Ingeniera Civil Eléctrica / En Chile y el mundo, la demanda de servicios móviles de alta velocidad está creciendo a una tasa exponencial desde el lanzamiento de las redes móviles de segunda generación (2G). Actualmente, los operadores de redes móviles se ven enfrentados a un aumento en el volumen de tráfico de datos demandado, así como al alza de las exigencias de sus abonados, los que esperan siempre una mejora sustancial entre una tecnología y otra, en cuanto a calidad y velocidad de transmisión de datos. Con la finalidad de mejorar la calidad y velocidad de transmisión de datos de la red Long Term Evolution (LTE) de Entel, se construye un modelo que evalúa su capacidad de acceso. Para ello, se seleccionan tres clusters de celdas dentro de la Región Metropolitana que tienen distintas características de funcionamiento, composición y categorización. Utilizando la proyección de la demanda desarrollada por la empresa, se estima la demanda proyectada para cada uno de los clusters y para cada uno de sus perfiles de usuario que los componen. Gracias al aporte de datos históricos y estadísticas por parte de Entel, se logra caracterizar cada celda, llegando a una expresión que define el comportamiento de todos los tipos de celdas dentro de cada cluster, en este trabajo se consideran tres tipos de celda por cluster cada uno asociado a una banda de frecuencias. Con la definición de estas curvas características se puede obtener la capacidad de cada celda indicando los requerimientos de calidad que determine el usuario del modelo, así se llega a hacer una evaluación de capacidad comparando la demanda y la oferta proyectadas en el tiempo. Como resultado de la evaluación de capacidad, el modelo permite predecir el momento en que la red no dé abasto a la capacidad demandada. Además, dentro de la herramienta se desarrolló un simulador de expansión, que con diferentes modalidades, logra indicar cuántas celdas y sitios deben ser instalados de acuerdo a los requerimientos del operador. Se realizaron distintos análisis de sensibilidad de los que se puede concluir que la herramienta construida funciona de una manera adecuada con respecto a los resultados esperados por la empresa. Los casos de estudio fueron interrogantes reales que suceden en Entel actualmente, por lo que además se puede afirmar que el modelo desarrollado en este trabajo de título es aplicable y utilizable por operadores de una red real con la necesidad de una evaluación de capacidad. El modelo de capacidad de acceso de la red LTE fue desarrollado en MS Excel, elegido por su simplicidad y facilidad en la ejecución. Programa que permite vincular los datos obtenidos de los servidores de Entel, lo que admite que esta herramienta se actualice constantemente y que el resto de los clusters de la red nacional sean ingresados de forma amigable , así expandir la evaluación a todo el país, contribuyendo a la mejora en la calidad de los servicios de la red completa. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Entel S. A.

Ingeniero Civil en Computación / TranSapp es una aplicación móvil para dispositivos Android desarrollada por el grupo SmartCities del Instituto de Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI) de la Universidad de Chile. Esta busca generar un puente de información y comunicación en tiempo real entre los distintos entes del sistema del transporte público de Santiago. La base sobre la cual se sostiene TranSapp es la comunicación de información entre los distintos usuarios del sistema de transporte público. Casi la totalidad de esta información se genera por medio de la aplicación, pero no se cuenta con una masa crítica de usuarios capaces de generar datos a la velocidad y con un volumen necesario para aprovechar al máximo todas las funcionalidades que ofrece. Esto lleva a la necesidad de buscar nuevas metodologías para aumentar el volumen de datos generados desde la misma. Una de las formas de aumentar el volumen de datos es por medio de la gamificación, que ha sido definida como el "proceso de promover un servicio por medio de experiencias específicas de juegos, con el fin de generar un cambio de comportamiento en el usuario". El uso de esta técnica ha ido en aumento durante los últimos años como un medio para promover el compromiso de los usuarios con el sistema a gamificar. En este Trabajo de Título se propone idear y desarrollar una estrategia basada en la gamificación, con tal de desarrollar una nueva versión de la aplicación que incluya diferentes mecánicas de gamificación con el objetivo de aumentar la cantidad de datos generados por los usuarios. Para lograr esto, fue necesario establecer la situación actual de TranSapp, así como estudiar y analizar las distintas mecánicas de gamificación presentes en la literatura. Una vez definidas las técnicas a utilizar, sistema de puntaje, niveles, y rankings, se desarrolló una actualización de la aplicación que consistió en la implementación de nuevas interfaces, así como de cambios necesitados en las interfaces ya presentes en TranSapp. Esta implementación se basó en el diseño propuesto por el diseñador gráfico de la aplicación, previa aprobación del equipo. Finalmente, esta nueva versión fue validada mediante dos procesos, una beta cerrada para ajustar la dificultad del sistema, y un release oficial para capturar datos reales sobre el uso del mismo. En estas validaciones se consideró que el trabajo realizado corresponde a una solución al problema de datos de TranSapp, al punto de dejar como trabajo futuro la incorporación de nuevas mecánicas de gamificación, y de continuar analizando el comportamiento de los usuarios con tal de generar mejores estadísticas de uso.

