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Diseño, Construcción y Pruebas de un Quemador de Gas. Estudio de Diseño de Torre Precalcinadora para Planta Piloto de Producción de Clinker

Este trabajo de título está enmarcado en el reacondicionamiento y puesta en marcha de una planta piloto para la producción de clinker de Idiem. El primer objetivo de este trabajo fue diseñar, construir, y realizar las pruebas de un quemador de gas para el horno piloto debido al estado de deterioro y antigüedad del quemador original. El segundo objetivo fue realizar un estudio de diseño de una torre precalcinadora para un horno rotatorio de planta piloto de producción de clinker. El diseño del quemador consiste en una salida de gas licuado de petróleo (combustible), aire radial y aire axial (comburente) todas independientes entre sí. El área de salida del gas es de 19.63 [mm2 ], el área de salida del aire axial es de 663.5 [mm2 ] y el área de salida del aire radial es de 162 [mm2 ]. El quemador fue construido en su totalidad en acero especial 304 y fue recubierto con una capa de concreto refractario de 10 [mm] de espesor. El largo total del quemador es de 1550 [mm]. Se concluyó que el efecto del aire axial es de estirar la llama. Para un flujo de 19 [L/min] de gas y 30 [L/min] de aire radial la llama fue de 53 [cm], 53% más larga respecto a una llama en presencia del mismo flujo de aire axial y de gas. Cuando el flujo de aire radial es 19 [L/min] el ancho de la llama es de 21.4 [cm], más ancha en un 35% respecto a la misma llama en presencia de aire axial en las mismas condiciones. Para un flujo de 19 [L/min] de gas la potencia del quemador es de 480 [Kcal/min], lo cual es suficiente para producir 20 [Kg clinker/hr], que es la capacidad máxima del horno rotatorio. La temperatura de llama es de 900 [ºC]. Junto con el trabajo descrito anteriormente, se realizó un estudio de diseño de una torre precalcinadora en donde se describen las características de los equipos asociados y se dan las bases para entender el funcionamiento de la torre y poder así iniciar un posterior diseño de ésta.
Pronóstico de Caudales de las Cuencas de Betania y Bío-Bío Utilizando Métodos Estadísticos

El objetivo general del presente trabajo es modelar, explicar y predecir el nivel de caudal de las cuencas de Betania y Bío-Bío, ubicadas en Colombia y Chile respectivamente, con el objeto de mejorar la comprensión del fenómeno y la planificación energética por parte de la empresa ENDESA Chile. ENDESA Chile posee un área de profesionales que dedica parte de su trabajo a modelar y pronosticar los caudales de, entre otras, las cuencas antes mencionadas. Si bien los resultados de dichas predicciones no son insuficientes, se desea mejorar de forma importante la precisión de las mismas; llegando, en lo posible, a un error cercano al 20%. A partir de la información histórica proporcionada por la empresa y de otras fuentes meteorológicas especializadas, se determinaron modelos de dos tipos. En primer lugar, los modelos de series de tiempo usuales, con pequeñas modificaciones, para llevarlos a los conocidos como modelos PAR y PARX. En segundo lugar, se intentó utilizar modelos no lineales de redes neuronales artificiales para explorar las posibles no linealidades que pudiese poseer el problema. Finalmente, se clasificaron los caudales en tres niveles, a modo de resumir la información presentada por los modelos. Para la creación, estimación y calibración de los modelos se utilizaron diversas técnicas estadísticas. Entre ellas destacan el análisis de componentes principales para reducir la dimensionalidad de variables climáticas, el test de normalidad de Shapiro-Wilks y técnicas de calibración y validación de modelos, entre otras. El resultado al comparar los dos tipos de modelos arrojó que, si bien los modelos de redes neuronales entregan mejores resultados en muchas ocasiones, la poca simplicidad y capacidad de explicación que poseen indican que es mejor la alternativa lineal, es decir, los modelos PAR/PARX de series de tiempo. Se concluye que es posible disminuir el error bajo el 20% utilizando técnicas estadísticas de estructura sencilla que permitan explicar y comprender la forma del fenómeno. Se recomienda finalmente, que la empresa ENDESA elija algunas de las alternativas de modelos planteados de acuerdo a sus intereses, es decir, menor error o mayor comprensión.
Caracterización de una Aleación Superelástica CuZnAl Extruida, Considerada para Disipadores de Energía Sísmica

