Academic literature on the topic 'Aspectos matemáticos de la dinámica de fluidos'

Una década y media de estudios experimentales y teóricos sobre la dinámica y las interacciones de las estructuras de vórtices en fluidos estratificados han sido desarrollados por Sergey I. Voropayev (PhD) y otros colaboradores, con el fin de proporcionar un conjunto consistente y publicable de modelos matemáticos y numéricos sobre las interacciones de las estructuras vórtice, las cuales tienen gran interés civil y militar. Para el diseño de submarinos, esta iniciativa proporciona un marco racional para el diseño de su furtividad en contra de los torpedos tipo wake-homing. Para las fuerzas fronterizas o guarda-costas, ofrece algunas preguntas clave relativas a cómo desarrollar la búsqueda de estelas térmicas semisumergibles, la cual podría mejorarse si se detallan ciertas nociones físicas.

Los robots paralelos son utilizados en diversas áreas como la simulación de movimiento, la medicina y la manufactura, entre otras. Se han diseñado y construido numerosos de ellos teniendo en cuenta aspectos como grados de libertad, modelos matemáticos que aproximan la dinámica real del sistema donde actúan, y las estrategias de control para que respondan adecuadamente ante perturbaciones. El presente artículo describe las generalidades de robots paralelos con el fin de dar a conocer sus aplicaciones industriales, arquitecturas y notación, métodos y representaciones matemáticas necesarias para el análisis de su movilidad, el cálculo de la cinemática y la dinámica presentes, el estudio del espacio de trabajo, así como las estrategias de control implementadas. Se describen las investigaciones y desarrollos futuros que pueden realizarse en esta área de la robótica, así como una amplia revisión bibliográfica que permite al lector incursionar profundamente en cualquier aspecto que le sea de interés.

El objetivo fue proponer un marco teórico para explicar las relaciones de las acciones competitivas con el desempeño organizacional desde la perspectiva dinámica competitiva. Se aplicó el método cualitativo de análisis sistemático de documentos publicados en revistas con el mayor factor de impacto. Resultados. Se construyó el marco teórico que relaciona los constructos objeto de estudio sustentado en la teoría de la organización y de la administración estratégica; se aportó a la perspectiva dinámica competitiva las dimensiones: sensibilidad estratégica, flexibilidad de los recursos, fluidos de los recursos, flexibilidad estratégica y la velocidad en la toma de decisiones de las acciones competitivas. Discusión. En el pasado, el estudio de las relaciones del entorno con la organización se realizó desde una perspectiva estática, en la actualidad se resalta los aspectos dinámicos del entorno competitivo en el que interactúan las organizaciones implementando acciones competitivas como respuesta a las acciones de los rivales por lograr altos niveles de desempeño organizacional y un mejor posicionamiento en el mercado. El artículo es original al resaltar que la perspectiva competitiva es un eslabón que relaciona la teoría de la organización con la administración estratégica, en el pasado estos campos de conocimiento se estudiaron de manera independiente. La propuesta no tiene límites en su aplicación a diferentes organizaciones, es necesario identificar las variables a ser observadas al realizar investigaciones empíricas.

En el diseño de la arquitectura de software y hardware, la re-configuración dinámica es un factor importante para la obtención de sistemas flexibles, robustos y escalables. Este proceso exige planificación, selección y el uso recurrente de métodos y recursos que permitan solventar los cambios externos e internos que se presentan en la producción. La investigación demuestra que los entornos dinámicos e integrados son enfoques para abordar las arquitecturas de sistemas modernos de producción. En este sentido, es necesario diseñar modelos matemáticos que incorporen la re-configuración dinámica con una filosofía holística como parte del mismo, aspectos en la actualidad considerados al momento del diseño de soluciones empresariales. Este trabajo considera un enfoque genérico basado en la filosofía de sistemas holónicos y técnicas modernas de sistemas ciberfísico, así como el uso de los componentes de la Industria 4.0, como los gemelos digitales representado a través de sistemas a eventos discretos que permiten supervisar y gestionar el comportamiento deseado de un sistema de producción.

