Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Los sistemas de aire comprimido (CAS) son un conjunto de equipos que trabajan de forma solidaria para la generación de aire a una presión determinada requeridos para una aplicación en particular. En la actualidad no existe un documento formal que integre tanto los pasos de una auditoría energética orientada a CAS como una recopilación completa de las medidas de eficiencia energéticas (MEE) aplicables. El objetivo general de la memoria es desarrollar una metodología de análisis de las MEE que sean aplicables a diferentes CAS comúnmente utilizados en la industria, mientras que los objetivos específicos son: i) evaluar el estado del arte a fin de conocer los CAS utilizados en la actualidad, ii) Desarrollar una metodología que permita evaluar energéticamente un CAS y que identifique medidas de eficiencia energética aplicables, y iii) aplicar la metodología señalada a un ejemplo de CAS de una industria chilena. La metodología para desarrollar el proyecto incluye la revisión bibliográfica de manuales de proveedores, guías de fabricantes, documentos emitidos por organizaciones, entre otros, a continuación, se redacta un manual de auditorías de eficiencia energética orientadas a los CAS´s, que cuenta con todos los pasos necesarios para la evaluación de las MEE y, finalmente, empleando la metodología se analiza un caso de estudio de la realidad chilena. Los principales resultados y conclusiones son: (i) los CAS en la actualidad consisten en un conjunto de equipos en los que se incluyen compresores, estanques y equipos de tratamiento de aire, entre otros, (ii) en la actualidad el control maestro es una tecnología con poca presencia, pero se espera que su uso sea indispensable en el futuro, (iii) La metodología desarrollada permite evaluar el consumo energético de un CAS, así como también las principales MEE incidentes, esto se realiza mediante 6 pasos: recopilación de la información; análisis del proceso productivo; medición de datos; contabilidad energética; análisis de las MEE y redacción del informe final, (iv) La metodología incluye pasos a seguir para un total de 6 MEE, siendo la más utilizadas actualmente la reducción de fugas, (v) Se seleccionó un caso de estudio representativo de la realidad nacional donde el aire se utiliza principalmente en válvulas de control y automatización de equipos, (vi) se aplicó la metodología desarrollada identificando oportunidades de mejora en las fugas de aire comprimido y en una pobre distribución de la red (reducción de presión) desarrollando para esta última 3 propuestas de rediseño de red, (vii) los resultados muestran que la reducción de fugas aumenta la eficiencia el CAS en un 16% con un PRI de 2 años y VAN positivo, las propuestas 1, 2 de reducción de presión lo hacen en un 6,2%, 5,3% respectivamente ambas con un PRI de 1 semestre y la propuesta 3 lo hace en un 7,1%; pero con un PRI alto cercano a los 4 años, (viii) Para el caso de estudio se recomienda la implementación de la medida de reducción de fugas y la propuesta 1 de la medida de reducción de la presión.

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

Unidad de Práctica Prolongada para optar al título de Químico Farmacéutico / La eficiencia en un sistema de aire comprimido no es algo casual. Se requiere de una planeación adecuada para garantizar la calidad de este. Las impurezas en forma de partículas, residuos de aceite y humedad pueden dar origen a averías en las instalaciones del sistema y además comprometer la calidad de los productos. A modo general la red de aire comprimido se inicia con un compresor exento de aceite luego consta de secador de aire, filtros con carbón activo, estanque acumulador, reguladores de presión y purgas automáticas para suministrar aire comprimido a la presión adecuada y con la calidad de aire que se necesita en un laboratorio farmacéutico. El desarrollo de este trabajo fue guiado por la norma ISO 8573, obteniéndose los protocolos de clasificación de aire comprimido para un laboratorio farmacéutico. Se consideraron los parámetros críticos que pueden afectar la calidad del producto farmacéutico, los cuales fueron el contenido de partículas, residuos de aceite y humedad. Esto permitió el diseño de las pruebas para la evaluación posterior de la calificación de funcionamiento. Se diseñaron los protocolos de calificación de instalación (IQ), operación (OQ) y desempeño (PQ), así como también el formato de los informes correspondientes. Se llevó a cabo el protocolo de IQ en su totalidad quedando el sistema calificado en instalación y OQ se desarrolló en su mayoría

