Ingeniería Civil Mecánica (Campus San Joaquín)

En el presente documento se expone el desarrollo de un estudio sobre la viabilidad de implementar tecnologías limpias como fuentes energéticas para impulsar una embarcación turística de tamaño mediano. El objetivo es reducir o eliminar las emisiones de CO2 generadas por la combustión de sus motores diésel y para esto, se llevó a cabo un exhaustivo estudio bibliográfico con el fin de comprender el estado actual de las tecnologías empleadas en la descarbonización marina. Este análisis proporcionó una visión general de las alternativas disponibles y más prometedoras para su implementación en este proyecto, confirmando así la viabilidad de realizar una conversión de la embarcación. En el caso de estudio, se seleccionó una embarcación tipo catamarán que opera en el Lago Todos los Santos en el Parque Nacional Vicente Pérez Rosales, ubicado en Puerto Varas, Región de Los Lagos. Esta embarcación emite, aproximadamente, un total de 430 toneladas de CO2 durante un año de operación, generado por el funcionamiento de dos motores diésel con una potencia nominal de 298 kW (400 hp) cada uno y un generador diésel de 47 kVA para abastecer el sistema eléctrico. Basándose en los aspectos operacionales del catamarán, se identifican los requerimientos energéticos de los motores y el generador eléctrico, obteniendo así, la demanda energética total del sistema, que ascendió a 1800 kWh. Con el conocimiento del requerimiento energético de la embarcación, se seleccionaron cinco alternativas para reemplazar la configuración actual: 100% baterías, celdas de combustible, e-combustibles, híbrido electro-diésel e híbrido diésel-hidrógeno. Cada alternativa fue sometida a un análisis detallado de sus componentes, configuración y beneficios medioambientales en la adaptación al catamarán. Después de analizar las variables operacionales, los componentes y las características técnicas de cada una de las alternativas, se elaboró un cuadro comparativo que, a través de criterios de evaluación basados en las ventajas y desventajas de cada alternativa, se obtuvo que la más apropiada, en el largo plazo, es la alternativa de celdas de combustible y baterías de litio ...

El diseño de una torre meteorológica telescópica responde a la falta de precisión en la exploración y evaluación del recurso eólico para la generación de energía. El innovador diseño que permite su traslado y montaje en terreno, es estudiado ante distintos campos de viento presentes en la capa atmosférica para conocer la interacción del mástil con el flujo. Por lo que se analiza desde la dinámica computacional de fluidos la interacción fluido estructura, realizando un análisis de sensibilidad de la torre telescópica inmersa en viento atmosférico, obteniendo el perfil dinámico de presiones que ejerce el viento sobre el mástil. En particular se simula con el software Autodesk CFD el fluido en condiciones de estratificación neutra, estable e inestable, utilizando el modelo de turbulencia RANS k− 𝜔 SST y prototipos a escalas, en particular 1:8, 1:4 y 1:1. Con los resultados de las simulaciones se analiza la velocidad instantánea próxima a la torre, en diferentes alturas, con esta variable se hace uso de la norma chilena NCh432 que parametriza las presiones resultantes del viento, en particular para torres de sección cuadrada con viento en dirección perpendicular y oblicuo. Se determina como caso más desfavorable para la interacción aeroestructural una estratificación estable con el ángulo de ataque perpendicular a la cara de barlovento, junto con ello se establece que no existe gran influencia de intensidad de turbulencia en la interacción fluido estructura. La interacción fluido estructura no compromete el funcionamiento del mástil ni presenta riesgos para la robustez o estabilidad de este, por otro lado la torre telescópica genera jets de velocidad en el viento y una estela de mezcla de velocidades sin mayores torbellinos. Con ello se concluye la evaluación numérica del diseño telescópico y por lo tanto se aprueba la ingeniería básica del mástil retráctil, para trabajos futuros se recomienda el uso de un software más complejo para analizar a detalle la torre con sus sistemas de transporte y anclaje, en escenarios más extremos de estratificación estable, en particular con grandes variaciones de temperatura. Además de realizar un estudio específico para vibraciones mecánicas, con el objetivo de determinar la frecuencia de destrucción y analizar en base a los modos de vibraciones y frecuencia natural las circunstancias para evitar que ocurra. Posterior a ello se sugiere la construcción del prototipo a escala