La Central Hidroeléctrica de Tocoma, actualmente en construcción, está localizada en la zona sur oriental de Venezuela en el Estado Bolívar sobre las aguas del Río Caroní. Tocoma será equipada con 10 turbinas Kaplan, con potencia instalada de 2.160 MW y un Aliviadero con una capacidad de 28.750 m3/s, y junto con las presas de Macagua, Caruachi y Guri conformarán del Desarrollo Hidroeléctrico del Bajo Caroní. El bjetivo de esta investigación es evaluar los efectos hidrodinámicos de las Ataguías “A” y “B” sumergidas sobre la operación de las turbinas Kaplan de la Central Hidroeléctrica Tocoma utilizando la modelación hibrida Matemática – Física. La presencia de estas Ataguías sumergidas puede dar origen a comportamientos hidrodinámicos tridimensionales pudiendo causar pérdidas adicionales de energía y mal funcionamiento de las turbinas. Se desarrollaron 2 modelos matemáticos monofásicos utilizando la técnica de la Dinámica Computacional de los Fluidos (CFD) aplicando el código comercial ANSYS-CFX 10. El primer modelo matemático representó el embalse d la Central Hidroeléctrica y fue calibrado cualitativa y cuantitativamente con un modelo físico a escala 1:80 gobernado bajo la ley de similitud de Froude. Este modelaje hibrido determinó los patrones de flujo hidrodinámicos de aproximación a las tomas de las turbinas Kaplan, los cuales evidencian una asimetría en la distribución de velocidades en las tomas cercanas a la Ataguía B. El segundo modelo matemático representó la toma y la turbina Kaplan considerando la asimetría de velocidades reportadas por el primer modelo matemático. Los resultados reportaron que la asimetría de velocidades no ocasiona ninguna irregularidad en la distribución de velocidades y presiones en los dominios estudiados en comparación con el caso de aproximación uniforme. Esto puede ser un indicativo de que la condición hidrodinámica no uniforme en la entrada de las tomas de las turbinas Kaplan de Tocoma no afecta el funcionamiento normal de la unidad turbogeneradora.

Introducción: El sistema de frenado de un automóvil debe trabajar en forma segura y predecible en cualquier circunstancia, lo cual implica disponer de un nivel estable de fricción, en cualquier condición de temperatura, humedad y salinidad del medio ambiente. Para un correcto diseño y operación de los discos de freno, es necesario considerar diferentes aspectos, tales como la geometría, el tipo de material, la resistencia mecánica, la temperatura máxima, la deformación térmica, la resistencia al agrietamiento, entre otros.
 Objetivo: En el presente trabajo se realizó el análisis del sistema de freno a partir del pedal como inicio de los cálculos de cinética y dinámica de los elementos constitutivos y de esta manera simular el comportamiento de un freno automotriz con pilares de ventilación tipo NACA 66-209.
 Metodología: El desarrollo de la investigación se llevó a cabo mediante la ejecución de un Análisis de Elementos Finitos (FEA) con la ayuda del Software SolidWorks Simulation, donde se llevó a cabo el modelo geométrico del disco con la finalidad de identificar los elementos sometidos a máximas variaciones de temperatura.
 Resultados: Los resultados obtenidos demuestran que con los cálculos matemáticos se logró validar el correcto funcionamiento de sistema de frenado a diferentes condiciones de operación, con lo que se pudo optimizar este tipo de geometría para los discos ayudando a la evacuación más rápida de calor respecto a otros tipos de frenos de disco.
 Conclusiones: Los resultados demuestran que estos sistemas trabajan en condiciones óptimas siempre garantizando altos niveles de seguridad y operación en comparación con otros tipos de geometrías, además de poder determinar sus condiciones de funcionamiento en diferentes condiciones de trabajo.

El crecimiento es un aumento irreversible en el tamaño de los órganos de las plantas que puede implicar cambios en su forma, y está acompañado de procesos como la morfogénesis y la diferenciación celular. La expresión matemática del crecimiento del fruto en plantas cultivadas es una herramienta que permite estimar aspectos relacionados con la producción, y además contribuye a definir protocolos aplicables al manejo agronómico del cultivo. Se desarrolló en el municipio de Caldas (Boyacá, Colombia), un ensayo en condiciones de campo, con el objetivo de describir la dinámica de diferentes variables implicadas en el crecimiento y caída de frutos de curuba (Passiflora tripartita var. mollissima). Se calcularon modelos matemáticos para la estimación de algunas variables, usadas comúnmente para describir el crecimiento de frutos. Las variables evaluadas presentaron valores de R2 superiores a 0,98 con excepción de la tasa de crecimiento absoluto de la longitud del fruto y la caída instantánea de frutos, cuyos valores de R2 fueron de 0,82 y 0,76, respectivamente. Los resultados mostraron que la tasa de crecimiento relativo presentó los valores máximos hasta 22 días después de la apertura floral, mientras que la tasa de crecimiento absoluto presentó el mayor valor entre 15-22 días después de la apertura floral. La longitud y el ancho de los frutos mostraron una curva de forma sigmoide, típica de otras Passifloraceae reportadas previamente. La máxima caída de frutos de presentó a los 15 días después de la apertura floral y se encontró que sólo el 38,9% de las flores desarrollan frutos que alcanzan el momento de la cosecha. Esta información es de gran importancia cuando se pretende efectuar un manejo tecnificado del cultivo, con el propósito de optimizar la producción de curuba.

