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ANÁLISIS COMPUTACIONAL DE LA INYECCIÓN DE MEZCLAS GAS NATURAL - VAPOR PARA REDUCCIÓN EN HORNO DE REFINO RAF
(2016) PAVEZ MUÑOZ, JAVIER ANDRÉS; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; COOPER VILLAGRAN, CHRISTOPHER
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD TÉCNICA DE INCREMENTO DE EFICIENCIA EN TURBINA FRANCIS, CENTRAL HIDROELÉCTRICA SAUZAL
(2016) AGUILAR SKEET, DIEGO ALEJANDRO; AGUILAR SKEET, DIEGO ALEJANDRO; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; PEREZ POZO, LUIS CARLOS
En este trabajo se presenta un análisis técnico económico de la factibilidad deincremento de eficiencia en una Turbina Francis (Unidad Nº3) de la Centralhidroeléctrica Sauzal.El análisis se inicia con la recopilación de antecedentes requeridos por ingenierosmodeladores de diseño hidráulico para que posteriormente se presente una propuestade repotenciación.Luego de entregar los antecedentes técnicos de la turbina a los diferentes fabricantesespecialistas presentes en la licitación del proyecto, la empresa multinacional AndritzHydro se adjudica el contrato de diseño de rodete el cual en su propuesta entrega unaserie de intervenciones y mejoras a la turbina actual lo que garantiza un incrementoen la eficiencia óptima desde 92,3% hasta 94,8% bajo condiciones similares en la queopera la turbina en la actualidad.De acuerdo a ésta propuesta de repotenciación, se calcula un incremento de 2,5% deeficiencia que se traducen a 4,82 GWh de generación extra anual.Con estos valores se confecciona un flujo de caja proyectado a 10 años con una tasade descuento del 12% el cual entrega un VAN de USD 539.434, TIR de 19% yPAYBACK de 5 años.Estos resultados muestran la factibilidad del proyecto de repotenciación de la UnidadNº3 de la Central Hidroeléctrica Sauzal dado que el VAN es positivo, la TIR esmayor a la tasa de descuento empleada en el análisis y finalmente el PAYBACK esinferior al horizonte en que se evalúa el proyecto.
ANÁLISIS DE FALLA EN TORRE DE ACONDICIONAMIENTO DE GAS DE UNA PLANTA PRODUCTORA DE CEMENTO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2015) CARO SÁNCHEZ, IGNACIO; CARO SÁNCHEZ, IGNACIO; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
El objetivo de este trabajo es determinar las causas del mal funcionamiento de la torre de acondicionamiento de gases (T.A.G) perteneciente al proceso de control de emisiones en una planta cementera, encontrando las soluciones que permitan una operación continua y la disminución del número de mantenciones realizadas de manera regular al equipo. La función de la T.A.G. es disminuir la temperatura del gas de combustión proveniente de un horno calcinador, para esto se utilizan inyectores de flujo mixto que atomizan agua. La disminución de la temperatura del gas genera que su resistividad decrezca, permitiendo la operación de captura eficaz mediante precipitadores electroestáticos (ESP). El gas expulsado al ambiente por la chimenea debe cumplir con la norma ambiental NCh 642. Dentro de los problemas de operación se encuentran las altas emisiones de material particulado, la generación de desplomes de material húmedo en el interior del equipo atollando el circuito de realimentación de material crudo, lo que provoca la detención del horno calcinador. La existencia de este material húmedo incide en la operación de equipos anexos, aumentando el consumo eléctrico, es el caso de los compresores de aire, utilizados para entregar el flujo de aire comprimido necesario para fragmentar el caudal de agua en pequeñas gotas. El alto consumo eléctrico se relaciona con la mala atomización existente, para lo cual el análisis a través curvas de rendimiento para los inyectores permite ubicar al usuario en el punto requerido de utilización de parámetros para una operación sostenible. El análisis de los problemas se efectúa mediante la utilización de un software de dinámica de fluidos computacional (CFD), que es una herramienta que permite la resolución de problemas ingenieriles ligados a la mecánica de fluidos. Con los resultados se accede a la visualización del comportamiento de los flujos y la toma de acciones de corrección, como son las modificaciones en la geometría de la torre de acondicionamiento de gases o la utilización de un inyector con una nueva geometría para obtener una mayor velocidad de salida del caudal de agua.
