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AUTOMATIZACIÓN DE UN BANCO DE PÉRDIDAS DE CARGA E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SCADA PARA EL LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS
(2018) NÚÑEZ MELLA, JOSÉ IGNACIO; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; ESPINOZA SILVA, JAIME
El control de los procesos industriales mediante la automatización con sistemas SCADA-HMI resulta ser cada vez más común e imprescindible. Es por ello que desarrollar laboratorios que posibiliten la interacción del alumno con estos sistemas es de gran importancia para su aprendizaje.El Laboratorio de Termofluidos del Departamento de Ingeniería Mecánica tiene instalado un banco de pérdida de carga, que es un sistema de tuberías y accesorios en el que se mide la pérdida de energía de un fluido. El objetivo principal de este trabajo es automatizar el banco de pérdida de carga mediante la incorporación de un sistema de control, supervisión y adquisición de datos (SCADA, Supervisor Control And Data Acquisition) y el desarrollo de una interfaz gráfica o interfaz hombre máquina (HMI, Human Machine Interface).Primero se definen algunos conceptos previos de sistemas SCADA-HMI y se dan a conocer algunos bancos de pérdidas de carga automatizados en la industria.Posteriormente, se describe cada uno de los componentes del banco de pérdida de carga instalado en el laboratorio y se establecen las zonas críticas de medición. Estas zonas son aquellas donde se realizan mediciones de diferencia de presión en el sistema: dos válvulas de compuerta, coplas de reducción de 1 a 1/2 [in] y de 1 a 3/4 [in] dispuestas como reducción y expansión, además de una cañería de cobre, galvanizada y una tubería de PVC.La metodología de selección de instrumentación de medición consiste en realizar cálculos de diferencias de presiones en las zonas críticas de medición, a partir de las cuales se elaboran tablas de diferencia de presión, caudal y número de Reynolds y se determinan los rangos de medición dependiendo de lo que se va a medir y de la resolución del instrumento.Luego de la selección e instalación de la instrumentación, se describe el modo de funcionamiento de las conexiones eléctricas con el autómata programable y se da a conocer la interfaz gráfica desarrollada.Además, se establece que los sensores de presión y caudal necesitan ser calibrados, esto porque las condiciones iniciales de calibración son en base a escenarios estandarizados, con un fluido que es generalmente diferente al fluido del proceso y una relación lineal ideal dada por el fabricante. Obtenidos los valores de diferencia de presión y caudal corregidos, se compara con la teoría. Los resultados muestran que el factor de fricción para la cañería de cobre y tubería de PVC es mayor a lo expresado en el diagrama de Moody, además, poseen una mayor rugosidad relativa. En cambio, en la cañería galvanizada el factor de fricción y la rugosidad relativa son menores. Para el caso de las válvulas de compuerta y coplas de reducción hay una gran diferencia entre las constantes de pérdidas de carga calculadas y teóricas.Finalmente, se concluye que el sistema SCADA-HMI implementado es versátil y accesible, debido a que la estructura de la interfaz desarrollada es sencilla y de fácil manipulación. La manera en que trata la información es rápida y eficiente, por lo que permite desplegar en tiempo real la información entregada por la instrumentación.