Parte de lo mejor de la ciencia de punta contemporánea está constituida por eso que podemos llamar, de un modo general, como "la gran familia de la complejidad": una familia conformada por muy diversos miembros. Así, por ejemplo, en ella se encuentran la teoría general de sistemas, la cibernética de primer y de segundo orden (sin dejar de mencionar la discusión en curso acerca de una cibernética de tercer orden), la teoría del caos, los fractales, la teoría de catástrofes y las ciencias de la complejidad, para mencionar tan solo a sus más destacados miembros. Desde luego, hay otros miembros, pero como en toda familia que se respete siempre vale dejar algunos en la tras-escena, pues no siempre son del todo presentables. O la sociedad no los acoge del todo. En las familias siempre hay alguien que avergüenza a todos.La teoría general de sistemas, también llamada como teoría de sistemas o la ciencia de sistemas, constituye, hoy por hoy, lo mejor de la ciencia que ha sido adoptada ya por parte de lo mejor de la sociedad: el Gobierno, el sector privado y las universidades, por ejemplo. Concomitantemente, se han desarrollado numerosas herramientas y enfoques sistémicos, y esta línea de trabajo exhibe lo más destacado del pensamiento en boga, del pensamiento de punta.En Colombia, ya muchos hablan, trabajan o entienden del pensamiento sistémico. Pero son pocos, muy pocos (sobran los dedos de las manos), quienes en propiedad, con rigor y con sólido conocimiento no solamente se han apropiado de esta línea de trabajo, sino además y fundamentalmente han hecho contribuciones al mismo. Pues bien, tenemos ante nosotros un trabajo único y excepcional en el país, gracias al Profesor C. A. Ossa: Teoría general de sistemas. Conceptos y aplicaciones, un volumen de alto calibre, editado por la Universidad Tecnológica de Pereira y la Facultad de Estudios Ambientales.Ingeniero de formación, Ossa ha construido un libro singular en Colombia, que -incluso hay que decirlo- se eleva sobre cualquier otro texto semejante, cercano o parecido en el espectro iberoamericano. Este es un libro de gran envergadura que da muestra suficiente de un dominio del tema y que, a la vez que expone el campo de que se ocupa, hace contribuciones importantes a este.El libro comienza por la primera deuda que la ingeniería tiene con la ciencia: la física. Los dos primeros capítulos se concentran en explicar qué se entiende por ciencia y método, y avanza muy consecuentemente con la formalización del aparato matemático. Como una justificación de lo que precede, el autor apela a los nombres, perfectamente distintos entre sí, de Popper, Kuhn y Feyerabend. Pero esa ha sido tan solo la introducción para el núcleo duro, que está definido por los capítulos cuatro, cinco y seis, en los que se presenta y discute la idea misma de teoría general de sistemas (TGS).El conocimiento acerca de los orígenes y fundamentos de la TGS que demuestra el profesor Ossa no presenta ningún problema y no da lugar a ninguna discusión. Los conceptos son claros, los argumentos, sólidos y, en definitiva, el desarrollo del libro, muy bien logrado. Ciertamente, como en varios otros libros, existe el contraste con el mecanicismo y el reduccionismo. Este es un asunto que aún ocupará durante algún tiempo más a estudiosos, académicos y científicos. Mientras el reduccionismo y el determinismo sigan vigentes, se requerirá un espacio de discusión para allanar el camino de alguna de las vertientes de "la gran familia de la complejidad".En varios pasajes, el texto tiene un carácter expositivo, acompañado aquí y allá por un buen conocimiento de matemáticas, algo que -siendo sinceros- no se puede jamás descartar de una buena formación científica. Muy convenientemente, el autor deja los aspectos técnicos para el final, en siete rigurosos apéndices. Como es habitual, quienes estén interesados en profundizar en los aspectos más técnicos son remitidos a estos apéndices. No mencionaré que resulta extraño llamarlos como "Apéndice Capítulo 1", y así sucesivamente. Pero esta es solo una cuestión de atavismos.De manera consecuente, el capítulo seis discute las matemáticas de la TGS y sostiene que estas son: la termodinámica irreversible y, por tanto, las estructuras disipativas; la entropía y la teoría cuántica; la teoría de la información, la teoría de conjuntos difusos y lo que podría denominarse -como propone el autor- una "lógica sistémica". Es apasionante observar el híbrido que el profesor Ossa va desplegando entre el carácter expositivo y el carácter propositivo de la obra. Hubiera sido deseable una mayor asertividad por parte del autor, pero es evidente que existe una magnífica preocupación pedagógica por llevar de la mano al lector, al mismo tiempo, por los mojones e hitos del pensamiento sistémico, y por las propuestas y reflexiones propias de sí. Esta preocupación se hace explícita en el "resumen" que acompaña, al final, a cada capítulo. Lo que lee el lector es pensamiento-en-proceso, reflexión viva. Y sí: se vislumbran elementos orgánicos, de su propia vida y experiencia, de su propio cuerpo y pasión, que el autor va dejando entre una página y otra, entre una sección y la siguiente.Quiero dejarlo claro: el valor enorme del libro que nos ofrece generosamente Ossa consiste en la ausencia de asepsia en el libro. No es un texto técnicamente bien elaborado y argumentativamente sólido. Por el contrario, el verdadero