La presente tesis tiene como objetivo definir el tipo de vehículo eléctrico adecuado para los requerimientos de un usuario privado típico de Lima Metropolitana y determinar las principales características de los sistemas técnicos que debe utilizar el mismo. La presente tesis consta de tres partes. En la primera parte se realiza una descripción de los tipos de vehículos híbridos y vehículos eléctricos. Se da a conocer los componentes que caracterizan a estos vehículos y se define los componentes principales; rectificador y convertidor AC/DC, sistema de almacenamiento, inversor DC/AC, sistema de propulsión, sistema de transmisión. En la segunda parte de la tesis, se da a conocer los vehículos ligeros más vendidos y en consecuencia, los más utilizados en Lima Metropolitana; Toyota Yaris y Kia Rio. Además, se definen las características del ciclo de conducción en Lima Metropolitana en base a datos levantados. Obteniendo velocidades promedio de en horas de la mañana, entre 9:00 am y 11:00 am, realizando recorridos promedio de en periodos de 15 minutos. Se realizan encuestas a usuarios de vehículos dedicados a gasolina y diesel, determinando un promedio de recorrido diario de. Se propone que el vehículo eléctrico debe tener una autonomía mínima de diarios. En la tercera y última parte de la tesis, se definen las características técnicas de los componentes del vehículo eléctrico para uso en Lima Metropolitana. Dicho vehículo eléctrico debe contar con un mínimo de potencia y la capacidad de almacenamiento de las baterías debe ser, para cumplir con los requerimientos de los usuarios. Se selecciona un motor eléctrico de potencia y un pack de baterías de iones de litio de dicha selección se realiza en base al peso bruto de un vehículo ligero. Finalmente, se elabora una comparación de costos del uso de un vehículo eléctrico y un vehículo dedicado a gasolina, para un recorrido anual. Se determina que el vehículo eléctrico demanda Nuevos Soles anuales para recorrer y el vehículo dedicado a gasolina demanda Nuevos Soles anuales para el mismo recorrido. / Tesis

En este trabajo se calcularon las emisiones de buses con motores diesel en Lima y Callao de los contaminantes de CO2, PM10, CO, HCT y NOx. Los resultados fueron; 220,358 ton/año, 2,034 ton/año, 377 ton/año, 643 ton/año y 7,250 ton/año. La metodología consistió en obtener una base de datos que representa la flota actual de transporte público de Lima y Callao, luego se obtuvieron factores de emisión para estimar los niveles de cada uno de los contaminantes, los cuales fueron seleccionados para cada tipo de vehículo por año de fabricación, por clase y después se aplicó a cada tipo de emisión los factores de corrección que correspondan. Este trabajo consta de cuatro partes. La primera es una investigación sobre el origen de las emisiones en motores diesel, sus parámetros de formación y las tecnologías de reducción de emisiones en el sistema de escape. También se investigaron los Factores de emisión, por medio de los cuales se calculó los niveles de emisión generados de manera global. Finalmente se describió la legislación actual de Lima y Callao la comercialización del combustible diesel. En la segunda parte se presentan las características de la flota de transporte a través de una muestra que representa el 11.1% de la flota total de Lima y Callao. El 72.2% del total de la flota vehicular son buses sin norma de emisión durante la fabricación (anteriores al año 1992) y los cuales contribuyen a más del 70% de las emisiones en Lima y Callao. En la tercera parte se plantea el método de cálculo para estimar los niveles de emisión de cada vehículo según su clasificación por clase y por norma euro a la que pertenece. Dependiendo de cada contaminante se obtienen factores de corrección para llegar a los resultados finales, esto en base a factores de emisión de la metodología COPERT. Finalmente se presentan tres escenarios de reducción del exceso de la flota actual y reemplazo de vehículos antiguos por nuevos fabricados bajo normas de emisión Euro III logrando reducciones de hasta 90%. / Tesis