Geólogo / Ante la tarea de proponer nuevas metodologías para la caracterización y modelación de reservorios fracturados se propone la implementación en el software FEFLOW 7.1 de un modelo de fractura simple que represente la inyección de soluto implementada en el sitio de experimentación de rocas fracturadas de Ploemeur, Francia y considerando un escenario de inyección de un pulso de calor para observar la respuesta del modelo en función de unas consideraciones experimentales propuestas para el sitio. La calibración del modelo se realizó ajustando las curvas numéricas entregadas por el software a la respuesta másica experimental en conjunto con una curva calórica propuesta (y posible de encontrar en la zona), por medio de iteraciones desde un resultado inicial, obtenido desde los parámetros default del software y de acuerdo con la ley cúbica. El modelo conceptual por representar corresponde a una discontinuidad horizontal que separa 2 grupos de capas (layers) sobre el cual se simularon dos pozos (inyección y recuperación) separados horizontalmente por 10.8m. Los tiempos de llegada de trazador bordean los 30 minutos mientras que la respuesta calórica propuesta ronda las 50 horas. Dentro de los grandes controladores de la llegada de masa y calor al pozo de recuperación se encontraron la conductividad hidráulica y no así el espesor de fractura, además de tener efectos más intensos en el transporte calórico que en el másico. Factores como reacciones de sorción o efectos difusivos a esta escala local no tienen efectos notorios, sin embargo, a la hora de estudiar circulación a escala regional deben ser cuantificados y revisitados. El ajuste propuesto es bueno, tanto estadística como visualmente. Los análisis de sensibilidad efectuados sobre el ajuste muestran la existencia de propiedades críticas como la porosidad de los elementos circundantes y la dirección de gradiente hidráulico utilizado. La determinación en terreno de este parámetro resulta fundamental para obtener una primera aproximación fidedigna de los parámetros del acuífero y su determinación no debiera revestir mayor dificultad, ya que puede aprovecharse la implementación de los pozos para obtener dichos valores. Como suele suceder en toda simulación, resulta de primera necesidad la corroboración de los datos experimentales en terreno. En caso de que la configuración experimental no entregue los resultados propuestos para la calibración del transporte de calor, deben revisitarse los supuestos del modelo y acotar mejor el problema, ya que se estaría llegando a configuraciones hidrogeológicas que no representen de la mejor forma la situación real del acuífero. Finalmente, al considerar la extrapolación de los resultados a zonas de interés tanto chilenas como extranjeras debe tenerse en consideración el cambio de escalas y lo que esto conlleva: distintos tamaños de bloque y mayores tiempos de cómputo con requerimientos computacionales superiores. Así, implementar esta metodología es una buena primera aproximación al desafío del flujo y transporte en rocas fracturadas. Dentro de sus ventajas está la de necesitar pocos parámetros de entrada y pruebas de campo, por lo que puede considerarse como una opción viable antes de realizar modelos más complejos y robustos pero que requieren de mayor cantidad de información base. / Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto FONDECYT 1170569 y el Proyecto UNESCO IGCP636

Ingeniero Civil Mecánico / Este trabajo consiste en simular diferentes modelos de intercambiadores de calor, mediante Ansys Fluet, con el fin de determinar los efectos de la modificación de aletas en la transferencia de calor y la pérdida de carga reflejados en la caída de presión. El objetivo principal de este trabajo es evaluar térmicamente y globalmente, mediante simulación numérica, los efectos de la modificación de aletas sobre un flujo de aire en intercambiadores de calor de tubos ovalados. Para lograrlo se determina un modelo para validación, se realiza la validación y se determina la independencia del mallado. Luego se define un modelo base con tubos ondulados y se definen las configuraciones de aletas a estudiar. Finalmente, se simulan los 4 casos de aletas mejoradas correspondientes a aletas onduladas, con generadores de vórtices longitudinales (GVL), aletas con persianas y una combinación entre aletas onduladas y con GVL. La validación se confirma dado que las diferencias con el estudio experimental alcanzan un máximo de 8,1% y 9,8% para f y j respectivamente. Además la independencia del mallado se concreta al tener diferencias máximas de un 1,26% y 4,70% en f y j respectivamente, entre el mallado medio y el mallado fino. En los