valor estriba en el hecho de que el autor está inmerso en su obra; en que, en una lectura cuidadosa, es evidente que va dejando un poco de hipófisis aquí, algo de riñones allá, un poco de hígado en este capítulo y algo de estómago o intestinos en aquel otro.Walt Whitman decía que leer poesía significa ver con qué órgano escribe quién. Añadía que él mismo escribía con el estómago. Leer efectivamente Hojas de hierba o el Canto a mí mismo equivale a ver y sentir la poesía con el estómago. Esta imagen se puede extender sin dificultad a otros poetas y escritores. Pues bien, en ciencia y en filosofía no tiene por qué ser diferente. Un excelente libro es aquel en el que, sin proponérselo conscientemente y sin decirlo, un autor nos invita a recorrer con él algunas de las experiencias más vitales de que es capaz. Entonces el texto que se lee puede sentirse igualmente. Que es lo mejor que jamás se puede pedir a alguien: autenticidad.Pues bien, no conozco absolutamente ningún trabajo en el país, por decir lo menos, en el que un autor se comprometa con su obra como es el libro que aquí nos ocupa. El rigor no se pierde en ninguna página, pero gana con la autenticidad de la experiencia reflexiva que se alcanza a percibir para una lectura sensible e inteligente.Una tercera unidad del libro está definida por los capítulos siete y ocho que se ocupan de lo que el autor denomina "la teoría de la complejidad", un mote que ciertamente existe en la mejor bibliografía alrededor del mundo: complexity theory o the theory of complexity.La tesis del autor es que, a su modo de ver, en la TGS se destacan las metodologías, mientras que en la teoría de la complejidad, los modelos matemáticos. Esta es una tesis con acento propio que da lugar a lo que podemos designar, por nuestra parte, como la sección más importante y larga del libro: capítulos nueve al doce, cuatro capítulos enteramente dedicados a la metodología.El capítulo nueve elabora una tipología de metodologías de investigación, pero esta, antes que ser simplemente descriptiva, tiene como finalidad trazar el hilo conductor de todas las preocupaciones científicas del autor, a saber: plantear, proponer y discutir una metodología acorde al enfoque sistémico o -dicho en otras palabras- un sistema de sistemas metodológicos. Muy en consonancia con el marco y la filosofía que lo define, el profesor Ossa no propone "un" o "el" método científico; antes bien, muy coherentemente abre las puertas para un pluralismo metodológico.Sobre esta base, los capítulos diez, once y doce estudian las metodologías duras y las metodologías blandas, correspondientemente. Si la ingeniería en general es física aplicada, lo que encontramos en estos dos capítulos son elaboraciones bien logradas acerca de problemas de intervención y de medición, dos preocupaciones cardinales de un científico con preocupaciones aplicadas o experimentales. Por los ejemplos, los diagramas, las ecuaciones y las tablas que contienen, es evidente que este es el terreno donde el autor se siente más cómodo. No tiene pocas razones para sentirse así.Sin que el autor así lo mencione de manera explícita y directa, es en estos capítulos donde se expone la tesis central del libro y que osaríamos presentar en los siguientes términos: la TGS consiste en un abanico de métodos y metodologías, el cual tiene en común, dicho negativamente, no ser reduccionista ni determinista; y dicho de forma positiva, presentar una visión prismática del mundo que trabaja con grupos de soluciones a los problemas, de tal forma que es posible una dinámica fluida y no concluyente o taxativa, de la que el mundo y la ciencia se benefician por igual. Esta dinámica no es otra que lo que podría denominarse la "heurística del enfoque sistémico" o "heurística sistémica".Suponiendo que algo semejante fuera la tesis del libro, el valor no sería bajo. Por el contrario, tenemos con nosotros un libro de un inmenso valor científico y filosófico al mismo tiempo. Desafortunadamente, el autor no se atreve a definir su tesis de esta manera y, sin embargo, estoy seguro de que esta transcurre por los caminos de lo que, acaso impropiamente, me atrevo a esbozar. Suponiendo que le haga injusticias al libro y al autor, lo mejor que se puede decir entonces es que encontramos en este grupo de capítulos muy serios motivos de lectura y relectura, de reflexión y de ideas, tesis y problemas. Verdaderamente, sería deseable que el profesor Ossa dejara un poco atrás la modestia y se lanzara a un planteamiento más vertical de las ideas, todas muy sugestivas y bien hilvanadas, desarrolladas en la unidad de los capítulos centrados sobre metodología. Como bien sostenía un buen amigo: "No hagas de la modestia tu principal virtud".Nunca de valor secundario, otro elemento meritorio del libro que tenemos en nuestras manos es el muy bien elaborado índice analítico incluido al final del libro de 22 páginas. Para quienes hemos hecho libros sabemos del trabajo ingente que representa un índice semejante. Por regla general, los libros académicos o científicos que se publican en Colombia aún no han aprendido la importancia, la ayuda y el trabajo que significa un índice analítico. Solo que este es la mezcla de un índice analítico y onomástico; doble motivo para brindar.En síntesis, si estuviéramos en otra época, el libro bien habría podido llamarse: "Tratado sobre la teoría general de sistemas", porque la verdad lo es.