El abordaje experimental se presenta como la primera mejor opción para el estudio de fenómenos físicos complejos. Este es el caso de las vibraciones generadas por flujo bifásico gas-líquido en tubo, donde una mezcla inmiscible de dos fluidos fluye en diversas configuraciones espaciales a través de un tubo induciéndole vibraciones. En la práctica, ese fenómeno es parte intrínseca de muchos procesos en industrias como la nuclear, petróleo y gas, refrigeración y generación de potencia. Instalaciones experimentales debidamente diseñadas para el estudio de este fenómeno son necesarias. Así, se presenta el diseño de un banco experimental para la generación de flujo bifásico gas-líquido orientado al estudio de vibraciones inducidas por flujo. Se discuten aspectos hidráulicos y estructurales. Se propone una novedosa metodología para la estimación de la presión de diseño, basada en un análisis fenomenológico. También se presentan criterios provenientes del código ASME B31 y de la práctica industrial para la evaluación de la integridad del tubo como elemento estructural. La metodología y los criterios citados fueron aplicados al caso de un tubo PVC Ø1” Sch.40 con agua y aire simulando las fases líquida y gaseosa, respectivamente. Con los resultados obtenidos, los parámetros de selección de los equipos de bombeo y de aire comprimido fueron discutidos y un dimensionamiento fue realizado. La evaluación de costos arrojó un monto de S/. 120 371.2 para el valor total del proyecto, donde 12.8% representó la mano de obra para las etapas de diseño y construcción. El presente diseño garantiza la experimentación de flujo bifásico gaslíquido con confiabilidad y seguridad. Sus directrices podrían auxiliar en la concepción, diseño y construcción de bancos experimentales para el estudio de flujo bifásico en diversas condiciones. / Tesis

El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de aireación para un silo de arroz cáscara con capacidad de 490 toneladas ubicado en la provincia de Lambayeque, el cual responde al requerimiento de la Empresa MOLINERA VULCANO E.I.R.L. con el fin de reducir las pérdidas durante la etapa del almacenamiento y mejorar la calidad del producto final, por medio del principio de convección forzada directa de aire tratado. La primera parte incluyó el marco teórico respecto a las características más importantes del producto y los procesos seguidos por la empresa. Luego se determinó las condiciones de humedad y temperatura a las que se debía llevar al arroz cáscara y las condiciones que debía tener el aire tratado a inyectar para garantizar una buena conservación del arroz y un correcto pilado. Después, se alcanzó un diseño óptimo el cual consiste en un equipo de tratamiento de aire, 4 ventiladores centrífugos y ductos de transporte, de distribución y de extracción. Posteriormente, se realizaron 4 tipos de cálculo de pérdidas de presión. Primero, en los ductos flexibles se siguió el método recomendado por la Asociación Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) y se aplicó un factor de corrección según la longitud real de los ductos. Luego, en los ductos de chapa zincada se siguió el mismo procedimiento inicial que en los ductos flexibles. El tercer tipo corresponde a la caída de presión en los ductos perforados, en donde se aplicó un modelo basado en las ecuaciones de conservación de momento y energía, y el método recomendado por ASHRAE para los tramos sin agujeros. Por último, para calcular la presión que requiere el aire para atravesar los granos se utilizó una expresión aprobada por la Asociación Americana de Ingenieros Agrónomos y Biólogos (ASABE). El proceso de aireación será en dos etapas con el fin de que el flujo requerido de inyección y presión estática sean menores y así reducir costos energéticos. Resultando así la necesidad de inyectar aire a 7950 m3/h y presión de 1600 Pa. Después se evaluó la distribución de temperatura y humedad que desarrolla el arroz durante el proceso. Como resultado se obtuvo que el arroz alcanza la temperatura de 19.87°C y humedad de grano de 13.54% al cabo de 64 horas efectivas de aireación, condiciones suficientes para un almacenamiento seguro del arroz de 20 a 140 días. Por último, se estimó que el costo total del sistema es S/ 228210.95 Soles. / Tesis