Los disipadores de energía sísmica permiten evitar daños en estructuras civiles. Para dichas aplicaciones es posible considerar a las aleaciones con memoria de forma (SMA), bajo condiciones de comportamiento superelástico, en relación con la transformación martensítica inducida por esfuerzo. En este contexto, el objetivo de la presente memoria es caracterizar la microestructura y las propiedades mecánicas (tradicionales y superelásticas) de una aleación Cu-17,0 %p.Zn7.2 %p.Al policristalina, preparada por fusión en un laboratorio nacional. Luego de forja y extrusión en caliente, se fabricaron probetas de 7 mm de diámetro, para ensayos de tracción estática y dinámica a distintas temperaturas (13-16, 25 y 50oC) y frecuencias ((0,1 a 2 Hz, precisando que la mayoría de los ensayos se realizó a 1Hz). La microestructura de las probetas era austenítica, con coexistencia de granos equiaxiales (recristalizados) y alargados (no recristalizados); el tama˜no de grano medio era superior a 0,1 mm. Los ensayos de tracción se realizaron con control de avance del cabezal; se utilizó un extensómetro de 25 mm. Por calorimetría diferencial de barrido, se estableció un valor de temperatura de fin de transformación austenítica, Af, de 22oC. Los ensayos de tracción estática mostraron una tendencia del esfuerzo de transformación martensítica a crecer con la temperatura, según lo esperado teóricamente. El análisis fractográfico, por microscopia electrónica de barrido, mostró fractura transgranular, con zonas de clivaje y otras con hoyuelos. Las deformaciones máximas a la fractura (con carga) estuvieron entre 4,4 % y 6,3 %. De los ensayos de tracción dinámica, realizados a 1Hz, con series de 10 ciclos, e incrementando la deformación serie a serie, se concluye: -Existe una razonable similitud entre la envolvente de los ensayos cíclicos y la respectiva curva de tracción. -El valor de deformación correspondiente a la cota superior del rango superelástico está entre 1 y 2,1. -El coeficiente de amortiguamiento presenta una tendencia predominantemente creciente al aumentar la deformación impuesta. -Los mayores valores amortiguamiento corresponden al rango de deformaciones postsuperelásticas, donde hay deformaciones permanentes (en el primer ciclo de una serie), y luego ciclos de histéresis. -El calentamiento adiabático observado en el rango superelástico es de hasta 4oC -Existe una relación lineal entre la temperatura alcanzada en la probeta, en cada serie, y el área de los ciclos superlásticos correspondientes. En ensayos realizados a distintas frecuencias (0,1, 0,5, 1, 1,5 y 2 Hz), se encontró que, al crecer la frecuencia, tanto el esfuerzo de transformación como el módulo secante decrecen. La frecuencia no parece afectar significativamente el calentamiento adiabático, en el rango de condiciones experimentales de este estudio.
Modelos para Caracterizar la Variabilidad Espacial de Leyes en Depósitos Mineros

En la mayoría de los casos, los proyectos mineros consideran una primera etapa de exploración y evaluación de recursos. Tal evaluación se realiza a partir de una toma de muestra, como lo es por ejemplo, una campaña de sondajes. Se busca describir la distribución de las leyes de elementos de interés en el depósito en forma numérica, y así entre otras cosas poder tomar las mejores decisiones en un contexto de incertidumbre. La evaluación se realiza habitualmente mediante técnicas geoestadísticas, como kriging o simulaciones condicionales. Estas últimas se basan en modelos de funciones aleatorias, siendo el modelo multigaussiano el más conocido y ampliamente utilizado. No obstante, en ocasiones éste puede no ser el modelo más pertinente para describir el comportamiento de las leyes en el depósito, particularmente cuando éstas presentan distinta continuidad en función de una ley de corte. En este trabajo se presenta un caso de estudio, en el cual se aplica un modelo alternativo definido como el mínimo de dos funciones aleatorias multigaussianas independientes, el cual logra reproducir este comportamiento. Se analiza el impacto del modelo en lo que se refiere a la cantidad de recursos recuperables y curvas tonelaje-ley, de lo que se concluye que existen diferencias con respecto al modelo convencional. Estas diferencias son poco significativas para leyes de corte menores, mientras que se incrementan para las leyes mayores. Por otro lado, éstas tienden a ser más importantes cuando se consideran bloques de menor tamaño. Si bien la estimación de leyes muestra un menor sesgo, resulta menos precisa a la luz de los resultados obtenidos de validaciones cruzadas. En este sentido, la inferencia de los parámetros del modelo alternativo a partir del ajuste de los variogramas de indicadores puede ser insuficiente, además de presentar una mayor complejidad. En cuanto al modelo multigaussiano, si bien su pertinencia en este caso particular es cuestionable, éste se reafirma como un modelo robusto, y se recomienda su uso en ausencia de otro modelo que se ajuste mejor a los datos.
Estudio de Factibilidad del Uso de Micro Generación en Base a Energías Renovables en Redes de Baja Tensión