ANÁLISIS DE FATIGA MEDIANTE EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS DEL CASCO DE UN BUQUE CARGUERO MODELO ISA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2014) MARTÍNEZ HEUFEMANN, JORGE ANDRÉS; MARTÍNEZ HEUFEMANN, JORGE ANDRÉS; PÉREZ POZO, LUIS; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
En este trabajo se presenta el análisis por medio del Método de Elementos Finitos (M.E.F.) en el casco y la estructura interna de un buque carguero perteneciente a la empresa Polsteam de nombre ISA ante la presencia de cargas dinámicas originadas fundamentalmente por el momento flector inducido por el oleaje, verificándose si satisface o no un periodo de servicio de 20 aos ante una eventual falla por fatiga. Este periodo, corresponde a un lapso óptimo para un buque de carga o de su denominación, proveniente del inglés, Bulk Carrier cumpla con su propósito. El procedimiento para realizar el estudio consiste en tomar la información morfológica de la estructura naval de este buque por medio de un plano para poder realizar el modelado CAD de este mismo, para luego importar el modelo a un software comercial de Elementos Finitos. Una vez hecho esto, se debe estudiar los modelos asociados de cargas externas estáticas que inciden sobre la estructura del buque para posteriormente en el software poder prescribir las condiciones de contorno adecuadas de tipo Neumann y así resolver un problema de elasticidad convencional. Posterior a ello, se deben evaluar ambas condiciones de cargas estáticas para poder llevar ambas configuraciones un caso dinámico cuya naturaleza de carga se torna o adopta características repetitivas o cíclicas. A partir de lo anterior, se selecciona una teoría de falla estática adecuada dependiendo de la combinación de materiales (frágiles o dúctiles) y se aplica en una teoría de falla dinámica (fatiga) determinándose la exigencia requerida. Finalmente, los resultados que se desean obtener serán ilustrados por medio de un factor de seguridad asociado a la teoría de falla dinámica que se aplique y el número de ciclos que soporta el dominio del buque antes de la falla inminente.
ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DE CHAQUETAS DE ENFRIAMIENTO TIPO DIMPLE JACKET Y TIPO CANALINAS EN PROCESO DE FERMENTACIÓN VITIVINÍCOLA
(2018) LOYOLA CELEDON, ESTEBAN IGNACIO; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; ESPINOZA SILVA, JAIME
BOMBEO DE AGUA DE MAR CON ENERGÍA UNDIMOTRIZ
(2018) CABRERA FERNÁNDEZ, ELIECER BASTIÁN; RHEINSCHMIDT UDO RUDOLF (Prof. Guía); Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
CONDICIONES DE CONTORNO SIN PANELES PARA EL MÉTODO DE VÓRTICES VISCOSO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2009) COOPER VILLAGRAN, CHRISTOPHER DAVID; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Mecánica; CARVAJAL GUERRA, FERNANDO
El método de partículas de vórtices viscosos es un método numérico Lagrangiano utilizado para la simulación de dinámica de fluidos. En él, las ecuaciones de Navier-Stokes son resueltas en términos de la verticidad, y el dominio se discretiza en partículas. Una simulación completa de este tipo consiste en: evaluar la velocidad, advección de las partículas, difusión de la verticidad, imponer de las condiciones de borde, y adaptación espacial cuando sea requerido. De éstos, el imponer de las condiciones de borde se asoma como el punto más problemático, debido a que no están representadas en términos de verticidad para las ecuaciones de Navier-Stokes. Para superar este problema, en métodos de vórtices, las condiciones de borde se imponen con un modelo de creación de verticidad en la pared, donde se posiciona un contorno de vórtices. Este contorno crea la discontinuidad en el campo de velocidades que cancele la velocidad de resbalamiento sobre el sólido. Así, las condiciones de borde son impuestas en dos etapas: calcular la fuerza del contorno de vórtices y distribuir esta fuerza a las partículas. Actualmente, esto se realiza con un método de elementos de borde (BEM), donde la superficie del sólido se discretiza en paneles planos. Esta discretización requiere generar una malla alrededor del borde, lo que trae consigo todas las limitaciones de un esquema con malla al método de partículas de vórtices. Para evitar crear una malla, en este trabajo, una implementación sin paneles para imponer las condiciones de borde es presentada. En ésta, las ecuaciones se resuelven con un método libre de malla: las funciones básales radiales (RBF), dejando al método totalmente sin mallado. RBF es un método de interpolación que puede ser usado para resolver ecuaciones diferenciales e integrales. Esta aplicación se utiliza aquí para calcular la fuerza del contorno de vórtice (ecuación integral) y distribuir esta fuerza al dominio (ecuación diferencial). Los resultados son promisorios, demostrando el potencial del método presentado. Éstos siguen las tendencias esperadas y son numéricamente cernanos a soluciones analíticas disponibles para los primeros tiempos, y al método de paneles.
