El desarrollo tecnológico en las últimas décadas y el empleo de nuevas técnicas en la industria petrolera, han posibilitado a la industria de la perforación de pozos petroleros, a lograr metas anteriormente inalcanzables, tal es así que, en la actualidad realizamos pozos petroleros más profundos, alcanzando profundidades por encima de los 5000 metros y también, realizamos con mayor frecuencia pozos direccionales y/u horizontales profundos, para alcanzar objetivos con reservorios más importantes. Estos avances en la industria de la perforación de pozos, acarrean consigo, innumerables problemas operacionales, con diversas consecuencias perjudiciales al proceso de perforación. Uno de los problemas y el más perjudicial de todos, es la vibración, la misma que está asociada a rotura de tuberías, pegamiento mecánico en el fondo, pinchaduras en el material tubular del arreglo de fondo, mayor desgaste por fatigas mecánicas, prematuro desgaste de estabilizadores, motores de fondo y trépanos, independientemente del tipo o la condición del material de la herramienta. El estado vibracional experimentado por los componentes activos de una sarta de perforación tales como los encontrados en la perforación de pozos petroleros son discutidos en el contexto de un modelo integrado. El trabajo desarrollado es motivado por la necesidad de entender los estados complejos vibracionales semejantes a un sistema en el que se ven involucrados la sarta de perforación y las formaciones que pueden exhibirse para mejorar sus potenciales constructivos y destructivos. Esto incluye movimiento axial a lo largo de la longitud de la sarta de perforación, torsional o rotacional y transversal o lateral. La atención está dada a la condición limitada de una sarta de perforación y el BHA incluyendo estabilizadores. El método para minimizar las vibraciones es usado para discutir la estabilidad de la sarta de perforación en las distintas configuraciones en perforación de pozos bajo perturbaciones asociadas tanto con movimientos torsionales, axiales y laterales como en pozos en general asociados a estados vibracionales bajo condiciones extremas de giro lateral. Se describe una metodología integrada de control de vibraciones de la sarta de perforación que constituye una actividad fundamental en la fase de análisis y planificación de los programas de perforación de pozos.

El objetivo de esta tesis es desarrollar y evaluar una técnica de medición y análisis de vibraciones torsionales en máquinas rotantes, utilizando para ello instrumentación de uso común en la industria. Se presenta información detallada acerca de los principios físicos sobre los que se basa la técnica de medición propuesta, así como también de los procedimientos empleados. Debido a que gran parte de los problemas asociados a vibraciones torsionales pueden ocurrir a velocidades de operación constante, los ensayos fueron realizados bajo dicha condición. El trabajo experimental fue realizado sobre dos modelos mecánicos. El primero, utiliza una junta Hooke para generar las oscilaciones torsionales y fue empleado para la calibración de la técnica de medición. El segundo, representa las características físicas de una máquina rotativa y fue utilizado para contrastar el valor de la primera frecuencia natural medida experimen-talmente con el valor calculado con un modelo analítico de 3 discos y 2 tramos de eje, obteniéndose buena concordancia. Los resultados de los ensayos realizados con ambos modelos experimentales, demostraron que es posible utilizar la técnica propuesta para la medición de vibraciones torsionales y que se puede utilizar dicha medición como una herramienta importante para el diagnóstico de problemas en máquinas rotantes. / The aim of this thesis is to develop and evaluate a technique of measurement and analysis of torsional vibrations in rotating machines. For this purpose, instrumentation commonly applied in industries is used. Detailed information is presented about the physical principles on which the proposed measurement technique is based and about the procedures used. As most of the problems associated with torsional vibrations can occur at constant speeds of operation, the testing were conducted under that condition. The experimental work was developed using two mechanical models. The first model that uses a Hooke joint to generate torsional oscillations, was used for the measurement technique calibration. The second experimental model that represent the mechanical properties of a rotating machine was used to compare the value of the measured first natural frequency with the computed value using an analytical model of 3 discs and 2 shaft stations. The testing results have shown that it is possible to use the technique proposed for the measurement of torsional vibrations as an important tool for diagnostic in problems of rotating machines.