En la actualidad, el sector eléctrico chileno se caracteriza por contar con una demanda creciente y un perfil de expansión descentralizado lo cual ha generado nuevas oportunidades en el segmento de generación, siendo una de ellas la generación distribuida y, en particular, la micro generación. Por otra parte, se aprecia tanto a nivel mundial como local una mayor preocupación hacia la problemática ambiental, lo que sumado a problemas de abastecimiento de algunos energéticos primarios, ha incentivado el desarrollo tecnológico de diversas formas de generación eléctrica en base a energías renovables. El objetivo principal del presente trabajo de título es estudiar la factibilidad técnica y normativa de la incorporación de micro generación basada en energías renovables en redes de distribución urbanas de baja tensión, incorporando distintas tecnologías de generación y analizando distintos escenarios de penetración de micro generación. Lo anterior se lleva a cabo a través de simulaciones estáticas y dinámicas de la conexión de unidades a un alimentador de baja tensión tipo. La metodología utilizada para el desarrollo de este trabajo se compone de tres etapas: en la primera, se analiza el estado actual de los aspectos relevantes a considerar tales como tecnologías de micro generación y la normativa vigente. En la segunda etapa, se realiza un modelamiento a escala de las unidades de micro generación y se construye un alimentador de baja tensión tipo para un sector residencial. Por último, en la tercera etapa se realizan simulaciones de la conexión de micro generación con distintos niveles de penetración considerando dos escenarios de demanda y perfiles de generación obtenidos a partir de la disponibilidad de los energéticos primarios en cada escenario. Se observa que las tecnologías de micro generación están en una etapa de madurez y confiabilidad apta para aplicaciones en baja tensión, siendo las principales barreras para su incorporación los altos costos, la falta de información y carencia de herramientas regulatorias. Los efectos derivados de la conexión que se observan en la red de baja tensión permiten concluir que no existen dificultades técnicas mayores para la conexión de micro generación, obteniendo efectos indeseados para niveles de penetración superiores al 50%, nivel para el cual se hace altamente recomendable considerar un cambio en el esquema de protecciones de la red e incorporación de filtros para evitar contaminación armónica. Así mismo, se comprueba que la instalación de micro generación no sólo colabora a objetivos de suministro y disminución de emisión de contaminantes, sino que puede mejorar las características de la red como por ejemplo el perfil de tensiones a lo largo del alimentador, provocando una mejor calidad de suministro.
Desarrollo de un Simulador de las Operaciones de la Aerolínea LAN para el Entrenamiento de la Gerencia Comercial de Pasajeros en Revenue Managemen

LAN Airlines es una aerolínea basada en Santiago de Chile con 79 años de experiencia y más de 15.000 empleados alrededor del mundo. Sirve a más de 15 millones de pasajeros al año, tienen ingresos anuales de más de 3.500 millones USD, un valor en la bolsa de casi 4 mil millones de USD y rentabilidad neta cercana al 8%. Su estrategia comercial hace que el revenue management sea el núcleo de su negocio. Esta memoria tiene el objetivo crear un simulador de entrenamiento que permita brindar un entorno libre de riesgo y de costo cero para practicar RM. Esta disciplina agrega entre un 3% y 7% a los ingresos de una empresa y entre un 50% y 100% a las utilidades. Mucho de lo fundamental para el éxito en su aplicación viene de la técnica y la teoría. Sin embargo, su necesidad de entender el mercado y la demanda lo hace depender fuertemente del capital humano. Actualmente el proceso de entrenamiento se basa en la prueba y error en la realidad, con un tutor y marcha blanca que puede tener altos costos por errores con las tarifas reales de la empresa. Un simulador puede ayudar a reducir los costos y hacer más efectivo el aprendizaje. Además, permite que los tiempos de entrenamiento bajen al enseñar de manera práctica, lo que eleva la tasa de retención de los analistas de un 5% en clases típicas hasta un 80%. Se propone una metodología enfocada hacia escenarios determinados del RM. LAN ha elegido algunas de sus buenas prácticas y se requiere que el simulador permita el entrenamiento en dichas situaciones. De esta manera, se entiende que el objetivo es que el simulador reacciones consecuentemente con el mundo real en estos escenarios, mas no modelar exactamente la demanda real de LAN. Un prototipo del simulador fue sometido a pruebas bajo cada escenario de RM requerido. Sólo una de ellas falla y gatilla un rediseño específico. Una vez completado, el simulador cumple lo requerido y está listo como diseño. Es clave para el éxito de esta memoria la metodología en base a escenarios concretos de RM. Permitió tener condiciones claras de prueba y evaluación de la simulación. Resta su implementación productiva en la aerolínea y diseño de jornadas de entrenamiento para que se utilice. Se prueba que la simulación es una herramienta útil y rentable, al lograr reproducir las condiciones de trabajo necesarias para entrenar a los analistas de LAN en RM.
Estudio de la Corrosión de Ánodos de Plomo Utilizados en Electro Obtención de Cobre por Medio de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Microsonda (EDS)