CONSTRUCCIÓN DE UNA HERRAMIENTA ÓPTICA PARA VISUALIZACIÓN DE FLUJOS EN UN CANAL HIDRÁULICO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2011) FERNÁNDEZ CALDERÓN, PAULO SEBASTIÁN; OLIVARES LÓPEZ, ANDRÉS FRANKLIN; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
La Velocimetría por imágenes de partículas ((3z(BPIV(3y) (Bes una potente y moderna herramienta usada para la modelación del campo de velocidades de un fluido en movimiento, basada en el procesamiento de imágenes, y cuya aplicación requiere de la necesidad de resolver problemas en el área de la óptica, láseres, electrónica, computación, matemática, estadística y mecánica de fluidos, entre otras. En el presente trabajo, se propone la implementación de un algoritmo de PIV, usando correlación cruzada de imágenes, método estadístico, que permite la comparación de intensidades de dos imágenes consecutivas, para poder cuantificar el desplazamiento que tienen los objetos capturados en dichas imágenes y a su vez calcular la velocidad con la que se desplazan. También se propone el diseo e implementación de un equipo de PIV, utilizando una cámara fotografíca del tipo CCD con una velocidad de captura de 15 cuadros por segundos (15 [fps]), un laser puntero de 30 [mW], como fuente de iluminación, un lente para la generación de un plano de luz, trazadores de polietileno y un canal hidráulico abierto y transparente. Actualmente un equipo profesional de PIV tiene un precio muy elevado en el mercado, sobre los 100.000 US$. El algoritmo implementado, en sus etapa de Pre-Procesamiento (mejora de las imágenes) y Procesamiento (correlación cruzada) fue programado en MatLab, software que también fue usado para el análisis de los resultados obtenidos. Con la herramienta propuesta se realizaron mediciones y modelaciones de diferentes tipos de flujos, laminares como turbulentos, obteniéndose buenos resultados en flujos lentos, y mediciones aceptables en flujos rápidos, principalmente por la incapacidad de poder generar una iluminación uniforme en todas las zonas y por las limitantes que presentaba la cámara, velocidad de captura (fps) baja en relación a la velocidad de las partículas del fluido. En síntesis, se determinó que bajo ciertas condiciones específicas, es factible usar la herramienta propuesta para el estudio e investigación de fluidos en movimiento con baja velocidad.
DETERMINACIÓN POR MEDIO DE SIMULACIÓN NUMÉRICA DEL PERFIL DE DENSIDADES EN HIDRÓGENO EN ESTADO CRIOGÉNICO CON HAZ DE ELECTRONES COMO FUENTE DE CALOR
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2015) SCHAUB HAHN, THOMAS ANDREAS; SCHAUB HAHN, THOMAS ANDREAS; GERS , ROMAIN; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
In order to validate the results of the experiment "A double-target system for precision measurements of nuclear medium effects" lead by the Physics Department at Universidad Técnica Federico Santa María (Valparaíso, Chile) and performed at the Thomas Jefferson National Accelerator Laboratory (VA, USA) the density profile of liquid hydrogen has to be determined. Deviations over 2% are not acceptable compared to the initial conditions. The liquid flows induced by natural convection due to the interaction with an electron beam. Because of restrictions imposed by the experimental conditions, direct density measurements are not feasible. In past experiments, bubble formation due to boiling was observed. A 2D CFD simulation is proposed and performed on ANSYS Fluent. Two multiphase models are used: Mixture and Euler RPI. The Mixture model differs from the actual physics involved in the problem and is ruled out. The results are presented for the Euler RPI model. The calculated velocity field is laminar and, due to the characteristics of the numerical results, it is possible to presume an irregular periodicity and a slightly chaotic behavior of the flow. The numerical results show a reduced vapor production on the exact same areas, where bubble formation due to boiling was observed in past experiments. The vapor volume fraction for vapor is negligible along the electron beam, but not in the whole domain though. A maximum deviation of 3.3% and an average of 1.4% are calculated for liquid hydrogen along the electron beam. A method is proposed to calculate the required inlet temperature for liquid hydrogen in order to avoid nucleate boiling in the target with good preliminary results. However, these results must be numerically and experimentally validated.