El presente trabajo tuvo como finalidad proponer un sistema de climatización de aire, con el fin de mejorar las condiciones de trabajo en el Laboratorio CAD-CAE y los espacios contiguos (INACOM y oficina). Para esto se analizaron las condiciones previas a la instalación del sistema, recopilándose información trascendente, como las condiciones climáticas. Posteriormente, se establecieron las condiciones ideales, para luego especificar las condiciones que deseadas en el lugar. En el segundo capítulo se refiere a la evaluación de cargas térmicas. Se obtuvo que el 42% de la carga térmica se debe a la fenestración, el 36% por cargas internas, el 8% de la carga es transferida del exterior por las superficies, el 9% se debe a la carga de ventilación y por último el 5% es por infiltración de aire al ambiente acondicionado. Luego en la segunda parte del capítulo, se determinó que es necesario un equipo que extraiga 22.37kW de carga de enfriamiento del laboratorio, 5.22kW del INACOM y 6.29kW de la oficina. Además este debe renovar el aire con una frecuencia de 1.34m3/s en el laboratorio, 0.4 m3/s y 0.6 m3/s en el INACOM y la oficina respectivamente. En el tercer capítulo se seleccionaron los equipos de acuerdo a lo establecido en el capítulo anterior, empleándose manuales, así como catálogos e información complementaria que permita la adecuada selección del equipamiento. Finalmente detallo una evaluación económica referente al costo del sistema seleccionado (US$14,296.70 inc. IGV) y se estableció una comparación con el equipo actual que funciona en dicho establecimiento el cual está sobredimensionado según la capacidad de sus equipos. / Tesis

En el capítulo 1, se presentan y desarrollan conceptos generales vinculados al entendimiento de la tesis, tanto en el contexto (i) ambiental, como en el de desarrollo de (ii) sistemas de monitorización y (iii) redes de sensores. Haciendo referencias a información estadística, describiendo el marco normativo y legal, y desarrollando a nivel técnico los elementos de red relacionados. En el capítulo 2, se analiza la problemática particular, en la zona del río Napo en la provincia de Maynas, bajo la metodología de marco lógico, estableciendo e identificando las causas que la originan y los efectos producidos. Asimismo, se plantean los árboles de medios-fines con los cuales se aproxima e interpreta las soluciones adecuadas contra esa problemática. Teniendo esto, se plantea la hipótesis, delimitada a los requerimientos y la infraestructura de soporte del GTRPUCP. En el capítulo 3 se analiza, diseña y desarrolla la plataforma que identifica y considera las funcionalidades de los módulos relacionados. En el capítulo 4 se analiza y valida el sistema desarrollado a través de la verificación de las funcionalidades, pruebas de estrés, y usabilidad de usuarios. Las conclusiones sintetizan los resultados de las pruebas y las recomendaciones registran las consideraciones para el proyecto desarrollado y para los trabajos futuros. / Tesis

Señala que los compresores recíprocos son máquinas altamente utilizadas en las industrias por ser la principal fuente de aire comprimido. La aplicación de una estrategia de mantenimiento inadecuada para la detección temprana de fallos conduce al incremento de paros inesperados, incluso puede desencadenar eventos catastróficos para los procesos productivos. La detección de fallos en este tipo de máquinas resulta en la mayoría de casos complejo, por la dificultad para monitorear en tiempo real. En los últimos años se ha incrementado el uso de técnicas de modelamiento basado en datos para el diagnóstico de fallos. Estas técnicas requieren de grandes cantidades de datos que no siempre se pueden obtener pues generan altos costos y tiempo excesivo, que son difíciles de solventar desde el punto de vista económico y técnico. El presente trabajo se enfoca en tres aspectos como la adquisición de datos, el desarrollo de un método para el pre-procesamiento de las señales de vibración y por último la propuesta de una metodología para el modelado basado en redes neuronales recurrentes Long Short Term Memory (LSTM) para el diagnóstico de fallos. / Tesis