COMPARACIÓN DE FORMULACIONES DE LA ECUACIÓN DE POISSON-BOLTZMANN APLICANDO EL MÉTODO DE ELEMENTOS DE FRONTERA
(2021-03) SEARCH TOLOZA, STEFAN DAVID; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica; VAN’T WOUT, ELWIN
DISEÑO AERODINÁMICO DE UN VEHÍCULO AÉREO NO TRIPULADO
(2016) FARÍAS PEDREROS, EDUARDO IGNACIO; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
DISEÑO DE UN BANCO DE CALIBRACIÓN DE FLUJÓMETROS INTEGRADO EN LAS INSTALACIONES DEL LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
(2018) BARROS AMIGO, FRANCISCO SANTIAGO; BARROS AMIGO, FRANCISCO SANTIAGO; ESPINOZA SILVA, JAIME; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID
En el presente Trabajo de Título se realizará el diseño de un banco de calibración deflujómetros para el “laboratorio de termofluidos” de la Universidad Técnica FedericoSanta María.Para dicha tarea, se realizará previamente una revisión a las normas relevantes al tema,a otros bancos de calibración ya existentes de este tipo, a aspectos técnicos que sonnecesarios para el diseño, y a los equipos que se encuentran en el laboratorio de laUniversidad que pueden ser utilizados para el diseño del banco de calibración. Sobreeste último punto, cabe mencionar que se aspirará a aprovechar al máximo lasinstalaciones y equipos del laboratorio para el diseño.El diseño final es presentado en 2 etapas, en la primera se abarcan flujos entre 3 y30 [l/s], mientras que para la segunda se extiende este rango a 60 [l/s], obteniéndoseun presupuesto aproximado de $ 4.000.000 para la construcción de la etapa 1, y$ 7.000.000 para la etapa 2, los cuales se ven aumentados considerablemente almomento de considerar la acreditación del laboratorio para fines de calibración deflujómetros.Finalmente se descarta la construcción del banco de calibración diseñado con fin deemitir certificados de calibración, debido a que en comparación a otros bancos esteposee bajas capacidades de medición (alta incertidumbre) para el costo asociado a suconstrucción y acreditación, además la acreditación conlleva algunos puntos que noson muy compatibles con los fines educativos del laboratorio de termofluidos.
ESTUDIO EXPERIMENTAL-NÚMERICO PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO DE UN GLOBO AEROSTÁTICO CAUTIVO DE ALTA ESTABILIDAD
(2020-10) SANCHEZ VILLAFLOR, CATALINA; SANCHEZ VILLAFLOR, CATALINA; FLORES MARADIAGA, ALEX GEOVANNY; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Departamento de Mecánica; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID
El presente trabajo de titulación se divide en dos partes, la primera tiene como objetivo mostrar el comportamiento aerodinámico por medio de un trabajo experimental que permita determinarsi un globo aerostático diseñado como prueba (compuesto por un globo esférico y un elipsoide de menor tamaño), del cual ya se tienen un resultados numéricos de simulación, cumple y ratifica características aerodinámicas como arrastre y sustentación que permitan determinar si los resultados obtenidos se ajustan a la realidad. Esta parte del trabajo es realizada en el laboratorio de energías renovables ubicado en la sede de la Universidad Técnica Federico Santa María en Quilpué. La segunda parte del trabajo consiste en analizar el comportamiento aerodinámico de forma numérica de dos cuerpos denominados NPL y GNVR, ambos son cuerpos que combinan geometrías de diseño y se encuentran publicados en diferentes artículos con el fin de ser utilizados para los análisis aerodinámicos. El programa por utilizar es ANSYS FLUENT y tiene por objetivo determinar su capacidad aerodinámica, si son mejores que el cuerpo creado en el laboratorio y cuál de los dos globos tiene un mejor ángulo de ataque crítico aerodinámico. Inicialmente se realizó un estudio del comportamiento del viento, describiendo sus principales características, como se origina y varía según el tipo de suelo. Además, se efectúa un estudio de los principios básicos de aerodinámica como lo son la presión, el arrastre y la sustentación. A partir de esta información recolectada se obtuvo información necesaria para predecir ciertas características del viento y cómo