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 E IMPLEMENTACIÓN DE QUEMADOR DE MEDIOS POROSOS INERTES A ESCALA INDUSTRIAL PARA LA OXIDACIÓN PARCIAL DE MEZCLAS GLICEROL METANOL
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) ARAYA ARAYA, DIEGO MAURICIO; TOLEDO TORRES, MARIO GONZALO (prof. guía); Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
Resumen extenso, ver multimedia o impreso
ESTUDIO COMPUTACIONAL DE EFECTO DE PROLONGACIONES DE CARENADOS DE RAÍZ DE ALA EN LA RESISTENCIA AERODINÁMICA DEL AVIÓN T-35 PILLÁN
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2015) PIZARRO AHUMADA, FELIPE RAMIRO; PIZARRO AHUMADA, FELIPE RAMIRO; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA; GEIRS, ROMAIN
This TDT aims to present the basis for an additional study to the aeronautical engineering thesis submitted by the student at the Polytechnic Aeronautic Academy. The baseline study is called "STUDY OF THE EFFECT OF FAIRING WINGS ROOT IN THE RESISTANCE OF AIRCRAFT T-35 PILLAN" That study the aerodynamic drag of the aircraft T-35 Pillán when using fairings wings root, with the purpose of promoting improvements to its design. To do this research were designed and modeled two fairings; one extension and one without extension, in ANSYS CFX software. Drag and lift results were obtained by varying the angle of attack of the aircraft; thus obtaining results representing their influence on the performances of range and autonomy. The conclusion of this investigation was that the prolonged fairing decreases in total parasitic resistance, which triggered an increase in the range and parameters of autonomy, unlike the model without extension that did not show significant differences. Thus, was proposed the incorporation of said fairing to the aircraft T-35 PILLAN in order to optimize their design.
ESTUDIO DE AMPLIACIÓN DE SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE LUBRICANTE EN MOLINOS SAG Y DE BOLAS
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) VILLAGRÁN OLIVERA, JUAN IGNACIO; VILLAGRÁN OLIVERA, JUAN IGNACIO; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; TOLEDO TORRES, MARIO GONZALO (prof. correferente)
La presente memoria se desarrolló en la planta concentradora de minera Doa Inés de Collahuasi, ubicada en el altiplano de la región de Tarapacá a 4300 [msnm],< aproximadamente. El trabajo consiste en un estudio del sistema de lubricación de las líneas de molienda 1 y 2 de la concentradora, asociado a un proyecto de ampliación del sistema de enfriamiento del lubricante, para mejorar los indicadores de disponibilidad y confiabilidad del sistema en su conjunto. Las líneas de molienda 1 y 2 de la planta están compuestas por 2 molinos SAG, de dimensiones 9,75 [m] de diámetro externo y 4,55 [m] de longitud efectiva de molienda. Éstos poseen un engranaje perimetral y son accionados mediante 2 motores de velocidad variable y frecuencia ajustable, y 2 molinos de bolas de dimensiones 6,7 [m] de diámetro y 11 [m] de longitud, accionados mediante 2 motores de velocidad constante, a través de un sistema de embrague, pión y engranaje perimetral al igual que los molinos SAG. Para estudiar el sistema de lubricación se realizó un estudio bibliográfico de los parámetros con que se opera para generar un documento que informe sobre las condiciones que se deben cumplir en la operación. Se proponen algunas soluciones para mejorar la confiabilidad del sistema de enfriamiento buscando evitar la detención asociada al reemplazo de los intercambiadores. Luego se realizaron cálculos hidráulicos y de transferencia de calor para corroborar que las modificaciones son factibles de realizar y el alcance de las intervenciones en el sistema. Se redimensionaron los equipos que no cumplían con los valores necesarios para una operación continua, se consideraron mejoras prácticas para facilitar la mantención y disminuir tiempos de detención, como por ejemplo disminuir la longitud de los intercambiadores del sistema principal con el fin de realizar cambios del haz de tubos sin remover el equipo completo. Finalmente se dimensionó un circuito cerrado de agua potable para alimentar los intercambiadores de calor de las 4 salas de enfriamiento.