En un vehículo de transporte de pasajeros convencional, sólo un porcentaje muy bajo del combustible, entre el 10 y el 16%, se utiliza para la marcha del mismo mientras que el resto es energía disipada en los frenos, transmisión, motor, accesorios, resistencia a la rodadura, arrastre aerodinámico y ralentí. De todas estas pérdidas, la de mayor magnitud es la del motor (aproximadamente el 63%), la cual en gran medida se pierde en forma de vibración. El propósito de esta tesis, por lo tanto, se centra en el diseño y fabricación de un dispositivo recuperador piezoeléctrico multimodal capaz de recuperar parcialmente la energía que se pierde en la vibración del motor. Esta energía vibratoria disponible está caracterizada por un gran número de ondas mecánicas de diferente magnitud y frecuencia que se excitan para cada velocidad de giro del motor. El diseño se basa en una viga piezoeléctrica compuesta y dos sistemas dinámicos masa-resorte en sus extremos, cuya respuesta dinámica se calcula a partir del desarrollo de un modelo analítico que contempla aspectos distintivos como acoplamiento electromecánico, relaciones constitutivas no lineales, disipación de energía, magnitud de la carga eléctrica, etc. Mediante una apropiada reducción del modelo analítico se identifican los parámetros no lineales correspondientes al modelo. Posteriormente, se fabrican y ensayan cuatro dispositivos, evaluándose el voltaje y la potencia eléctrica dados por el modelo sobre una resistencia de carga. Los resultados obtenidos son validados por los experimentos. En el proceso de optimización del dispositivo de mayor potencia se propone una función objetivo que contempla las características de frecuencia y aceleración variables de la excitación, obteniéndose un dispositivo final superior a los originales, con valores de potencia eléctrica significativos. Finalmente, se realiza la implementación en un escenario real sobre el vehículo, donde se realizan dos recorridos urbanos diferentes para el sensado de temperatura a partir de la alimentación del dispositivo recuperador optimizado. / In a conventional transport vehicle, only about 10 to 16% of the energy from the fuel is used to move it down the road. The rest of the energy is lost in the brakes, transmission, engine, accessories, rolling resistance, aerodynamic drag and idle losses. Among all of these, the largest loss is the energy lost in the engine (approximately 63%), which is mostly wasted as vibration. The purpose of this thesis is the design and fabrication of a multimodal piezoelectric energy harvesting device capable of recovering that lost energy. The available vibratory energy is characterized by a large number of mechanical waves of different magnitudes and frequencies which are excited for each speed of the engine. The harvesting device is based on a composite piezoelectric beam with two mass-spring systems at its ends. A one-dimensional analytical model is developed to analyze the dynamic response. Among the distinctive aspects contemplated in the model are: electromechanical coupling, nonlinear constitutive relations, energy dissipation, magnitude of the electric load, etc. By means of an appropriate reduction of the analytical model, the nonlinear parameters corresponding to the model are identified. Subsequently, four devices are fabricated and tested to evaluate the voltage and electrical power over an electrical load, calculated with the analytical model. The results are then validated by the experiments. An optimization process is applied to the device of maximum mean energy by means of the method of genetic algorithms. In order to take into account the principal characteristics of the excitation (variable frequency and acceleration) a proper objective function is proposed. The final device obtained is greatly improved and obtaining a very improvement final device to the original. Significant values of the electrical power are obtained. Finally, the implementation is carried out in a real scenario on the vehicle with considering two different routes trajectories for temperatures measure, from the feeding of using the optimized harvester device as power supply.

