El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Analiza los esquemas termodinámicos de los ciclos Flash, Binario y Combinado para una planta geotérmica de 10 MW, se realizan los cálculos termodinámicos de manera analítica y a través de un modelamiento mediante el Software Aspen Hysys, con el fin de tener mayor certeza en los resultados obtenidos, tomando como factor el valor de la potencia obtenida por unidad de flujo másico extraído del yacimiento geotérmico. / Tesis

Estudia un sistema de dos spins ½, así como un sistema compuesto A+B, con SA = 2 y SB = 2 3; específicamente, analizamos un problema encontrado en el cálculo de la energía interna, en el contexto mecánico-estadístico no-extensivo: las energías internas calculadas en los respectivos subespacios de Hilbert son diferentes a las energías internas calculadas en el espacio de Hilbert completo. Introduce dos métodos para el cálculo de la energía interna en los subespacios de Hilbert: (1) el método común de la tercera versión de la mecánica estadística no-extensiva, con las matrices q  A y q  B , y (2) un método que considera que el ente físico que contiene la información del sistema físico no es la matriz  sino la matriz q , por consiguiente es sobre esta última matriz que deben realizarse las trazas parciales para obtener las matrices parciales, las cuales son denominadas EA y EB, que constituyen la solución adecuada al problema mencionado. El procedimiento de las matrices EA y EB tuvieron su origen en el artículo A study on Composed Nonextensive Magnetic System, Physica A 343, 499 (2004), desde esa fecha hasta la actualidad, el estudio de dicho procedimiento ha sido ampliado, cond-mat/0701495 (2007). El modelo de Heisenberg en la aproximación de campo medio es utilizado en el cálculo de la energía interna, mostrándose que la aditividad de la energía es satisfecha únicamente con las matrices EA y EB. / Tesis

Autorizado por el autor, pero con restricción para ser publicada a texto completo hasta el año 2010 / El objetivo general del presente trabajo de título es desarrollar un sistema computacional en línea, de uso público, que permita estimar las emisiones de gases de invernadero, en unidades de kilogramos de CO2 equivalente, resultantes de las actividades relacionadas al sector residencial. Estas estimaciones serán almacenadas en una base de datos, al igual que los datos relevantes ingresados por los usuarios. Actualmente no existe una aplicación de este tipo que se adapte a la realidad del sector residencial nacional. Es por esto que para el desarrollo de la aplicación se consideraron las fuentes de emisiones y los combustibles mas utilizados en el sector residencial y en el sector transporte, de acuerdo al INE, y se utilizaron factores de emisión propuestos por distintos organismos para los distintos usos de los combustibles. El resultado final fue la creación de una aplicación que permite a los usuarios hacer una estimación de sus emisiones de gases invernadero y conocer cual es el promedio de emisiones de los demás usuarios. Esto se consigue a través de una sencilla interfaz que presenta varias opciones para los usuarios al momento de ingresar los datos, con la finalidad de facilitar las estimaciones o búsqueda de información para el usuario. Se concluye que el sistema computacional en línea desarrollado presenta una alternativa de uso público que permite hacer estimaciones de manera sencilla de las emisiones de gases invernadero, siendo así un primer paso para la información respecto a la responsabilidad individual con respecto al problema del calentamiento global y por ende también es un primer paso para la posible toma de decisiones que disminuyan dichas emisiones. Queda para futuros proyectos el ampliar esta aplicación a otros sectores.

En este trabajo se estudió la factibilidad de obtener un material cerámico sinterizado a partir de una mezcla de polvos de diboruro de titanio con alúmina y polvos de titanio elemental (TiB2/Al2O3-Ti) y se caracterizó el material resultante. Los polvos de TiB2/Al2O3 fueron obtenidos por síntesis por combustión (SC) a partir de dos mezclas de polvos reactivos. La primera con aluminio (Al), óxido de titanio (TiO2) y óxido de boro (B2O3) y la segunda con Al, TiO2 y ácido bórico (H3BO3). Los polvos reactivos fueron mezclados durante 2 h, compactados en frío y posteriormente calentados en un horno con atmósfera de argón. El compuesto obtenido de la SC pasó por una etapa de molienda y se mezcló con titanio elemental. La mezcla se compactó a 554[MPa] y se calentó a 1100[°C] en diferentes atmósferas: argón, nitrógeno o aire. La caracterización de los materiales sinterizados comprendió: microscopía óptica y electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), ensayo de desgaste abrasivo y medición de microdureza. El material sinterizado resultante presentó baja porosidad, buena resistencia al desgaste y una microdureza máxima de 680 HV0,1. El material presentó dos regiones, una externa de color ocre y otra interna color negro. Se concluye que se logró obtener un material cerámico sinterizado a partir de una mezcla de polvos de TiB2/Al2O3-Ti, de buena resistencia al desgaste, alta microdureza y baja porosidad.

