Maestría en Ingeniería Mecánica
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Browsing Maestría en Ingeniería Mecánica by browse.metadata.advisor "Fuentes Díaz, David Alfredo"
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Item Determinación del campo de flujo y de concentraciones de la interfase de dos fluidos incompresibles que se desplazan a través de una tubería usando el método de los volúmenes finitos(Universidad Industrial de Santander, 2015) Florez Arias, Carlos Alberto; Fuentes Díaz, David AlfredoLa industria petroquímica moviliza fluidos mediante redes de tuberías empleando el método de transporte por lotes. Cuando no existe ninguna separación rígida entre cada dos lotes, los productos se mezclan en cierta medida mientras se desplazan, dando lugar a un volumen de mezcla o interfase contaminada. El volumen de mezcla aumenta a lo largo de la tubería como resultado de la influencia del trazado topográfico, efectos de la gravedad y las propiedades de los fluidos: viscosidad, densidad, coeficiente de difusión, etc. En esta Trabajo se muestran los resultados obtenidos en la determinación de dicha interfase para un flujo en régimen isotérmico turbulento totalmente desarrollado por medio de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD ) usando el método de volúmenes finitos (FVM) y empleando el software libre OpenFOAM®, con el cual se simula un caso. también se muestra el desarrollo de un solucionador con la adición de funcionalidad de malla Dinámica, este solucionador fue utilizado para simular este proceso de transporte y posteriormente se analizaron los resultados obtenidos. En esta investigación también fueron usados los software SALOME en la etapa de preproceso y PyFoam en las etapas de preproceso y posproceso, así como el lenguaje de programación Python™. Este proyecto empleo exclusivamente software libre en todas sus etapas de desarrollo.Item Modelado hidráulico y térmico del sistema hidrológico ciénaga Miramar, caño rosario, rio magdalena afectado por los vertimientos de aguas residuales industriales en Barrancabermeja(Universidad Industrial de Santander, 2020) Jaimes Ortiz, William Santiago; Fuentes Díaz, David AlfredoEn la naturaleza y nuestro entorno f acilmente se pueden observar estructuras hidr aulicas donde los uidos se unen y mezclan en alg un punto de dicha estructura. El modelamiento num erico de estos sistemas permite observar y estudiar la din amica del uido cuando se somete a diferentes condiciones de geometr a y velocidad de ujo y toma relevancia en la medida que se requiera analizar los efectos de la velocidad, zona de mezcla y desarrollo del uido que afecten, en el caso de estructuras naturales, el ecosistema de una zona. Adicionalmente existen consecuencias sobre el comportamiento de un uido debido a los cambios de temperatura que se somete; por ejemplo, se puede ver afectado el ox geno disuelto OD lo que implicar a cambios dr asticos del ecosistema dentro y alrededor de la estructura hidr aulica. As que se implement o en openFoam un modelo que permita analizar la din amica, per les de velocidad y per les de temperatura de la ci enaga Miramar ubicada en la ciudad de Barrancabermeja cuando se somete a ujos de entrada con ciertas condiciones de velocidad o temperatura producto de los vertimientos provenientes de los ca~nos principales Camelias y Lavanderas. Para comprobar la validez del modelo, primero se realiza una comparaci on del bechmarck experimental de Weber, Schumate y Mawer (2001) que calcula los campos vectoriales y per les de velocidad de ujos de agua en canales cruzados a 90 frente a los resultados entregados por el modelo en las mismas condiciones geom etricas. De all se observa la precisi on del modelo para nalmente encontrar la soluci on en la ci enaga propuesta y corroborar la informaci on del modelo con datos del ca~no Rosario a la salida de la ci enaga.Item Modelado y simulación del comportamiento del flujo en intercambiadores de calor de aletas y tubos(Universidad Industrial de Santander, 2013) Cordoba Tuta, Edwin Jesús; Fuentes Díaz, David AlfredoEl presente trabajo tuvo como finalidad el desarrollo de una herramienta computacional para el modelado y simulación del comportamiento del flujo en los intercambiadores de calor de aletas y tubos. Debido a que el modelado de este tipo de intercambiadores de calor es función de muchas variables, se desarrolló un método flexible para el ingreso de datos del intercambiador por medio de archivos en formato XML, lo cual también facilitó que programas realizados por terceros pudieran generar la configuración del intercambiador. Con este método es posible ingresar cualquier topología de conexionado de los tubos, dimensiones del intercambiador y condiciones de operación. El cálculo de la caída de presión y coeficiente de transferencia de calor por el lado del aire y lado del refrigerante, están basados en correlaciones experimentales desarrolladas por diversos investigadores. Cuando existe cambio de fase en el refrigerante, los valores del coeficiente de transferencia de calor aumentan drásticamente. La implementación del modelo se realizó por medio de la Programación Orientada a Objetos y específicamente se utilizó el lenguaje de programación C++. La descripción del conexionado de los tubos está basada en la teoría de grafos, la cual es una herramienta simple para la representación de las relaciones existentes entre datos, dispositivos o casi cualquier otra cosa, y en la actualidad juega un papel crucial en una gran cantidad de algoritmos desarrollados en la informática. El cálculo de las propiedades de los fluidos se realizó por medio de una interfase a las rutinas de cálculo de REFPROP® basado en la Programación Orientada a Objetos. Además también se hizo uso de las bibliotecas del Visualization Talit® (VTK), para la presentación gráfica de los resultados. La validación del modelo se realizó con datos experimentales encontrados en la literatura, se validó de forma independientemente funcionando como evaporador y como condensador.Item Modelado y simulación unidimensional transitoria del flujo bifásico en tuberías de pozos petroleros(Universidad Industrial de Santander, 2016) Jerez Carrizales, Manuel Fernando; Jaramillo Ibarra, Julian Ernesto; Fuentes Díaz, David AlfredoSe implementaron diferentes metodologías para simular el flujo bifásico en tuberías de pozos petroleros tanto para el régimen estacionario como para el régimen transitorio. Todos los modelos fueron desarrollados para simular tuberías verticales con secciones circulares y se permite la variación del diámetro de la tubería a lo largo de esta, los cambios temporales en los caudales de los fluidos deben ser lentos. Las propiedades de los fluidos son calculadas a partir del modelo black oil con la posibilidad de seleccionar distintas correlaciones para algunas propiedades. Primero se presenta el estado del arte enfocado pero no limitado a las predicciones del flujo bifásico en tuberías de pozos petroleros. En el estado del arte se explican las ideas básicas de los diferentes enfoques que se han adoptado para resolver este tipo de problemas. Así mismo, también se menciona algunos retos de investigación para el futuro. Posteriormente se explican los detalles de cada uno de los modelos implementados y desarrollados, estos son: modelos simplificados de Hagedorn & Brown y Mukherjee & Brill, modelo mecanicista de Ansari et al, modelo drift flux estacionario de Hasan et al, y los modelos transitorios drift flux y de dos fluidos. La metodología drift flux fue usada en un modelo transitorio con una buena estabilidad al momento de realizar los cálculos. Finalmente, se desarrollan una serie de comparaciones entre los distintos modelos y datos que permiten evaluar su desempe˜no. Las comparaciones estacionarias mostraron un mejor desempe˜no para los modelos de Hasan et al y Ansari et al. Las comparaciones del modelo drift flux transitorio fueron realizadas una vez se alcanza el estado estable.