El objetivo general de esta memoria es diseñar un motor Stirling de baja entalpía para estudiar la posibilidad de generar electricidad mediante fuentes geotérmicas con esta tecnología, principalmente para red domiciliaria. Para esto, se analizó el desempeño de un prototipo de motor Stirling en las dependencias del Departamento de Ingeniería Eléctrica. Así, los resultados obtenidos en el análisis de esta última fueron la base para el diseño del motor Stirling de baja entalpía. Se procedió a la recopilación de antecedentes en cuanto a la tecnología a utilizar, los costos asociados, y la potencialidad de los recursos disponibles. Posteriormente, se elaboraron modelos termodinámicos con el fin de estudiar el comportamiento de un motor Stirling ante las condiciones térmicas de las fuentes geotermales. Estos modelos permitieron seleccionar las dimensiones y la configuración de los elementos constituyentes de la máquina. Los modelos entregaron información valiosa sobre la potencia útil generada por la máquina y sus pérdidas asociadas, identificando sus partes críticas y las soluciones posibles. Se estudió en detalle los tipos de tecnología que se utilizan para motores Stirling de baja entalpía con el fin de elaborar un diseño óptimo. En este sentido, el diseño se basó en experiencias anteriores en este tema, buscando las mejores alternativas y optimizando aquellos diseños. Finalmente, se diseñó un motor Stirling para las condiciones específicas de las fuentes geotermales en Chile, utilizando tanto la información recopilada como las conclusiones obtenidas tras el trabajo en la minicentral.

El cobre es uno de los mejores materiales para la conducción eléctrica y térmica. Lamentablemente, su mala resistencia al creep no permite su aplicación cuando se requiere óptimas propiedades mecánicas a altas temperaturas, tales como electrodos de soldadura por contacto. Una de las maneras de mejorar el comportamiento del cobre ante el creep es mediante la adición de dispersoides cerámicos nanométricos. El presente trabajo se encuentra en el marco del proyecto FONDECYT N° 1070294, el cual pretende estudiar el efecto del creep en aleaciones base cobre, endurecidas por dispersión. En este estudio se ha planteado, como objetivo general, la caracterización de la micro y nano estructura de aleaciones mecánicas de CuAl, Cu-V y Cu-Ti. Esta caracterización radica principalmente en el análisis de la evolución del tamaño de cristalita de las aleaciones, mediante técnicas de análisis de difracción de rayos X (DRX); en la determinación de la presencia de partículas de precipitado y en el estudio de las transformaciones de fases ocurridas durante el calentamiento de las aleaciones, a través de calorimetría diferencial de barrido (DSC) y DRX. Con el fin de estudiar la evolución de las aleaciones durante el proceso de fabricación y durante el periodo de servicio, el análisis de DSC y DRX es realizado antes de la molienda mecánica, luego de 30 horas de molienda y luego de la extrusión en caliente de los polvos aleados (esto último en la aleación de Cu-V). Luego de los análisis se evidencia que: • Todas las aleaciones estudiadas presentan tamaños de grano nanométrico (≤50 [nm]). • Las aleaciones de CuV y CuTi presentan textura a 10 y 20 horas de molienda. Tras 30 horas de molienda la textura disminuye drásticamente. No se detecta textura en la aleación de CuAl. • No se logra determinar una zona de recristalización a temperaturas menores de 1100[K].