La mise en forme spatiale de faisceau laser, en particulier l’obtention d’un profil d’intensité homogène intéresse aussi bien la recherche que l’industrie (recherche biomédicale, microscopie, découpe, gravure, marquage laser, Laser MegaJoule…). De par ses avantages intrinsèques, nous sommes désireux d’apporter une solution fibrée, monomode et à maintien de polarisation. Ces travaux s’articulent autour de 2 problématiques :L’obtention d’un mode plat polarisé linéairement.Différentes solutions ont été mises en place pour satisfaire cette contrainte (embouts, fibres air-silice et fibres toute solide incluant des barreaux de contraintes). Nous avons notamment réalisé une fibre microstructurée air-silice monomode délivrant un mode plat de diamètre 20µm à 1050nm de polarisation linéaire (taux d’extinction de 20dB, biréfringence ~0,6x10-4). Cette fibre a été intégrée avec succès dans une chaine amplificatrice délivrant un faisceau cohérent avec un profil d’intensité aplati polarisé linéairement dépassant 100µJ en régime nanoseconde. En parallèle le développement de codes numériques a permis de proposer des designs augmentant la biréfringence voire polarisants.L’augmentation de l’aire effective du mode.Nos études ont permis de mettre en évidence les compromis entre qualité modale et pertes par courbures y compris dans le cas de structure présentant des résonateurs pour « vider » les modes d’ordre supérieur. L’impact sur le contenu modal des indices de différents types de barreaux de contraintes et de la biréfringence induite a également été étudié. Enfin nous avons réalisé une fibre mode plat à 1050nm de diamètre 34µm (aire effective ~1200µm2) utilisable en tant qu’embout. / Spatial beam shaping, in particular an homogeneous intensity profile is very attractive to fundamental research and industry (biomedical, microscopy, laser cutting, engraving, marking, Laser MegaJoule…). Thanks to its intrinsic advantages we wish to offer a fibered, single-mode and polarization maintaining solution. This work addresses two difficulties:Producing singlemode fiber delivering a flat mode while preserving the light polarization.Several solutions were developed to achieve this objective: fiber end-cap, air-silica and all-solid microstructured fibers with Stress Applying Parts (SAP). We have obtained several fibers including an air-silica microstructured single-mode fiber which delivers a flat fundamental mode with a diameter of 20µm at 1050nm linearly polarized (polarization extinction ratio of 20dB and a birefringence of 0.6x10 4). This fiber was successfully integrated in an amplifier chain delivering a coherent output beam with a flat intensity profile linearly polarized with a power of more than 100µJ for 10 ns pulses. In the same time, we developed a numerical code enabling us to propose designs with enhanced birefringence and even a polarizing behavior.Increase of mode effective areaOur studies exhibit the compromises required between modal quality and bending losses even in the case of a fiber design with resonator to extract from the core its high order modes. The impact of indices of different kinds of SAP and the impact of the induced birefringence on the modal content are also studied. Finally we realized a fiber delivering a flat intensity with a mode diameter equals to 34µm (effective area ~1200µm²) at 1050nm which can be used like an end-cap.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Realiza la comodidad dentro de una nave de producción, son de gran importancia. Día a día la industria alimentaria se ve en la necesidad de implementar sistemas de ventilación para logra un confort deseado (respecto a la sudoración, convección y radiación de los operarios). Dicho sistema está orientado a la mejora continua, utilizando como herramientas principales la investigación de campo; el análisis cualitativo y cuantitativo de los factores de ventilación; la optimización y correcta utilización de equipos modernos y sofisticados para ventilación industrial en las líneas de producción y un análisis socio económico. El propósito de la adecuada distribución de aire, es lograr condiciones confortables en cada recinto, este es un aspecto de los sistemas de control ambiental que con frecuencia se omite porque parece sencillo, sin embargo, la