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Análisis de flexibilidad para un sistema de transporte de agua en tuberías incorporando el fenómeno de flashing mediante simulación numérica
(2020) Salgado Alvarez, Paulo; Mura, Joaquin; Departamento de Ingeniería Mecánica; Roth Kliem, Miriam
El presente trabajo consiste en el estudio del impacto de un fenómeno denominado flashing sobre un análisis de flexibilidad en un sistema de transporte de agua. Para este estudio, se analizó la sensibilidad del análisis al incluir el fenómeno de flashing durante la simulación numérica del sistema, con el objetivo de determinar el grado de correlación entre el flashing y los esfuerzos y cargas resultantes de la línea de piping aguas abajo. El análisis se guío por los lineamientos del estándar ASME B 31.3 para analizar los esfuerzos producidos por cargas sostenidas y expansiones térmicas. El procedimiento consistió primeramente en el estudio del fenómeno de flashing y su comportamiento dentro de un sistema de transporte de agua, específicamente aguas abajo de una válvula de control. Para esto, se investigó acerca de modelos existentes para la predicción y caracterización del fenómeno y se utilizaron datos e información experimental de trabajos existentes relacionados al tema. Posteriormente, se definieron diferentes calidades de vapor a analizar, luego se determinó ´o el cambio de velocidad y las fuerzas generadas por este fenómeno en los cambios de dirección. Se llevo toda esta información hacia el modelo numérico realizado a través del software CAESAR II, para estudiar la influencia del fenómeno sobre el sistema, el cuál se modelo como fuerza actuando en los cambios de dirección, con esto se analizaron los diversos casos de carga y su efecto en todo el sistema aguas abajo.
ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LAS MICROCENTRALES HIDRÁULICAS EN CHILE Y ACTUALIZACIÓN DEL CATASTRO NACIONAL
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2001) Roth Kliem, Miriam; Universidad Técnica Federico Santa María. UTFSM. Casa Central; ESPINOZA SILVA, JAIME
[Resumen del autor] En el presente trabajo fue analizada la situación actual de las Microcentrales Hidráulicas en Chile. Se hizo una corta referencia ala historia del aprovechamiento de los recursos hidráulicos. Se analizaron las tecnologias utilizadas en
Diseño de turbina hidráulica para micro generación eléctrica acoplable a sistema fotovoltaico
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2023-05) Labbé Silva, Thomas Agustín; Roth Kliem, Miriam; Departamento de Mecánica; Osses Alvarado, Mauricio
Los conceptos de generación hidráulica son explorados y materializados en el presente trabajo, específicamente bajo el concepto de turbinado hidráulico de flujo axial con columnas de agua de baja altura. Así, se define una estructura de diseño, la cual se implementa a través de un software, compuesto por planillas Excel, y una matriz de proyección 3D hecha en Autosdesk Inventor 2022. Esta estructura de diseño permite la automatización de la proyección 3D del rodete y estator de una turbina hidráulica de flujo axial.
Diseño de un módulo de propulsión por chorro de agua para una embarcación de uso recreacional
(2020) Rojas Farías, Gastón Osvaldo; Roth Kliem, Miriam; Departamento de Ingeniería Mecánica; Villa Durán, Mario
El presente trabajo consiste en el diseño simplificado de un módulo de propulsión por chorro de agua (waterjet), para una embarcación de uso recreacional con características específicas. Los pasos que se siguieron para realizar este diseño se describen a continuación: • Estudio bibliográfico para conocer el desarrollo que ha tenido este tipo de propulsión y comprender el fundamento hidráulico que explica como el funcionamiento de este permite impulsar una embarcación. • Definir las características del bote que guiaran el posterior diseño del sistema propulsivo. • Selección de la configuración base del sistema propulsivo y diseño de los principales componentes de la bomba. • Diseño y selección de componentes mecánicos que recibirán los principales esfuerzos asociados al funcionamiento del propulsor. • Diseño y selección de elementos que conformaran el sistema de gobierno.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS P.T.A.S.
