Ingeniero Civil / El presente trabajo estudia experimentalmente el mecanismo de acuñamiento inducido térmicamente descrito por Pastén (2013), el que explica la acumulación de desplazamientos en taludes de roca sometidos a cambios cíclicos de temperatura superficial. El objetivo del trabajo es validar experimentalmente el mecanismo de acuñamiento y determinar las condiciones geométricas y patrones de difusión térmica que lo exacerban. El modelo experimental contempla el uso de un modelo físico que consiste en un sistema bloque-cuña de acrílico que reacciona en un marco rígido de aluminio montado dentro de un contenedor térmicamente aislado con un sistema interno de control de temperaturas. El diseño experimental del sistema contempla la elección de los materiales constituyentes, el dimensionamiento de las piezas de acrílico, la elección de los sensores de desplazamiento y temperatura, el estudio de la estabilidad del bloque frente al deslizamiento y volcamiento, y el análisis térmico. Las variables experimentales que considera este trabajo son el ángulo de inclinación de la base y la amplitud de temperaturas y el periodo del ciclo térmico. Los resultados obtenidos del modelo experimental confirman la directa proporcionalidad entre el periodo cíclico y la amplitud de temperatura al interior del acrílico. Además, se determina que los desplazamientos plásticos por ciclo del sistema son proporcionales a la amplitud de temperatura al interior del acrílico. Finalmente, se obtiene que el sistema acumula desplazamientos en la etapa cíclica y en la de enfriamiento final. / Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto Fondecyt de Iniciación N° 11130363

Elabora un modelo matemático, utilizando los principios de la mecánica de fluidos, que permita simular las operaciones de embalses con enfoque multipropósito. Para ello emplea las principales ecuaciones de la mecánica de fluidos para estudiar el comportamiento del flujo en un embalse, plantea un diagrama de flujo para la resolución del modelo matemático generado haciendo uso del método numérico Runge-Kutta de 4to orden frente a escenarios probables de simulación y compara los resultados obtenidos al emplear el método Runge-Kutta de 4to orden con los resultados obtenidos al emplear el software de simulación HEC-RAS v4.1.0 en flujo no permanente. / Tesis

El presente documento corresponde a la memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas de la Universidad de Chile y trata de la caracterización geotécnica y la determinación de ángulos de talud para el proyecto minero a cielo abierto Franke, la cual se encuentra ubicada en el distrito de Altamira, en el límite sur de la región de Antofagasta. Para la caracterización geotécnica se realizó primero una revisión de los métodos de clasificación geotécnica más utilizados. En base al tipo de dato geotécnico del proyecto se considero el Geological Strength Index (GSI) como el método de clasificación geotécnica a utilizar. Luego, se analizó la orientación de las estructuras dentro del yacimiento, de acuerdo a datos entregados por inspección de pozos de sondajes con sensores ópticos. Como resultado este análisis se concluye que existe una orientación preferente de las estructuras en la dirección NW-NNW la cual es coincidente con el rumbo de las estructuras mayores presentes en el yacimiento. A continuación se caracterizaron las diferentes unidades litológicas (que habían sido anteriormente determinadas y que se orientan de forma horizontal y de forma sub-paralela, obteniéndose un GSI en un rango de 45-55 lo cual significa una baja variabilidad. Con esto se concluyó que la litología, en este caso, no diferencia claramente dominios geotécnicos. Se postula que la variación de GSI estaría relacionada más con el evento mineralizador. Es así, que de acuerdo a la clasificación del GSI se presenta un macizo menos competente en el centro del rajo proyectado, creciendo su competencia conforme se aleja del centro. A partir de la zonificación descrita en base a GSI y estructuras y de la geometría proyectada del rajo se sugirieron 14 perfiles de análisis. Se determinó entonces, con ayuda de la red de Schmidt y diagramas de polos, el modo de falla de cada uno de los taludes en los perfiles antes sugeridos, siendo estos mayormente cuñas y algunas fallas planas. Finalmente se procedió a realizar los análisis de estabilidad de acuerdo a los potenciales modos de falla anteriormente determinados, a saber: análisis por contención, análisis de equilibrio limite (determinístico y probabilístico) de fallas planas y cuñas y análisis rotacional. Se hicieron entonces simulaciones de acuerdo a cada perfil para el tipo de falla correspondiente, a fin de analizar la posibilidad de un incremento del ángulo de talud entregado por la ingeniería de perfil anteriormente desarrollada. Se aprecia, como resultado de los análisis de estabilidad, que los ángulos de talud varían entre 51° y 55°, siendo este último valor determinado por el criterio de bermas para la contención de caída de rocas. Asimismo se sugiere que el sector sur de la mina pudiese presentar algunos problemas de estabilidad. Finalmente se recomienda continuar actualizando el índice GSI en conjunto con el desarrollo de nuevas labores mineras, así como también la realización de ensayos de compresión uniaxial para todas las litologías presentes, a fin de obtener una aproximación más exacta del la resistencia a la compresión uniaxial de la roca.

