Autorizada por el autor, pero con restricción para ser publicada a texto completo hasta el año 2014 / Los aneurismas son patologías vasculares que se manifiestan como dilataciones en lugares puntuales de los vasos sanguíneos, causadas por un debilitamiento de sus paredes. Los aneurismas cerebrales son quizás el caso tipo más riesgoso y difícil de tratar. Su detección temprana es particularmente compleja, pues generalmente no presentan síntomas antes de la ruptura. Según datos del Instituto Nacional de Estadística (INE), en Chile la segunda causa de muerte son los accidentes vasculares encefálicos (AVE), muchos de los cuales involucran aneurismas. Es por este motivo que la biomecánica ha dedicado esfuerzos a estudiar la física de esta mortal patología, con el fin facilitar su prevención y el desarrollo de soluciones médicas. Es en el marco de este esfuerzo donde se origina el proyecto FONDECYT del cual forma parte el presente trabajo. Una motivación importante de este trabajo es la iniciativa de abrir camino en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile (DIMEC) en el uso del software libre u open source. El principal objetivo del presente trabajo es estudiar la fluidodinámica en aneurismas cerebrales ante perturbaciones de las condiciones de borde normales, a través de simulaciones CFD y usando software libre. Se modelaron y simularon 11 casos a través del software CFD de código abierto y gratuito OpenFOAM y del comercial Fluent, introduciendo modificaciones en la frecuencia cardíaca, en la presión y en la forma del perfil de velocidad. Todas las modificaciones se hicieron considerando condiciones consistentes con la fisiología humana y sus patologías. Al modificar la frecuencia se observaron cambios en el WSS que dependen del punto donde se hace la medición. En ninguno de los dos casos en los que se modificó la presión en la salida se observaron cambios significativos en las variables relacionadas con el campo de velocidades. Para los distintos perfiles de velocidad estudiados, se encontraron resultados en los que el WSS máximo depende tanto del punto donde se realiza la medición como de los factores adimensionales que caracterizan cada perfil. También se estudió el efecto combinado de las distintas perturbaciones, lo que es consistente con los que experimenta el cuerpo durante un esfuerzo físico. Se encontró que los resultados son consistentes con los efectos individuales de cada perturbación.

Ingeniero Civil / En el trabajo de título se estudia el comportamiento de muros esbeltos sometidos a cargas axiales, y se analiza el papel que cumple el confinamiento en él, todo esto, basado en los daños observados en el último terremoto del 27 de febrero de 2010.Los elementos esbeltos buscan semejar los bordes de muros que durante un sismo son sometidos a cargas axiales. Para realizar lo anterior, se estudia experimentalmente el comportamiento de elementos (probetas) de borde de muros de hormigón armado sometidos a cargas axiales, analizando la influencia que tiene el tipo de confinamiento (estribos) en la respuesta global de los elementos, entre otros parámetros. Se construyeron 24 y se ensayaron10probetas de hormigón armado, de manera de comparar cada una de las respuestas obtenidas, para concluir sobre la influencia real del confinamiento en los elementos, en cuanto al aumento de ductilidad, y la restricción que proveen para evitar o controlar el pandeo de las barras longitudinales de refuerzo. Mediante el estudio experimental realizado, se determinó, en primer lugar, que al darle cierto confinamiento al elemento de hormigón armado, este es capaz de aumentar su capacidad de deformación, degradando más paulatinamente la resistencia a la compresión, y por ende, disipando una mayor cantidad de energía. Además, como las probetas no se restringieron para deformaciones fuera del plano para una carga de compresión pura, se produjo un pandeo global característico en las probetas con confinamiento, en su eje débil, reduciendo la capacidad del elemento. Por esto último, también se apreció un pandeo local del refuerzo longitudinal en forma de S , abarcando, en algunos casos, más de dos estribos consecutivos sin asegurar la relación de aspecto otorgada por ellos. Los ganchos con dobleces en 90º no fueron capaces de restringir el pandeo de las barras para deformaciones más allá del 1%. En general el comportamiento de las probetas tuvo un buen ajuste con el modelo predictivo escogido, presentando variaciones de menos de un 25% en todos las probetas de 1 metro de longitud.