Los anillos de vorticidad son estructuras compactas que se deben a la rotación de fluido en torno a un eje circular y que se desplazan sobre su eje axial con una velocidad inducida por el propio giro del fluido. El estudio de anillos de vorticidad ha sido ampliamente documentado debido a sus potenciales aplicaciones en diversas áreas de la ingeniería, tales como, generación de sonido o procesos de transporte y mezcla. La forma más utilizada experimentalmente de generar un anillo de vorticidad es mediante el desplazamiento de una columna de fluido a través de un orificio en una placa plana. El principal parámetro que caracteriza un anillo de vorticidad es el número de Reynolds, definido como Re = Ua D0/, donde Ua es la velocidad de advección del anillo, D0 es el diámetro del orificio de salida y  es la viscosidad cinemática del fluido. Esquemáticamente y para efectos de resultados, los anillos de vorticidad pueden ser representados por un elipsoide oblato al cual se le llama burbuja y por un núcleo que toma la forma de un toro de revolución donde se concentra la vorticidad del fenómeno. El presente trabajo cuenta con el apoyo del proyecto FONDECYT 1085020 que estudia el comportamiento de escalares pasivos en campos de velocidad generados por diversas estructuras. En este trabajo se estudiaron los mecanismos de transporte y difusión de una sustancia escalar pasiva producto del campo de velocidad generado por anillos de vorticidad. Utilizando el software CFD Fluent v6.3 se resolvieron numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes en tres dimensiones mediante simulación numérica directa (DNS) y la ecuación de transporte de la sustancia escalar. Los resultados de la generación de anillos 3D fueron validados con información experimental proporcionada por el laboratorio LEAF-NL y con resultados teóricos conocidos. La validación experimental determinó que los anillos generados numéricamente difieren en menos de un 10% de los anillos estudiados experimentalmente. Se verificó que, para la geometría escogida, la dinámica de un anillo de vorticidad se relaciona directamente con los parámetros de generación encontrándose esas relaciones. Al hacer pasar un anillo de vorticidad por una distribución uniforme de escalar a modo de una pared delgada se verificó que la cantidad de sustancia retenida por el anillo es directamente proporcional al espesor de la pared y al número de Reynolds del anillo. En el caso en que la sustancia escalar es introducida en el anillo durante la generación, se establece que el transporte de la sustancia dentro de la burbuja y del núcleo del anillo decaen según una ley lineal en la mayoría de los casos, sin embargo para distancias cortas, un anillo puede transportar entre un 40 y un 70% de la masa inyectada justo durante su formación.

El presente trabajo de memoria tiene como objetivo general desarrollar un diseño conceptual y estudio de factibilidad para la construcción de una terminal regasificadora para el país, considerando la realidad y necesidades actuales de la nación. Como etapa inicial se realizará una cuantificación del mercado de gas natural en Chile, identificando los requerimientos y consumidores objetivos para definir las capacidades solicitadas. Una vez hecho esto, se procederá a definir la ubicación geográfica considerando que esto tiene un alto impacto en el diseño del proceso y costos de la planta. Luego, se hará un análisis de los procesos óptimos considerando las variables definidas en las etapas previas. Ya definidos los procesos se avanzará en el balance energético y másico con el objetivo de diseñar los equipos que cumplan con los requerimientos definidos. Finalmente, ya definidos los procesos y equipos se realizará un estudio de factibilidad técnica-económica de la planta y un análisis haciendo uso de herramientas de simulación (ASPEN ).

El cobre se utiliza para aplicaciones que buscan una buena conductividad eléctrica y térmica, pero el problema radica en su resistencia mecánica a altas temperaturas, esta se puede mejorar al endurecer el material con una dispersión de elementos cerámicos, así la resistencia mecánica disminuye poco a altas temperaturas y no afecta de sobremanera la conductividad ni térmica ni eléctrica. Este trabajo tiene por objetivo fabricar una aleación con dispersión de carburos de titanio y vanadio, en particular (Cu - 2,5%v TiC -2,5%v VC, determinar como afecta esta composición en la compresión en caliente y creep y compararla con otras aleaciones anteriormente investigadas, además de su textura en la molienda y la variación de la microdureza con la temperatura de recocido y de extrusión. La dispersión se puede lograr a través de la molienda reactiva que consiste en someter al polvo a grades deformaciones plásticas para lograr la formación in situ de carburos. El proceso se inicia llenando el molino atritor con bolas de acero, el líquido de molienda (en este caso tolueno) y los polvos homogenizados. Luego se consolidan en caliente extruyéndolos a dos temperaturas diferentes: 750 y 850 °C. La caracterización de la aleación es a través de difracción de rayos X, de microscopía electrónica de transmisión y microdureza. Las probetas son recocidas una hora a rangos de temperaturas establecidos entre 400 y 900 oC, son medidas sus resistencias al ablandamiento en función de la temperatura de recocido y determinado microdureza Vickers para una carga de 100 [gr]. El ensayo de termofluencia se realiza para un rango entre 500 y 850 °C y las cargas aplicadas, de los 60 a los 100 [MPa].

