Actualmente la minería es una de las actividades productivas que genera mayor movimiento económico en el país, de tal forma que la maquinaria inmersa en este rubro es fundamental. El sistema hidráulico dentro de los diferentes tipos de maquinaria pesada, es el principal encargado del movimiento de grandes cargas, siendo la bomba una de las partes más importantes y de la cual depende el desempeño general de la máquina. Las bombas de pistones axiales son comúnmente utilizadas en los sistemas hidráulicos de dirección y de movimiento de implementos (cilindros hidráulicos), además suelen tener integrado un sistema de control de sensado de carga. Después de todo servicio de mantenimiento a estas bombas, se requiere una prueba de verificación para garantizar su correcto funcionamiento y no exista ningún problema cuando se encuentre trabajando en campo, ya que podría afectar económicamente a la entidad a cargo de la máquina y/o físicamente al personal. El objetivo principal de esta tesis es realizar el diseño de un banco de pruebas para bombas de pistones axiales con sensor de carga de hasta 140 cc/rev, de tal forma que sea factible económicamente para el medio local. En primer lugar, se procedió a investigar el estado del arte del banco, el principio de funcionamiento básico de este tipo de bombas y los parámetros fundamentales de medición. Luego, se aplica la metodología del diseño, para poder obtener un proyecto definitivo. En base a este proyecto, se procede a realizar la selección de componentes hidráulicos y de potencia, para luego proceder con el diseño estructural y finalmente, un estimado de costos. El banco de pruebas diseñado requiere 252 kW de potencia en su pico de presión, esta será suministrada por un motor de combustión interna, el cual acciona un sistema de transmisión hidrostática encargado de manejar el sentido del torque y transmitir potencia a la bomba de prueba. Además, se tiene un bloque de válvulas que tiene comunicación con todos los equipos hidráulicos, incluyendo un panel de instrumentación por el lado lateral del banco, el cual posee los equipos necesarios para poder obtener todos los parámetros de prueba. / Tesis

La presente tesis se enfoca en una empresa comercializadora de bombas industriales que ha iniciado acciones para afrontar el panorama actual de nuestro país, en un crecimiento en los sectores de minería, saneamiento y en plantas de tratamiento a nivel nacional, y tener una respuesta inmediata en sus operaciones y hacer frente a los competidores nacionales y extranjeros. El objetivo general de este trabajo es obtener una mejora en la distribución racional en la planta de la empresa en estudio, que brinde un soporte efectivo para el normal flujo de las operaciones desarrolladas, minimizando costos y actividades de acarreo y/o manipulación, asimismo proponer medidas de seguridad y lograr espacios adecuados para el personal de la empresa que permita alcanzar los máximos niveles de productividad, eficacia y eficiencia acordes a los objetivos y estrategias de gestión de las operaciones vigentes. Este trabajo se desarrolla en tres partes, un análisis de las áreas administrativas y/o oficinas, dado que mayoritariamente su negocio es comercializar, un análisis de sus almacenes abiertos y cerrados y un análisis de los talleres de la compañía, donde se realizan actividades como el mantenimiento de los equipos de sus clientes, las modificaciones que se realizan en las bombas nuevas, entre otros. El marco teórico incluye las etapas y procesos que intervienen en el diseño propio de una Distribución de Planta y la formulación de la metodología para aplicarlas en las tres áreas principales de la empresa, oficinas administrativas, talleres y almacenes. Se describen los diagramas de procesos y servicios que brinda la empresa, para determinar la relación que tienen entre ellas y poder organizarlas funcionalmente, además se determinan los requerimientos de espacios en sus talleres modificando si es necesario las prácticas actuales de la empresa. Finalmente, se presenta la evaluación de resultados, utilizando los principales indicadores de gestión para éste tipo de procesos. Se procede a realizar las comparaciones de ventajas y desventajas entre las alternativas propuestas y contra el escenario inicial, de manera que quede demostrada la contribución de valor en la cadena de suministro total al adoptar la mejor propuesta. / Tesis

