Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente se investiga el desempeño de turbinas Tesla en la generación de energía de mineroductos de transporte de sólidos bajo presión, debido a que, además de ser una tecno- logía con huella de carbono nula, al ser el flujo paralelo a la superficie de los discos, estos minimizarían los daños por erosión, reduciendo los costos en mantención de los equipos. Por medio de simulaciones de fluido-dinámica computacional (CFD, por su sigla en inglés) se caracterizaron y compararon dos geometrías (con y sin listones radiales) de rotores de tur- binas Tesla, a través de sus curvas características de potencia, caída de presión y rendimiento v/s caudal, para distintas velocidades de giro. La metodología de trabajo consistió en utilizar una geometría compuesta por dos discos paralelos de 8[pulg] de diámetro, un espaciado de 1[pulg] y un diámetro de salida en uno de los discos de 2[pulg] de diámetro; ambos discos unidos por 4 pasadores. Con esta geometría se realizó una prueba de independencia de malla y se determinó el número de elementos que optimiza el tamaño de malla respecto a la calidad de los resultados. Luego se verificaron los resultados a partir de una geometría base, comparando los resultados de una única simu- lación de esta geometría con un desarrollo teórico modificado para ser adaptado al caso en estudio. Finalmente se simularon 60 casos, correspondientes a las 2 geometrías distintas, con 5 velocidades de giro y 6 caudales, para obtener a partir de ellos las curvas características de ambos rotores. Las simulaciones fueron desarrolladas utilizando mallas hexaédricas de aproximadamente 1.000.000 de elementos, con métricas de calidad de malla conservadoras para evitar tanto problemas de convergencia como posibles errores sistemáticos en los resultados. A partir de las curvas características se obtiene que con la geometría con listones radiales, las potencias son mayores, las caídas de presión son menores, y los rendimientos mayores respecto de los mismos parámetros evaluados en la geometría sin listones. En particular, los rendimientos de la geometría con listones son aproximadamente el doble de los de la geometría sin listones, variando de 20% a un caudal de 60[m3 /h], a 60% a 10[m3 /h]. De acuerdo a esto, las curvas sugieren que, solo teniendo en cuenta el punto de vista fluido-dinámico, la geometría con listones es más eficiente en la generación de energía. Al observar el campo de velocidades en una superficie cercana a los discos, se ve que al pasar entre los ribs y alrededor de los pasadores (zonas en que disminuye el área de paso del fluido) el flujo se acelera, pudiendo provocar un mayor desgaste por abrasión en los discos. Además, al agregar ribs, estos se ven impactados de forma perpendicular por el flujo, lo cual los expone a un mayor riesgo de desgaste por erosión. Finalmente, se encontraron las curvas de operación de las geometrías, las cuales permiten conocer el rendimiento y potencia de trabajo para una determinada combinación de caudal y velocidad de giro.

Ingeniero Civil Mecánico / En la minería resulta fundamental el transporte del material extraído en los yacimientos hacia las plantas de procesos y desde éstas hasta los puertos o fundiciones para seguir con la cadena de producción. Gracias al desarrollo de técnicas de transporte de sólidos en suspensión en agua al interior de tuberías, las capacidades de transporte han aumentado significativamente, incrementando la tasa de producción en la minería. Hay diseños en la actualidad, que utilizan espesores no estándar de tuberías y éstos han presentado fallas, por lo que se busca determinar si hubo errores en el diseño de las tuberías. Se realizó una simulación mediante el método de elemento finito, en 2 etapas. Primero, un modelo uniaxial de la tubería entre 2 apoyos, ubicados a una distancia de doce metros entre sí, para luego exportar los resultados de esta primera simulación a un modelo tridimensional de una porción de la tubería, mediante el método de substructure. En el punto medio entre los apoyos, existe un flange del tipo welding neck. Se llevó a cabo un análisis de resistencia a la fatiga, y se determinó que el diseño no cumplía con los criterios de falla por fatiga con factores de seguridad para diferentes modelos, todos menores que 1. Por lo que era esperable que la tubería presentara fallas. Se estudiaron modificaciones al diseño, con apoyos a diferentes distancias, apoyos ubicados a ocho metros o menos entre sí, son los que aumentan los factores de seguridad, sin embargo estas distancias no se utilizaron debido al incremento de costos que significaba la instalación de mayor cantidad de apoyos. También se estudiaron los efectos de transportar la pulpa a una velocidad inferior a 5 [m/s] obteniendo factores de seguridad superiores a 1. Sin embargo, no es recomendable transportar la pulpa con la que trabaja esta tubería, a velocidades menores a 5 [m/s], por lo que esta solución puede ser tomada en cuenta para diseños futuros.

El presente proyecto de investigación se enmarca dentro de la búsqueda de mayores eficiencias en la industria minera peruana. Esta representa anualmente la mayoría del valor de las exportaciones peruanas(Peru Exports Observatory of Economic Complexity, s.f.) asimismo, esta tendencia sigue en crecimiento, de donde se infiere la importancia del sector para la economía del país. Es en ese sentido, que se desarrollará un modelo de optimización heurístico multi-objetivo para minimizar los costos de transporte y maximizar la recuperación del mineral enviado a planta incrementando el valor de dicho proceso. La hipótesis considera que: en primer lugar, el problema de asignación de rutas a camiones puede ser resuelto a través de un enfoque heurístico, en segundo lugar, que dicha solución puede ser calculada en un tiempo razonable y que pueda maximizarse en diferentes funciones objetivos. Se utilizarán conceptos de matemáticas discretas, computación e ingeniería de minas para conceptualizar el problema y elaborar la propuesta de solución, desde el punto de vista de la investigación se define al tipo de investigación como propuesta de innovación tecnológica. Una vez desarrollado el modelo se observó que la hipótesis pudo corroborarse, elaborándose un modelo que logre representar el problema a una escala lo suficientemente real como para calcular cronogramas de solución consistentes y poder diferenciar entre una y otra solución. En conclusión, el modelo logró resolver el problema de creación de cronogramas de producción óptimos maximizando sus beneficios en parámetros excluyentes entre sí mismos (blending, tiempo de ejecución y balanceo de trabajo), donde el tiempo de cálculo fue razonable.