El objetivo principal de esta memoria es realizar una estimación de la erosión en una turbina hidráulica del tipo Pelton mediante métodos computacionales. Para lograrlo, se estudió la teoría aplicada a la erosión en métodos computacionales y se consideraron los parámetros más importantes. Además, se analiza la herramienta para realizar estas simulaciones, OpenFoam 8, y sus respectivas librerías asociadas, principalmente (DPMFoam). Para ejecutar las simulaciones, se utiliza el método computacional de volúmenes finitos a través del software OpenFoam y con una discretización basada en el esquema lineal de Gauss. Por otro lado, el seguimiento de las partículas se logra mediante el método de descripción Euler-Lagrange con un acoplamiento del tipo one-way, y para obtener la erosión, se considera el modelo de Finnie. La selección de los métodos señalados fue aplicada en la validación y en la simulación principal. El primer paso que se llevó a cabo fue la validación, utilizando como referencia el estudio realizado por la University of Glasgow, que consiste en un experimento del tipo jet impingement, como el realizado por Gnanavelu, con un objetivo a distancias de 5 mm y 25 mm. El propósito de esta validación fue obtener la posición de las partículas al momento del impacto, la velocidad de impacto y el ángulo de impacto de las partículas. Los resultados de la validación fueron positivos, salvo algunas diferencias que se deben principalmente a actualizaciones de la librería DPMFoam. Después de lograr una validación exitosa, se llevó a cabo la simulación para encontrar la erosión en una turbina Pelton. Con el fin de poder comparar los resultados con una situación real, se utilizaron los parámetros de una experiencia realizada en India, donde se replicó a escala una turbina Pelton de una planta de energía ubicada en el Himalaya. Los resultados finales en términos de zonas de desgaste fueron positivos, ya que la simulación coincide con el experimento. Sin embargo, las mediciones realizadas en el experimento no se pueden replicar a la perfección debido a que son de una alta complejidad técnica y requieren de mayores recursos computacionales que los utilizados. Finalmente, se recomienda para futuros estudios considerar la deformación de la pala de la turbina, ya que influye significativamente en la erosión abrasiva que ocurre en los distintos materiales, y también realizar un estudio del fenómeno cuando se incorpora un revestimiento en la pala hidráulica.

El presente trabajo de titulación es una propuesta de modelo de aplicación de sistema de control visual de procesos operativos en una maestranza bajo el paradigma de la Industria 4.0. El objetivo general de este trabajo de titulación es proponer un modelo de aplicación de sistema de control visual de procesos realizados en una maestranza, que considere las características principales y genéricas posibles de ser controladas para mejorar su desempeño. Este trabajo comienza con una búsqueda de información sobre el estado del arte compuesta por distintas definiciones y la historia detrás de los conceptos de Gestión Visual y Control Visual, lo que es la Industria 4.0, la evolución tecnológica de los sistemas de control visual, sus aplicaciones, algunos de los parámetros más básicos a considerar para implementar este tipo de sistemas y las limitaciones legales a las cuales pueden estar sometidos algunos de estos sistemas. Más adelante, se presenta información general sobre el taller donde se implementará el modelo, información relacionada a su posición dentro de lo que es la Universidad, el Campus San Joaquín y el Departamento de Ingeniería Mecánica, además de los aspectos relevantes para este trabajo que son las máquinas, el layout, la organización, la función académica y la seguridad del taller. En base a lo anterior, se formula un modelo de aplicación para un control visual describiendo los diferentes elementos que los componen, la forma de conectarse entre sí, el funcionamiento en conjunto de todos los elementos y los resultados que se esperan obtener al aplicarlo en experimentos de control de una variable a modo de plan piloto. Posteriormente, se describen los experimentos realizados, los resultados obtenidos y el análisis de cada experimento con el fin de comprobar la efectividad del modelo propuesto y el sistema usado, las posibles causas de los errores y problemas encontrados, algunas recomendaciones para evitar estos errores y la comparación con los resultados esperados para más adelante determinar si el modelo propuesto tiene validez. Finalizando con las conclusiones sobre el modelo propuesto, la validación del modelo y una reflexión final sobre el trabajo realizado y lo que podría significar en el futuro.

A raíz del programa de memorista de la empresa, se origina este trabajo de titulación, el cual se enfoca en proponer un plan para mejorar las mantenciones mayores de la planta de molienda de la concentradora de cobre y molibdeno. El objetivo es aumentar la mantenibilidad de la línea de producción mediante la implementación de herramientas de mejora continua. El plan busca abordar, minimizar y eliminar las principales pérdidas y desperdicios en las mantenciones mayores de molienda en una planta minera. El documento se estructura en varias secciones que abordan diferentes aspectos de la investigación. Se inicia con el problema y los objetivos del estudio, seguido de un análisis teórico para seleccionar la metodología más adecuada. Posteriormente se centran en la aplicación de la metodología EO, abordando el estado actual de la planta, el análisis de detenciones y la identificación de las causas raíz. Luego, se priorizan las oportunidades de mejora en función de su impacto potencial y viabilidad. En el Plan de Mejora se considera un plan de acción detallado, incluyendo la estandarización de procedimientos, la implementación de sistemas digitales y la mejora de la comunicación. Las secciones finales se enfocan en la implementación, evaluación y análisis de costos, examinando las implicaciones financieras y el retorno de inversión. En general, este trabajo contribuye al campo de la ingeniería mecánica al proponer un plan integral de mejora en la gestión del mantenimiento para las detenciones mayores de la planta de molienda en una concentradora de cobre y molibdeno. El plan integra herramientas y técnicas de mejora continua para elevar la mantenibilidad, reducir pérdidas y aumentar la productividad. Los hallazgos y recomendaciones presentados en este trabajo pueden servir como un recurso valioso para profesionales e investigadores de la industria minera que buscan optimizar sus operaciones y lograr mejoras sostenibles en el rendimiento de la planta.