ESTUDIO DE LA RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE LAS ECUACIONES DE NAVIER-STOKES EN MALLAS NO-ORTOGONALES
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2009) SUFAN PIÑEIRO, EDUARDO OSMAN; SUFAN PIÑEIRO, EDUARDO OSMAN; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; PERAZZO MAGGI, FRANCO ORLANDO
En este trabajo se presenta un completo desarrollo del proceso de discretización y resolución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes. No se trata de la mejor resolución posible, sino que se trata de una solución base a la cual se le pueden hacer mejoras dependiendo de la complejidad del problema a resolver y de la tolerancia esperada en la solución. Para ello se reali/ó la integración de las ecuaciones diferenciales utilizando el Método do Volúmenes Finitos (FVM). En el proceso de discretización se hizo énfasis en la importancia de los esquemas numéricos para la interpolación de las variables a resolver en las paredes del volumen de control, nombrando dos ampliamente utilizados: Upwind y Central Difference. En el desarrollo del término convectivo así como en el difusivo, se planteó una corrección llamada corrección diferida. Para demostrar la efectividad de la discretización planteada se desarrolló un código en c + + con un problema que contenga el transporte de una variable phi ya sea sólo por convección o por difusión. De este modo se aisló cualquier otro efecto de transporte sobre la variable. Se demostró además que para una malla cartesiana con un flujo diagonal a la malla se genera una falsa difusión proveniente del esquema de interpolación Upwind. Xo obstante la corrección diferida de este término es capaz de disminuir la falsa difusión mejorando la aproximación. Para el término difusivo también se desarrollo un código en c++ con el fin de demostrar el efecto de la corrección diferida en mallas no-ortogonales. El problema desarrollado fue puramente difusivo en una malla inclinada con respecto a la coordenada x e y. De este problema se demostró que la corrección diferida no modificó el resultado ya que se trató de una malla con un ángulo de inclinación muy pequeo entre la dirección normal a la cara y la línea que une dos nodos consecutivos. Para la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes se presentan dos métodos ampliamente conocidos. El SIMPLE y el Practional Step Method, con ambos se realiza un problema estándar que resuelve el flujo al interior de una cavidad cuadrada, la cual dependiendo del número de Reynolds se genera distinto número y tamao de vórtices en el flujo. Luego se desarrolla con el mismo método SIMPLE un problema similar para una cavidad trapezoidal, con las paredes verticales inclinadas en un ángulo de 7T/4 de modo que la malla ya no es ortogonal y es necesario utilizar variables colocadas y una ecuación de corrección de presión adaptada a elementos con una morfología no-ortogonal. Con el fin de comprobar la funcionalidad de la ecuación de transporte para el momentum. se desarrolló un código en c + + para el transporte conjugado de convección y difusión de una propiedad 0. No obstante se demostró un buen funcionamiento en la discretización de las ecuaciones de transporte, además de demostrar un buen orden de convergencia en el método de interpolación utilizado. Se determinó que el método, en términos del acoplamiento presión-velocidad, es inestable independiente del tamao de la malla y del valor de relajación utilizado, el método no demostró robustez, ni menos resultados físicamente posibles.