modelos estudiados se detectan los diferentes mecanismos de aumento en la transferencia de calor. Entre ellos destacan la mezcla del fluido y desestabilización de flujo presenciadas en las aletas onduladas. Por otro lado se evidencia el efecto de los vórtices longitudinales al provocar un adelgazamiento en la capa límite térmica cerca de las aletas. De todos los intercambiadores estudiados, el que muestra un mayor aumento en la transferencia de calor respecto al modelo base de aletas planas, se da en el caso de aletas con persianas con un aumento del 63,02$\%$ para un Re_{H} = 2200. El mayor aumento en la caída de presión para un mismo valor de Re_{H} = 3000, lo logra el modelo con aletas combinadas alcanzando un 187,41%. En definitiva, en términos de transferencia de calor, el intercambiador de aletas con persianas logra el mejor desempeño respecto a los otros modelos estudiados. Además, gracias al factor de rendimiento global JF, se detecta que el mismo intercambiador con persianas obtiene el mejor desempeño global integrando la transferencia de calor y la caída de presión.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / En este trabajo se simulan diferentes modelos de intercambiadores de calor de tubos y aletas, mediante Ansys Fluent. Se varía la geometría de aleta y se comparan las configuraciones en términos de aumento de la transferencia de calor y caída de presión. El objetivo general de este trabajo consiste en estudiar la transferencia de calor de un flujo de aire en un intercambiador de calor de aletas con persianas y generadores de vórtices, utilizando un modelo computacional. Para lograr esto, primero se diseña el modelo de validación y se realiza la misma, para luego proceder a establecer la independencia de malla. Luego, se diseñan los modelos a estudiar, y se procede a realizar las simulaciones en Ansys Fluent. Finalmente, se analizan los resultados obtenidos y se concluye. Se alcanza la validación del modelo, presentando diferencias porcentuales máximas respecto de los datos experimentales, para el número de Stanton St y el factor de fricción f de un 5,1 % y un 10 %, respectivamente. También se establece la independencia de malla, consiguiendo diferencias porcentuales máximas de un 4,5 % y un 4,1% para el número de Stanton St y el factor de fricción f, respectivamente, entre el mallado medio y el mallado fino. Dentro de las configuraciones estudiadas, la que presenta el mayor aumento de la transferencia de calor respecto de la configuración con aletas planas corresponde a la configuración con 4 pares de generadores de vórtices en línea, lo cual se traduce en un aumento máximo del factor de Colburn j de un 74,4 % a un Reynolds Re_H=1450. Para la caída de presión, la configuración que presenta el mayor aumento respecto de la configuración de aletas planas corresponde a la configuración de aletas con persianas, con un aumento máximo para el factor de fricción f de 290 % a un Re_{H}=3625. Los criterios de desempeño estudiados indican que la configuración que menor área frontal requiere para una determinada transferencia de calor y caída de presión, es la configuración con 2 pares de generadores de vórtices por tubo en línea. Por otro lado, si se tiene una determinada potencia de bombeo por unidad de volumen, la configuración que presenta la mayor transferencia de calor por unidad de volumen corresponde a la configuración con 4 pares de generadores de vórtices por tubo en línea. Se concluye que en términos de aumento de la transferencia de calor, la configuración que mejor desempeño presenta corresponde a la de aletas con 4 pares de generadores de vórtices por tubo en línea. Según los parámetros de desempeño, la configuración que presenta mejor desempeño dependerá de los criterios de diseño del intercambiador de calor.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Fluidodinámica / El disipador de calor de canal con flujo espiral ha demostrado ser una alternativa prometedora para el manejo térmico de aplicaciones de alto flujo de calor, como electrónica y fotovoltaica concentrada. Temperaturas indeseadas son perjudiciales para el despempeño, la seguridad y la vida útil de estos dispositivos, por lo cual la investigación de tecnologías de enfriamiento de alto flujo de calor es una de las áreas de transferencia de calor con mayor actividad en la actualidad. En este trabajo se identifican estrategias eficientes para el aumento de la transferencia de calor en el disipador de calor de canal con flujo espiral estudiando la respuesta de las perturbaciones de temperatura frente a un forzamiento de momentum. Se presentan simulaciones numéricas de los campos de velocidad y temperatura estacionarios