Ingeniero Civil Matemático / Este trabajo consta de 2 capítulos. El primer capítulo trata sobre el estudio de ondas de sedimento en el transporte hidráulico de sólidos en tubería (THST). El primer objetivo de este capítulo es estudiar la solución clásica de la ecuación hiperbólica de Exner o de conservación de sedimento 1-d para una canaleta rectangular con la hipótesis de Exner sobre el gasto sólido. La solución clásica de esta ecuación esta dada por una ecuación implícita, sin embargo, es posible encontrar la solución para la condición inicial de una onda sinusoidal. Con esta información se descarta la solución clásica ya que no es físicamente posible. Posteriormente se desarrolla un algoritmo que nos permite encontrar la solución débil del problema y verificar que esta solución si corresponde a un fenomeno físicamente posible. El segundo objetivo de este capitulo es levantar la hipótesis de Exner y formular un modelo más realista para el gasto sólido en el caso de la canaleta rectangular y de la tubería utilizando el modelo de Meyer-Peter y Muller y encontrar las soluciones débiles respectivas. Para encontrar la solución débil del problema con la hipótesis de Exner y el problema con el modelo de Meyer-Peter y Muller para el gasto sólido en una canaleta rectangular y la tubería se desarrollo un algoritmo numérico basado en el método de Galerkin discontinuo con límite de salto y se utilizo MATLAB para su desarrollo. Se utilizaron los datos de las mediciones experimentales de Coleman y García para validar el modelo para la canaleta rectangular. Esto se hace comparando las velocidades que alcanzan las ondas de sedimento simuladas con los modelos numéricos con las experimentales obteniendo resultados satisfactorios. El segundo capítulo de este trabajo es sobre la modelación de un reómetro de paletas.El primer objetivo de este capítulo es plantear las ecuaciones de Cauchy para un fluido Newtoniano y un fluido Bingham en un sistema de referencia no inercial que es solidario a las paletas. Un segundo objetivo es desarrollar un algoritmo que resuelva las ecuaciones y obtener una expresión para el Torque aplicado sobre las paletas en terminos de la geometría y la solución de las ecuaciones de Cauchy. Para esto se desarrollaron algoritmos basados en un método de punto fijo en el caso Newtoniano que transforma el problema no lineal en una sucesión de problemas lineales. En el caso Bingham se utilizo un método de tipo Uzawa que mediante equivalencias de problemas es posible reducir él problema no lineal a una sucesión de problemas lineales y utilizando un algoritmo alternante se resuelve el problema numéricamente. Para el desarrollo de estos algoritmos se utilizó Matlab.

Ingeniero Civil de Minas / Debido a que existen diversos métodos de explotación que pueden ser aplicados en yacimientos con forma de vetas angostas, surge la siguiente interrogante: ¿Qué método entrega el mejor resultado técnico-económico para explotar vetas angostas? En vista de lo anterior, el presente estudio tiene por objetivo desarrollar un modelo de selección de métodos de explotación para vetas angostas, en base a propiedades geotécnicas, estado tensional in situ y características geotécnicas del yacimiento. Cabe destacar que el modelo de selección considerará los métodos Sublevel Stoping y Sublevel Caving, como solución a métodos de explotación por relleno que resultan ser más costosos. Entre los sistemas de selección de métodos de explotación disponibles en la literatura, se destaca el sistema de Nicholas por ser ampliamente utilizado en la industria, el cual descarta categóricamente la explotación de vetas angostas mediante el método Sublevel Caving. Por esta razón es necesaria la formulación de un modelo de selección específico para los métodos Sublevel Stoping y Sublevel Caving en vetas angostas. La base del modelo de selección se sustenta en el método gráfico de estabilidad de Mathews, que permite diseñar unidades de explotación estables y en la zona de hundimiento para los métodos Sublevel Stoping y Sublevel Caving, respectivamente. A continuación, la Tabla 1 presenta el modelo de selección diseñado para vetas angostas, que considera como parámetros de entrada la geometría, inclinación y condiciones geotécnicas del yacimiento en estudio. Geometría Yacimiento (Altura x Corrida x Potencia) Inclinación: 60° Inclinación: 90° Q de Barton Modificado Q de Barton Modificado 5,0 7,5 10,0 5,0 7,5 10,0 Forma 1: 500x80x10 m Indefinido SLS SLS SLS SLS SLS Forma 2: 350x350x10 m SLC Indefinido SLS Indefinido Indefinido SLS Forma 3: 500x500x10 m SLC SLC SLC SLC SLC Indefinido Tabla 1: Modelo de Selección para Vetas Angostas Las condiciones indicadas como Indefinido muestran incertidumbre para realizar la selección del método de explotación a través del modelo. En estos casos, se debe utilizar la herramienta de evaluación adjuntada en la parte posterior (CD-ROM), de modo que la selección en estos casos se define a través de un resultado económico. Finalmente, para obtener más condiciones donde exista incertidumbre para seleccionar el método de explotación, se recomienda extender el estudio para inclinaciones de 70° y 80°; y valores intermedios de Q entre 5,0 y 10,0.