En este trabajo se presentan los principales métodos con funciones de base radial, para la solución de modelos matemáticos en fenómenos de transporte, basados en ecuaciones diferenciales parciales. Como casos de aplicación, se presentan algunos ejemplos de la solución de problemas acoplados de dinámica de fluidos, para ilustrar la potencia, generalidad y simplicidad de estas técnicas.

Desde el clásico estudio de Kuhn (1957), mucho se ha insistido en la pluralidad estructural de la llamada revolución copernicana –esto es, la sustitución de la astronomía ptolemaica centrada en la Tierra por la astronomía copernicana centrada casi en el Sol–. El poliedro de la revolución copernicana incluye aspectos matemáticos, astronómicos, físicos, filosóficos y teológicos. Sin duda, la comprensión de la estructura y la dinámica de laciencia no se puede restringir a los aspectos fácticos o positivos como pretendía Comte: hay que considerar lo que Burtt (1959) llama fundamentos metafísicos de la ciencia. Si bien todos estos aspectos merecen especial atención en el caso de la llamada revolución copernicana, son dos perspectivas las más conspicuas: la astronomía matemática con sus constructos y cómputos y la filosofía mística de raigambre pitagóricoplatónica (en la que el Sol deviene el arquetipo de mayor esplendor).

El documento digital no refiere un asesor<br>Publicación a texto completo no autorizada por el autor<br>Da a conocer la problemática que afrontó la tienda T- 14 Wong por sus cambios estructurales y ampliaciones a lo largo de varios años, generando que la distribución inicial de los equipos de aire acondicionado no otorgasen confort térmico, creando grandes deltas de temperatura dentro del local (temperatura no uniforme) lo que generó quejas de los clientes y un ambiente laboral inadecuado para los trabajadores. Así mismo se presentarán propuestas para la optimización del sistema de aire acondicionado, realizando luego una evaluación técnica - económica básica de donde se obtendrá la mejor alternativa para su instalación y posterior operación. Este estudio se presentará en cinco etapas para conseguir el objetivo principal; análisis preliminar de la tienda (problema que justifica el presente estudio, mediciones de la temperatura con láser, medición de las velocidades de aire, etc.), cálculo de cargas térmicas (se considerarán las fuentes de calor principales, además del efecto estacional como verano e invierno), selección de equipos (evaluando la marca y su tecnología para el cuidado del medio ambiente junto con la elaboración de propuestas), análisis técnico – económico (consideración de tiempos, administración de recursos, etc.), simulación usando ANSYS CFX (Definición del volumen de control, creación de la geometría, mallado y evaluación de las condiciones de frontera). Se utiliza como información base el ASHRAE Handbook, por su vigencia en el mercado internacional. Mediante la simulación se demostrará cómo funciona el sistema de aire acondicionado antes de ejecutar la optimización y como funciona actualmente, comparando y visualizando los parámetros fluido-dinámicos como la temperatura, presión, densidad y velocidad del aire. Todo el análisis que se presentará a continuación se basa en conceptos básicos de: dinámica de fluidos, termodinámica, refrigeración y aire acondicionado.<br>Trabajo de suficiencia profesional

En vista de que estamos escasos en este campo; con escasez de papers, artículos, publicaciones, y que en las bibliotecas se encuentra muy poco, el objetivo de este trabajo es llenar ese vacío, no hay así nomás una tesis de ésta naturaleza, que profundice el estudio analítico de este caso aerodinámico para plasmar físicamente resultados de su análisis y dar respuestas a diversas incógnitas que se generan en el investigador. Este trabajo servirá de ayuda y como medio de consulta para mis amigos, compañeros de promoción, y para enriquecer la fecunda producción de investigaciones en mi amada escuela de INGENIERÍA MECANICA DE FLUIDOS, de la Facultad de Ciencias Físicas y para el enriquecimiento de nuestra querida Universidad es que me permito desarrollar este método que puede servir para el curso de aerodinámica de otras universidades.<br>Tesis