en el dispositivo para investigar el efecto de los parámetros de diseño en el desempeño termohidráulico. La rotación del fluido induce una componente de flujo cruzado, y se encuentra que esto aumenta considerablemente la transferencia de calor convectiva debido a movimiento del fluido hacia la superficie de intercambio térmico. En este estudio, se usa el marco de la teoría de estabilidad no modal para estudiar la estabilidad y receptividad del flujo estacionario en el canal de flujo espiral. Para este propósito, se formula un problema de perturbaciones lineales con un forzamiento armónico usando las aproximaciones de flujo local y paralelo. Al contrario del flujo de Poiseuille plano, se encuentra que el crecimiento transiente de las perturbaciones es pequeño, y por lo tanto, no juega un rol en el mecanismo de transición. La transición se le atribuye a la inestabilidad de flujo cruzado que ocurre por el cambio en la forma del perfil de velocidad debido a los efectos rotacionales. Se lleva a cabo un experimento de visualización de flujo y se encuentra una concordancia cualitativa entre los patrones de difusión observados y el número de Reynolds crítico predicho. La mayor amplificación en la respuesta de temperatura frente al forzamiento de momentum es presentada por vórtices y trazas longitudinales, seguidas por ondas viajeras radiales, y luego por ondas viajeras longitudinales. Se lleva a cabo un experimento para medir el desempeño del disipador de calor usando un flujo pulsante con frecuencias de forzamiento dentro del rango sugerido por el análisis de receptividad. Para obtener la misma temperatura de pared que en el caso sin pulsaciones, se observa una reducción de la potencia de bombeo de hasta un 26.6%, y usando la misma potencia de bombeo se obtiene un aumento del Nusselt de hasta un 10.3%. Este enfoque para identificar estrategias para el aumento de la transferencia de calor basado en física se puede extender a otras técnicas, por ejemplo, para seleccionar la longitud de onda en una superficie ondulada, la periodicidad de elementos de rugosidad, o la frequencia de vibraciones acústicas.

Ingeniera Civil Eléctrica / En este trabajo de título se estudiará la ingeniería conceptual de sistemas de transmisión colectores para la integración de generación de Energías Renovables No Convencionales (ERNC), considerando únicamente la energía geotérmica y mini-hidráulica. Inicialmente se realiza una recopilación de todos los proyectos en el Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental hasta el 18 de febrero del 2016, para contar con una primera visión de la potencia a instalar a corto plazo de este tipo de energía. Posteriormente, se estudia los potenciales futuros de las zonas, obtenidos mediante la actualización de la base de datos de Derechos de Aprovechamiento de Agua No Consuntivos (DAANC), y estudios realizados por el Centro de Excelencia Geotérmica de los Andes. Del cruzamiento de esta información se identifican los polos de desarrollo de estos tipos de generación en el Sistema Interconectado Central (SIC), con fines de producir economías de escala para su inyección en el Sistema Troncal de manera confiable. Una vez identificados los dos polos de desarrollo en las regiones VIII, IX, X y XIV, y sus capacidades energéticas actuales y futuras, se encuentran dos polos de desarrollo, denominados caso 1 y caso 2, que proceden de una combinación de proyectos de las regiones nombradas. Para cada uno se definen ubicaciones óptimas de las subestaciones colectoras mediante el método Fuzzy C-Means. Posteriormente se realizan los trazados de las líneas de transmisión que las conectan con el SIC, buscando generar una metodología de ubicación de la línea que disminuyera los costos. Luego se realiza la ingeniería conceptual de los proyectos, se definen las características de las líneas (conductor y tipo de aislación). Se define el modelo de subestación, la cantidad de paños y las características de los equipos primarios que los componen. Finalmente, se obtuvo el costo total de cada uno de los proyectos, mediante el valor de inversión de líneas y subestaciones de Transelec, resultando en USD 48.419.225 para el caso 1 y de USD 15.170.695 para el caso 2, correspondientes a 413 MW y 151 MW. Este este tipo de soluciones son tienen un menor coste que soluciones individuales de transmisión para cada proyecto, y además se suman los beneficios de evitar líneas de transmisión paralelas que responden solo a necesidades individuales de los proyectos.