En el caserío de Huaca Bandera, distrito de Pacora, sus habitantes no cuentan con agua por red pública, además de existir una gran distancia desde donde viven hasta el lugar más cercano con agua potable, y utilizan una motobomba de gasolina para la extracción de agua de un pozo ya que es su única forma de conseguir agua y ésta no resulta económicamente viable. La calidad de vida de las personas se ve afectada y requiere de agua como fuente vital para satisfacer sus necesidades básicas como alimentarse, cocinar, asearse, lavar, riego de campo, etc.; por esta razón este trabajo de tesis se centra en un proyecto de inversión social para la extracción de agua mediante el uso de bomba solar, y así suministrarla a las personas de Huaca Bandera, aprovechando la energía solar mediante un sistema paneles solares. Para la investigación se realizó un diagnóstico de la situación actual de la calidad de vida de los habitantes del caserío y así se conoció el entorno en que estas personas viven, además se determinó la demanda de agua necesaria, mediante un estudio de campo y recopilación de información a través de encuestas. Se dimensionó el sistema de bombeo solar a utilizar, resultando una motobomba de 15 HP de potencia y unos paneles solares de 1 kW. Una vez identificado se realizó una comparación con las características de los sistemas más compatibles al proyecto y con los datos obtenidos se decidió por criterio económico la mejor alternativa. En los resultados se evidencia un abastecimiento de agua del 66,67%, aumentando un 33,15% la diferencia con respecto a lo recomendado por Digesa, todo esto gracias al óptimo desempeño del sistema de paneles solares. Esta propuesta mejorará la calidad de vida de los habitantes de Huaca Bandera, brindándoles más agua para realizar sus actividades y necesidades básicas, además de ahorrar tiempo y dinero que perdían acarreando agua. El proyecto dio lugar al resultado de un valor actual neto (VAN) de S/.12 574,60, lo que lo convierte en un proyecto rentable y que beneficiará a los habitantes del caserío de Huaca Bandera. / Tesis

La mina Yanacocha se ubica aproximadamente a 600 km al norte de Lima y a 20 km al noroeste de la ciudad de Cajamarca, a una altitud cercana a 4100 m.s.n.m. En los procesos mineros que realiza utiliza el agua como alternativa de abastecimiento. En el desarrollo del proceso por acción de lixiviación de sulfuros se producen alteraciones en la calidad del agua (aguas ácidas) las cuales son evacuadas hacia grandes pozas. Considerando y respetando las normas medio ambientales la minera tiene que preocuparse por restablecer las propiedades naturales del agua antes de devolverlas al medio ambiente. Por tal motivo se desarrolla en Maqui Maqui – Yanacocha el proceso de bombeo de aguas acidas, evacuando el agua contaminada desde la poza de almacenamiento hasta otra poza localizada al norte de la misma en la cual se procederá a la neutralización del agua antes de devolverla al medio ambiente. El objetivo general de esta tesis es el desarrollo de la ingeniería de detalle del sistema de bombeo de aguas ácidas desde la poza de almacenamiento sur, hasta la poza de almacenamiento y control norte. En primer lugar se define el significado de automatización a nivel de industrias mineras en el mundo de hoy. Enfocando nuestro interés en el desarrollo de la automatización en la minera Yanacocha. En segundo lugar se identifico las variables del proceso, desarrollando la ingeniería básica del proyecto. En tercer lugar se desarrolla la ingeniería de detalle del sistema de bombeo. Por último, se elabora los cálculos necesarios para la selección de los instrumentos tanto de campo como de control. También se desarrolla el programa que permite controlar el proceso de bombeo, como también los resultados gráficos de la simulación del programa, además sugiero algunas recomendaciones para la prueba de instrumentos antes y después de ser instalados. / Tesis