se comporta un cuerpo en lugares con corriente libre. Además, se detallan las características de los globos meteorológicos, comportamientos y condiciones generales. En la primera etapa del trabajo se realiza el estudio experimental, que busca la optimización del diseño de un globo aerostático de alta estabilidad. Para ello se diseñan dos pruebas, la prueba estática y la dinámica. Se detalla en principio la disposición del sistema y el proceso llevado a cabo para confeccionar cada componente de éste, resultando obtener en la prueba estática la capacidad de levante inicial y prueba de permeabilidad del globo, mediante la medición de parámetros definidos 4 veces al día durante 4 días. Por otro lado, en la prueba dinámica se registran las fuerzas de sustentación y arrastre del globo para velocidades de viento de 5, 10, 15 y 20 m/s. Se detallan las etapas de cada experimento. El primer análisis de la parte numérica consiste en dibujar ambos cuerpos (NPL y GNVR) y posteriormente realizar simulaciones para diferentes velocidades (5, 10 y 15 m/s) diferentes turbulencias del viento (10%, 20% y 30%) para ángulos de ataques de 0° a 16° realizando un total de 144 simulaciones para cada globo. De estos resultados se obtienen los parámetros de CL, CD, CP, FD, FL sobre el globo, además de un análisis para velocidades y presiones por medio de contornos y gráficos obtenidos en el post procesamiento de ANSYS. De este análisis se obtiene una velocidad única con variación de turbulencia que permita enfocar el análisis. El trabajo concluye realizando un análisis de tamaño de celda de cada cuerpo en cada ángulo de ataque simulados, con el fin de poder volver a simular aquellos ángulos en que la celda mínima este por debajo de 0,05 para la velocidad seleccionada. Se obtienen los mismos parámetros aerodinámicos y finalmente se curvas corregidas para sustentación y coeficiente aerodinámico que permiten obtener conclusiones que permitan determinar si el globo NPL o GNVR tiene mejores características aerodinámicas determinando un ángulo de ataque crítico y una relación entre arrastre y sustentación, además de visualizar las zonas de sustentación y pérdidas a lo largo del globo por medio del coeficiente de presión.
ESTUDIO NUMÉRICO-COMPUTACIONAL DE LA DISPOSICIÓN IDEAL DE MICROHILOS FERROMAGNÉTICOS EN UN DISPOSITIVO SENSOR DE TENSIONES EN POLÍMEROS
(2017) UNGERER MUÑOZ, MILÁN SIMÓN ENRIQUE; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; PACHECO SANJUAN, ALEJANDRO ANDRES
EVALUACION EXPERIMENTAL DEL CAMPO DE TRABAJO DE BOMBAS CENTRIFUGAS, COMO TURBINAS HIDRAULICAS, CON RPM FIJAS O VARIABLES
(2020-03) MAMANI CONTRERAS, LEONARDO JESÚS; ESPINOZA SILVA, JAIME; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Departamento de Mecánica; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID
El presente trabajo se realizó en la universidad con el objetivo de hacer un estudio del comportamiento de una bomba operada como turbina, para tener como una posible alternativa este tipo de equipos dentro de proyectos de generación hidráulica. Se realizó una inspección al banco de ensayo dentro de la universidad para corroborar si las condiciones de operación se adecuan para realizar el ensayo correctamente. Además de observar si el panel eléctrico y control de velocidad incorporado es el adecuado para mantener la velocidad de los equipos de generación. Se tomó en consideración diversos estudios relacionados al tema para tener una base de comparación al comportamiento de estas durante el procedimiento, tener un parámetro para seleccionar estos equipos y las limitantes que este presenta. Del trabajo se obtuvo una eficiencia de 40% en el equipo de generación monofásica y un máximo alcanzado de 57% para este caso no se logró estudiar a capacidades mayores. A partir de estos antecedentes, se entrega un método para la selección de este tipo de equipos considerando la perdida de eficiencia, que pueden trabajar a un caudal y presión mayor a su rango de trabajo como bomba. Finalmente se presenta una alternativa para la generación de corriente continua para almacenamiento de energía en conjuntos de baterías.