Este trabajo de iniciación científica consiste en el análisis fluidodinámico sobre un perfil NACA 0012 utilizando simulación numérica, específicamente la técnica de los volúmenes finitos. Se busca con esto determinar características como campo de velocidades, presión, temperatura, etc., en diferentes condiciones. El presente trabajo, propone la solución numérica de las ecuaciones que gobiernan un flujo de fluidos a través de una metodología similar a la metodología CVFEM (Control Volume Based Finite Element Method). Para la obtención de la solución segregada de las ecuaciones de conservación de la cantidad de movimiento y de la ecuación de conservación de masa que genera el problema de acoplamiento Presión – Velocidad. Para tratar este acoplamiento se usó el método SIMPLE. Para obtener los volúmenes de control elementales a partir de una malla No – Estructurada se dispone del método de las mediatrices, donde los volúmenes son generados a partir de una triangulación. Estos volúmenes son denominados volúmenes o diagramas de Voronoi. Para implementar todos los aspectos numéricos citados anteriormente se desarrollaron tres programas computacionales: THAYA-10X, es un programa que no solo me permite analizar un perfil NACA sino cualquier objeto, trabajando de esta manera como un túnel de viento virtual; PHITA-10X, es un programa desarrollado para generar mallas No - Estructuradas mediante los diagramas de Voronoi; RUPAY-10X, programa que me simula la conducción de calor en estado transitorio. Para finalizar se llevó a cabo un exhaustivo proceso de validación de los resultados frente a valores experimentales, teóricos y numéricos.<br>Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor<br>Realiza un estudio de dos modelos fisicoquímicos de la dinámica de fluidos contaminantes en medios porosos a escala geológica, específicamente se estudia la interacción del modelo de flujo de aguas subterráneas y el modelo de transporte reactivo, orientados particularmente a los sistemas porosos como son los acuíferos o reservorios geológicos de aguas subterráneas. Complementando el estudio de los fenómenos en medios porosos de la presente tesis se presenta un ejemplo de simulación numérica de la ecuación del transporte de contaminantes en medios porosos. Debido la vital importancia de la simulación computacional se aborda también en el último capítulo una guía básica descriptiva de la simulación computacional de las ecuaciones de flujo y transporte. Básicamente se estudia un ejemplo de simulación computacional de la evolución espacio-temporal de una pluma contaminante reactiva inmersa en un medio poroso constituido por tres tipos de acuíferos. Esta simulación está basada en el programa computacional MODFLOW. Este programa es un modelador de flujo por diferencias finitas desarrollado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos, el cual está basado en un código fuente que resuelve mediante interacciones la ecuación de flujo del agua subterránea. En cuanto al modelo de transporte éste se encuentra soportado por el programa MT3D, el cual es un modelo diseñado en computar las ecuaciones del transporte de solutos en 3D para la simulación de la advección, dispersión y reacciones geoquímicas de los constituyentes de solutos contaminantes disueltos en los sistemas de aguas subterráneas.<br>Tesis

Esta tesis establece un procedimiento de análisis de las tensiones generadas por la dilatación térmica en tres arreglos de tuberías: una tubería simple enterrada, una tubería con un cambio de dirección de 90° y una tubería enterrada con un cambio de dirección de 90°. Para darle solución a cada uno de los casos se analizan los esfuerzos térmicos por dos vías diferentes: la simulación numérica mediante el programa ANSYS y por teorías de resistencia de materiales. El planteamiento de estos dos métodos da la ventaja de corroborar los valores obtenidos verificando que sean similares entre sí y a la vez analizar los comportamientos complejos de ciertos parámetros en la tubería. Para plantear el análisis por resistencia de materiales se explica los siguientes conceptos: dilatación térmica, esfuerzo térmico, longitud virtual entre apoyos, modelo analítico del terreno, flexión en vigas, vigas sobre fundación elástica y teorías de falla. Junto con los conocimientos anteriores es posible, para cada caso, simplificar el modelo teórico y así obtener valores de tensión crítica por medio del procedimiento realizado con los conceptos estudiados. Luego se plantea el estudio por simulación numérica usando modelos lineales para las tuberías y de resortes para el terreno. Se confirma la validez de la simulación como método de análisis al contratar valores con el planteamiento teórico y obtener porcentajes de similitud del grado del 83 – 98 %. Además es posible analizar con mayor profundidad cada caso ya que la simulación da las herramientas suficientes para ver el comportamiento de la dilatación y fuerza a lo largo de la tubería y obtener los esfuerzos máximos (que varían de 35 a 166 MPa según el arreglo de tubería) para realizar un análisis de fallas.<br>Tesis