ESTUDIO DE OPTIMIZACIÓN DE UNA TURBINA A GAS-CASO CENTRAL ESPERANZA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2008) RAMOS NEBEL, HECTOR ALEJANDRO; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Mecánica; ESPINOZA SILVA, JAIME
Tesis con resumen extenso, ver impreso o multimedia
ESTUDIO EXPERIMENTAL DE GENERACIÓN DE GAS DE SÍNTESIS MEDIANTE COMBUSTIÓN HÍBRIDA DE ALGAS Y GAS NATURAL
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) PAREDES CERDA, EMILIO IGNACIO; TOLEDO TORRES, MARIO GONZALO (prof. guía); Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
La creación de un quemador de medios porosos inertes, que en su parte central contenga una zona híbrida física con un medio no inerte y este pueda ser gasificado con las características del proceso de combustión con oxidación parcial del gas natural, permitió el estudio de la generación de gas de síntesis desde dos enfoques: el primero al variar la presencia en volumen de la biomasa en la zona hibrida (0%, 25%, 75%, 100%) y el segundo al ir modificando la humedad presente en la biomasa (0%, 5%, 25%, 50%, 75%, 100%). Para el segundo enfoque se seleccionaron 3 tipos de macroalgas y se realizó el estudio experimental en cada una de ellas. En este proceso se mantiene constante el volumen del híbrido físico de 50% esferas de alúmina y 50% biomasa. Para los enfoques se estudiaron los perfiles de temperatura, la velocidad de propagación del frente de llama y la presencia de los principales productos químicos del proceso. Para la realización de la pruebas experimentales se utilizó un caudal de mezcla aire-combustible de 7 lmp y una relación de equivalencia Phi (?)= 1,2. Los resultados muestran que al ir aumentando la presencia de biomasa en la zona híbrida, aumentan las temperaturas promedios máximas y disminuye la velocidad promedio de propagación. En los gases de salida se registra un aumento de la presencia de H2, CH4, CO2 y un valor de CO que, después de las distintas reacciones, tiene poca variación; estos aumentos son más pronunciados al realizar la toma de muestra en el inicio de la zona híbrida que en la zona media. Estos dos puntos de muestreo fueron constantes para todas las mediciones. En el segundo enfoque, al ir incrementando la humedad se registró una disminución de las temperaturas máximas promedio y un aumento de la velocidad promedio; mayor humedad implica menor presencia de biomasa en la zona híbrida. Las concentraciones de los productos químicos logran mostrar ciertas tendencias, como un aumento cercano al 4% del H2, el CO y el CO2 se mantienen con pequeas variaciones cercanas al 1 %, y el CH4 aumenta su presencia principalmente al ser reemplazado por la biomasa como combustible, lo que permite la presencia de metano para realizar las reacciones de reformado con vapor.
ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA OXIDACIÓN PARCIAL DE GLICERINA COMO SUBPRODUCTO DE LA GENERACIÓN DE BIODIESEL
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2011) CUBILLOS ALEGRÍA, FLAVIO ARIEL; CUBILLOS ALEGRÍA, FLAVIO ARIEL; TOLEDO TORRES, MARIO GONZALO (prof. guía); Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
El presente trabajo de investigación está enmarcado en el proyecto DGIP-USM 251038, en donde se estudia la oxidación parcial de glicerina como subproducto de la generación de biodiesel en un quemador de medios porosos inertes (MPI). Se estudian los perfiles de temperatura y los productos gaseosos (H2, CO y CH4 principalmente), mediante cromatografía, variando la relación de equivalencia. Previo al desarrollo experimental se analizan las características del proceso de combustión en MPI, los métodos de producción del biodiesel y las propiedades, aplicaciones y estado actual del mercado de la glicerina como subproducto. Además, se realiza el balance de energía, de masa y los cálculos del aire necesario para la combustión rica para un flujo de glicerina constante. Se diseó y construyó un reactor poroso formado por esferas de alúmina que considera un sistema de inyección de glicerina y los sistemas de medición y control de flujos, temperaturas y gases productos de combustión. Para un encendido del reactor con mezcla de gas licuado aire, que permite alcanzar una temperatura elevada en el medio poroso, previo a la inyección de glicerina, se obtuvieron resultados de frente de llama no desarrollado, y los gases productos de la oxidación parcial (H2 y CO) alcanzaron su máximo para una relación de equivalencia de 3.5. Para H2 se obtiene un 6.27% y para el CO un 16.81%. Modificando las condiciones de precalentamiento del medio poroso se obtienen frentes de llama desarrollados para relaciones de equivalencia de 1.0, 1.3, 1.5 y 1.7. El óptimo de generación de H2 igual a 3.0 % y de CO de 8.92%, se obtuvo para una relación de equivalencia de 1.3. En conclusión, para el diseo experimental y sus condiciones de operación, el proceso de oxidación parcial no se desarrolla completamente, por lo que se propone investigar sistemas híbridos de combustión y/o inyección de vapor al proceso.
ESTUDIO NUMÉRICO DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA PRESENCIA DE UNA GRIETA CERCANA A LA SOLDADURA DE UNA UNIÓN CIRCULAR EN T.