selección del tipo de ventilador (inyectores y extractores) incluye consideraciones aerodinámicas, económicas y adaptabilidad funcional. Vista la ineficiencia de este sistema se detallan los métodos de cálculos para obtener la cantidad de aire requerido necesario para la ventilación de la nave. Posteriormente, luego de los resultados, se identifica el método de cálculo a seguir y se fundamenta el uso del mismo. Seguidamente se selecciona el sistema de ventilación y el equipamiento adecuado, para pasar a plantear la distribución de aire de acuerdo a las operaciones de la nave. Finalmente, por la magnitud del proyecto, se presenta el presupuesto, los alcances del proyecto, exclusiones e inclusiones del proyecto, así como un plan de mantenimiento y su respectivo costo. En la sección anexos, se presenta el dossier de entrega del sistema planteado, el cual contiene en forma detallada la documentación de los resultados obtenidos en campo después del diseño e implementación del sistema en las naves de producción. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniero Civil Mecánico / Una batería ion-Litio es un dispositivo de almacenamiento energético compuesto de celdas eléctricas con sales de Litio, que se agrupan en módulos para conformar una estructura mayor llamada empaquetamiento. Son la mejor alternativa de almacenamiento en autos eléctricos o sistemas de energías renovables, sin embargo su rendimiento y vida útil se ven altamente afectados por las temperaturas de operación. Esto motiva la realización del presente trabajo de título apoyado por el Centro de Energía de la FCFM, en el marco del proyecto EOBLI que busca optimizar el desempeño de baterías ion-Litio a través del diseño óptimo de empaquetamientos. El objetivo de este trabajo es implementar un modelo fluidodinámico computacional (CFD), para determinar los efectos térmicos de la carcasa de un empaquetamiento, sobre el enfriamiento de celdas cilíndricas ion-Litio sometidas a refrigeración forzada con aire. El modelo es la representación 3D de un montaje experimental, del cual se conoce la medición de temperatura de enfriamiento de las celda en el tiempo y que consta de un módulo con carcasa de madera y 5 celdas cilíndricas enfriadas con aire desde 302 [K] hasta 292 [K] luego de 2500[s]. Se utiliza el software ANSYS basado en el cálculo de volúmenes finitos con mallado de geometrías, seleccionando un mallado de 1600000 elementos y un modelo de turbulencia k-e RNG, con un tratamiento de pared Enhanced Wall Treatment para resolución de capa límite. La validación y calibración del modelo se logra satisfactoriamente ajustando la temperatura de enfriamiento de las celdas entregada por el modelo con la curva de temperatura conocida del montaje experimental. La pérdida de carga resultante es de 12 [Pa], la velocidad máxima entre celdas es de 6 [m/s] y el coeficiente convectivo por celda es cercano a los 60 [W/m2K], lo que se verifica con bibliografía para intercambiadores de calor de tubo con flujo cruzado. Para el análisis térmico se varía la materialidad, longitud y temperatura de la carcasa. Se analizan 5 materiales, comparando resultados para el campo de temperaturas, coeficientes convectivos y el flujo de calor en las interfaces batería-aire y carcasa-aire. Se concluye que la materialidad de la carcasa a temperatura, T=292[K], no afecta el enfriamiento de las celdas, pero una carcasa refrigerada a T=275 [K] permite reducir el tiempo de enfriamiento de las celdas hasta en un 40% respecto al caso inicial, aunque esto es un resultado independiente del material de carcasa utilizado, ya que entre usar un conductor térmico o un aislante, la diferencia es solo de 1[min] y un ΔT=1[K], valor que de todos modos podría mitigar envejecimiento después de varios ciclos de carga y descarga. Por último, aumentar la superficie de intercambio carcasa-aire, favorece la disipación térmica y el enfriamiento de las celdas. Basado en los resultados obtenidos, se propone un estudio futuro de carcasas con el uso de materiales conductores y aislantes en forma estratégica para direccionar el flujo de calor. Se recomienda validar lo anterior con el diseño de geometrías orientadas a la refrigeración.