(2018-12) Espinoza Barria, Cristian; Departamento de Ingeniería Mecánica; Roth Kliem, Miriam; Guzmán Bonet, Luis E
Diseño y construcción de banco de ensayo para demostración de fenómenos de sedimentación de partículas en tubería
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-05) Mora Tobar, Christian Andrés; Cassineli Palharini, Rodrigo; Departamento de Ingeniería Mecánica; Roth Kliem, Miriam
El presente trabajo de memoria de titulación tiene como finalidad el diseño y construcción de un banco de ensayo experimental y modular orientado al estudio del transporte de partículas en suspensión, abordando fenómenos hidráulicos como la sedimentación, la recirculación y el transporte suspendido en condiciones controladas. El sistema desarrollado permite modificar parámetros operativos tales como la velocidad del flujo, la inclinación de las tuberías y la configuración de válvulas, incorporando tubería transparente y secciones con ángulos ajustables para facilitar distintas configuraciones geométricas. Con el fin de comparar la velocidad teórica de sedimentación con los valores observados experimentalmente, se realizaron ensayos bajo diversas combinaciones de configuración e inclinación, utilizando partículas de 2,2 mm, 3,0 mm y 3,7 mm de diámetro, con una gravedad específica de 2,65 y una concentración de sólidos en peso del 3,91 %. Como parte del análisis, se elaboró una tabla de clasificación del tipo de transporte observado en cada tramo, definiéndose cuatro categorías principales: clasificación 1, como flujo con lecho móvil; clasificación 2, correspondiente a un flujo con lecho estacionario; clasificación 3, asociada a un flujo con dunas en forma de montículos; y clasificación 4, cuando se alcanza un transporte en suspensión, indicando un régimen de flujo altamente eficiente. Los resultados indican que la tubería abatible B alcanzó un transporte continuo en rangos de velocidad entre 2,60 y 2,74 m/s, mientras que la abatible A lo logró solo al final del ensayo, y la tubería horizontal DN50 no presentó un desempeño adecuado. En configuraciones de derivación parcial, las tuberías abatibles evidenciaron transporte sin sedimentación entre 0,96 y 1,0 m/s, en concordancia con los valores teóricos estimados. Asimismo, el ensayo de inclinación variable reveló que ángulos entre 45° y 60° incrementan los efectos de sedimentación y recirculación, y el ensayo de aireación demostró que la presencia de burbujas disminuye significativamente la eficiencia del arrastre.
Estudio de factibilidad de un sistema integrado de desalinización de agua de mar y una central de almacenamiento por bombeo en el borde costero chileno
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2022-08) Saldía Gutiérrez, Jorge Gustavo Sebastián; Rheinschmidt, Udo Rudolf; Departamento de Mecánica; Roth Kliem, Miriam
En este trabajo se realiza un estudio de factibilidad técnico-económica de un sistema integrado de desalinización de agua de mar por osmosis inversa, una central de almacenamiento por bombeo y una planta fotovoltaica, ubicado al sur de la ciudad de Iquique, con el cual es posible abastecer de agua potable a 300.000 personas, además de inyectar energía eléctrica renovable y ofrecer un respaldo a la red eléctrica gracias al almacenamiento energético. La central PSH tiene una capacidad de almacenamiento diario de 473 [MWℎ], con 16 horas diarias de operación durante el modo de bombeo y una potencia de 54 [MW] en las bombas. Por otro lado, la planta RO puede producir 500 [L/s] de agua potable y la PFV tiene una capacidad instalada de 193 [MW]. La integración de las tres tecnologías de este proyecto (RO, PSH y PV) genera una reducción en los OPEX, ya que, mediante la planta solar fotovoltaica, se suple la energía necesaria para el bombeo de la PSH y para la desalación. Además, debido a la ubicación del reservorio a 1.070 [msnm], se puede desalinizar gracias a la presión hidrostática del agua, por lo que se prescinde de bombas de alta presión en la planta RO. Por otro lado, durante los modos de bombeo y generación de la PSH, la salmuera se mezcla con el flujo bombeado y turbinado. De este modo, se logra reducir su salinidad en aproximadamente un 30%, lo que favorece su dilución en el vertimiento de esta al océano. Con un costo de inversión de 378 [MMUSD], una tasa de descuento del 4% y un horizonte de evaluación de 30 años, se obtiene un VAN de 62,5 [MMUSD], una TIR de 5%, un ROIde 16,5% y un Payback descontado de 26 años, con lo cual se determina que el proyecto es rentable.
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE TECNOLOGÍA DE ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO A TRAVÉS DE AIRE COMPRIMIDO (CAES) EN CHILE
(2019-04) Gaete Durán, Claudio Andrés; Departamento de Ingeniería Mecánica; Barraza Vicencio, Rodrigo; Roth Kliem, Miriam
Evaluación técnico-económica de conversión de una embarcación de turismo a propulsión eléctrica y diseño de punto de carga solar en el sur de Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Orío Alvarado, Felipe Ignacio; Reyes Valenzuela, Mauricio; Osses Alvarado, Mauricio; Departamento de Ingeniería Mecánica; Roth Kliem, Miriam
El presente trabajo evalúa la viabilidad técnica, económica y operativa de implementar un sistema de propulsión eléctrica alimentado por energía solar fotovoltaica en un catamarán de uso turístico. El estudio consideró las condiciones de operación de la embarcación, el recurso solar disponible y los requerimientos energéticos diarios, proponiendo un sistema integral que combina generación, almacenamiento y control eficiente de la energía. Se diseñó un sistema de propulsión compuesto por dos motores eléctricos de 12 [kW] cada uno, apoyados por un banco de baterías con capacidad total de 20 [kWh] y dos cargadores rápidos de 2,9 [kW]. La generación fotovoltaica se dimensionó mediante un análisis energético detallado, seleccionando 14 módulos 550 [Wp] y un inversor de 6 [kW], asegurando autonomía para tres ciclos de operación diarios y hasta dos días de respaldo en condiciones de baja radiación. El análisis del recurso solar indicó que la zona presenta una radiación estable durante la temporada de operación considerada (octubre a marzo), con un ángulo óptimo de inclinación de los paneles cercano de 19° y mínimas pérdidas por sombreado(...).
