Ingeniera Civil / Chile es uno de los países más sísmicos del mundo; escenario de grandes terremotos en el pasado y con toda seguridad, en el futuro. En particular, los suelos son afectados por movimientos sísmicos. Por lo que es importante conocer las propiedades dinámicas del suelo (rigidez máxima Gmax , curvas de degradación G/Gmax y el amortiguamiento D ) para el correcto diseño de proyectos de ingeniería. Existen distintos ensayos para medir parámetros dinámicos del suelo, sometiéndolos a pequeñas y grandes deformaciones. El módulo de corte G y el amortiguamiento D se obtienen con ensayos de laboratorio y terreno. En particular, en laboratorio, uno de los ensayos que cubre un mayor rango de deformación es el de columna resonante (D4015-15, 2016). Este trabajo de título consistió en realizar ensayos de columna resonante en arenas de relave del muro del tranque El Torito (Mina de cobre El Soldado). Los ensayos fueron hechos con probetas de arena preparadas entre 35% y 85% de densidad relativa, y confinamientos que variaron entre 1 [kg/cm2] y 4 [kg/cm2]. Los resultados obtenidos se compararon con los obtenidos en el equipo Bender Element. Los Gmax dieron entre 40 y 180 [MPa]. Los ensayos de columna resonante entregaron rigideces máximas moderadamente mayores (5%) a los de Bender Element. Esto debido posiblemente a que las probetas del primer ensayo se vieron menos alteradas en su confección. Todas las curvas de degradación del módulo de corte G/Gmax y amortiguamiento D varían respecto a su deformación al corte con una tendencia que concuerda con lo observado en la literatura. A mayor confinamiento, las muestras tienen mayor rigidez inicial, mayor G/Gmax y menor amortiguamiento. A mayor índice de vacíos, las probetas tienen menor rigidez inicial y mayor G/Gmax , el amortiguamiento no tiene mayor variación respecto este parámetro. El comportamiento de las muestras al 5% de saturación es similar al de las muestras saturadas.

Ingeniero Civil / La presente memoria para optar al título de ingeniero civil consiste en el diseño, construcción y puesta en marcha de un túnel construido en acrílico. El objetivo de la instalación es estudiar las formas de fondo que se formen en un lecho granular no-cohesivo depositado en el fondo debido a un flujo oscilatorio inducido por el movimiento de un pistón en solitario y en conjunto a un flujo unidireccional base. Los fluidos que se utilizarán en el túnel serán soluciones de CMC a distintas concentraciones y agua. El CMC es un espesante en polvo, que al mezclarlo con agua genera un fluido no-newtoniano pseudoplástico, por lo que se tienen condiciones distintas respecto a los demás túneles de agua que se han construido en otras partes del mundo (\cite{catanolopera2007}, \cite{ribberinksalem1994}, \cite{odonoghueclubb2001}, \cite{calantoni2013laboratory}). Hasta el momento el flujo oscilatorio de un fluido no-newtoniano sobre un lecho granular no cohesivo no ha sido estudiado. En el diseño del mecanismo que genera las oscilaciones dentro de la tubería como en la elección de la bomba que realiza la recirculación se tomó en consideración que sería un fluido no-newtoniano el que se utilizaría en la instalación. La principal diferencia se produce en el cálculo de las pérdidas de energía generadas por la mayor viscosidad del fluido pseudoplástico. Luego del diseño y construcción, se procedió a la puesta en marcha de la instalación, etapa en la que se establecieron los rangos de funcionamiento en los cuales se puede utilizar, tanto del tamaño de las partículas que forman el lecho de arena, la velocidad oscilatoria y unidireccional del flujo, la amplitud y frecuencia del movimiento del pistón. La puesta en marcha del túnel de acrílico incluyó la instalación de sistemas de medición para la obtención de resultados. Estas mediciones incluyen los siguientes parámetros: presión, temperatura, caudal, campo de velocidades del flujo, frecuencia del movimiento, además de la visualización de las formas de fondo. Para ello se instalaron transductores de presión a lo largo de la tubería, termómetro, flujómetro, tacómetro, sistema PIV y FTP. Además,se instaló un intercambiador de calor que permite que los experimentos tengan una temperatura relativamente uniforme, para así no tener cambios en la reología del fluido. / Este trabajo ha sido financiado por FONDECYT a través del Proyecto de Investigación N° 1161751

Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo de título consiste en el diseño y construcción de una pierna exoesquelética para la asistencia de la marcha. La motivación del trabajo de título es el desarrollo de una pierna exoesquelética a un bajo costo, que pueda ser extendido y mejorado en un futuro, por ejemplo, con fines médicos. Además el desarrollo de un proyecto multidisciplinario que incluye diferentes áreas de ingeniería y ciencias. El trabajo de título se inició con en el estudio de exoesqueletos actuales y el estudio biomecánico de la marcha humana. Se realizaron diversos códigos en Matlab para el análisis cinemático y dinámico de un modelo simplificado de la pierna humana, donde se obtuvo los valores de los ángulos de la articulación de la cadera y rodilla, también se obtuvo las fuerzas y torques necesarios para el movimiento, en base a esto se seleccionaron los actuadores, los cuales son actuadores lineales eléctricos. Posteriormente se realizó el diseño CAD de los componentes del exoesqueleto. Los componentes fueron validados mediante una simulación de elementos finitos con el software Solidworks. Posteriormente se realizaron los planos y la compra de materiales con recursos obtenidos por el departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile. La manufactura de la pierna exoesqulética se realizó en el taller mecánico del Departamento de Ingeniería Mecánica. Posteriormente se realizó el desarrollo de la electrónica y la implementación del sistema de control del exoesqueleto, utilizando como microcontrolador una placa Arduino. Se realizaron dos códigos en Arduino, uno correspondiente al a cinemática directa, donde el operador del exoesqueleto selecciona los ángulos objetivos de la articulación de la cadera y rodilla y el exoesqueleto mueve la pierna a esa configuración, y un segundo código correspondiente al ciclo de la marcha, donde el operador puede seleccionar el movimiento correspondiente a una marcha de 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2 km/h. Posteriormente se realizaron las pruebas pertinentes al exoesqueleto. Se obtuvo los valores de los ángulos de las articulaciones de la cadera y rodilla en una marcha humana normal a bajas velocidades, los valores de la dinámica inversa del movimiento, el modelo CAD de la pierna exoesquelética, los planos de los componentes, el diseño del sistema electrónico y dos programas en Arduino que realizan el movimiento de la pierna. El exoesqueleto tuvo un costo aproximado de $340.000 y se desarrolló con la finalidad de ser replicable, ya que todos los programas utilizados son gratuitos o tienen su versión gratuita. Se concluye que es factible realizar exoesqueletos de rehabilitación y asistencia en Chile. Al ser un proyecto multidisciplinario se propone que se incluyan otros profesionales como ingenieros eléctricos y diseñadores industriales para la continuación del proyecto.

Ingeniero Civil Mecánico / En gestión de activos físicos, el cálculo actual de la confiabilidad de un equipo es realizado sobre una muestra de datos no homogénea, lo que significa que existen una o más características que no son la misma para todos los componentes de la población. Debido a ello el análisis de confiabilidad resulta ser poco preciso, obteniéndose de esta manera, resultados que son poco representativos de la realidad operacional de los equipos. Es por ello que, mediante técnicas de aprendizaje no supervisado, en particular clustering, se pretenden identificar las sub poblaciones existentes en la muestra que tienen como principal característica ser un conjunto homogéneo de datos y a partir de éstas calcular la confiabilidad para la flota. La metodología a seguir consta de tres etapas principales, la primera consiste en el análisis del conjunto de datos, en donde se desarrollarán los algoritmos Principle Component Analysis y Spectral feature selection mediante el software MATLAB. La segunda etapa consiste en identificar los clusters dentro del conjunto de datos mediante el desarrollo de los algoritmos k-means y DBSCAN. Por último se analizará y calculará la confiabilidad para cada cluster (sub-población homogénea) y para la flota en base a los modelos encontrados para los clusters (población no homogénea). En cuanto a los resultados obtenidos, se tiene que se redujeron las dimensiones de los datos de 5 a 3 covariables por medio de los algoritmos PCA y SPEC. Luego a través de k-means y DBSCAN se identificaron los clusters del conjunto reducido de datos. El análisis de confiabilidad realizado a cada cluster muestra métricas de confiabilidad muy distintas entre ellos, con hasta una diferencia de aproximadamente el 87 %. La automatización en la lectura y procesamiento de datos mediante las técnicas de aprendizaje no supervisado, en concreto clustering, son una gran herramienta para identificar, etiquetar y clasificar las características que representan a cada conjunto de datos, permitiendo desarrollar un análisis de confiabilidad más representativo de la realidad operacional de los equipos. A través de los clusters es posible llevar a cabo un estudio enfocado a los equipos que comparten las mismas condiciones de operaciones dentro de una misma flota. Lo que nos permite tener un mejor pronóstico de los tiempos de falla de los equipos y una mejor administración de los recursos destinados a la mantención.