Ingeniero Civil Mecánico / El contexto nacional energético vive una realidad que no puede ni debe relegarse a segundo plano. La huella de carbono asociada a la producción de energía convencional en base a combustibles fósiles es una realidad que en todo país desarrollado se reduce al máximo posible, invirtiendo en la investigación, desarrollo e implementación de alternativas renovables no convencionales como la energía eólica, solar, termosolar, mareomotriz y geotérmica. Desde el aprovechamiento de los vientos hasta el potencial geotérmico, todas las alternativas no convencionales utilizan como recurso de entrada un potencial natural y, en la práctica, infinito. Sin embargo, todas comparten la misma desventaja: El bajo factor de planta, y por consiguiente, un bajo potencial nominal de producción por unidad de divisa invertida. Esto ha sido la principal piedra de tope que ha impedido la diversificación de la matriz energética en los países del tercer mundo. En el presente trabajo se aborda un análisis de una turbina de flujo cruzado adaptada, que pretende aprovechar la energía proveniente de las corrientes marinas, estudiando a través de simulaciones transientes bidimensionales el impacto de la incorporación de guías internas de flujo en el torque al eje, potencia obtenida y coeficiente de potencia del prototipo. Para ello, primero se realizó un análisis cinemático del rotor, el cual arrojó las principales variables involucradas en el estudio analítico del rotor, tales como las velocidades relativas y absolutas, y los ángulos relativos y absolutos de inyección y salida de los álabes. En base a esto, se diseñaron las 19 guías internas de flujo que entregaron un análisis de sensibilidad del largo y número de guías utilizadas, y del ángulo de diseño de un inhibidor de vórtices. Con estos resultados, se obtuvieron curvas de tendencia que revelaron la dependencia de los resultados de las variables de diseño utilizadas. Los gráficos de tendencia son muy concluyentes. Ninguno de los casos analizados pudo proponer una configuración de guías internas capaz de elevar el coeficiente de potencia del prototipo. Sin embargo, tanto los contornos presentados como los gráficos finales obtenidos generan una sólida base para futuros estudios en una turbina de flujo cruzado que pretenda aprovechar un recurso axial, y se espera que su análisis transiente rotativo pueda servir como un fidedigno punto de comparación para estudios relacionados.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídríco / El flujo gravitacional no confinado de fluidos sobre superficies es un fenómeno ampliamente estudiado por la mecánica de fluidos, en particular para flujos de agua. La respuesta mecánica del agua frente a esfuerzos externos, o su reología, se caracteriza únicamente por su viscosidad dinámica, con lo cual se le denomina como fluido newtoniano. En la naturaleza existen muchos fluidos que no exhiben una reología como la del agua, denominados no-newtonianos, para los cuales su flujo gravitacional no está estudiado con la misma profundidad. El estudio de estos fluidos, ya sean compuestos químicos o mezclas bifásicas formadas por agua y sólidos finos, se ha ampliado en los últimos años usando estudios anteriores para fluidos newtonianos como base. De la misma manera, el desarrollo de herramientas numéricas basadas en mecánica de fluidos computacional para simular procesos o fenómenos físicos se ha incrementado debido al aumento y la masificación del uso de computadores cada vez más potentes. Muchas de estas herramientas consisten en algoritmos de solución optimizados y de código abierto, es decir,se encuentran en la red de manera abierta para su uso y modificación por parte de un usuario. En esta tesis se ha seleccionado un modelo de código abierto existente y probado que es capaz de modelar flujos geofísicos de agua y se ha modificado con el fin de reproducir flujos de fluidos no-newtonianos a escala geofísica. Las modificaciones incluyen la descripción de la reología del fluido como parámetro relevante en la estimación de la fricción del flujo y la posibilidad de reproducir distintas condiciones de descarga, dependientes o no del tiempo. En particular, se implementó el modelo reológico de Herschel-Bulkley. Una vez modificado el esquema numérico, se utilizaron los datos experimentales de distintos autores para validar el algoritmo modificado y se ejecutaron simulaciones numéricas de prueba sobre un plano inclinado para identificar la relevancia del esfuerzo de fluencia, el índice de flujo y el coeficiente de consistencia en la progresión del flujo. Se realizaron simulaciones numéricas sobre topografías reales para estimar el efecto que tienen los datos de entrada geográficos y de descarga en el comportamiento del modelo numérico. Con el propósito de poner el trabajo en el contexto de sus objetivos, se reprodujo un accidente de rompimiento de una presa de relaves real ocurrido en Canadá el año 2014 encontrándose, en ausencia de información detallada del evento real, resultados cualitativamente consistentes con los reportado. Finalmente, se discute acerca del desempeño de la herramienta computacional presentada, sobre su uso práctico y sobre los alcances del modelo numérico.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Presenta el modelo típico de cálculo de una faja transportadora, cualquiera sea su uso operativo según normas internacionales CEMA. Para el caso de la monografía toma como objeto de estudio el transporte de mineral polimetálico entre mina Islay y mina Animon de propiedad de Volcan CIA Minera, actualmente en estudio económico, los datos son reales para ello se ha alcanzado la cotización más económica del suministro de la faja por un proveedor especializado en el Perú en este tipo de equipos. Las fajas transportadoras se plantean como una alternativa eficiente para solucionar el problema. / Trabajo de suficiencia profesional