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2015) RIVERA VILLALOBOS, ISAAC AARON; PEREZ POZO, LUIS CARLOS; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO
The Finite Element Method in the recent decades has become the most powerful technique to design, modeling and simulation in mechanical engineering. It has multiple applications in the analysis and design on different fields such as hydraulic, heat transfer, solid mechanics, fluids mechanics, among others. Allows the modeling of complete designs, refining and optimization for detailed display of strength, stiffness, stress, strain, displacement with high accuracy, enhanced design and better insight of the critical design parameters. In this study the Finite Element Method is used to obtain the global solution of a circular hollow section welded T-joint supported by the chords under tensile loading at the end of the brace which it has generated an elliptical crack at the bottom of the weld. To evaluate the local response of the welded joint a sub-modeling technique is used, which allows greater refinement of mesh and a better precision results in the area next to the crack. To evaluate the model, is calculated the displacement of the point of application of the load at the free brace to a temperature of 20, 200, 400 and 600 °C, the strain field of the critical zone for the four different temperatures and opening area of the crack to the most critical case. The results obtained using the MEF technique of sub-modeling in displacement the point of application of load is expected, since the higher temperature is higher displacement. For the deformation of the critical zone modeled curves are similar and closer the weld is greater deformation. The opening of the mouth of the crack is governed by a linear curve and an offset of 0,03 mm.
ESTUDIO PARAMÉTRICO TÉRMICO DE UN GENERADOR DE VAPOR POR RECUPERACIÓN DE CALOR.
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2008) ESPINOZA PFEIFFER, ISABEL MARÍA; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Mecánica; ESPINOZA SILVA, JAIME
El desarrollo del presente trabajo muestra, en primera parte, la realización de un estudio paramétrico de las variables de operación y diseo de un Generador de Vapor por Recuperación de Calor (HRSG). Se presenta una base teórica, indicando los ciclos termodinámicos que participan en una central termoeléctrica con unidades a gas y vapor, en donde un HRSG es partícipe. Luego se investiga el diseo y aplicación de éste mediante una clasificación que lo categoriza según la condición del flujo de gases, propósito, circulación, combustión auxiliar, vapor y configuración. Además, se describen las áreas que permiten la recuperación del calor del flujo de gases de escape de la turbina a gas, las cuales consisten en el sobrecalentador, evaporador y economizador. Al tener un conocimiento acerca de las diversas combinaciones de diseos de HRSG, se elabora un esquema de éste para el programa de modelación efectuado en el programa EES (Engineering Equation Solver). El esquema representa una interfaz gráfica para el usuario, que permite una mejor visualización de los datos de entrada y resultados de la modelación. Los resultados obtenidos del programa de modelación se basan en las condiciones de operación de la Central Termoeléctrica San Isidro I, ENDESA, cuyas variables de entrada se limitan a datos de operación y diseo que son conocidos por el usuario, en tanto las variables de salida comprenden a las variaciones de la temperatura del flujo de gases a través del HRSG, cantidad de calor transferido al vapor, coeficiente global de transferencia de calor, entre otros. En orden de realizar un análisis del efecto en el rendimiento térmico del HRSG que tiene el cambio de combustible en el equipo que suministra los gases calientes, además de otras variables como, la eficiencia en la transferencia de calor y razón de aire, se presentan gráficas que ilustran la influencia de tales parámetros.
ESTUDIO TÉCNICO ECONÓMICO PARA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE COMBUSTIÓN OXÍGENO GAS EN HORNO DE REFINO DE LA FUNDICIÓN CODELCO CHUQUICAMATA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) LUPPI POBLETE, YERKO; LUPPI POBLETE, YERKO; ROSALES HUERTA, CARLOS EDUARDO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Mecánica; TOLEDO TORRES, MARIO GONZALO (prof. correferente)
La mejora continua de los procesos de fundición de cobre, así como la búsqueda de la minimización de los costos de producción y su impacto ambiental, han llevado a la aplicación de nuevas tecnologías de combustión en algunas fundiciones del mundo. Dentro de esas tecnologías, destaca la utilización de Aire Enriquecido con Oxígeno en los Hornos de Refino, cuyos primeros estudios fueron realizados en el ao 1988 en la fundición Kennecott Utah Copper. Para la implementación de este tipo de tecnologías en los Hornos de Refino, es necesario realizar un estudio termodinámico y de transferencia de calor del proceso que indique la cantidad de energía requerida, analizar las condiciones de combustión y su impacto, disear y seleccionar los equipos del sistema de control para el manejo del Oxígeno según las normas apropiadas y, finalmente, realizar un estudio de factibilidad económica para la implementación de esta tecnología. En el presente trabajo se desarrollará el estudio técnico-económico para la implementación de un sistema de combustión Oxígeno-Gas en un Horno de Refino de la Fundición CODELCO Chuquicamata.

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