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El documento digital no refiere asesor / Comprende los cálculos para la determinación del punto de operación de estas bombas y el cálculo de la velocidad límite a la cual los sólidos empezaran a depositarse en la base de las tuberías para proponer opciones de mejora que eviten la detención de las operaciones. Para ello se realizaron correcciones a las curvas características de las bombas, ya que las curvas que entrega el fabricante están realizadas en base a pruebas con agua limpia y no con sólidos. Se determinaron las curvas de resistencia aplicando correcciones también por efectos de sólidos y se calculó el punto de operación para ambas bombas en un gráfico H vs Q. El resultado de los cálculos se comparó con mediciones de caudal realizadas con flujómetros instalados en las líneas encontrando valores similares. Para la bomba Warman Ash MCH450 se calculó el caudal de operación en 1900 m3/hr mientras que la medición del flujómetro mostro un valor de 1921 m3/hr. Para la bomba Denver 8x6 el caudal calculado fue 750 gpm y el caudal medido fue 710 gpm. De manera similar se halló que en ambos casos se estaba operando las bombas con un caudal cercano al valor del caudal límite para sedimentación de sólidos. Para el caso de la bomba Warman Ash MCH450 se calculó este valor en 1851 m3/hr y para la bomba Denver 8x6 en 757.19 gpm. En base a los resultados obtenidos se ha podido sustentar el aumento de la velocidad de giro de la bomba Warman Ash MCH450 para alcanzar un caudal de operación superior al caudal límite de sedimentación y así evitar la detención del equipo. Para el caso de la Bomba Denver 8x6 se realizaron trabajos de limpieza de las líneas de descarga y se estableció la realización de este trabajo periódicamente. Esto debido a que para esta bomba ya no es posible aumentar la velocidad de giro ya que se encuentra operando a la máxima velocidad especificada por el fabricante (1200 rpm). / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / En la actualidad la construcción de tiendas de retail ha tenido un aumento, esto debido al crecimiento económico que se está presentando en el país y las inversiones extranjeras que se vienen realizando. Motivo por el cual la aplicación del sistema de aire acondicionado y ventilación electromecánica se ha hecho indispensable en toda tienda de retail para poder obtener el confort de sus clientes. Siendo el objetivo del sistema de climatización que es brindar el confort térmico a las personas, en este sentido se ha desarrollado los cálculos de carga térmica y la elaboración del presupuesto del sistema más apropiado (dando prioridad a la optimización del rendimiento del personal en las instalaciones, utilizando productos alternativos). Se presenta un presupuesto en base a los costos de equipos, materiales y mano de obra. Haciendo énfasis en el aumento de la productividad del personal utilizando el ducto PIR ALU, el cual reemplaza a los ductos de plancha galvanizada. / Trabajo de suficiencia profesional

Este trabajo muestra el diseño de sistemas de riego, utilizados tanto en el riego agrícola como en la lixiviación de minerales, basado en el método de volumen de control utilizando el procedimiento de paso hacia atrás. El método numérico propuesto consiste en delimitar un volumen elemental del lateral, que incluya un emisor, llamado “volumen de control”, en el cual las ecuaciones de conservación de la fuidodinámica son aplicadas. El método de volumen de control es un método iterativo para calcular la velocidad y presión paso a paso a través de un sistema de riego, teniendo como dato la presión al final de la línea. Un programa computacional es utilizado para realizar lo cálculos, con una convergencia muy rápida. Sin embargo, el programa es útil una vez que se conoce la tasa de riego promedio por unidad de área, es decir, conocidos los resultados de los diseños agronómicos ó metalúrgicos. El diseño consiste en la exploración tanto económica como eficiente de un sistema de riego que sea capaz de entregar uniformemente la tasa de riego a todos los emisores. Este programa permite el diseño de un complejo sistema de riego que incluya miles de emisores rápidamente. Dos subrutinas del programa permiten calcular la velocidad y la presión a lo largo de una tubería lateral y de una submatriz, entregando como resultado final la presión que se requiere a la entrada de dicha submatriz. El método de volumen de control ha sido probado en diseño de tuberías laterales, de lo cual resultó la validación con otros métodos como el método de elementos finitos, por lo tanto, es posible determinar el diseño óptimo para cada sistema de riego. Finalmente, una vez desarrollado y validado el software de diseño, este se utilizó para comparar el desempeño de diferentes arreglos de cañerías en las mismas condiciones geográficas. El resultado de esta comparación entrega una propuesta de diseño valida sólo para las condiciones del problema y este no puede ser extendido universalmente. Esto le da al sistema desarrollado la flexibilidad necesaria para ser utilizado para cualquier sistema de riego.