Establece pautas básicas en el diseño de un sistema de protección contra incendios en base a un sistema por aspersión. Los sistemas de protección contra incendios cumplen en la actualidad un rol muy importante dentro de la dinámica del desarrollo industrial y comercial de nuestro país. Su demanda se ha acrecentado al compás del desarrollo económico del Perú. Una planta o establecimiento comercial debe de contar, de acuerdo a ley, con un sistema de protección contra incendios que proteja en primer lugar la integridad de las personas además de proteger las instalaciones donde estas se ubican. La teoría, principios o procedimientos en la instalación, mantenimiento y prueba de un sistema de protección contra incendios están basados en normas establecidas por distintas instituciones relacionadas directamente a estos sistemas. Tenemos así la NFPA (National Fire Protection Association) que es la institución que marca las pautas en sus diseños y mantenimiento. En el Perú las distintas instituciones responsables de ver los aspectos relacionados a la seguridad sean de una planta, centro comercial u otros, toman como base los procedimientos establecidos por la NFPA. / Trabajo de suficiencia profesional

Realiza paso a paso el cálculo hidráulico y la selección de los equipos del sistema de bombeo de la red contra incendio en una planta de cogeneración en la industria láctea, la disposición de los equipos en dicha planta fueron tomados en base a la Normas NFPA 850 y considerando que es una planta cogeneradora, ya que aprovecha la energía térmica saliente de la turbina para alimentar de vapor a equipos de pasteurización. El fin de este trabajo es diseñar un sistema contra incendio para esta planta siguiendo los conceptos básicos de hidráulica para una red de tuberías respetando las Normas NFPA donde señalan las consideraciones más importantes a tener en cuenta al momento del dimensionamiento y la selección de los materiales más idóneos para este tipo de aplicación. A través del cálculo hidráulico de toda la red de tuberías para este sistema se obtuvo el punto de operación del sistema de bombeo igual a Q= 2500 Gpm, ADT= 140 psi. Dicho punto permitió seleccionar el equipo más adecuado para esta aplicación siguiendo parámetros de selección. El sistema contra incendio constara de un cuarto de bombas subterráneo el cual tendrá una Bomba contra incendio del tipo Carcaza Partida que fue seleccionada de acuerdo al punto de operación calculado, una red de rociadores del tipo up right y una red de gabinetes tipo III a lo largo de todo el área construida, Se realizó todo el cálculo hidráulico considerando el tipo de riesgo extra II para todo el establecimiento, siguiendo los conceptos básicos de pérdidas de carga primarias y secundarias para nuestra área de diseño. / Tesis

Elabora el diseño del sistema de recirculación y actualización del depósito de relaves Nieve ucro II, en el marco del proyecto de mejoramiento de los procesos mineros de la Compañía Minera Raura. La Compañía Minera Raura es una empresa minera privada que se dedica a la explotación y procesamiento de minerales polimetálicos, para tal fin actualmente tiene instalada una planta de procesamiento de minerales con una capacidad de 2000 TM/día, la cual vierte sus residuos sólidos a la laguna Caballococha mediante un sistema de disposición subacuática. Pero debido a que la capacidad de deposición mediante este sistema está llegando a su capacidad estimada, Minera Raura ha decidido ampliar la capacidad de almacenamiento del depósito de relaves Nieve Ucro II, mediante la sobreelevación de la presa existente. Para esto se tiene el presente trabajo monográfico que consiste en el estudio del Sistema de Transporte de Relaves y sistema de recirculación de aguas de decantación del depósito Nieve Ucro II”, por medio de un sistema de Bombeo. / Trabajo de suficiencia profesional