El presente trabajo de tesis ha consistido en el diseño de una caldera de calefacción, para su uso doméstico en las zonas alto andinas del Perú, cuyo combustible es bosta La caldera es de tipo pirotubular vertical, y tiene un suministro energético de 11.2 kW, calentando agua desde los 5°C hasta los 80°C, este aumento de temperatura en el agua se obtiene por la combustión de bosta a una razón de 4 kg/h en la cámara de combustión. El suministro energético que la caldera produce puede ser utilizado para dar servicios calefacción a una vivienda típica de las zonas alto andinas del país. Para el diseño térmico se utilizó la correlación de convección de Dittus Boelter, entre otros, para definir la geometría completa del equipo. El diseño mecánico, se ha realizado tomando como referencia la sección IV y VIII del código ASME demostrando la gran importancia que tiene el acogerse a los códigos que son los que se utilizan en el desarrollo real de la profesión. La caldera vacía pesa 195 kg y cuenta con veinticinco tubos lisos en material A-53 de 1" de diámetro y 1.2 m de longitud, cuatro bridas en material A-36 para el acople de las distintas partes. El casco está construido en planchas de acero de material A-36 y tendrá un diámetro de 14", la cámara de combustión es de tipo de carga manual, y la evacuación de los gases de combustión será por medio de una chimenea de tiro natural. De este modo el costo total de la caldera asciende a S/ 2100 de los cuales el 20% corresponde a elementos de seguridad como válvula de seguridad, manómetro, visores de nivel entre otros.

El presente trabajo parte de la necesidad de un sistema de calefacción eléctrica en lugares remotos donde estar conectados a la red de electricidad local es imposible por motivos de inviabilidad económica o por el simple hecho de que esta no exista; un lugar donde ocurre esto es en la Estación Científica Antártica Machu Picchu (ECAMP); ésta es una estación en la cual investigadores peruanos trabajan durante los meses de Enero y Febrero de todos los años, habitan en ella 32 personas durante estas expediciones. La ECAMP se encuentra ubicada en la Ensenada MacKellar, Bahía de Almirantazgo, Isla Rey Jorge, zona en la cual durante la época de Verano Austral (DiciembreMarzo) se perciben temperaturas promedio por debajo de los 5C, siendo 2 grupos electrógenos Diesel de 50 y 40 kW, los cuales brindan electricidad para los equipos de la estación incluyendo a los calefactores eléctricos en la actualidad.

El presente proyecto plantea el diseño de un sistema de climatización para un hotel, categoría cuatro estrellas, ubicado en la ciudad de Lima. Dicho hotel posee once pisos y un sótano, dentro de él se encuentran sesenta y ocho habitaciones, una sala de espera, una sala de estar, un bar, un salón principal con dos foyers (vestíbulos), seis salas de reuniones y un comedor con dos halls (vestíbulos). Previamente al desarrollo del proyecto se establecen definiciones relacionadas con los sistemas de aire acondicionado, componentes y accesorios. A su vez se mencionan normas y recomendaciones a seguir para el diseño. El sistema de climatización planteado como solución brindará confort térmico a los huéspedes y personas que hagan uso de las áreas comunes y de servicio del hotel de acuerdo a las recomendaciones del manual ASHRAE HVAC APLICATIONS 2007 Capítulo 5. Este proyecto contempla la instalación de un chiller (enfriador de agua) tipo tornillo refrigerado por aire de 882.6 kW (252 Toneladas de refrigeración), el cual posee dos bombas en su circuito de bombeo. Ambas bombas son de la misma capacidad ya que trabajarán alternadamente, una de las bombas servirá como respaldo de la otra ante alguna falla. La particularidad del sistema propuesto es el uso de un chiller (enfriador de agua) tipo tornillo con flujo de refrigerante variable. De tal manera que se llega a cumplir con los requerimientos de confort para los distintos ambientes el hotel y a la vez se comprueba el ahorro que pueda lograrse en el monto de inversión comparado con los sistemas convencionales que utilizan chillers (enfriadores de agua) tipo scroll refrigerados por aire.