Ingeniero Civil Mecánico / Bajo el concepto de Monitoreo de Salud Estructural , que permite conocer el estado de salud actual de un equipo mediante el uso de sensores en línea, se propone desarrollar un estudio enfocado a detectar daño incipiente en los álabes de una turbina de laboratorio, a partir del análisis de vibraciones torsionales en el eje del sistema rotor. El objetivo general consiste en identificar experimentalmente los parámetros que permitan detectar daño incipiente en un modelo de laboratorio de un sistema rotor. Los objetivos específicos abarcan la utilización de diversas técnicas de tratamiento de señales y extracción de parámetros, el estudio de estos en los dominios de tiempo y frecuencia bajo diversos niveles de daño en el sistema, y la selección de un set de parámetros que permitan detectar daño incipiente. La metodología se desarrolla en cuatro etapas: Puesta a punto del montaje, mediciones experimentales, análisis y procesamiento de señales, y selección de parámetros. Se efectúa una etapa inicial de toma de datos para dos casos: Caso base (o sano) con el sistema operando a la perfección, y un caso extremo (o con daño máximo), funcionando en ausencia de un álabe. Se extraen 100 parámetros para cada caso y se comparan de forma gráfica. Se realiza este análisis tanto para vibraciones torsionales, como transversales, medidas por un acelerómetro. Los resultados obtenidos de la primera etapa muestran 40 parámetros, calculados sobre las vibraciones torsionales, que presentaron mayores variaciones entre el caso base y extremo, y 6 parámetros que presentaron mayores variaciones para las vibraciones transversales. Estos parámetros sirvieron de referencia para ser proyectados a una segunda etapa de toma de mediciones. En dicha etapa posterior, se estudian las vibraciones del sistema rotor, esta vez trabajando con un álabe expuesto a una grieta. Se prueban 6 álabes con distintas grietas realizando el mismo procedimiento de la etapa anterior. Finalmente se entrena un clasificador Máquina de vectores de soporte , el cual, en conjunto con el método Selección secuencial hacia adelante , selecciona el set de parámetros que permite identificar de mejor manera la presencia de grietas en el sistema. Los resultados finales muestran un conjunto de 13 parámetros calculados sobre las vibraciones torsionales que permiten identificar la mayor parte de las grietas estudiadas. Por otra parte, se realiza el mismo estudio para las vibraciones transversales, concluyendo que estas no son capaces de identificar grietas con suficiente exactitud. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto Fondecyt 1160494 "A Novel Damage Precursor Based Structural Health Monitoring and Prognostic Framework"

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OBJETIVOS La presente tesis doctoral trata del estudio de soluciones en teorías de supergravedad y gravedad masiva. Estas teorías pueden considerarse extensiones de la teoría de la Relatividad General (RG) de Einstein, la cual describe la dinámica de una partícula sin masa de spin = 2: el gravitón. Supergravedad es una extensión supersimétrica de la RG que incorpora nuevas partículas sin masa (escalares, bosones de gauge, dilatinos, gravitinos, ...), mientras que gravedad masiva explora la dinámica de un gravitón con masa. Las teorías de supergravedad aparecen al tomar el límite de baja energía de la teoría de cuerdas o de la teoría M. Una de las señas de identidad de estas supergravedades es que requieren un espacio-tiempo con 10 o incluso 11 dimensiones (10D/11D), en lugar de las cuatro dimensiones (4D) que experimentamos en la vida cotidiana. En consecuencia las dimensiones extras han de ser compactas y muy pequeñas para que resulten ''invisibles'' a los experimentos. Sin embargo, su forma y tamaño afectan a la gravitación que percibimos en 4D ya que el espacio-tiempo sería verdaderamente 10D/11D. Esto da lugar a desviaciones con respecto a la RG de Einstein que abren la posibilidad de testar las nuevas dimensiones. METODOLOGÍA. Se utilizará el mecanismo del 'embedding tensor' para estudiar y clasificar todas las posibles supergravedades gaugeadas que existen en D=9,8,7 dimensiones. Este mecanismo hace un barrido y construye de manera covariante todas las posibles deformaciones de una teoría de supergravedad estándar. Por otro lado, una vez que se obtengan todo el espectro de supergravedades masivas, se intentará abordar origen de dimensiones más altas (10 y 11 dimensiones) a través de una construcción que contenga el grupo de simetría de T dualidad como una simetría del sistema. Esta construcción es la llamada 'Double Field Theory'. Realizaremos una reducción dimensional generalizada de esta teoría (incluyendo no sólo coordenadas espacio-temporales, sino también las duales a éstas, asociadas a los windings) para intentar relacionar los flujos generalizados que aquí aparecen con las componentes del embedding tensor (términos de masa) que se han obtenido en la primera parte del trabajo. CONCLUSIONES. Estas deformaciones han sido estudiadas y clasificadas exhaustivamente en dimensiones D = 9, 8 y 7 utilizando el marco teórico del tensor de embedding, dando lugar a un análisis completo de su origen en 10D/11D. Uno de los resultados más relevantes de la tesis es la clasificación de los gaugings en órbitas cada una de las cuales