EVALUACIÓN, EQUIPAMIENTO Y PUESTA EN MARCHA DEL BANCO DE ENSAYOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS DEL LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS SEGÚN NORMA ISO 9906-2012
(2019-01) Bolovic Riquelme, Kevin Alexander; Departamento de Ingeniería Mecánica; Roth Kliem, Miriam; Barraza Vicencio, Rodrigo
Implementación de ensayos de laboratorio para el estudio de bombas centrífugas con enfoque en aplicaciones académicas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-12) Freraut Valencia, André; Mura Mardones, Joaquín Alejandro; Departamento de Mecánica; Roth Kliem, Miriam
El presente trabajo tiene por objetivo desarrollar un análisis experimental de las curvas características de bombas centrífugas, operando en configuraciones individuales, en serie y en paralelo, a partir del banco de ensayos implementado en el laboratorio de hidráulica de la Universidad Técnica Federico Santa María. El estudio busca validar el desempeño metrológico del banco y contrastar los resultados experimentales con los valores teóricos y las curvas del fabricante, bajo los lineamientos de la norma ISO 9906:2012. Las mediciones se realizaron empleando instrumentación industrial de precisión. Caudalímetro electromagnético Siemens, transmisores de presión WIKA y Danfoss, sensor RTD Pt100 y variadores de frecuencia iemens Sinamics, registrando datos en ventanas de promediado de 60 s. Los resultados demostraron una excelente repetibilidad del sistema (variaciones menores al 3 %), y una estabilidad temporal adecuada, confirmando la confiabilidad del banco para fines académicos. Sin embargo, se detectaron fluctuaciones e incertidumbres elevadas en las presiones de succión, que exceden los límites del grado 3 de la norma, debido a turbulencias, microburbujas y sensibilidad del sensor en baja presión. Asimismo, se verificó que la temperatura registrada en los ensayos individuales de la Bomba 2 no corresponde a su circuito real, al encontrarse el sensor instalado en la succión de la Bomba 1, lo que introduce un sesgo sistemático en las correcciones térmicas(...).
Modelo de gestión para la externalización de servicios de mantenimiento de bombas hidráulicas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-01) Vásquez Arancibia, Felipe Andrés; Roth Kliem, Miriam; Departamento de Ingeniería Mecánica; Núñez Segovia, Jaime Humberto
El presente trabajo aborda la necesidad de desarrollar un modelo de gestión para la externalización de servicios de mantenimiento de bombas hidráulicas, con el fin de facilitar una transición efectiva y sostenible hacia un modelo de negocio basado en la subcontratación técnica especializada. El problema identificado radica en la falta de estandarización y de criterios claros para implementar y operar eficazmente este tipo de externalización en el contexto industrial, considerando los desafíos que impone la gestión del mantenimiento como una función compleja, crítica y transversal. El objetivo general del trabajo es proponer un modelo para la gestión de la externalización de servicios de mantenimiento de bombas hidráulicas, a través del desarrollo de proveedores autorizados. Para su desarrollo, se inicia con la construcción de un marco teórico que define los principios de la externalización, junto con el análisis de los lineamientos establecidos por las normas ISO 37500, ISO 9000, ISO 9001 e ISO 44000. Posteriormente, se realiza un análisis estratégico de la externalización, examinando sus fundamentos, beneficios esperados y criterios de aplicación en mantenimiento, con el fin de establecer una base racional y alineada con los objetivos organizacionales. A partir de esto, se propone un modelo de gestión estructurado en las cuatro fases establecidas por la norma ISO 37500, integrando directrices normativas y elementos operativos relevantes para su aplicación. Finalmente, se diseñan los procesos de gestión y operación mediante un diagrama de flujo que representa la secuencia lógica y documentada del trabajo de los agentes principales del modelo, permitiendo guiar su implementación y supervisión práctica. Como resultado, se obtiene un modelo de gestión estandarizado que consolida una metodología clara para estructurar, controlar y sostener relaciones de subcontratación en servicios de mantenimiento, asegurando el cumplimiento técnico, la eficiencia operativa y la mejora continua.

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