EVALUACIÓN Y PROPUESTAS DE MEJORAS PARA EL SISTEMA DE MITIGACIÓN DE POLVO EN PLANTA DE CHANCADO DE LA GRAN MINERÍA (SCM EL ABRA)
(2018) BENITEZ MORALES, IVAN LINAR; MENA YANSSEN RAFAEL GERARDO (Prof. guía); Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID
El presente trabajo de título trata del estudio de los sistemas de mitigación de polvo de la planta de chancado de Sociedad Contractual Minera El Abra, se evalúa el funcionamiento de éstos y luego se generan propuestas y recomendaciones de mejora en los equipos e instalaciones. En primer lugar, se describe el proceso productivo de conminución de minerales sulfurados de cobre, que lleva a cabo la minera para su producción de cátodos de cobre y se define los límites de estudio de este trabajo. Luego, se estudia el concepto de polvo, la generación de éste en minería, sus consecuencias a la salud de los trabajadores a su exposición y la normativa vigente en nuestro país. Posteriormente se presentan los principales métodos, tecnologías existentes para prevenir y mitigar el polvo, y así conocer y estudiar los sistemas utilizados en la planta de chancado. Se realiza una comprobación del diseño de los sistemas colectores de polvo, a través del método de presión dinámica, para luego contrastarlo con mediciones en terreno y así evaluar la operación de los equipos. Finalmente se analiza el funcionamiento de los sistemas de mitigación de polvo, se realizan inspecciones en terreno de las zonas de trabajo para detectar falencias en los sistemas y luego generar las propuestas y recomendaciones de mejora, con fines de lograr un eficiente control de polvo en la planta de chancado.
IMPLEMENTACIÓN Y COMPARACIÓN DE FORMULACIONES INTEGRALES DE FRONTERA PARA EL CÁLCULO DE ENERGÍAS DE SOLVATACIÓN EN MACROMOLÉCULAS DISUELTAS EN UN MEDIO SALINO
(2019) FERNÁNDEZ MARTÍNEZ, PAULO ABEL; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; PACHECO SANJUAN, ALEJANDRO ANDRES
MODELO COMPUTACIONAL PARA SIMULAR LA DISPERSION DE ONDASELECTROMAGNETICAS EN SENSORES DE TENSION EN POLIMEROS, UTILIZANDO APROXIMACIONES POTENCIALES
(2020-06) VELASQUEZ CARCAMO, RENE EDUARDO; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica; PACHECO SANJUAN, ALEJANDRO
PROGRAMA DE SIMULACIÓN PREDICTIVA DEL COMPORTAMIENTO DE BOMBAS CENTRÍFUGA OPERANDO COMO TURBINA HIDRÁULICA, APLICADAS A PROYECTOS DE MICROCENTRALES HIDROELÉCTRICAS
(2018) MÉNDEZ HERNÁNDEZ, ROBERTO EDUARDO; ESPINOZA SILVA, JAIME; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID
El presente trabajo tuvo como objetivo obtener una simulación predictiva del comportamiento de las curvas clásicas de una bomba operada como turbina, utilizando un código Matlab, para generar la aproximación.Se tomó como base la teoría clásica del comportamiento de bombas centrífugas como turbinas hidráulicas, como una primera aproximación, para luego ensayar 2 tipos de bombas centrífugas de manera de lograr datos experimentales en distintas condiciones de uso. Estos datos se utilizaron para comprobar la teoría, permitiendo ajustar los resultados a los de la simulación teórica..Del trabajo se obtuvo una eficiencia de 58% en lo modelado y un 57.84 en lo ensayado, los errores están dentro del orden del 0.27% en el punto de máxima eficiencia entre lo modelado por el programa y lo que se experimentó.
ROBOTIZACIÓN DE PERFIL ALAR DE FORMA VARIABLE CON APLICACIÓN FISHBAC
(2020-07) ROSAS RIOS, FRANCISCO; FLORES MARADIAGA, ALEX GEOVANNY; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID
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SIMULACIÓN DINÁMICA DE ÁLABES DE GEOMETRÍA ADAPTATIVA CON APLICACIÓN DE BIOMIMÉTICA PARA TURBINAS EÓLICAS DE BAJA POTENCIA
(2020-04) BORDACHAR DE DIOS, JOAQUÍN ANDRÉS; FLORES MARADIAGA, ALEX; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica; COOPER VILLAGRÁN, CHRISTOPHER DAVID

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