El principal objetivo del presente trabajo de título es evaluar, mediante simulación, la respuesta dinámica de un molino tipo SAG con motor de anillo, en distintas situaciones operacionales. La tarea fue desarrollada bajo condiciones lineales de rigidez y el método de elementos finitos, utilizando la plataforma computacional ANSYS. En particular, se buscó la caracterización de los puntos críticos del equipo, tanto en el plano estructural como dinámico, es decir, fueron definidas las combinaciones de variables mecánicas, como deformaciones, esfuerzos, rigideces, velocidades de rotación del molino, frecuencias naturales y modos normales, que en conjunto denotan potenciales anomalías operacionales o fallas, con un enfoque especial en la variación del espacio de aire presente entre el estator y el rotor del equipo. Para esto se efectuó un análisis estructural, de rigidez, modal y finalmente un análisis de colapso de entrehierro. Paralelamente fue planteada una metodología de análisis clara y reproducible, mediante un protocolo de etapas e implementaciones técnicas utilizadas. La importancia de la realización de un análisis de estas características, se funda en la reducida oferta que este tipo de estudios posee a nivel mundial y la presente situación de la industria minera nacional, en donde un número considerable de molinos SAG con motor tipo anillo, ha sufrido fallas en su operación. El principal fenómeno mecánico estudiado en este trabajo son los denominados esfuerzos radiales excéntricos, generados por la interacción magnética entre el rotor y el estator del molino. Los factores predominantes en la existencia de estos esfuerzos, son inevitables fallas de montaje del equipo y las deformaciones que este sufre en operación. Éste último factor se refiere directamente a la magnitud de la rigidez global del sistema y a la de sus componentes. Los resultados finales del trabajo mostraron una disminución del 51% de la rigidez horizontal global respecto de la vertical. Particularmente se observa una notable asimetría de la rigidez del estator e importantes deformaciones. En términos cuasi-estáticos el espacio de aire estator-rotor no alcanza variaciones alarmantes, sin embargo, incorporando los resultados obtenidos en el análisis modal, existen dos modos normales del sistema (#4 y #5) que perjudican notablemente esta dimensión, cuyas frecuencias naturales se encuentran cercanas a dos fuentes excitatorias del sistema, en condiciones nominales de operación. Se concluye que los puntos críticos del equipo están directamente relacionados con dos modos normales del sistema, los que alteran directamente el espacio de aire estator-rotor. Especial énfasis como potencial de falla se le entrega al modo #5, dada su reducida capacidad de amortiguamiento. En términos estructurales el protagonista de las mayores debilidades y asimetrías en su rigidez, es el estator. Sin pretender asegurar que estas son las causas de las fallas de los equipos en faena, se pretende acotar el problema y establecer estos focos críticos como hipótesis de estudios de mayor complejidad. En términos generales, también se concluye que la simulación es una herramienta potente, que en buen uso, entrega información valiosa en estudios ingenieriles.

