrica, la capacidad axial se reduce en la misma proporción de área dañada, mientras que para una distribución asimétrica esta reducción puede alcanzar un 5%. La deformación axial máxima para una distribución de daño simétrica sufre una reducción menor al 1% con respecto al caso sin daño y para una distribución asimétrica esta reducción puede superar el 30% dependiendo de la configuración geométrica del cable. Las tensiones y deformaciones internas en una sección transversal con distribución de daño simétrica experimentan una variación de 5% entre valores extremos con respecto al valor promedio de la sección, mientras que para una distribución de daño asimétrica, esta variación puede superar el 50%.
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Modelación del Micromovimiento en Implantes Dentales Sometidos a Carga Inmediata por el Método de Elementos Finitos

Hurtado Molina, Eladio Enrique January 2011 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / El objetivo general del presente trabajo de título es desarrollar un modelo tridimensional del comportamiento mecánico de implantes dentales sometidos a carga inmediata en el maxilar superior por medio del método de elementos finitos. En las simulaciones se utilizaron diferentes modelos para el hueso y distintas geometrías y materiales para la estructura que une los implantes. Se simuló el proceso de masticación aplicando cargas estáticas sobre la estructura en diferentes posiciones que representan el uso de las distintas piezas dentales en el proceso. En la primera parte del informe se recopilaron todos los antecedentes necesarios para poder plantear el problema de forma correcta, partiendo por los antecedentes odontológicos, los que incluyen información del maxilar superior, de los implantes, del proceso de masticación, del protocolo de carga inmediata y los factores que influyen para obtener una cirugía exitosa. Se explicó el fenómeno físico que hay tras del proceso de reconstrucción de imagen a partir de las tomografías computacionales, técnica que fue utilizada para obtener la geometría del maxilar superior. También se plantearon los modelos matemáticos y numéricos que están involucrados en las simulaciones. Luego se continuó con la modelación en elementos finitos, en donde se detalló la generación de geometrías y mallas, las condiciones de borde y cargas aplicadas, las propiedades de los materiales utilizados y la definición de las zonas de contacto. Como resultado se determinaron los micromovimientos en los implantes, además de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en todos los cuerpos que componen el sistema modelado. Al analizar los resultados se logró encontrar relaciones entre la forma en que varían los valores de micromovimiento obtenidos y los diferentes factores que se variaron en el modelo, tales como geometría y material de la estructura, posición de las fuerzas y modelo para el material del maxilar. Finalmente se concluyó que es posible la simulación del proceso de masticación con cargas estáticas y que es necesario considerar modelos más complejos de material, debido a que se observan cambios importantes en los valores de micromovimiento entre un modelo y otro, en particular al incluir hueso trabecular (modelos heterogéneos). Para modelos homogéneos se obtuvieron micromovimientos entre los 5 y 10 [µm] y para los modelos heterogéneos, los valores obtenidos variaron entre los 20 y 30 [µm]. Con respecto a la influencia de la geometría y de los materiales de la estructura en el micromovimiento, a pesar de que se encontraron relaciones entre los parámetros estudiados, es difícil recomendar una geometría con los datos obtenidos dado que es necesario estudiar más variables involucradas en el problema.
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Asimilación de Datos Utilizando un Filtro de Kalman de Conjuntos en un Modelo Hidrodinámico de la Zona Sur de Chile