El presente trabajo de investigación está enfocado en realizar el estudio de las cargas fluctuantes generadas por el movimiento rotacional del conjunto eje-impulsor en un agitador vertical, a partir de los datos obtenidos del estudio fluido-dinámico en régimen transitorio del sistema utilizando simulación numérica. Este estudio se basa en la problemática del movimiento oscilatorio presente en el eje durante la operación del equipo. Para lograr este objetivo, se utilizó la metodología MRF (movil reference frame) utilizada en investigaciones precedentes de sistemas agitados. En primer lugar, los resultados obtenidos a partir del análisis numérico, utilizando el software ANSYS, fueron validados con las pruebas realizadas en el laboratorio. Estas pruebas fueron realizadas con un modelo a escala que cumple con todas las especificaciones técnicas de un análisis dimensional. Las variaciones presentes en el análisis son inferiores al 12% lo que comprueba el correcto trabajo realizado en el sistema numérico. Una vez realizada la validación y el estudio de las cargas dinámicas, se pueden obtener conclusiones que permiten cuantificar efectos pocas veces tomados en cuenta como el comportamiento de las cargas generadas en cada uno de los álabes, este efecto es bastante estable a lo largo del tiempo debido a que cada uno de los álabes aplica esfuerzos cortantes al fluido generando campos turbulentos a lo largo de su recorrido. Por lo tanto, la frecuencia de aplicación de las cargas coincide con la frecuencia del movimiento rotacional del eje. Una vez cuantificado este efecto, se determina que el álabe tiene un factor de seguridad cercano a la unidad cuando se lo verifica utilizando la teoría debido a la fatiga, lo cual exige un mayor análisis y cuidado durante su diseño. Además, se comprueba que el impulsor tiene una frecuencia cuyo valor es exactamente el triple de la frecuencia a la que gira el eje y el comportamiento de sus cargas está relacionado con su número de álabes. A su vez, mediante la verificación del cálculo de la falla debido a la fatiga se demuestra que el sistema está sobredimensionado excesivamente cuando se analiza el eje. / Tesis

Minera Administradora Cerro SAC cuenta en su unidad con un sistema de bombeo de aguas de interior de mina el cual es indispensable para extraer el agua drenada en sus labores. La naturaleza del sistema hace que se sobre exijan los equipos ocasionando paradas de operación reiteradas que conllevan al riesgo de inundación de la mina, pudiendo esta terminar en cuantiosas pérdidas materiales, pérdidas humanas, y la paralización de operaciones en la mina, además de significar cuantiosos gastos en mantenimiento correctivo. El presente trabajo tiene como objetivo detectar la causa raiz en uno de los componentes que ocacionan las paradas de las bombas que operan, con el fin de reducir el riesgo que esto implica. El componente se elige entre todos por su mayor inferencia en la repetición de las paradas del equipo, siendo seleccionado el perno que va roscado en el extremo del eje de la bomba y que sujeta al impulsor de la misma. La metodología que se aplica consiste en la recolección de data histórica acerca de las ocurrencias de mantenimiento correctivo, a partir de lo cual se selecciona el componente y se recuperan 2 muestras falladas (nombradas como perno 2 y perno 3) a las cuales se les practica inspección visual, ensayos de dureza, metalografía y análisis químico, ademas del levantamiento de la historia previa a la falla de cada elemento. El resultado se compara con las características del perno descrito por fábrica, hallándose que el material no corresponde al descrito por fábrica. Finalmente se realiza la evaluación de resultados, con lo cual se concluye que ambos pernos fallan por fatiga y que la causa raiz es el material empleado en los pernos que difiere del especificado por fábrica. / 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. / Tesis

El transporte de hidrocarburos por ductos requiere considerables consumos de energía para compensar las pérdidas de las mismas debido a la fricción y variaciones de altura a lo largo de la tubería. Es así que el consumo energético se convierte en el principal gasto operativo de un sistema de transporte y una optimización energética repercutirá significativamente en ahorros económicos para la empresa transportista. La presente tesis plantea la optimización energética en un sistema de transporte de líquidos de gas natural con características particulares en altimetría, consumo de energía de bombeo y uso de reductores de fricción. El análisis de basa principalmente en una evaluación y ajuste de los siguientes parámetros: - Consumo de energía de bombeo. - Concentración de reductores de fricción. - Presiones de operación de las estaciones de bombeo. - Configuraciones de estaciones de bombeo de acuerdo al régimen de transporte. Para realizar dicho análisis es necesario modelar el efecto de los reductores de fricción en la tubería y cómo afecta éste en la potencia de bombeo requerida del sistema. El estudio permitirá estimar una optimización energética para un sistema de transporte de líquidos de gas natural y consecuentemente poder reducir los costos asociados a la operación del ducto. / Tesis