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.

Menciona los procedimientos y métodos usados para el desarrollo de un sistema de ventilación en minería subterránea, específicamente en la mina Unidad Arcata de la Compañía Minera Ares. El método usado comienza con el cálculo de los caudales y caídas de presión para la selección de los ventiladores, tomando en cuenta las correcciones por altitud sobre nivel del mar, hasta el cálculo de los costos operativos y costos de inversión, antes y después de la excavación de la chimenea; no sin antes determinar el diámetro mínimo y su respectiva corrección al tomar en cuenta el orificio equivalente mínimo que facilitará la ventilación de la mina. Para el desarrollo de la evaluación económica fue necesario determinar los consumos de filtros en hombres y máquinas, a la vez que las paradas por recalentamiento de máquinas con sus respectivos cálculos de reducción de los mismos al hacer la excavación de la chimenea En los sucesivos cálculos haremos referencia a los métodos y herramientas utilizados para simplificar el problema con sus consiguientes cálculos. Parte importante del presente trabajo es el empleo del software Vnet PC, el cual posibilita el hallazgo de la distribución de caudales y caídas de presión a lo largo de todo el circuito, el mismo que se usa antes, durante y después de la excavación. / Tesis

Los materiales multifuncionales, también denominados materiales activos o materiales inteligentes, poseen atributos más allá de la primordial resistencia y rigidez, que típicamente conduce la ciencia y la ingeniería en los materiales para sistemas estructurales. Así, los materiales estructurales pueden ser rediseñados para tener integración eléctrica, magnética, óptica, térmica y posiblemente otras funcionalidades, que trabajan en sinergia para proporcionar ventajas más allá de la suma de las capacidades individuales, y con las cuales es posible desarrollar un sinfín de aplicaciones, que van desde las militares hasta las más convencionales en la vida diaria. Este tipo de materiales son capaces de responder de modo reversible y controlable ante diferentes estímulos físicos o químicos externos, modificando alguna de sus propiedades. En las últimas décadas se han presentado a la comunidad científica un número significativo de estudios sobre distintas matrices con adición de fibras de carbono, polvo de grafito o fibras de acero, como elemento conductor. Por otra parte, más recientemente la nanotecnología ha experimentado tremendos avances en muy distintos ámbitos científicos. Dentro de este campo destacan especialmente los nanotubos de carbono (NTC) y las fibras y nanofibras de carbono (NFC) por sus apreciables cualidades mecánicas, térmicas y eléctricas. Sin embargo, a pesar de la gran cantidad de avances en muy diversos materiales compuestos y aplicaciones prácticas –componentes electrónicos, sensores, matrices poliméricas, metálicas o cerámicas, etc. —se ha prestado escasa atención al potencial uso de aquellos en matrices cementicias. Es más, la mayoría de estos trabajos se han centrado más en la utilización de NTC que en la de NFC. Muchos métodos y técnicas que han sido investigadas para la eliminación del hielo en carreteras causan enormes pérdidas en vidas humanas, infraestructuras y materiales. Los métodos mecánicos de eliminación de la nieve son los más usados, pero, a su vez, son costosos, caros y lentos. Además, no se elimina la totalidad de la nieve en la vía, dejando una delgada capa que afecta muy negativamente a la fricción entre neumático y pavimento. Otra de las formas de eliminación de hielo en carreteras o aeropuertos es empleando agentes químicos, siendo muchos de ellos perjudiciales tanto para el hormigón armado como para las estructuras metálicas –viaductos, obras de paso, pistas de aeropuertos—, así como nocivos para el medio ambiente. El objetivo fundamental de este trabajo puede ser resumido como el estudio de la función de calefacción en distintos materiales en base cemento mediante la adición de materiales carbonosos. Para ello, se realizarán diversos estudios experimentales encaminados a valorar el comportamiento de los citados materiales modificados, así como sus posibles aplicaciones en la explotación de determinadas infraestructuras de transporte. La presente tesis doctoral se estructura en tres partes bien diferenciadas, junto con las pertinentes conclusiones generales y futuras contribuciones previstas, así como de las referencias empleadas para su elaboración. También consta de un anexo en el que se incluyen los datos experimentales obtenidos en los ensayos con pastas conductoras de cemento y que, por su extensión, no se ha considerado oportuno incluir en el cuerpo del documento. La primera parte se centra en analizar el estado del arte en materia de compuestos cementicios multifuncionales, comprendiendo los materiales carbonosos que los integran, las técnicas empleadas para su dispersión en la matriz cementicia, las propiedades termoeléctricas de los materiales y las aplicaciones térmicas de los materiales cementicios conductores de la electricidad. En la segunda parte se aborda el estudio experimental de la función de calefacción en pastas de cemento conductoras, realizando diversos ensayos específicos para determinar su viabilidad, así como el ajuste a modelos físico-matemáticos de los resultados obtenidos. Por último, se lleva a cabo un estudio experimental de deshielo mediante calefacción. En la tercera y última parte se aborda la caracterización de hormigones conductores multifuncionales y su estudio como elementos de calefacción empleados en la prevención de la formación de hielo y el deshielo de pavimentos. También se aplica el modelo físico-matemático previamente empleado en pastas con el fin de validar su utilidad en hormigones y se plantea un análisis de viabilidad preliminar sobre la posibilidad de aplicar esta técnica en pavimentos de puentes y pistas aeroportuarias, así como su coste energético estimado.