Vesin, Anne Julie Marie January 2011 (has links)
El sur de Chile, en particular la X región, cuenta con importantes actividades de salmonicultura y mitilicultura. Estas dos actividades, principalmente orientadas hacia la exportación, representan una parte importante de la economía de esta región, y de Chile entero. Por ser muy ligadas estas actividades al mar, es importante para los productores conocer la circulación oceanográfica en el área de los centros de cultivo. En efecto, esto permite conocer la circulación de los nutrientes necesarios al crecimiento de los salmones o mejillones, de las floraciones algales y de los viruses nefastos a los peces y mariscos (mareas rojas y virus ISA por ejemplo). También permite conocer con anticipación las floraciones a venir, con el fin de tomar medidas de precaución para desplazar salmones y mejillones a aguas sanas. La primera etapa necesaria a este pronóstico de floraciones es la modelación de la circulación oceanográfica. En este trabajo se busca primero realizar una modelación suficientemente precisa de la marea y de las corrientes de marea en la región del mar interior de Chiloé con el fin de proveer la modelación necesaria a los propósitos de explotación mencionados anteriormente. En segundo lugar, con el objetivo de afinar aún más la calidad de la modelación, se pretende asimilar datos de radares HF en esa modelación.\nPara la modelación, se ocupa el modelo hidrodinámico Télémac, que discretiza les ecuaciones de aguas someras (o de Saint-Venant) por elementos finitos. Se ocupa como condiciones de borde los armónicos de marea del atlas global TPXO7, y un tiempo de spin-up para que el modelo llegue al regimen estacionario. El dominio que cubre la modelación es la zona ubicada en latitud entre Puerto Montt y Puerto Chacabuco, y en longitud, entre la costa y el océano profundo afuera de Chiloé. La malla tiene resolución variable, que va de 10km mar afuera a 250m en el canal de Chacao. Se escogió estudiar solamente el proceso dominante que es la marea, así que el modelo no está forzado con datos meteorológicos o con los caudales de los ríos que desembocan en la zona.\nEn cuanto a asimilación, se utilizan datos de corriente radial superficial en el Canal de Chacao. Se usa una metodología de filtro de Kalman de conjuntos (EnKF) para asimilarlos. Para ello, se creó un conjunto haciendo variar el coeficiente de roce (también conocido como coeficiente de Chézy) sobre el fondo, y se buscó crear estructuras coherentes con las escalas de la batimetría. En el etapa de análisis, se ocupa el error (conocido) sobre las mediciones para generar un conjunto de mediciones. Esta etapa permite reducir la varianza del conjunto inicial. Se compararon los resultados entregados por la modelación en ausencia de asimilación con las observaciones de dos mareógrafos en Ancud y Puerto Montt, y se constató que se acercaban bien a las mediciones. Sin embargo, incertitudes sobre la batimetría entre otros impiden mejorar estos resultados aún más, sin recurrir a la asimilación de datos de corriente. Se pudo constatar que efectivemente, el EnKF permite al modelo acercarse más a las mediciones, lo cual es su objetivo principal. Pero otra conclusión interesante destaca. El coeficiente de roce medio después del análisis presenta una estructura coherente con la batimetría local: donde más irregular el fondo, y mayores los gradientes de batimetría, más roce, es decir, menor el coeficiente de roce. Sin embargo, quedan puntos en cuales la asimilación realizada se aleja de la teoría. En efecto, la teoría del EnKF prevé que la varianza de ensemble debe modelar el error entre el modelo y las observaciones, lo cual no es cierto en este trabajo. Además, una de las limitaciones principales de este método es el tiempo de cálculo que requiere: como hay que integrar cada miembro del ensemble, y que la malla que se ocupó tiene bastante puntos, esta etapa es muy larga. Esa limitación impidió hacer muchas pruebas con condiciones de marea distintas. Implementar exitósamente un modelo hidrodinámico y validarlo, como se hizo en este trabajo, es el primer paso para integrar después un modelo biológico, que es la etapa siguiente y crucial en el monitoreo y control de la producción de salmones y mejillones.
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Evaluación por modelación CFD del proceso de flotación en una celda de agitación mecánica y del efecto de la granulometría en la recuperación de mineral

García Madrid, Rodrigo Américo January 2012 (has links)
La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferencia entre las propiedades interfaciales del mineral valorable y la escoria. Se basa en la adhesión de algunos sólidos a burbujas de gas generadas en la pulpa por algún medio externo. Este proceso es, en la actualidad, uno de los métodos más usados en la separación de material en la industria minera. En los años recientes, la dinámica de fluidos computacional (CFD) se ha convertido en una herramienta útil para la modelación del proceso de flotación, sin embargo no ha sido posible obtener un modelo matemático con capacidad predictiva. Lo anterior se debe a que la modelación de un proceso de flotación debería considerar las complejas características de este proceso de separación de mineral, tales como dispersión de partículas, control de la interface líquido-sólido en la adición de colectores, y de la interfaz líquido-gas al usar espumantes, mecanismos de creación y destrucción de interfaces burbuja-partícula y, formación y separación de una espuma trifásica en la superficie de la celda de flotación. En el presente trabajo de título se estudió la recuperación de concentrado de cobre en una celda de flotación de agitación mecánica, utilizando un modelo matemático, propuesto por Koh y Schwarz, basado en las condiciones dinámicas del fluido. En particular se estudió cómo el tamaño de las partículas sólidas que componen la pulpa, y la cual es una condición de operación que depende del usuario (en este caso las mineras), afecta el proceso de flotación. Los resultados obtenidos muestran la dependencia del tamaño de las partículas sólidas sobre la curva de recuperación, en donde se encontró que existe un tamaño óptimo de partícula que maximiza la recuperación. Este comportamiento coincide con lo que se ha visto en análisis experimentales, lo que le da a la modelación del proceso de flotación mediante CFD un futuro prometedor en el aporte a optimizar el diseño y/o condiciones de operación de una celda de agitación mecánica.
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Análisis de observadores fraccionarios de estado en sistemas dinámicos lineales