No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo principal de este trabajo es estudiar los mecanismos de transporte turbulento de calor y masa en una cortina de aire, a fin de proveer antecedentes para la evaluación de cortinas de aire como objetos físicos capaces de confinar calor y/o masa en ambientes cerrados con geometrías tipo corredor, como túneles. El trabajo se enmarca en el proyecto FONDECYT Nº1085015, que apunta a la caracterización experimental y numérica de los fenómenos de transporte, a través de un dispositivo de cortinas de aire doble jet-doble flujo. El estudio se llevó a cabo en un túnel de laboratorio a escala 1:34, dotado de dos dispositivos generadores de cortinas de aire en configuración doble jet-doble flujo, y de un foco de calor constituido por una resistencia eléctrica. La función deseada de las cortinas es evitar la propagación de calor y momentum hacia zonas alejadas de la resistencia. Para analizar los mecanismos de transporte, se midieron los campos de temperatura y velocidad en dos dimensiones, en una de las cortinas de aire y su entorno inmediato. Los datos registrados se utilizaron para determinar términos asociados al transporte turbulento de calor y masa, puesto que las cortinas de aire se caracterizan por tener un régimen fluidodinámico turbulento. Las mediciones de temperatura y velocidad se llevaron a cabo con una termocupla fina de rápido tiempo de respuesta y un sistema de Anemometría Láser Doppler (LDA-2D), respectivamente. Se obtuvieron y analizaron resultados para cuatro casos, con diferentes potencias en la fuente de calor y diferentes velocidades en la salida de los jets. En cada caso, se analizó el comportamiento de los términos asociados al transporte turbulento de calor y momentum en la zona de la cortina y su entorno inmediato. Adicionalmente se estudió el efecto de la fuente de calor sobre la dinámica de la cortina, mediante el cálculo del número de Richardson y el análisis espectral de las señales de velocidad en ciertos puntos en las capas de mezcla de la cortina. Se concluye que existen zonas críticas de transporte turbulento de calor y momentum que es necesario contemplar en la evaluación de las cortinas de aire como dispositivo confinatorio. Para una mejor comprensión del fenómeno, sin embargo, es necesario realizar mediciones en un dominio más fino que el utilizado en este trabajo en el eje longitudinal; en particular, debe analizarse en mayor detalle la zona de impacto de la cortina con el suelo. Se observa, para la mayoría de los casos, un régimen de convección mixta en ciertos sectores de la cortina, verificándose la influencia térmica de la fuente de calor sobre la dinámica de la cortina; este hecho releva la importancia de estudiar configuraciones con potencias más altas que las utilizadas en este trabajo para la fuente de calor.

El tema de este trabajo de título fue fabricar un material compuesto cerámico ferroso rico en TiB2 a partir de ferro aleaciones, mediante síntesis por combustión (CS) asistida por metalotermia, bajo una atmósfera de argón. Las materias primas utilizadas fueron ferro aleaciones de boro y titanio, y como material termítico aluminio en polvo y óxido de hierro (magnetita). Las ferro aleaciones y la magnetita se molieron hasta un tamaño de polvo de 63 µm, para luego ser compactadas a una presión de 550 [MPa], aproximadamente. Posteriormente, el compacto de polvos fue calentado y colocado sobre un disco de una aleación de Cu-25%pNi, con la intención de usarlo como material de aporte o infiltrante, ubicado, a su vez, sobre un sustrato de acero; todo lo anterior estaba dentro de un horno con atmósfera de argón, en el cual se produjo la reacción exotérmica. El material se caracterizó mediante microscopía óptica y electrónica de barrido, difracción de rayos X (DRX), ensayo de desgaste, medición de micro y macrodureza. Las micrografías ópticas mostraron una gran porosidad. También se observó una zona de alta densificación, se estableció que ésta se debió al escurrimiento de fases líquidas de las ferro aleaciones, y no a la infiltración del metal de aporte como se esperaba en un principio. Los perfiles de microdureza mostraron un rápido endurecimiento desde el centro hacia la superficie de la probeta, teniendo una microdureza promedio de 1111 ± 164 HV0,1. Las mediciones de macrodureza Rockwell entregaron valores promedio de 29 y 40 HRA en el centro y en la superficie de las probetas respectivamente. El ensayo de desgaste entregó tasas de pérdida de material en el rango 0,20-1,21 [mg/m]. Los análisis de DRX del material producido detectaron la presencia de TiB2, Al2O3 y Fe puro, así como óxidos de titanio y aleaciones de aluminio. Se concluyó que es factible utilizar metalotermia para asistir térmicamente la CS de las mezclas de polvos utilizadas para producir el material compuesto considerado. Sin embargo, se recomienda utilizar un material termítico que reaccione después de iniciada la CS de las ferro aleaciones, para intentar la infiltración deseada.