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La liofilización es un proceso de secado utilizado principalmente en la industria alimentaria y farmacéutica, en el que el agua de un producto se extrae por sublimación. De esta manera se elimina el agua desde el estado sólido al gaseoso, sin pasar por el estado líquido. Para ello, el producto debe ser congelado e introducido en una cámara de vacío (liofilizador). Esta técnica, al trabajar a bajas temperaturas, evita en gran medida las pérdidas nutricionales y el deterioro organoléptico provocado con los otros tipos de secado (aire caliente, hornos, micro-ondas, etc.), obteniéndose productos de mayor calidad nutricional, sabor y textura. El principal objetivo de este trabajo experimental fue estudiar la influencia del método de congelamiento en el daño microestructural de arándanos liofilizados. Para ello, se congelaron arándanos mediante diferentes métodos de congelación, para así variar el tiempo empleado en congelar las muestras. El método más rápido utilizado fue el HPSF (High Pressure Shift Freezing), que destaca por generar un congelamiento volumétrico de muy alta velocidad. También se congelaron arándanos en cámaras frigoríficas convencionales a -20°C y -80°C, que por sus características fueron considerados de baja y mediana velocidad respectivamente. Una vez congeladas y liofilizadas las muestras, se tomaron micrografías SEM de su interior y exterior, y se realizaron pruebas de rehidratación y de firmeza, con el fin de caracterizar el daño interno que provocan los cristales de hielo formados con los distintos métodos. En el congelamiento a -20°C, se observaron poros (dejados por los cristales de hielo) de gran tamaño, generando rupturas importantes en los tejidos y separación de la piel con el resto del fruto. Además, los resultados de las pruebas de rehidratación y de firmeza descartan, que a dicha temperatura, un arándano pueda restituir su apariencia original. A medida que aumenta la velocidad de enfriamiento, el daño interno disminuye y a su vez, aumenta la capacidad de rehidratación y la firmeza. Es así como los mejores resultados fueron obtenidos en muestras congeladas mediante HPSF, registrándose una mejor conservación de la integridad del fruto. Por lo anterior, el congelamiento por HPSF y posterior liofilizado se proyecta como método promisorio para la conservación de arándanos con características cercanas a un fruto natural.

La contaminación atmosférica es un tema de gran preocupación, debido a que afecta directamente al medio ambiente y a la salud de las personas. En este contexto, uno de los contaminantes criterio de mayor impacto es el material particulado (MP), el cual es generado principalmente por la combustión en motores diesel. El propósito principal de este estudio es analizar física y químicamente el material particulado emitido por distintas tecnologías de buses urbanos diesel, mediante el uso de microscopía electrónica de transmisión. Para lograr este objetivo el estudio se dividió en dos etapas: primero se obtuvieron muestras de MP de algunos buses pertenecientes al sistema Transantiago. Los buses fueron medidos en un dinamómetro de chasis perteneciente al Centro de Control y Certificación Vehicular (3CV), en el cual el bus siguió un ciclo de conducción estándar. La captura de MP se llevó a cabo a través de pequeños soportes de muestreo. La segunda etapa fue desarrollada en el Laboratorio de Microscopía Electrónica de la Universidad de Chile, y consistió en observar las distintas estructuras y morfologías de MP presentes en el soporte. Se hallaron diversas morfologías, entre las más recurrentes estaban las partículas esféricas y membranas, junto con partículas que presentan nanocintas de carbono en su periferia. Dentro de los elementos químicos se encontró principalmente carbono, azufre, silicio y sodio. Al calcular la distribución de tamaño se observaron partículas en rangos desde 8 [nm] hasta 48 [nm], con un diámetro promedio total de 25 [nm]. El análisis comparativo de sistema de post tratamiento permitió encontrar diferencias muy significativas: en el caso de la masa, el bus con filtro cerámico logró un 94 % de reducción de masa de MP mientras que el bus con filtro metálico logró un 93 %. Respecto a los diámetros promedio, el bus sin filtro obtuvo un diámetro promedio de 31[nm], versus 28 y 23[nm] para los buses con filtro metálico y cerámico. Por el contrario, no se observaron diferencias en la estructura ni la composición química al ir variando los factores antes mencionados. Comparando los tipos de inyección de los buses estudiados, y considerando las diferencias de motor y potencia, no existe un gran contraste en la cantidad de MP. Con respecto al diámetro, se observó una leve disminución para el caso del bus equipado con sistema common rail.