Pacheco Oñate, Carolina Alejandra January 2014 (has links)
Ingeniero Civil Electricista / En el último tiempo, la utilización de derivadas no enteras ha arrojado resultados interesantes en algunas aplicaciones, pues se ha encontrado que ecuaciones diferenciales de orden fraccionario permiten describir de mejor manera la dinámica de ciertos fenómenos. Su uso ha sido validado en ámbitos tan diversos como carga de baterías o sociología, principalmente debido a que incorporan el concepto de memoria en ellas. La observación de estados de un sistema dinámico es un problema que ha sido ampliamente estudiado debido a que permite acceder a información relevante del mismo, para ser usada con fines de control. En la literatura existen numerosos resultados con respecto a observadores fraccionarios, sin embargo el estudio de observadores cuyo orden no coincide exactamente con el del sistema a observar, no ha sido convenientemente abordado. En este contexto, en el presente trabajo de título se plantea el diseño un observador de estado de orden fraccionario para sistemas lineales SISO (Single Input - Single Output), de orden entero y parámetros conocidos. Además se analiza su desempeño y se compara con observadores de orden entero, en cuanto a la rapidez de convergencia del error de observación, y a su robustez frente a cambios en los parámetros del sistema original y presencia de perturbaciones. Mediante desarrollos teóricos y simulaciones, se analiza primero el desempeño del observador de Luenberger de orden fraccionario para una planta de orden entero. Éste se realiza tanto desde el punto de vista de la estabilidad del sistema como de la influencia de distintos parámetros en su desempeño, considerando el caso ideal y también en presencia de perturbaciones y desconocimiento en los parámetros de la planta. Posteriormente se aborda la problemática del diseño de un observador de orden fraccionario, que otorgue alguna ventaja con respecto al desempeño del observador de Luenberger fraccionario. Se analiza la obtención de observadores a partir de una dinámica deseada para el error de observación y finalmente se presenta un observador fraccionario que sigue la estructura de Luenberger fraccionario, pero incorporando una modificación en la entrada que el observador considera. Como resultado del estudio se obtienen condiciones suficientes para la estabilidad de los esquemas de observación fraccionarios planteados y ventajas de los mismos con respecto al observador de Luenberger de orden entero, en cuanto a la velocidad de convergencia para 0<alpha<1 y también respecto de la atenuación de perturbaciones de alta frecuencia para 1<alpha<2. En cuanto a sus desventajas, los observadores fraccionarios estudiados se restringen a plantas estables, con lo cual su velocidad de convergencia está limitada por las características de la planta y no puede ser manejada arbitrariamente, como en el caso Luenberger de orden entero.
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Planificación de sistemas de transmisión para cuencas de alto potencial hidroeléctrico