Ingeniero Civil Matemático / El objetivo de este trabajo es revisar la historia de un problema formulado hace ya más de 250 años, y que todavía no ha abandonado el terreno de la conjetura. De hecho, las ecuaciones de Euler y de Navier - Stokes en tres dimensiones espaciales constituyen hoy en día un desafío para matemáticos, físicos e ingenieros; aunque mucho se ha descubierto, la naturaleza de las soluciones sigue siendo un gran misterio. Precisamente, se ignora si las soluciones de la ecuación de Euler o de Navier - Stokes tridimensional (en el caso incompresible), partiendo desde condiciones iniciales regulares, mantienen esta propiedad en todo tiempo posterior, o bien desarrollan en tiempo finito una singularidad. La investigación comienza con un repaso de aquellos conceptos esenciales de la mecánica de medios continuos que se consideran indispensables para un futuro estudio de la formación de singularidades en las soluciones de la ecuación de Euler o de Navier - Stokes tridimensional. Dentro de este repaso se otorga particular atención a la ecuación de evolución de la vorticidad, una de las herramientas fundamentales en el tratamiento matemático de los fluidos, ya sean ideales o viscosos. Posteriormente se revisan los resultados clásicos concernientes a la existencia, unicidad y regularidad de soluciones de la ecuación de Euler y Navier - Stokes incompresible (en los casos bidimensional y tridimensional). A partir de estos teoremas surge naturalmente el fenómeno del quiebre, en tiempo finito, de la regularidad de dichas soluciones. Este misterio ha sido parcialmente desvelado por el ya famoso criterio de Beale - Kato - Majda, que establece que si una solución inicialmente suave de la ecuación de Euler o de Navier - Stokes 3D desarrolla una singularidad en el instante $T^{*} > 0$, entonces su campo de vorticidad $\omega(t)$ se acumula tan rápidamente en el tiempo de modo tal que: $$ \lim\limits_{t \nearrow T^{*}} \int\limits_{0}^{t} \Vert \omega(s) \Vert_{L^{\infty}} \,ds = \infty. $$ Luego de elaborar un recuento histórico sobre algunos de los intentos que han sido llevados a cabo con la intención de poner fin a esta polémica (en el caso de la ecuación de Euler 3D), en el capítulo N°6 se describe detalladamente un experimento numérico del año 2014, diseñado por Thomas Hou y Guo Luo con el propósito de hallar potenciales soluciones singulares y axisimétricas de la ecuación de Euler 3D. La principal novedad de este trabajo de memoria está en el estudio del \textit{ansatz} auto - similar propuesto por Hou y Luo para formalizar sus observaciones numéricas: se demuestra analíticamente que dicho \textit{ansatz} no conduce hacia una solución singular de la ecuación de Euler incompresible y tridimensional. El trabajo de memoria concluye con la exposición de algunos resultados que son aplicables únicamente a la ecuación de Navier - Stokes incompresible y tridimensional, tales como la estimación de Caffarelli - Kohn - Nirenberg de la medida de Hausdorff del conjunto de puntos singulares, o bien, diversos teoremas del tipo Liouville en este contexto. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto Fondecyt N° 1150066

Magíster en Minería / La determinación de los componentes geométricos de un talud minero está basada en algún criterio de aceptabilidad del diseño en conjunto con los requerimientos de la operación minera. Normalmente el criterio de aceptabilidad está expresado en términos del factor de seguridad (FS) aceptable. Un problema que resulta interesante de estudiar es la determinación del impacto que se produce en la envolvente del rajo final, en el diseño minero de fases, en el programa de producción, y en la valorización de los planes mineros, al variar el factor de seguridad aceptable de los taludes pertenecientes a un rajo abierto. Como parte de la metodología, se realizó un análisis conceptual que permitiera entender los fundamentos geomecánicos para el cálculo del FS en un talud minero y el impacto en el beneficio económico y en la altura de la envolvente económica que se produce al considerar distintos factores de seguridad aceptables en un ejemplo en 2 dimensiones. Posteriormente, a través de un caso de estudio se determinó el efecto que se produce en todas la etapas del proceso de planificación minera al considerar distintos factores de seguridad aceptables. En el análisis conceptual, se concluyó que el criterio más apropiado para la determinación de la resistencia de un macizo rocoso perteneciente a un talud minero explotado a cielo abierto es el criterio de Hoek-Brown para el caso de un macizo rocoso perturbado (D=1). Como parte del ejemplo conceptual desarrollado, se obtuvo que en el escenario asociado a un FS aceptable de 1.2 tanto el beneficio económico como la altura de la envolvente económica fueron considerablemente mayores en relación al escenario asociado a un FS aceptable de 1.4. En el caso de estudio usado para este trabajo, la diferencia de altura de las envolventes económicas entre los escenarios asociados a distintos factores de seguridad aceptables fue prácticamente nula. De lo anterior se pudo concluir que las diferencias de alturas de las envolventes económicas al considerar distintos criterios de aceptabilidad van a depender de las características intrínsecas del modelo de bloques. Tanto en las etapas de optimización como de diseño minero se obtuvo que las principales diferencias entre los escenarios asociados a distintos factores de seguridad aceptables se presentaron en la razón estéril-mineral y en el beneficio marginal. Se pudo apreciar que la razón estéril-mineral aumenta a medida que se incrementa el FS aceptable, mientras que el beneficio marginal disminuye a medida que el FS aceptable es mayor. Además de obtener una disminución en el Valor Presente Neto y en las reservas mineras al considerar un factor de seguridad aceptable mayor con respecto a uno menor, se pudo concluir que el FS de los taludes de fases contiguas cuyas paredes no forman parte del rajo final fue considerablemente mayor al FS aceptable. A raíz de este resultado se puede plantear que existe la posibilidad de incrementar el ángulo de talud en aquellas paredes que no formen parte del rajo final.