Se estudió la morfología y composición química de la superficie de ánodos de Pb-Ca-Sn luego de ser sometidos a electro obtención de cobre, en una celda a escala de laboratorio. El objetivo fue determinar la morfología y composición química de la superficie de los ánodos luego de ser sometidos a distintas condiciones de densidad de corriente, temperatura y concentración de manganeso en el electrólito. Para la caracterización de la morfología y composición química de la superficie de los ánodos se utilizó un microscopio electrónico de barrido (SEM) que tenía acoplada una microsonda (EDS). Dichos equipos permiten realizar un análisis cualitativo y cuantitativo. La corrosión se cuantifica tomando la cantidad de plomo contenida en la capa superficial de óxidos sobre los ánodos. A menor intensidad de plomo del análisis EDS, corresponde a un más bajo contenido de dicho elemento en la capa de óxidos y se tendrá un ánodo con menor corrosión. Entre las variables estudiadas, densidad de corriente (250 y 1000 A/m2 ), temperatura (40 y 70°C) y concentración de manganeso (0, 20 y 100 mg/l) se encontró que la de mayor influencia en la corrosión de los ánodos es la temperatura. A menor temperatura, mayor es la corrosión que presentan los ánodos. El manganeso, según las condiciones, puede ayudar a proteger o a corroer el ánodo. La formación de compuestos amorfos de manganeso (MnOOH) en la capa de óxidos de Pb ayuda a la protección del ánodo. La corrosión se produce por la formación de permanganato, el que a su vez permite la formación de MnO2 sobre el ánodo que limita la formación de MnOOH protector. Para impedir lo último se debe evitar la formación de permanganato, lo que se consigue con un agente reductor, como por ejemplo con Fe2+ . Sin embargo, la mayor protección de los ánodos se da por una oxidación preferencial del Mn hasta Mn3+ en solución sin formación de precipitados sólidos. La temperatura y altas concentraciones de Mn protegen al ánodo, mientras que la densidad de corriente ejerce un efecto protector dispar, en general ayudando a la protección del ánodo a bajas temperaturas. El mejor resultado se obtuvo a 70°C, 1000 A/m2 y 100 mg/l de Mn en el electrólito, donde no se formó una capa de compuestos de Mn sobre el ánodo.
Análisis y Propuestas de Soluciones Técnicas de Aislación Térmica Exterior en el Mercado Chileno

Los sistemas de aislación térmica exterior no sólo permiten un mejor aprovechamiento energético en los edificios, sino que además disminuyen las condensaciones superficiales e intersticiales, protegen la superficie exterior de la envolvente de las inclemencias del clima, disminuyen los puentes térmicos, permiten utilizar los beneficios de la inercia térmica de los elementos constructivos y se pueden instalar fácilmente en edificios nuevos como en edificios reacondicionados. El objetivo del presente trabajo de título es generar las bases técnicas necesarias para que los actores relevantes del mercado de la construcción puedan diseñar y especificar soluciones constructivas de aislación térmica exterior. Un instrumento para lograr dicho objetivo es desarrollar guías de soluciones técnicas de aislación térmica exterior, donde se especifican las distintas alternativas que el mercado puede ofrecer para aislar exteriormente la envolvente de los edificios, indicando claramente para qué tipo de estructuras sirve cada tipo de aislación, cuándo y cómo se debe colocar la aislación y cuán efectiva es. Las soluciones de aislación térmica exterior estudiadas cumplen como mínimo con las exigencias impuestas por la reglamentación térmica nacional vigente, superándolas en muchos casos. La investigación se centró en determinar los sistemas de aislación térmica colocados por el exterior de los muros ocupados en países desarrollados y que se pudiesen aplicar en Chile. Luego se estudia cada sistema por separado, siempre teniendo en cuenta la reglamentación térmica vigente en nuestro país. El desarrollo de la guía técnica de soluciones de aislación térmica exterior se llevó a cabo en conjunto con el área de Eficiencia Energética de la Corporación de Desarrollo Tecnológico (CDT) de la Cámara Chilena de la Construcción. Para llevar a cabo la redacción y validación del documento se trabajó con un grupo técnico el cual revisaba, analizaba y avalaba los avances entregados mensualmente para estos efectos. Éste estaba conformado por 20 empresas del mercado de la aislación térmica en Chile, conformando así una contraparte técnica que le otorga respaldo y consenso al documento final. El resultado final es un manual consensuado de buenas prácticas donde se dan a conocer los diferentes tipos de aislaciones térmicas exteriores junto a sus ventajas y desventajas, siendo una herramienta de consulta para los actores relevantes de la construcción que les permite elegir, de acuerdo a criterios técnicos, que solución ocupar según las necesidades de cada proyecto. Se prevé además que dicho manual pueda ser consultado a través de una plataforma web, la cual será administrada por la CDT. Con ello se espera ampliar, de forma gratuita, el acceso a los conocimientos técnicos contenidos en el manual a un mayor número de personas.
Análisis Social y Económico para el Diseño del Embalse Empedrado