produce una dinamica inequivalente en D dimensiones. Como resultado de esta clasificacion, se observa que todos los gaugings analizados se pueden obtener como reducciones de una teoría de campos doble (Double Field Theory, DFT) en espacios toroidales con torsion (twisted tori), aun cuando un origen en teoría de cuerdas (10D) o teoría M (11D) puede no ser posible. / OBJECTIVES This doctoral thesis considers the study of solutions in supergravity and massive gravity theories. These theories can be understood as extensions of Einstein's theory of General Relativity (GR), which describes the dynamics of a massles spin-2 particle: the graviton. Supergravity is a supersymmetric extension of GR that entails new massless particles (scalar fields, gauge bosons, dilatinos, gravitinos, ...), whereas massive gravity explores the dynamics of a massive graviton. Supergravity theories arise as the low energy limit of string theories or M theory. One of their main features is the requirement of 10 or 11 dimension (10D/11D) instead of the four dimensions (4D) that we are used to experience in our daily life. This implies that the supplementary dimensions have to be compact and considerably small in such a way that they result almost imperceptible by the experiments. However, their shape and size have direct effects on the gravity that we feel in 4D. In particular, the fact of having a truly 10D/11D spacetime gives rise to predictions that differ from the GR ones and open new scenarios where these extra dimensions can be tested. METHODOLOGY The embedding tensor mechanism is used to study and classify all the possible gauged supergravities that exist in D=9,8,7 dimensions. This method scans and constructs, in a covariant way, all the possible deformations of a standard supergravity theory. On the other hand, once that the full spectrum of gauged supergravities is obtained, we will try to justify their higher-dimensional origin (from 10 and 11 dimensions) throughout a formulation of a field theory that contains the T duality symmetry group as a global symmetry of the theory. The formulation that we have chosen is 'Double Field Theory'. We perform a generalized dimensional reduction (including not only space-time coordinates, but their dual ones, which are associated to winding modes of strings) in order to establish a relation between the generalized fluxes that arise in this compactification and the embedding tensor components (mass terms) that were obtained in the first part of the work. CONCLUSIONS These deformations have been exhaustively studied and classified for dimensions D=9,8,7 by means of the theoretical approach of the embedding tensor mechanism. One of the most relevant results of this thesis is the classification of the gaugings in orbits that produce that give rise to inequivalent dynamics in D dimensions. As a consequence of this indexing, it is found that all of these gaugings can be obtained as a dimensional reduction of the so-called Double Field Theory (DFT) over twisted toroidal spaces. Some of these gaugings correspond to non-geometric compactifications of string theories, showing that DFT warrants the access to genuine string theory configurations that are not accessible by means of Riemannian geometry.

La presente Tesis Doctoral consiste en el diseño de un sistema capaz de realizar tareas de verificación automática de locutores, para lo cual se basa en el modelado mediante los procedimientos DTW (Dynamic Time Warping) y MFCC (Mel-Frequency Cepstral Coefficients). Una vez diseñado éste, se ha evaluado el sistema de forma tanto a nivel de pruebas individuales, DTW y MFCC por separado, como múltiples, combinación de ambas en serie y en paralelo, para grabaciones obtenidas de la base de datos AHUMADA de la Guardia Civil. Todos los resultados han sido vistos teniendo en cuenta la significación estadística de los mismos, derivada de la realización de un determinado número finito de pruebas. Se han obtenido resultados estadísticos de dicho sistema para diferentes tamaños de las bases de datos utilizadas, lo que nos permite concluir la influencia de estos en el método. Como conclusión a los mismos, podemos identificar cuál es el mejor sistema, compuesto por el tipo de modelo y el tamaño de la muestra, que debemos utilizar en un estudio forense en función de la finalidad perseguida. / The present thesis is the design of a system capable of performing automatic speaker verification, for which is based on modeling using the DTW (Dynamic Time Warping) and procedures MFCC (Mel-Frequency Cepstral Coefficients). Once designed it, we have evaluated the system so both at individual events, DTW and MFCC separately as multiple, combining both in series and in parallel, to recordings obtained from the data base AHUMADA from the Guardia Civil. All results have been seen considering the statistical significance thereof, derived from performing a given finite number of tests. Statistical results have been obtained in such a system for different sizes of the databases used, allowing us to conclude the influence of these in the method in order to fix a priori the different variables of this, in order to make the best possible study. To the same conclusion, we can identify what is the best system, consisting of model type and sample size, we use a forensic study based on the intended purpose.