En una importante empresa dedicada a la exportación de carne de cerdo, existe una instalación de energía solar como apoyo a la calefacción de los lechones. Los lechones requieren de cuidados especiales para crecer, siendo uno de los cuidados más importantes la temperatura del medio y la temperatura del punto de contacto del lechón con el suelo. Las temperaturas requeridas en este caso varían entre 37 y 42 [o C], siendo la más alta al momento en el que nacen. Dadas estas temperaturas, se establecen los principales parámetros de diseño que debe cumplir el sistema de calefacción utilizado. En general, se ocupan calderas que consumen gas licuado, pero en este caso se instaló como apoyo un sistema solar térmico de circulación forzada con 254 colectores solares planos, logrando un área de captación de 645 [m2 ] aproximadamente y una capacidad de acumulación de 30000 [lt]. Desde que se concibió el sistema solar, presentó problemas en su funcionamiento, no logrando las temperaturas requeridas por los lechones. Dado esto los dueños del criadero han optado por dejar sin funcionamiento el sistema solar y ocupar solamente las calderas, luego se debe realizar un análisis que permita detectar las fallas y realizar propuestas para mejorar el sistema. Para abordar el problema, se realiza un profundo análisis de los posibles problemas existentes. El análisis se realiza a través de simulaciones computacionales que permitan ver el comportamiento térmico del sistema solar, se analiza en profundidad el circuito de acumulación existente y se compara con una configuración de estanques en paralelo. Una vez que se analiza la forma de acumular, se simula la distribución de energía, de tal forma de detectar los posibles problemas térmicos. Por otra parte, se realiza un análisis basado en el juicio técnico sobre la concepción del sistema solar, de esta manera se detectan problemas de diseño que pueden afectar el comportamiento general de la instalación. Dadas las condiciones de trabajo que se tienen, se observa que la configuración de estanques en paralelo es más eficiente durante el año, lo cual complementado con una lógica de control que entregue la energía de manera directa, se logra de manera eficiente la energía solar disponible.

Los niveles de contaminación atmosférica que se han alcanzado y los peligros que esto conlleva en la salud al respirarla han hecho que se incrementen los esfuerzos en investigación acerca de la depuración del aire. Así es como se han desarrollado varios equipos que intentan separar los elementos contaminantes del aire respirable a través de procesos de tipo químico y físico. Uno de estos procesos físicos corresponde a los flujos bifásicos, donde en un reactor se inyecta aire, el cual atraviesa un líquido formando burbujas. El aire inyectado posee cierto porcentaje de partículas sólidas. No se tiene mucha información acerca de este tipo de equipos, ya que lo que más se conoce es el proceso inverso a éste, donde el flujo de gas es rociado con un líquido en forma de pequeñas gotas, capturando y deteniendo las partículas sólidas. Este trabajo de título tiene por objetivo estudiar la factibilidad del principio de retener partículas suspendidas en un flujo de aire, a través de la inyección de este flujo en un líquido reactivo. Además, reproducir la reacción principal de este reactor por medio de una simulación computacional para observar la eficacia de este método en la limpieza de aire. En este sentido los programas de simulación computacional cumplen un rol fundamental en el ahorro temporal y económico. La metodología fue la siguiente. Primero se investigó acerca de equipos existentes similares, para determinar los parámetros de diseño de éste. Con la información anterior, se construyó la geometría del reactor directamente en el software FLUENT. Luego se impusieron las condiciones del fenómeno, cargas, velocidades y dimensiones. Los resultados de la simulación arrojan que la mezcla de las fases es factible, produciéndose a partir de un tiempo de 1 [s], y el material particulado puede ser retenido en el líquido, logrando un rendimiento de un 99%. También, que el programa caracteriza muy bien el régimen de burbujas. Finalmente se concluye que sin la presencia de aditivos la mezcla no se producirá espontáneamente, pero movimientos caóticos del sistema propician la captura del material particulado en el líquido. Además, se recomienda la construcción de un prototipo para la obtención de datos experimentales y posterior validación de los resultados.