En la construcción de la carretera Kimbiri-Kepashiato, tramo Cielo Punku-Quebrada Honda (km 1+000 al km 5+000), se encuentran zonas totalmente inestables con presencia de rocas sedimentarias (Arenisca y Limolita), ubicadas en las progresivas km 1+380 y km 3+280 respectivamente. Para lo cual se tuvo que realizar un estudio geotécnico detallado, trabajos de campo (calicatas) y los respectivos ensayos de laboratorio, con aplicación de los softwares RocData v 4.0 y Slide en su versión 6.0, fijando condiciones geotécnicas estables, y los principales resultados son: valores del ensayo de corte directo para la arenisca su cohesión = 0.93 kg/cm2, fricción= 23.4º y para la limolita, su cohesión = 0.61 kg/cm2, fricción = 21.2º .Cabe resaltar que, estos valores de Cohesión y fricción, corresponden a una superficie de discontinuidad. Con la aplicación del Software RocData v 4.0, se obtuvieron los valores de Resistencia equivalentes de cohesión y fricción, arenisca disturbado 299.5 kpa ,57.3° y limolita 47.5 kpa, 34.5° y arenisca no disturbado 416.3 KPa, 63.7º y limolita 59.7 KPa, 45.9º respectivamente, utilizados en los cálculos de Factor de Seguridad (modelamiento numérico). Para los trabajos de voladura de rocas se tomaron en cuenta el Índice RMR (Bienawski, 1989). Arenisca = 50 y limolita = 40, los cuales se encuentran dentro de la clase de roca III, macizo de regular calidad. Se ha realizado el análisis de estabilidad y el cálculo de factor de seguridad, como se muestra en la tabla n° 7, donde los resultados del factor de seguridad (FS) con valores altos cumplen con los criterios de estabilidad FS mín. Estático ≥ 1.40 y FS mín. (Pseudo) ≥ 1.10 que es la condición actual en la que se encuentra el talud, sin perturbaciones de voladura. Las dos unidades litológicas (arenisca y limolita), junto con las propiedades asignadas a cada una de ellas, conforman el modelo geológico-geotécnico, resulta fundamental y ser aplicado para la planificación y diseño de campañas de investigación, previa a la ejecución de obras viales. / Tesis

El objetivo principal de este proyecto de tesis frente a la problemática de los altos esfuerzos es evaluar las condiciones geológicas, geomecánicas de la mina y la actividad sísmica presente, con el propósito de optimizar el diseño de los sistemas de sostenimiento de las labores de una mina subterránea. La metodología del proyecto inicia con la revisión bibliográfica sobre los mecanismos de origen e implicancias de eventos sísmicos, las características de la sismicidad inducida, diseño de sostenimiento principios de sostenimiento. Después, se realiza el estudio de la geología, la caracterización geomecánica de la mina y el análisis numérico de esfuerzos. Luego de ello, se recopila toda la información sísmica existente de la mina, en función a la ubicación y magnitud del evento sísmico, lo que va a ayudar a determinar la probabilidad de ocurrencia de estos eventos en las labores. Asimismo, se efectúa la velocidad pico partícula y la energía liberada del evento sísmico. Finalmente, estos resultados permiten zonificar las labores que presentan condiciones críticas y no críticas de sismicidad. De la evaluación de la sismicidad inducida se determina que, la zona de Inferior y la zona de Central se encuentran bajo condiciones de sismicidad críticas, y la zona Superior y las vetas Jorge, Mariano y Kimberly se encuentran bajo condiciones de sismicidad no críticas. Asimismo, del diseño de sostenimiento se concluye el uso de pernos hydrabolt por su gran capacidad dinámica de absorción. En la zona Central se propone la implementación de pernos hydrabolt más doble malla electrosoldada. En la zona Inferior, la zona Superior y las vetas Jorge, Mariano y Kimberly se propone la instalación de pernos hydrabolt, pernos helicoidales con resina más una y doble malla electrosoldada, según el tamaño de labor evaluado. El impacto en los costos es favorable para todas las labores en la zona Inferior, la zona Superior y las vetas Jorge, Mariano y Kimberly. Por otra parte, en la zona Central los costos son favorables para las labores de anchos menores o iguales a 4 m, pero para las labores de anchos por encima de los 4 m, los costos son ligeramente mayores que el sistema actual de sostenimiento; sin embargo, el nivel de riesgo es menor para el diseño propuesto de sostenimiento y posee un mejor costo-beneficio que el sistema actual de sostenimiento.