Chile es un país minero por excelencia, requiriendo procedimientos y equipos eficientes. Dentro de los equipos más utilizados se encuentran los molinos de bolas y SAG (Semi Autegenous Grinding), a los cuales se les exige una disponibilidad mayor al 90%. La disponibilidad de los molinos se ve afectada por los procesos de mantención, recambio de revestimientos (liners) y corrección de la alineación del engrane corona-piñón. Este último es un proceso iterativo consistente en agregar o quitar lainas de calibración por debajo de los descansos del eje piñón según corresponda y soltando o reapretando las bases de los contraejes, complicando el alineamiento con embrague. Este proceso es lento y complicado operacionalmente, involucrando inexactitudes en las correcciones por la deformación del molino en condición de operación. Dichas correcciones quedan a juicio del personal encargado de las labores, pudiendo llevar a errores e imprecisiones que aumentan el tiempo de ejecución de la faena y poniendo en riesgo a mediano y largo plazo la vida útil del engrane. El principal objetivo de esta memoria fue generar una metodología para mejorar el procedimiento de alineamiento aplicado en la actualidad, incorporando una calibración de desplazamientos asociados a la condición de operación de un molino, con tal de disminuir los tiempos de detención y así reducir los costos de mantención. La metodología consiste principalmente en construir un modelo computacional del molino, considerando la posición de la carga interna y la fuerza transmitida por el motor en operación y con esto determina las deformaciones en la zona de engrane del molino en operación ocasionadas por la carga interna por medio del método de elementos finitos, para así asociar a dichas deformaciones un grado de corrección del engrane y lograr calibrar de manera teórica el engrane. El modelo computacional construido permite analizar distintas condiciones de operación, bajo la aplicación de condiciones de borde adecuadas y simplificaciones de la geometría. Obteniéndose resultados que permiten comprender cómo se deforma el molino bajo condición de operación y como varía dicha deformación bajo distintas condiciones de carga. Los resultados muestran la importancia de considerar los desplazamientos, dados por las deformaciones en los procesos de alineamiento. De las distintas simulaciones realizadas bajo distintos estados de carga, fue posible observar el aumento progresivo en los desplazamientos de la corona en el sector de engrane. Cabe señalar que para las condiciones de operación de mayor carga se obtuvieron desplazamientos mayores a las tolerancias máximas permitidas en la dirección radial de la corona en la zona de contacto con el piñón, disminuyendo la distancia entre centros del engrane. Estos valores hacen resaltar la importancia de determinar con precisión dichos desplazamientos en los procedimientos de alineación realizados en la actualidad. Finalmente la metodología de alineamiento propuesta permite obtener de manera precisa, los desplazamientos netos que se deben realizar al engrane en el procedimiento de alineación.

El presente trabajo de título tiene como objetivo general estudiar, por medio de la experimentación y simulación, el circuito primario del Sistema Solar Térmico (SST) instalado en una vivienda energéticamente eficiente. Para realizar el estudio experimental se registran variables relevantes del SST que permiten, en base a cálculos energéticos, caracterizar su funcionamiento. Luego, realizando un análisis detallado de los equipos y registros, se utiliza el software TRNSYS para generar un modelo computacional que se ajuste al comportamiento real del sistema. Los objetivos de este modelo son conocer cómo se desenvuelve el sistema durante el año y explorar cambios no invasivos que permitan mejorar su rendimiento. Los cálculos realizados con la información del registro de datos indican que el sistema presenta un rendimiento del 26%, aportando 123,08 [kWh] durante la semana de medición. De esta misma forma, la situación simulada corresponde a un rendimiento del 24%, aportando un total de 111,3 [kWh] semanales. Esto indica que el modelo posee un error relativo menor al 10% en la aproximación del comportamiento de la vivienda. Por otro lado, al proceder con la simulación anual del sistema se obtiene un rendimiento de un 42%, lo que significa un aporte anual de 7642,5 [kWh]. Este aporte en energía renovable evita la emisión de 1,6 toneladas de CO2 anuales. En relación a las modificaciones que se pueden realizar para mejorar el rendimiento, se procedió identificando los puntos más sensibles del SST en base a los resultados detallados del registro, resolviendo cómo actuar frente a ellos para optimizar el funcionamiento del sistema. En este contexto, se identificó como uno de los puntos más críticos al sistema de control, al cual se le aplicaron cambios que significaron un incremento en el rendimiento desde un 24% a un 26%, implicando un aumento en el aporte solar del orden de 10 [kWh] durante la semana de simulación. Gracias a los resultados obtenidos se concluye principalmente que es posible utilizar el registro de datos y la simulación computacional para estudiar el comportamiento de un sistema existente, proponiendo soluciones que mejoren su desempeño en base a la simulación de distintos escenarios. De esta forma, se posee la capacidad de evaluar en el corto plazo una gran cantidad de soluciones con un elevado nivel de representatividad, existiendo la posibilidad de escoger la que más se ajuste a las necesidades del sistema en estudio.