En el presente trabajo, se estudian los efectos de diferentes fenómenos físicos sobre las frecuencias naturales de un agitador 4PBT45 (modificado en estudios preliminares para obtener un bajo consumo de potencia y alto grado de mezcla) utilizando la herramienta de simulación computacional ANSYS Mechanical, a partir de escenarios simplificados en diferentes condiciones de operación. El proyecto comienza con el análisis de los álabes aislados, para luego estudiar el comportamiento del impulsor por separado y verificar qué sucede con los modos de vibración. Se realiza la simplificación del impulsor a un rotor axisimétrico, con la misma masa y momento de inercia polar, para comparar los efectos en contraste con el agitador original, a través de escenarios estáticos y dinámicos en vacío de cada uno de los modelos. Además, se realiza el modelamiento numérico del agitador estático sumergido y se prueban diferentes propiedades de fluidos. Prácticamente, las variables que se monitorean son: cómo gobiernan las frecuencias locales de los álabes sobre el impulsor, en base al factor de participación de masa; cuáles modos de vibración se ven afectados por la rotación en vacío y cuánto varían las frecuencias debido a dicho fenómeno y por qué; cuán factible es reemplazar el impulsor por un disco y en qué casos da buenos resultados; y cuánto repercute el efecto del fluido envolvente sobre las frecuencias naturales en el sistema estático y cómo se comportan para diferentes tipos de fluidos. En general, se determina que las frecuencias naturales varían en diferentes cantidades dependiendo del fenómeno estudiado. Algunas frecuencias tienden a disminuir o a aumentar en diferentes grados conforme se incrementan las revoluciones, mientras que otras se mantienen constantes. También, se determina que casi todas las frecuencias disminuyen entre 0.5% y 20% por el efecto del fluido dependiendo principalmente de la densidad del mismo y del modo de vibrar. Por otro lado, se encuentra una expresión analítica que permite calcular la frecuencia natural bajo el efecto de un fluido B, conociendo la frecuencia dentro de un fluido A, a partir de la relación de sus densidades, bajo ciertas hipótesis y condiciones. Además, se consigue una variación entre 1% y 6% entre las frecuencias obtenidas mediante simulación numérica y las calculadas analíticamente, reduciendo el sistema a un grado de libertad, para los modos más importantes. Por último, se conocen los alcances de la herramienta computacional en este tipo de simulaciones y sus limitaciones para desarrollar escenarios más complejos.<br>Tesis

Ingeniero Civil Mecánico<br>El fenómeno de transientes hidráulicos en sistemas de transporte de fluidos por cañerías es un aspecto que debe ser analizado en detalle por las empresas de ingeniería especializadas del área. A lo largo de las historia moderna se han registrado desastres a las instalaciones, las personas y las comunidades cercanas a estas conducciones como consecuencia de un diseño inapropiado. El presente estudio desarrolla una herramienta computacional (algoritmo) que predice la variación de presión y velocidad del fluido al interior de las cañerías en un sistema de transporte de fluidos monofásicos a larga distancia durante un evento transiente. En la actualidad existen distintos modelos que permiten predecir el coeficiente de fricción existente entre el fluido y la pared interna de la cañería, los cuales junto a las ecuaciones de conservación de masa y de movimiento, permiten calcular los valores de presión y velocidad del fluido en cualquier punto del sistema (componente espacial), y para cualquier instante de tiempo (componente temporal) luego de que el evento transiente, o golpe de ariete, se ha generado en el sistema. Sin embargo, estos modelos se han determinado analíticamente, o bien, realizando experimentaciones en sistemas de transporte de fluido de algunos cientos metros de largo, mientras que sistemas reales, como por ejemplo de transporte de agua de mar, alcanzan varios kilómetros de distancia, por lo que realizar una validación de los modelos del coeficiente de fricción existente entre el fluido y la pared interna de la cañería cobra gran importancia, ya que permite realizar un buen diseño de estas instalaciones en etapas tempranas de un proyecto de ingeniería. Para lo anterior, se desarrolló un algoritmo que resuelve las ecuaciones que gobiernan el fenómeno del golpe de ariete, utilizando el método de elementos finitos, y programando en el lenguaje de MATLAB. Se utilizó un escenario ficticio, el que está compuesto por un estanque con nivel constante del pelo de agua, conectado a una cañería de 5000[m] de longitud, y en el otro extremo una válvula de bola que cierra rápidamente. Este escenario corresponde a una extrapolación de los existentes en la literatura. Se concluye con este estudio que el modelo estacionario de perdida de energía por fricción es un buen estimador. Los resultados de presión obtenidos, si bien son conservadores en comparación con los modelos cuasi-estacionario y no-estacionario, son bastante precisos para utilizarlos en el diseño de sistemas de transporte de fluidos. Además, se observó que el modelo no-estacionario estima que se pierde más energía por roce entre el fluido y la pared de la cañería, que los otros dos modelos.