La presente tesis consiste en realizar un estudio de prefactibilidad para la implementación de un taller mecánico de servicio integral y venta de repuestos para taxis en Lima Metropolitana, en el que se brindará un servicio diferenciado y de buena calidad. En el primer capítulo, Estudio Estratégico, se analizaron los factores del microentorno y macroentorno; posteriormente, se definió la misión y visión de la organización y se realizó el análisis FODA que permitió determinar una estrategia de diferenciación basada en la calidad del servicio al cliente. En el segundo capítulo, Estudio de Mercado, se seleccionó el mercado objetivo y se estudió el perfil del consumidor mediante una encuesta; después, se proyectó la demanda y la oferta en número de vehículos para el servicio de taxi. Luego, se determinó la demanda del proyecto en un horizonte de diez años. Finalmente, se establecieron los parámetros de comercialización: plaza, promoción, publicidad, producto y precio. En el tercer capítulo, Estudio Técnico, se determinó la localización, tamaño óptimo de la planta, descripción del proceso productivo; así como los requerimientos de los procesos, tales como requerimiento de turnos y mano de obra, materiales, herramientas y equipos. Además, se definió las características físicas del local y la distribución de planta. En el cuarto capítulo, Estudio Legal y Organizacional, se analizaron los aspectos legales necesarios para la formalización de la empresa. También, se estableció la estructura organizativa, describiendo las funciones y perfil del personal. En el quinto capítulo, Estudio Económico y Financiero, se determinó el monto total de la inversión que es S/. 3 043 737, la forma de financiamiento, el Costo de Oportunidad de Capital (COK) y el Costo Ponderado de Capital (WACC). Además, se definieron los presupuestos de ingresos y egresos para estructurar el Estado de Ganancias y Pérdidas, y Flujo de Caja Económico y Financiero. En el sexto capítulo, Evaluación Económica-Financiera, se determinó que la inversión se recuperará en el séptimo año de operación; además, se realizó el análisis de sensibilidad evaluando los cambios en precio, demanda y costo, donde el VAN y TIR cumplen con las condiciones para demostrar que el proyecto es viable.

The aim of this work has been the design and demonstration of refractive devices, not only for acoustic waves, but also for flexural waves in thin plates. Mathematically these problems have been treated by means of the multiple scattering theory, because the geometries of the problems were mainly circular and such theory is the best one in these cases. The multiple scattering theory, previously stated, is here explained. Additionally, a multilayer scattering theory for flexural waves is here introduced and successfully used to numerically simulate their behavior. Therefore, this PhD thesis is divided in two parts. The first part is devoted to describe two acoustic refractive devices: a gradient index lens and an omnidirectional broadband acoustic absorber, or “acoustic black hole”. Both are based on sonic crystals consisting of of rigid cylinders immersed in a fluid background. As the homogenization method states, the desired refractive index can be obtained by tailoring the radii of the cylinders. Thereafter, numerical simulations and measurements were conducted to test the behavior of each device. For this purpose, two specific measuring systems were developed: the two-dimensional chamber and the impedance chamber. Both are here explained in detail. The second part describes the design of refractive devices for flexural waves. Instead of using “platonic crystals”, we made use of the peculiar dispersion relationship of flexural waves. As the equation states, the wave speed is modified not only by the elastic properties of the plate, but also from its thickness. Using the latest approach a set of numerical simulations of known circularly symmetrical gradient index lenses have been performed. Additionally, an omnidirectional broadband insulating device for flexural waves has been designed. It consist of a well-like thickness profile in an annular region of the plate, that mimics the combination of an attractive and repulsive potentials. The waves are focused at its bottom and dissipated by means of an absorptive layer placed on top. Numerical simulations are here presented and discussed. Finally, we present an in-plane flexural resonator, consisting of a hole in a thin plate traversed by a beam. Here, a closed form of the transfer matrix is obtained by coupling the Kirchhoff-Love and the Euler-Bernoulli motion equations. Numerical simulations, tested against a commercial finite element simulator, prove its efficiency / Climente Alarcón, A. (2015). Refractive devices for acoustical and flexural waves [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48536 / TESIS