En busca de dar un rol social a un proyecto de riego como es un embalse de regulación de aguas superficiales en zonas de escasos recursos económicos, además del rol económico que debe satisfacer, se plantea la introducción del concepto Derecho Eventual – Permanente, el cual consiste para una operación estacional del embalse, la asignación en forma alícuota el recurso hídrico excedente al volumen embalsado asociado a un riego con 85% de seguridad. La diferencia de este concepto con la legislación vigente, en este caso el Código de Aguas, es el cambio en la forma de asignar los recursos eventuales que son almacenados en los embalses, distribuyéndolos en forma proporcional a todos los beneficiarios contemplados en un proyecto de riego y no según el orden de solicitud realizada, con lo cual se logra entregar en forma permanente a cada uno de los pequeños agricultores una proporción del recurso disponible en cada periodo. La implementación del Derecho Eventual – Permanente, cambia la evaluación económica de este tipo de proyecto, al presentarse una menor superficie con 85% de seguridad y una superficie excedente variable en cada periodo, la cual estará destinada a cultivos anuales, que se suponen menos rentables. La metodología de análisis, consistió en un cambio en la regla de operación de un embalse, proyecto en etapa de diseño en la localidad Empedrado, VII Región del Maule. Se analizó la superficie potencial de riego ante una regulación multianual y una regulación estacional. Adicionalmente, se diseñaron de las obras del Muro de la Presa, Obras Anexas y la Red de Distribución a la zona de riego de Empedrado, para una capacidad de almacenamiento de 2,7 millones de m3 . Junto con los costos de las obras diseñadas, se estimó la diferencia de beneficios entre ambos escenarios. Con la metodología propuesta, se obtuvo una superficie potencial máxima de riego de 164,9 ha para una operación estacional del embalse, superficie superior a las 121,1 ha asociadas a la operación multianual, de esta forma beneficiando a un mayor número de habitantes, pero con un menor beneficio que incidirá en la rentabilidad del proyecto. La diferencia entre ambos beneficios podría considerarse el costo social del proyecto, el cual alcanza a 88,6 millones a precios privados y 64,2 millones a precios sociales.
Uso de Disipadores Magnetoreológicos en un Edificio con Aislación

El uso de aislación sísmica ha sido efectivo en el control de la respuesta de edificios; la experiencia con un edificio de la Comunidad Andalucía así lo ratifica. Este edificio, de vivienda social, es de 4 pisos, tiene una planta de 10 x 6 m2, muros de hormigón armado en el primer piso y de albañilería confinada en los otros tres. Está soportado por ocho aisladores de goma. En este trabajo se presenta un estudio para mejorar la efectividad del sistema aislante mediante la adición de amortiguadores magneto-reológicos (MR). Se modela el edificio mediante elementos uniaxiales, agregando elementos de propiedades no-lineales que simulan los amortiguadores MR, cuyas propiedades son función de la velocidad y se obtienen de ensayos de laboratorio realizados por otros investigadores. Para optimizar la operación de los amortiguadores MR se emplean algoritmos genéticos que modifican los parámetros representativos de los sistemas de control de lógica difusa. Las variables a optimizar son la aceleración absoluta máxima y el desplazamiento relativo máximo en el edificio. Como “input” se emplean registros del terremoto de marzo 1985. Se comparan las respuestas del edificio: a) sólo con aislación, b) con aislación y con amortiguadores pasivos y c) con aislación y amortiguadores activos. Finalmente se logra diseñar sistemas de control en lógica difusa que reducen la aceleración absoluta máxima hasta en un 27.6% y otros que reducen los desplazamientos relativos máximos hasta en un 64,9% en promedio con respecto al caso sin disipadores.