Esta memoria de título trata del estudio de las vibraciones producto de tronaduras en el rajo abierto de Williams Mine, mina de oro ubicado en Ontario, Canadá, para definir áreas no seguras producidas por la tronadura de superficie y utilizando un rango de valores de velocidad máxima de partícula. Los pasos a seguir para la realización de esta memoria fue la recopilación de información, realización de dos modelos numéricos para distintos periodos utilizando Examine3d, siendo el primero la explotación minera hasta marzo 2008 y el segundo plan mina hasta 2010, estudio de la estabilidad de los caserones (Mathews, 1980), modelación y calibración de la tronadura utilizando el software Comsol y por ultimo predicción de las vibraciones para cantidades máximas de explosivos por retardo. Los resultados de los modelos numéricos muestran que el campo de esfuerzos cambió a lo largo del tiempo, generando una concentración de esfuerzos en los pilares y relajación en el pillar que separa la mina subterránea con la mina rajo abierto. Las excavaciones presentes en la zona C de la mina subterránea de Williams Mine son estables o están dentro de la zona de transición entre estables y estables con soporte. Si bien, todos los caserones tienen soporte, algunos de ellos han fallado por efecto de tracción y por la complejidad de las estructuras. En la modelación y calibración de la tronadura, se obtuvieron valores similares a los registrados por los acelerómetros presentes en la mina subterránea. Los ajustes del módulo de Young y razón de Poisson por zonas correspondieron a 22 GPa y 0,42 para zona C rajo, 23 GPa y 0,46 para Sceptre rajo y 23 GPa y 0,46 para rajo West . No se encontraron direcciones preferenciales (Norte Sur) con respecto a la propagación de las vibraciones en la zona C. Se obtuvieron las distancias máximas a las cuales se obtienen vibraciones de 10mm/ seg de velocidad máxima de partícula utilizando Comsol para el rango de explosivos usados en la mina Williams. Las máximas distancias a las cuales se obtienen valores de PPV de 10 mm/seg (rango de seguridad), se muestran en el siguiente gráfico: Se debe elegir un criterio para la evacuación oportuna del personal trabajando en la mina subterránea. Se entregan las bases para que las personas a cargo puedan tomar la decisión en función de la protección de las personas y equipos presentes en los niveles subterráneos.

Las voladuras son una forma de generación de vibraciones comunes en la actividad de construcción de obra civil, extracción de materiales (cantera y minas) y demoliciones. Estas son vibraciones causadas por actividad humana y han cobrando importancia a medida que las fuentes generadoras de tales vibraciones aumentan en cantidad, magnitud y cercanía a zonas pobladas. Unión Andina de Cementos (UNACEM), la cual se encuentra ubicada en el distrito de Atocongo en Villa María del Triunfo, dedicada a la extracción de caliza para la fabricación de cemento, realiza voladuras diarias con este fin. En ese sentido el objetivo de nuestra investigación es evaluar en qué medida los efectos dinámicos producidos por las voladuras, en la explotación minera de la planta de cementos UNACEM, podrían afectar las edificaciones del centro poblado Virgen de Lourdes. El tipo de investigación es cuantitativa y de nivel descriptivo; al no manipular las variables tenemos que su método es no experimental y de diseño explicativo. Los resultados obtenidos debían tener un punto de comparación, por lo que en la NORMA E030 DISEÑO SISMORESISTENTE del 2014 nos sirvió para aplicarla en un caso específico de una vivienda típica de la zona en mención. Se modelo esta vivienda en el software VISUAL FEA y se aplicaron las vibraciones recolectadas por las voladuras con la finalidad de analizar los resultados con la Norma E030 y verificar si las vibraciones eran capaces de afectar estructuralmente a la vivienda modelo. Los datos obtenidos demuestran que las vibraciones producidas por Cementos UNACEM para ese periodo cumplieron con las normas y no afectan estructuralmente a las viviendas del poblado Virgen de Lourdes. The explosions are a common way of generating vibrations in the activity of civil engineering construction, extraction