Ingeniero Civil Mecánico / Un alto porcentaje de fallas en las líneas en transmisión es producido por impactos de rayos. A su vez, en líneas con cables de guardia, las fallas más comunes producidas por descargas atmosféricas son las causadas por arco inverso, las cuales se deben a una elevación de potencial en la torre provocada principalmente por la corriente de rayo circulante por la estructura o que se drena vía la resistencia de puesta a tierra. En función de lo anterior, el objetivo principal de esta memoria es determinar el valor de diseño de la resistencia de puesta a tierra a pie de torre en líneas de transmisión de alta tensión con el fin de reducir la tasa de fallas producidas por arco inverso, como parte de la coordinación de aislamiento. La metodología llevada a cabo en este trabajo consistió en realizar una búsqueda bibliográfica especializada, para luego implementar un método de cálculo de la tasa de fallas producida por arco inverso en función del valor de la resistencia de puesta a tierra. El método fue desarrollado en VBA (Visual Basic for Applications), lenguaje de macros de Microsoft Excel. Los resultados que se obtuvieron con el programa fueron comparados con datos de operación reales de líneas de transmisión, donde se obtuvieron resultados aceptables. Además, se revisaron otros métodos para mejorar el desempeño de una línea de transmisión con respecto al impacto de rayos y se realizó un caso de estudio para una línea de transmisión de 345 kV ubicada en zonas cordilleranas altiplánicas del norte de Chile. Como conclusión, se logró comprobar que el programa de cálculo de la tasa de fallas producidas por arco inverso es adecuado para dar una estimación del valor de la resistencia de puesta a tierra, con el fin de obtener un desempeño aceptable para la aislación de una línea en relación al fenómeno de arco inverso. Como trabajo futuro se podrían realizar mejoras al programa, ya sea incluyendo más variables, o agregando la tasa de fallas de blindaje de las líneas.

Este estudio tiene como propósito entender el fenómeno de la producción de partículas de hollín en la combustión de una llama de difusión, centrándose principalmente en el estudio de la combustión de gas obtenido de la pirólisis de biomasa vegetal sólida. Como parte de la técnica experimental se implementó un banco experimental que permita la evaluación de estas características en una llama de difusión laminar generada a partir de etileno y aire con distintas concentraciones de oxígeno, en un quemador axisimétrico tipo Guelder. Como antecedente, puede decirse que el hollín es uno de los principales contaminantes que se generan en el proceso de combustión y además, una de las principales fuentes de radiación de la llama. Complementariamente, este mecanismo de transferencia de calor tiene directa relación con la estructura de la llama y actualmente se piensa que es el responsable del fenómeno de extinción de llama (Quenching). Se realizaron mediciones que permiten obtener la distribución local de la temperatura y la fracción en volumen de hollín mediante la aplicación de la técnica de diagnóstico no intrusiva MAE (Modulated Absorption/Emission), utilizando longitudes de onda en el rango visible. En el caso de la temperatura, se realizó una evaluación indirecta de ésta a partir de la medición de la intensidad de la radiación del hollín a dos longitudes de onda distintas. La fracción en volumen de hollín se evaluó en base a las mediciones en una longitud de onda. Se encontró que la temperatura de la llama aumenta de manera proporcional con el contenido de oxígeno en el aire, para un mismo flujo de combustible. De los campos y perfiles de temperatura obtenidos, es posible identificar las zonas de máxima temperatura en la llama y ubicarlas en la zona central de ésta. Con respecto a la fracción en volumen de hollín, esta también aumenta con proporcionalmente con el contenido de oxígeno en el oxidante, encontrándose además que los máximos locales en cada nivel están correlacionados positivamente con las temperaturas máximas alcanzadas. De manera general, se encontró que las mayores concentraciones de hollín en la zona basal de la llama se ubican en los costados de ésta, mientras que en la zona central y superior de ésta las zonas de mayor concentración se ubican en el centro de la llama con respecto al eje de simetría. En conclusión, se encontró que la cantidad de oxígeno en el aire juega un rol importante en la temperatura de la llama y la fracción en volumen de hollín producida por ésta. Se encontró una proporcionalidad directa entre el porcentaje de oxígeno y la temperatura y fracción en volumen de hollín. Más aún, la existencia de una correlación entre los máximos de temperatura y los de fracción en volumen de hollín revalida la afirmación hecha en los antecedentes donde se señala al hollín como una de las grandes fuentes de radiación de la llama. Con respecto a la técnica, se demostró su efectividad como método de diagnóstico rápido y preciso, no siendo necesario en este caso, dada la estabilidad de la llama, una modulación a altas frecuencias.