Ingeniería Civil Mecánica (Campus San Joaquín)

Permanent URI for this collection

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 5 of 16
  • Publication
    ESTIMACIÓN Y MEDICIÓN DE LA EROSIÓN EN PALAS DE UNA TURBINA HIDRÁULICA MEDIANTE SIMULACIONES COMPUTACIONALES
    (2023-06)
    BOZO NALLI, GONZALO FELIPE
    ;
    CASSINELI, RODRIGO (PROFESOR(A) GUÍA)
    ;
    NÚÑEZ SEGOVIA, JAIME (PROFESOR(A) CORREFERENTE)
    ;
    Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica
    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.
  • Publication
    MODELO DE APLICACIÓN DE SISTEMA DE CONTROL VISUAL DE PROCESOS OPERATIVOS EN UNA MAESTRANZA BAJO EL PARADIGMA DE LA INDUSTRIA 4.0
    (2022-06)
    LÓPEZ GÓMEZ, CRISTIAN FELIPE
    ;
    NÚÑEZ SEGOVIA, JAIME (PROFESOR(A) GUÍA)
    ;
    GUZMÁN BONET, LUIS (PROFESOR(A) CORREFERENTE)
    ;
    Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica
    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.
  • Publication
    MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE MOLIENDA DE LA PLANTA CONCENTRADORA, PARA AUMENTAR LA MANTENIBILIDAD DE LA LINEA
    (2023-09)
    OSSES ARAVENA, PIA STEPHANIE
    ;
    GUZMÁN BONET, LUIS (PROFESOR(A) GUÍA)
    ;
    ÁLVAREZ CAMPILLAY, NELSON (PROFESOR(A) CORREFERENTE)
    ;
    CHAVALOS ROMÁ, LORENZO (PROFESOR(A) CORREFERENTE)
    ;
    Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica
    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.
  • Publication
    MODELACIÓN Y PROYECCIÓN DE LAS EMISIONES GENERADAS POR VEHÍCULOS TERRESTRES EN EL PERIODO 2020-2050 EN CHILE
    (2020)
    GÓMEZ OSORIO, BENJAMÍN IGNACIO
    ;
    OSSES ALVARADO, MAURICIO (PROFESOR(A) GUÍA)
    ;
    TOLVETT CARO, SEBASTIÁN (PROFESOR(A) CORREFERENTE))
    ;
    Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica
    Dentro de las fuentes emisoras de contaminantes que perjudican la calidad del aire en el país se encuentran las fuentes móviles. Estas se dividen en terrestres, marítimas y aéreas. En el caso de las terrestres sus emisiones dependen principalmente de las características del vehículo, el combustible utilizado y el modo de conducción. Este trabajo busca aplicar una metodología para la cuantificación de las emisiones a partir de datos estadísticos del país. La metodología se confecciona a partir de lo utilizado a nivel internacional, IPPC (Eggleston, Buendia, Miwa, Ngara, & Tanabe, 2006) y EMEP/EEA (European Enviroment Agency, 2019), donde se indican los pasos para la confección de inventarios de emisiones. Utilizando en este caso factores Tier 3 de COPERT 5 ya que se tiene información estadística detallada del parque vehicular y las velocidades medias a lo largo del país. Como resultados de este trabajo primero se obtiene una proyección del comportamiento de las normativas y tecnologías en el periodo 2020-2050, esto considera diferentes entradas de la normativa E6/VI y niveles de penetración de electromovilidad. Luego en paralelo para cada categoría y normativa/tecnología se obtiene un factor de emisión el cual se pondera a nivel nacional, lo que permite obtener un set de factores de emisión por categoría para cada sección del periodo 2020-2050. Finalmente, se utiliza la actividad entregada en conjunto con los factores nacionales ponderados para obtener las emisiones proyectadas en el periodo 2020-2050. Luego de estimar y comparar las emisiones con otros inventarios realizados en el país se realiza una regresión de la actividad entregada para obtener puntos intermedios en el periodo 2020-2050. De esta manera se obtiene una estimación de emisiones de 42.500 [kTon/año] y 29.800[kTon/año] de CO2eq, y 0,12 [kTon/año] y 0,09 [kTon/año] de BC al año 2050 para el escenario pesimista y optimista respectivamente. También se estima un aumento entre 17-27% de emisiones de CO2eq y una disminución entre 46-55% de BC. En conclusión, se valida la metodología utilizada al compararse con otros inventarios realizados a nivel nacional. No obstante, se podría mejorar extensivamente el modelo utilizado ya que no considera factores de deterioro en el caso de los factores de emisión y no considera ningún tipo de disrupción fuera de la electromovilidad. Esto último implica que la disminución de emisiones, por las medidas de mitigación seleccionadas, no es suficiente para sopesar el aumento de actividad vehicular proyectado y no alcanza las metas establecidas en la NDC en el caso de los GEI
  • Publication
    SIMULACIÓN Y COMPARACIÓN DE PERFILES ALARES PARA EL USO EN AEROGENERADORES DE EJE HORIZONTAL EN CHILE
    (2021-09)
    BARBATO CARRIÓN, ÁLVARO GABRIELE
    ;
    CASSINELI PALHARINI, RODRIGO (PROFESOR(A) GUÍA)
    ;
    THIERS MOGGIA, NICOLAS (PROFESOR(A) CORREFERENTE)
    ;
    Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica
    El presente trabajo tiene como finalidad realizar un análisis comparativo sobre el comportamiento aerodinámico de perfiles alares utilizados en aerogeneradores de eje horizontal sometidos a condiciones de viento encontradas en Chile. El principal objetivo de esta investigación es poder determinar que perfiles alares podrían mejorar el rendimiento de un aerogenerador instalado en el territorio nacional. Para realizar este trabajo se utiliza el método numérico de volúmenes finitos mediante el software de código abierto OpenFOAM 7, donde se simulan los perfiles alares FFA-W3-211, DU 93-W-210, NREL S809 y NACA0012. Las condiciones de viento utilizadas para las distintas simulaciones corresponden a las obtenidas a partir del explorador eólico para los parques eólicos Taltal y Talinay II, siendo estos puntos de referencia del territorio nacional. A partir de esta investigación, los perfiles con mejor comportamiento aerodinámico bajo las condiciones del Parque Eólico Taltal son el perfil NACA0012 Optimizado debido a su alto ratio ClCd/=24,53 para un ángulo de ataque de 5,5° y el perfil DU 93-W-210 debido a su mayor control respecto a decaimiento en el ratio ClCd/ en un mayor rango de ángulos de ataque, mientras que para las condiciones del Parque Eólico Talinay II es el perfil DU 93-W-210 el perfil con mejor comportamiento aerodinámico debido a su máximo ratio ClCd/=14,00 para un ángulo de ataque de 5,5°. Finalmente, se demuestra que el perfil utilizado actualmente en los aerogeneradores instalados en estas regiones de Chile, el perfil FFA-W3-211, no es el óptimo para estas condiciones de viento. En esta investigación, queda demostrado que los perfiles DU 93-W-210 y NACA0012 Optimizado son los perfiles que podrían mejorar el rendimiento de aerogeneradores según las condiciones de viento de Chile.