En el presente trabajo tuvo como objetivo diseñar un sistema de calefacción doméstico rural basado en energía solar para una vivienda ubicada en la localidad de Acobambilla, Huancavelica. Se consideró una vivienda de aproximadamente 50m2 ocupada por 6 habitantes. Inicialmente se evaluaron las condiciones ambientales y las características actuales de las viviendas. Luego se analizaron varios propuestas de calefacción, y se estableció un diseño basado en un intercambiador de calor ubicado en el techo de la vivienda, el cual usa la energía solar para calentar un fluido caloportador que luego circulara dentro de la vivienda, transfiriendo calor en el ambiente interior, por medio de radiadores o intercambiadores de calor, para alcanzar las condiciones de confort deseadas. Como resultado se ha propuesto un sistema de calefacción que opera con aceite térmico (Shell Termia Oil), con una vida útil superior a las 25000 horas de trabajo, empleando un caudal de 1.01 L/s. Dicho sistema de calefacción desarrolla una potencia de 1009 Watts, transfiriendo 1400kJ de energía que permite mantener temperaturas internas de 18°C dentro de las viviendas, con temperaturas exteriores de 5°C. Finalmente se ha evaluado el costo de la elaboración del proyecto, costo de instalación y la fabricación, dando por resultado un valor total de S/ 1,117 para la elaboración del Proyecto y de S/. 10,376.95 para la construcción y montaje del sistema de calefacción.

En el presente trabajo se ha realizado el diseño de un sistema híbrido de calentamiento de agua sanitaria a 40°C que aprovecha la energía solar y eléctrica para un hotel de 30 habitaciones con un consumo de 4500 litros por día en la ciudad Puno. Para el diseño del sistema de calentamiento se comenzó por cuantificar la radiación solar en la zona de trabajo mediante de valores promedios históricos de radiación solar horizontal diaria, a partir de ello se realizó un modelamiento matemático para superficies inclinadas en la cual se determinó que para una inclinación de 20° en la superficie de captación entre los meses de Abril y Agosto se logra un incremento de captación de radiación solar de hasta 4 MJ/m² por día. Luego, se realizó la selección y diseñó del colector solar parabólico compuesto, el cual es un colector concentrador semiestacionario, debido a que durante el año se realiza solo 2 variaciones en la inclinación de la superficie de captación. Este colector está conformado por un absorvedor de cobre, una envolvente de tubo de vidrio, un reflector de aluminio y una cubierta de vidrio. El colector solar diseñado tiene un ratio de concentración de 2.3 y tiene un coeficiente de pérdida de calor bajo de 0.72 W/m²-K Finalmente, se realizó diseño del sistema de calentamiento de agua que consta de 2 circuitos: el circuito primario y secundario, en donde el circuito primario calienta un portador de energía y mediante un intercambiador calienta el agua del circuito secundario. Para el diseño del sistema se realizó balances térmicos en estado estable al sistema de captación, al intercambiador y al acumulador. Como resultado de los balances térmicos se determinó necesario un área de captación de 34.5 m², en donde se tiene temperaturas de hasta 74°C. Además, se determinó las diferentes temperaturas en la cual trabajaría cada punto del sistema de calentamiento y a partir ello se realizó el diseño un sistema de transporte del fluido portador de energía, la selección de un intercambiador de calor, la selección de tanques de almacenamiento y la selección de un sistema auxiliar de calentamiento de agua.