En el panorama actual, las aplicaciones relacionadas al bombeo de agua tienen una alta demanda de energía en el rubro industrial y doméstico ya que representan el 22% del consumo total en el mundo. Los sistemas de presión constante, son los más utilizados en las estaciones de bombeo, ya que permiten un control automático y regulado de la presión en tiempo real. Sin embargo, es normal encontrar bombas sobredimensionadas funcionando mediante métodos externos de control de flujo. Los más convencionales son: estrangulamiento, By-pass y control On-Off. Adicionalmente, estas bombas son arrancadas en directo ocasionando inconvenientes en el sistema y tuberías: deterioro de las tuberías por el golpe de presión en el arranque, factor de potencia bajo (necesidad de incluir banco de condensadores), deterioro del motor, baja eficiencia de consumo de energía. Para evitar estos inconvenientes, se plantea utilizar la tecnología de control por variadores de velocidad y demostrar su desempeño en aplicaciones de presión constante con bombas múltiples, como lo son: el ingreso de bombas de manera secuencial y alternancia de bomba principal para equiparar el tiempo de funcionamiento entre todas. Se implementará un módulo demostrativo con dos modos de control del sistema multibombas: control de motor por bomba principal controlada y auxiliares en directo; y control del motor principal y auxiliares por variadores de velocidad enlazados por comunicación serial. Para cumplir el objetivo se requirió el diseño de un circuito de fuerza y de control, partiendo de los diagramas recomendados el fabricante, para luego pasar a la selección de los equipos a utilizar, luego al seguimiento de la fabricación y cableado; por último se configuró el variador, creando una nueva macro de aplicación que combina los 2 modos de control multibombas. En la fase de pruebas se obtuvo un funcionamiento óptimo del controlador PID, permitiendo una regulación en tiempo real manteniéndonos en el nivel de referencia de presión todo el tiempo; respondió de forma esperada antes los fallos simulados y obedeció los comandos de comunicación serial del variador maestro. Adicionalmente el módulo está disponible para entrenamientos técnicos y en la configuración de variadores de velocidad ABB. / Tesis

El abastecimiento de agua para usos productivos y domésticos es uno de los problemas más graves en las zonas rurales de nuestro país. Estas necesidades energéticas pueden ser satisfechas gracias al empleo de energía renovable. El tema analizado en la presente tesis es la descripción y análisis de una turbina que aprovecha la energía cinética de un río. Este dispositivo se denomina turbina de corriente libre, y se presenta como una alternativa para la provisión de agua en zonas en los que no existe un salto disponible. Como se sabe, la energía cinética de un río es más "densa" (más energía por unidad de área) que la energía eólica pero no puede competir con la energía disponible en un pequeño salto. En este trabajo se describen los diferentes tipos de turbinas de corriente libre que han sido experimentados en varios lugares del mundo, y se selecciona un tipo que luego viene presentado en detalle. Para el análisis del comportamiento de la turbina en el agua se han utilizado las relaciones que gobiernan el comportamiento de los álabes en un medio fluido, haciendo uso extensivo de las relaciones que se emplean para el dimensionamiento de aerobombas, puesto que este tipo de dispositivos son conceptualmente similares a las turbinas de corriente libre. Entre las más importantes conclusiones a las que llega este estudio, es que una de las características geómetricas indispensables e importantes en el dimensionamiento del rotor es el ángulo de setting, el cual determina el modo en que cada parte del rotor contribuye a la generación de potencia. Se ha encontrado además que para tener la facilidad de manufacturar el álabe con cuerda constante, es necesario mantener un ángulo de curvatura a lo largo del mismo, lo que permite aprovechar al máximo la energía de la corriente. Para lograr la máxima potencia de un sistema como el propuesto se debe tratar que el proceso de fabricación del sistema dé dimensiones lo más cercanas posibles a las dimensiones determinadas teóricamente, y que esto sea posible de obtener a un costo razonable.