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico. Ingeniero Civil / Cuerpos de agua natural someros se pueden encontrar en la zona del Altiplano de la Cordillera de los Andes en Sudamérica. En estos sistemas, la variación intradiaria y estacional de la temperatura del agua es una de las principales variables que condicionan tanto el ciclo hidrológico (tasas de evaporación) como la dinámica del ecosistema (fotosíntesis, respiración, etc). Para abordar el problema del cálculo de la temperatura del agua en sistemas someros, se adopta un modelo conceptual que resuelve la ecuación de conservación de calor en un medio acuoso, sin considerar el transporte horizontal de calor y considerando una temperatura homogénea en el mismo. De esta forma, los cambios temporales de temperatura del agua se deben al intercambio periódico de calor entre la columna de agua y la atmósfera, y entre el agua y los sedimentos. Este marco conceptual lleva a plantear la existencia de 2 números adimensionales que describen el problema, los que, si bien han sido validados en terreno, no han sido sujeto de estudio detallado en condiciones controladas de laboratorio. El objetivo de este trabajo es estudiar de manera experimental la variación periódica de la temperatura del agua de un cuerpo de agua somero, y en particular cómo es el flujo de calor intercambiado entre el agua y los sedimentos. Para lo anterior, se realizaron 12 experimentos en una caja de acrílico llenada con sedimentos y distintas alturas de agua, sometidos a una forzante de radiación de onda corta periódica a través de un set de focos led que periódicamente son encendidos y apagados. Los periodos utilizados son de 1, 2, 4 y 6 hrs, mientras que las alturas de agua están en el rango 2.5-10 cm. El sistema de medición utilizado corresponde a uno DTS, obteniendo de manera continua una serie de perfiles verticales de temperatura en los sedimentos, el agua y parte del aire. Los resultados experimentales permitieron validar de manera satisfactoria el modelo conceptual propuesto. De igual forma, se pudo medir una serie de parámetros requeridos para el cálculo de la temperatura del agua y sedimentos (coeficientes de extinción de luz, albedo, retención de calor en superficie del agua, etc). Finalmente, se realizó un estudio detallado del flujo de calor convectivo que se desarrolla en la interfaz agua-sedimentos, lo que permitió proponer una relación empírica entre números de Nusselt y de Rayleigh, para el cálculo de la velocidad de transferencia.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / CONICYT

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Esta tesis está dedicada a estudiar la influencia del tamaño de un generador de vórtices transversal cilíndrico en el enfriamiento de las paredes de un canal plano, aprovechando la generación de vórtices producto del enfrentamiento con un fluido no newtoniano del tipo Ley de potencia (Ostwald de Waele) con un índice de potencia igual a 0,4. Se realizan diferentes simulaciones numéricas computacionales acoplando las ecuaciones de conservación de masa, momento y de energía para un régimen laminar y turbulento en el programa ANSYS Fluent 14.5. Las simulaciones son realizadas en 2D. En el primer capítulo se presentan los objetivos generales y específicos del presente trabajo. Junto con ello, se describe la motivación del trabajo. En el segundo capítulo se da a conocer el marco teórico referente al enfrentamiento entre un flujo de fluido y un cuerpo sólido. En el tercer capítulo se estudia y presentan los resultados de la mecánica de fluidos y transferencia de calor transiente de un flujo de fluido newtoniano en régimen laminar enfrentado a un generador de vórtices cilíndrico fijo. Todos los casos analizados fueron comparados con el trabajo de Lienhard (1966) y Lam (2008), con el fin de validar el modelo físico y el tipo de algoritmo a utilizar. En el cuarto y quinto capítulo se presentan los resultados de la mecánica de fluidos y transferencia de calor transiente de un flujo de fluido del tipo no newtoniano, tipo ley de potencia para un índice de potencia de n=0,4, que enfrenta a un generador de vórtices cilíndrico fijo. En el cuarto capítulo se entrega los resultados del régimen laminar y en el quinto capítulo se entregan los resultados del régimen turbulento. En el sexto y séptimo capítulo se presentan los resultados de la mecánica de fluidos y transferencia de calor transiente de un flujo de fluido del tipo newtoniano y no newtoniano del tipo ley de potencia para un índice de potencia de n=0,4. En el capítulo sexto ambos tipos de fluidos se encuentran en régimen laminar, mientras que en el séptimo capítulo ambos fluidos se encuentran en régimen turbulento. Se simula el ingreso del flujo de fluido a un canal y se enfrenta a un generador de vórtices cilíndrico fijo, el cual posee diferentes diámetros.