El presente trabajo de tesis busca mostrar una forma de calefacción diferente llamada Calefacción por Suelo Radiante, que consiste en instalar tuberías de un material termoplástico, denominado PEX, en el interior del suelo; por estas tuberías circula agua caliente la cual eleva la temperatura del suelo y por ende de la habitación. Por ello, el objetivo principal de esta tesis es diseñar un SUELO RADIANTE para poder mejorar la calidad de vida de las personas en el poblado de Langui. El “Suelo Radiante” será diseñado para el pueblo de Langui, ubicado en el departamento del Cuzco, a una altura de aproximadamente 4000msnm. La tesis ha sido estructurada en cuatro capítulos, en el primero, se describe la situación que hay en el poblado de Langui y los problemas que generan en la salud de las bajas temperaturas. En el segundo capítulo se muestra las diferentes formas de transferencia de calor involucradas en el diseño del sistema a instalar, tales como la conducción, convección y radiación; también se muestran algunas consideraciones para obtener el confort térmico, además se muestran las partes que constituyen el Suelo Radiante, sus distintas formas constructivas, ventajas y desventajas. En el tercer capítulo se muestra el procedimiento de diseño para poder calcular y seleccionar los distintos componentes que se encuentran en Suelo Radiante, basándonos de la Metodología enseñada en los cursos de Proyecto de Ingeniería Mecánica 1 y 2, para finalmente poder cotizar los elementos y conocer el precio real de la instalación (sin mano de obra, solo materiales y componentes) que son mostrados en el cuarto capítulo. Al final del trabajo realizado en la presente tesis se ha podido concluir que el sistema si funciona ya que se ha podido instalar y hacer algunas pruebas de funcionamiento en la zona, aunque si bien es cierto la construcción no estaba contemplada en la tesis pero se ha podido realizar, además que dicho sistema resulta amigable con el medio ambiente ya que no se emplea combustibles fósiles, si no, se emplean únicamente energías renovables.

El presente trabajo es una propuesta de estudio de factibilidad para la construcción de 150 viviendas unifamiliares para el programa “Techo Propio”, en la comunidad de Qhellqhanqha ubicada en el distrito de Ollantaytambo, provincia de Urubamba, departamento de Cusco. El proyecto en mención consiste en el diseño y habilitación urbanística, el cual se estima en base a la cantidad de habitantes proyectada a 30 años, abarca también el diseño y planteamiento estructural de tres módulos de viviendas unifamiliares, elaboradas bajo las normas y reglamentos actuales de diseño teniendo en cuenta las normas vigentes del presente programa nacional de vivienda Techo Propio que promueve el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento; estos modelos serán evaluados y comparados en base al costo, el tiempo de ejecución, el confort, entre otros, y de esta manera escoger la mejor alternativa. De igual manera, se plantea el uso de paneles solares como alternativa de viviendas autosustentables, el desarrollo de un sistema de tratamiento de aguas residuales con el uso de biodigestores, y la implementación de muros trombe para la calefacción en las viviendas.