La agitación de líquidos es una de las operaciones más comunes de los procesos industriales. Es de importancia fundamental con múltiples aplicaciones en la industria minera, petrolera, de alimentos, química, farmacéutica y papeleras entre otras. En especial, el rubro minero requiere de agitadores de estanque en prácticamente todas sus áreas del proceso. En el contexto dado por la importancia de la minería en el país, el Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, a través de métodos de simulación numérica, ha querido desarrollar una metodología de predicción del comportamiento de un flujo dentro de un estanque agitador de pulpa mediante impulsores rotatorios. Típicamente, este tipo de problemas resulta complejo y se requieren métodos numéricos de resolución. La discretización del medio usando mallado no estático, es la herramienta más usual y conveniente. Para esto se utilizan mallas deslizantes a modo de predecir la fluidodinámica del sistema. Las dificultades producidas por este tipo de mallas plantean un desafío importante para las técnicas de resolución numérica de ecuaciones que rigen fluidos turbulentos. En esta memoria se contempló un primer estudio en el comportamiento del flujo dentro de los estanques agitadores. Para ello, se utilizó una herramienta computacional de simulación de CFD (Mecánica de Fluidos Computacional) considerando la interacción impulsor-bafle, flujo turbulento, fluido newtoniano y deslizamiento de malla en un escenario donde el fluido impulsado es agua y el agitador es la bien conocida turbina Rushton mono-impulsor de 6 álabes. Los resultados obtenidos por la simulación fueron comparados con un artículo científico que estudió la agitación de agua en régimen turbulento mediante una turbina Rushton de 6 aspas, utilizando el método de mallas deslizantes. Los resultados más relevantes presentados acá fueron los perfiles de velocidad radial y axial, la distribución de presión en un plano transversal y distintos índices adimensionales, entre ellos, el número de potencia y el número de bombeo. Finalmente, en esta memoria se dejó plasmado el procedimiento de cálculo para así dar una pauta a que investigadores o memoristas estudien posibles extensiones del método y encuentren futuras aplicaciones prácticas.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Matemáticas Aplicadas. Ingeniero Civil Matemático<br>El convertidor teniente es un horno usado en el proceso de purificación del cobre, cuyo funcionamiento se basa en la inyección de aire enriquecido con oxígeno (a través de toberas) en un baño de material fundido, produciendo reacciones indispensables para su depuración y generando energía, la que es aprovechada para mantener los niveles de temperatura adecuados al interior del convertidor. Debido a la inyección de aire se produce un fenómeno de acoplamiento entre el chorro de burbujas y la oscilación presente en la superficie del baño, produciendo un fenómeno de resonancia el cual genera ondas de gran amplitud en la superficie, las que producen desgaste sobre las paredes internas del convertidor. Este desgaste acorta los tiempos de producción, ya que es necesario recubrir con nuevos ladrillos el interior del convertidor.\\ En esta tesis se proponen dos estrategias de control para prevenir y minimizar el oleaje en la superficie. En primer lugar se desarrolla un control retroalimentado con comportamiento robusto. Esta robustez permite el control usando modelos inciertos del sistema original, sin perder rendimiento ni estabilidad.\\ En segundo lugar se propone un control pasivo por medio de un segundo chorro de aire (una segunda tobera) el cual disminuye los modos de oscilación de gran amplitud, disminuyendo la energía de las oscilaciones sobre la superficie. Para ello se modela la interacción que hay entre la excitación de las ondas superficiales y la presencia de inyección de chorros de aire en el baño. Modelando un segundo chorro de burbujas es posible replicar datos experimentales en los que se logra estabilizar el oleaje por medio de una segunda tobera.<br>Este trabajo ha sido financiado por Codelco a través de la beca PiensaCobre

El documento digital no refiere asesor<br>Realiza la simulación fluidodinámica de una bomba centrífuga utilizando un programa de CFD comercial. Los resultados obtenidos por la simulación fueron comparados con resultados experimentales y teóricos. La simulación de la bomba centrífuga permitió una primera comparación de los resultados numéricos con los experimentales para la obtención en detalle de la curva característica H-Q de la bomba estudiada. Además, se realizó una segunda comparación de los resultados numéricos con los resultados teóricos para el caso de la velocidad absoluta (c2) y el ángulo β2 a la salida del impulsor. Las simulaciones numéricas se han llevado a cabo utilizando un programa basado en la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes por medio de un algoritmo de volúmenes finitos, que define el flujo simultáneamente en el impulsor y voluta usando una técnica de mallado especial. La turbulencia se ha simulado por medio de un modelo k-e estándar. Además, las simulaciones fueron tridimensionales y en estado estacionario. La comparación de los resultados indica una gran aproximación de las simulaciones numéricas a la definición de los distintos fenómenos globales del funcionamiento de una bomba centrífuga. En concreto, el modelo tridimensional muestra resultados muy próximos a los experimentales en lo que se refiere a la altura dinámica total (ADT). A partir de los trabajos numérico y experimental realizados se ha llegado a una comprensión más clara de la fluidodinámica de una bomba centrífuga. Finalmente, se plantean posibles ampliaciones del trabajo abordables según se vaya aumentando la potencia de cálculo, así como desarrollando de nuevas metodologías de medida.<br>Trabajo de suficiencia profesional