El presente trabajo de titulación tuvo como objetivo someter a los programas comerciales ADINA y FLUENT al problema de fluido dinámica correspondiente a un flujo bidimensional al interior de un canal de placas planas con dos obstáculos de sección cuadrada ubicados transversalmente a la dirección del flujo, y comparar los resultados arrojados por estos programas con los obtenidos mediante algoritmos numéricos programados en el Departamento de Ingeniería Mecánica mediante lenguaje FORTRAN, tanto para el caso de flujo laminar como para el caso de flujo turbulento. La metodología que se siguió fue la siguiente: se analizó la literatura existente referente a flujos laminares y turbulentos dentro de un canal de placas planas con obstáculos; se definieron las dimensiones de la geometría del canal y el tamaño de las mallas de tal manera que éstas fueran las mismas que las utilizadas en los algoritmos numéricos programados en FORTRAN, a fin de comparar los resultados una vez realizadas las simulaciones en ambos programas; se definió el fluido que entra al canal y su temperatura, de esta manera se pudo definir las propiedades físicas del fluido; se simuló el caso de flujo laminar y el caso de flujo turbulento en ambos programas y mediante software auxiliares se manejaron los datos y se confeccionaron los distintos gráficos y tablas. En cuanto al seteo de los programas, se definió el problema a resolver en las interfaces de ambos, tratando de no ”favorecer” a un software sobre el otro, por ejemplo: se asignaron mallas iguales, tipo de elementos iguales, modelos de fluidos y de turbulencia, etc. Finalmente se recopilaron todos los resultados, tanto de los programas como los obtenidos en las memorias anteriores de Paredes y Pap, y estos se presentaron de manera individual y comparativa en forma de gráficos y tablas. En el caso de flujo laminar, los resultados obtenidos mediante ADINA y FLUENT en comparación con los obtenidos por Paredes presentaron una alta similitud para los distintos coeficientes de importancia considerados en este trabajo (coeficientes de fricción, arrastre y sustentación, número de Nusselt y frecuencia de oscilación del flujo). En el caso de flujo turbulento, se obtuvo una alta diferencia para un coeficiente en particular: coeficiente de sustentación, no obstante, en los otros coeficientes considerados se obtuvo diferencias dentro de un margen aceptable, considerando que se utilizó un modelo estadístico de turbulencia.

El presente trabajo de titulo tiene como objetivo recoger la experiencia adquirida durante la construcción del proyecto túnel San Cristóbal y analizar los problemas registrados durante su construcción con el fin de proponer criterios constructivos para obras en Formaciones similares. El Túnel San Cristóbal materializó la conexión vial entre las comunas de Huechuraba y Providencia a través del cerro más importante dentro de la cuenca de Santiago. La metodología de trabajo consiste en una primera etapa de descripción y recopilación de antecedentes de la obra que incluye una revisión de otros proyectos abordados en Formaciones de la región. A continuación se describe el método de elección del refuerzo, el NATM, además se introduce el sistema RES para abordar los problemas de las obras en roca. En el siguiente capitulo se incluye el listado de los problemas constructivos en túneles y taludes y los criterios bajo los cuales se escogieron algunos de estos problemas para su registro y análisis. El detalle de los problemas más representativos, sus antecedentes, soluciones y consecuencias se incluyen en anexos, para que la memoria sirva de referencia a futuras operaciones constructivas. De los problemas técnicos que afectaron la construcción se estudian los de sobreexcavaciones, deslizamientos de taludes de acceso y la convergencia de los túneles. Las causas de los dos primeros problemas son analizados con el sistema RES. De la revisión de los antecedentes geológicos geotécnicos se concluye que la Formación del cerro San Cristóbal es heterogénea, siendo una mezcla de macizo rocoso con sectores de suelo. Además para este tipo de Formación el NATM es la metodología de diseño más óptima. Como criterios constructivos se propone una metodología para controlar las perturbaciones emitidas al medio y el diseño de tiros especiales para las zonas de interfaz de rocas y/o fallas. Los lineamientos sugeridos para proyectos emprendidos en este tipo de Formación es realizar sondajes dirigidos para identificar las estructuras del macizo. Además se recomienda realizar análisis de la relación entre los taludes de acceso y los túneles, y cómo ambos sistemas son complementarios.