of materials (quarry and mine) and demolitions. These vibrations are caused by human activity and have been gaining importance as generating sources of such vibrations increase in number, size and proximity to populated areas. Union Andina de Cementos (UNACEM) located in Atocongo Villa Maria del Triunfo, for the extraction of limestone for cement, makes daily blasts for this purpose. The objective of our research is to evaluate the extent to which dynamic effects of blasting in the mine UNACEM plant could affect the buildings of the Virgin of Lourdes populated center. The research is quantitative and descriptive level. By not manipulate the variables have their method is not experimental and explanatory design. The results should be a point of comparison, so the TECHNICAL STANDARD OF BUILDING E.030 EARTHQUAKE-RESISTANT DESIGN 2014 helped us to apply in a particular case which was a typical home in the area. This apartment in the FEA model VISUAL software and vibrations collected by blasting in order to analyze the results together with the standard E030 and see if the vibrations were able to structurally affect the model will be applied. The data obtained show that the vibrations produced by UNACEM’S CEMENTS for that period met the standards and not structurally affect the housing of the town Virgen de Lourdes.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / En este trabajo de título se estudia la variación sonora de los platillos de percusión frente a los procesos a los que es sometido a lo largo de la fabricación. Esto con miras a desarrollar un proceso de fabricación de platillos moderno y de calidad, y abrir la posibilidad de creación de nuevos sonidos. Sabiendo a priori que los procesos de manufactura particulares en la fabricación de platillos alteran la forma y a su vez generan esfuerzos residuales en la pieza trabajada, se plantea en este trabajo una metodología de construcción y experimentación que permita separar las variables de cambio de forma y esfuerzos residuales que afectan en el sonido. Se construyeron cuatro prototipos de platillo, uno de prueba y tres funcionales de distintas medidas y sometidos a diferentes combinaciones de procesos. Entre cada proceso de cambio de forma se realizó un tratamiento térmico de alivio de tensiones con el objetivo de eliminar esfuerzos residuales internos en la pieza. Antes y después de cada sesión de alivio de tensiones se realizaron mediciones de dureza y digitalización de la forma en 3D pera verificar que la forma ni las propiedades mecánicas no variaron significativamente por causa del tratamiento térmico. Se realizaron mediciones acústicas vía micrófono al término de cada proceso de manufactura y tratamiento térmico. Las mediciones acústicas fueron tratadas en código Python para obtener espectrogramas comparables entre sí. Además, luego de cada proceso se realizó un análisis cualitativo de la percepción del sonido. Los resultados obtenidos comprueban que la metodología de medición es válida, y sugieren que el sonido se vuelve más complejo a medida que se trabaja el platillo. En particular, el embutido de campana genera peaks aislados en las frecuencias altas y una zona extra de percusión en el mismo platillo de sonido más brillante. Los procesos de martillado, repujado y torneado cambian la forma y complejizan el espectrograma, lo que se traduce en un sonido más articulado, complejo (mayor cantidad de armónicos percibibles) y oscuro. Los tratamientos térmicos de alivio de tensiones complejizan aún más el espectro, activando una amplia gama de frecuencias bajas a altas y que perduran por más tiempo vibrando. Los resultados sugieren que los procesos de deformación plástica producen estados de esfuerzos residuales complejos que afectan en la rigidez y amortiguamiento de la pieza, lo que se traduce en variaciones de amplitud, permanencia en el tiempo del sonido y frecuencias dominantes. En particular, la aplicación de procesos de tratamiento de alivio de tensionesmodifican las características vibratorias, produciendo un sonido más brillante, complejo, potente y que perdura por más tiempo. Debido a esto, el tratamiento térmico de alivio detensiones tiene el potencial de utilizarse