Mandiola Lagos, Samuel Rómulo January 2014 (has links)
Ingeniero Civil Eléctrico / La presente memoria tiene por objetivo el análisis de la planificación de la transmisión para un conjunto de generadores medianos ubicados en una zona particular. Esto se realizará por medio del desarrollo de una herramienta de optimización que entrega como resultado una topología de red económica y práctica, cumpliendo con restricciones técnicas establecidas previamente. Debido a la naturaleza combinatoria del problema de planificación de la transmisión, la resolución mediante un método determinístico en tiempos aceptables es inviable. Por esto la herramienta de optimización se basa en la utilización de heurísticas que buscan disminuir las dimensiones del problema, obteniéndose con éstas resultados cercanos al óptimo, los cuales son suficientes para una etapa de prefactibilidad en la planificación. En particular se utilizan técnicas de agrupamiento difuso o Fuzzy C-Means para agrupar proyectos de generación, de manera de que en vez de resolver el problema total se resuelva para cada uno de los subconjuntos de generadores un subproblema de optimización de dimensiones considerablemente menores. Luego para resolver cada uno de los subproblemas se utilizan algoritmos genéticos, ya que esta técnica de optimización tiene un muy buen desempeño en el problema de planificación de los sistemas eléctricos de potencia. La herramienta desarrollada es implementada en el software de modelación matemática GNU Octave (símil libre de Matlab) en un conjunto de computadores trabajando paralelamente con el fin de aumentar la velocidad de convergencia del algoritmo genético. Para analizar el desempeño de la herramienta, ésta es probada en cinco casos de prueba con distintas características y niveles de complejidad. Con estos casos se demuestra la correcta convergencia del algoritmo genético y el algoritmo de agrupamiento. Además se prueba la metodología propuesta para casos con múltiples puntos de inyección, existencia de zonas prohibidas y posibles subestaciones colectoras. Para optimizar las conexiones se utilizan cuatro tipos de líneas de diferentes características técnicas. Los resultados obtenidos no son óptimos globales del problema, pero sí son soluciones económicas, prácticas y de un menor impacto ambiental, debido al menor número de líneas a construir y el mayor orden de las topologías. Finalmente se demuestra que la metodología propuesta disminuye las dimensiones del problema y disminuye la aleatoriedad de los algoritmos genéticos, ya que la heurística de agrupamiento guía al algoritmo genético hacia soluciones lógicas y prácticas.
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Modelamiento numérico de esfuerzos para métodos empíricos de estabilidad de caserones

Pérez Carrasco, Ernesto Rodrigo January 2015 (has links)
Ingeniero Civil de Minas / Los métodos de estabilidad gráficos corresponden a una herramienta empírica de diseño en donde se relacionan el tamaño de la geometría excavada, la competencia del macizo rocoso y la estabilidad de la excavación. Uno de los parámetros que incide en la estabilidad del caserón corresponde al factor de esfuerzos A , el cual es función de los esfuerzos inducidos sobre la pared y el UCS de la roca. Para la obtención de estos esfuerzos, Mathews (1981) desarrolló gráficos derivados del modelamiento numérico 2D en función de los esfuerzos in-situ y la geometría de la excavación. El objetivo de esta memoria es el desarrollo de nuevos gráficos de estimación de esfuerzos inducidos a partir del modelamiento numérico 3D y el análisis del impacto que éstos producen en el cálculo del factor A y en consecuencia en el diseño de caserones. La metodología propuesta consiste en 2 etapas: Modelamiento numérico, la cual se centra en la realización de curvas para estimación de esfuerzos inducidos, utilizando el software de modelamiento numérico en tres dimensiones RS3, con el objetivo de extender a geometrías 3D los gráficos propuestos por Mathews. Impacto en el diseño, se centra cuantificar el impacto generado en el cálculo del factor de esfuerzos. Para esto se realizan 1000 casos sintéticos de caserones, con diferentes geometrías y distintas condiciones de esfuerzos, a los cuales se les calcula el factor de esfuerzos utilizando tanto las curvas de Mathews como las nuevas curvas. Finalmente se aplican estos resultados a la base de datos de Mawdesley (2002) de manera de observar el impacto generado en el gráfico de estabilidad y en el radio hidráulico máximo permisible. El primer resultado de este estudio indica que en el caso de techos y paredes de término, las nuevas curvas de esfuerzos inducidos, derivadas del modelamiento numérico 3D, presentan grandes diferencias con la curvas propuestas por Mathews, esto repercute significativamente en el cálculo del factor A, pudiendo obtenerse resultados completamente distintos dependiendo de los gráficos utilizados. Por su parte en el caso de las paredes de término no se observan diferencias significativas entre ambos gráficos. Con respecto al impacto en el diseño, el principal resultado obtenido muestra que la utilización de las nuevas curvas de estimación de esfuerzos sobre techos y paredes de término trae como consecuencia la obtención de radios hidráulicos permisibles significativamente mayores a los de la metodología convencional, observándose diferencias promedio de 20% y 30% respectivamente. Por su parte, en el caso de las cajas no se observa un impacto significativo. Finalmente se recomienda la utilización de una base de datos histórica que contenga la totalidad de la información requerida (geometría de caserones y esfuerzos in-situ) con el propósito de evaluar de una manera más prolija el impacto de las nuevas curvas.

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