A escassez de água e a grande geração de esgoto doméstico com necessidade de tratamento estimulam o uso de águas residuárias na agricultura. A irrigação por gotejamento caracteriza-se como um sistema seguro para esta finalidade, mas possui como barreira tecnológica o entupimento dos gotejadores. Neste trabalho, objetivou-se selecionar modelos de gotejadores e manejos mitigadores do entupimento por uso de água residuária oriunda de tratamento secundário de esgoto doméstico. Desenvolveu-se o estudo em três etapas: (I) a caracterização de 15 modelos de gotejador novos, (II) a préseleção dos emissores e (III) a seleção da combinação manejo e modelo. Os manejos foram controle, cloração a 0,5 mg L-1 de cloro residual livre ao final da irrigação medido ao final do sistema, ar comprimido a 1,96 kPa na entrada dos emissores e a combinação de cloração e ar comprimido, utilizando-se filtragem de areia (De = 0,59 mm), disco (120 mesh) e tela (200 mesh) em todos os tratamentos. Procederam-se avaliações de vazão e cálculos de coeficiente de variação de vazão (CVq) e de grau de entupimento (GE). Os modelos apresentaram coeficiente de variação de fabricação aceitável e diferentes sensibilidades ao entupimento. O entupimento foi parcial, ocorreu de maneira desuniforme, independente da uniformidade de distribuição de água (UD) do emissor novo, e surgiu pela formação de biofilme bacteriano associado a sólidos dissolvidos. Houve aumentos de vazão em alguns modelos. A cloração reduziu o grau de entupimento ao longo do tempo e evitou o entupimento total em emissores. O modelo B associado à cloração apresentou a maior probabilidade de encontrar emissores na faixa de 5 % de variação de vazão em relação aos novos e o modelo M associado à filtragem ou a tratamentos com ar comprimido, as menores probabilidades. Os manejos mostraram-se semelhantes quanto ao GE e ao CVq e obtiveram-se valores de UD inferiores a 60 %, CVq superiores a 20 % e GE superiores a 5 %. Finalmente, de acordo com o objetivo, selecionou-se o modelo B associado à cloração como a combinação que melhor atenuou o entupimento dos emissores. / The sustainable management of water resources, given the current and projected severe water shortages, requires that appropriate methods of water usage be implemented. One of these is the application of treated wastewater to agricultural land using drip irrigation systems, which is safe and among the most resource efficient methods of irrigation. However, the use of drip irrigation with wastewater is constrained by the potential for clogging in the emitters. To elucidate the mechanism of clogging, fifteen drip emitters models from different manufacturers were tested with secondary treated wastewater in the laboratory and two field experiments were conducted to evaluate emitters and treatments according to the degree of clogging (DC) and flow rate coefficient of variation (CVq). The treatments were control (filtrage only), chlorination (0.5 mg L-1 free residual chlorine injected at the end of each irrigation cycle), compressed air (1.96 kPa in the inlet drippers) and the chlorine and compressed air combination. The manufacture coefficient of variation was acceptable and different clogging susceptibility. The clogging was partial, non-uniform and was caused by biofilm with dissolved solids. Some drippers with overflow rates were noted. The chlorination decreased clogging overtime and reduced the complete clogging. The dripper model B (pressure compensated, flat and inserted in the line, with rectangular elastic membrane over a 30 mm passageway, 0.8 mm narrowest aperture, 1.61 L h-1 under 98 kPa) with chlorination was identified as having the best performance, with the highest number of emitters with a flow rate within five percent of the flow rate when new, and the dripper model M with chlorination was the worst performance with the lowest percent. The filtrage, chlorine and air treatments did not have a statistically significant affect in the DC or CVq. Distribution uniformities higher than 60 %, CVq higher than 20 % and DC higher then 5 % were found. Finally, according to the purposed, It was selected the dripper model B with chlorination as the best combination to mitigate the clogging

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise paramétrica do processo de desumidificação de ar comprimido em trocadores de calor compactos com superfícies intensificadoras do tipo aletas deslocadas. A umidade contida no ar comprimido precisa ser retirada do sistema para evitar a formação de condensado nas linhas de distribuição, nos atuadores ou nos dispositivos finais. Utiliza-se o processo de desumidificação por resfriamento onde a temperatura do ar é diminuída até alcançar o ponto de orvalho, resultando em formação de condensado. O desumidificador é constituído por dois trocadores de calor (recuperador e evaporador), sendo cada um deles dividido em duas regiões. Realizou-se a modelagem do processo de transferência de calor para cada um dos trocadores. Utilizou-se o método do potencial de entalpias para determinar os coeficientes globais de transferência de calor de cada trocador. Para a realização da simulação numérica, foi implementado um programa utilizando como ferramenta computacional o programa “Engineering Equation Solver" (EES). O estudo foi feito variando-se os parâmetros geométricos do trocador de calor e verificando sua influência nos coeficientes de transferência de calor, nos calores trocados e nas condições de saída do ar. Primeiramente, cada parâmetro foi analisado individualmente e depois com algumas combinações. Concluiu-se que as dimensões das aletas no recuperador e os comprimentos do recuperador e do evaporador são os parâmetros que mais influenciam nas propriedades do ar comprimido na saída do desumidificador. / The objective of this work is to conduct a parametric analysis of the dehumidification process of compressed air in compact heat exchangers with Offset Strip Fins. The humidity carried by the compressed air should be removed from the system to prevent the condensation in the distribution lines and in the actuators or the final devices. The dehumidification process by cooling occurs when the temperature of the air is diminished until reaching the dew point, resulting in condensation of water vapor. The dehumidifier is constituted by two heat exchangers (recuperator and evaporator), each one of them being divided in two regions. A modeling of the heat and mass transfer process for each heat exchangers, was performed. The enthalpy driving potential method was used to determine the overall heat transfer coefficients of each heat exchanger. The numerical simulation was implemented by using the computational software "Engineering Equation Solver"(EES). The study was made varying the geometric parameters of the heat exchanger and verifying its influences on the heat transfer coefficients, the heat transfer and pressure drop, and the air exit conditions. First, each parameter was analyzed individually and then with some combinations. Its was concluded that the fins dimensions in both regions of the lengths of the recuperator and the evaporator are the parameters that have larger influence on the exit compressed air properties.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-16Bitstream added on 2014-06-13T21:00:27Z : No. of bitstreams: 1 000755220.pdf: 14142750 bytes, checksum: 102189dd2a552dfabaaa76b366358524 (MD5) / A eficiência energética aos poucos vai ganhando espaço nas indústrias, em função da redução dos custos de produção, pela política de sustentabilidade e de preocupação ambiental empregada atualmente. As indústrias de bebidas, como a que o trabalho foi implantado, utilizam muito o sistema de refrigeração e o de ar comprimido. Praticamente 50% do consumo destas fábricas são em função destas utilidades. O objetivo desta dissertação foi desenvolver uma metodologia para ser usada como ferramenta na identificação de oportunidades de redução do consumo de energia em sistemas de refrigeração e ar comprimido. A metodologia desenvolvida foi baseada em conceitos de refrigeração e ar comprimido e, em alguns estudos de casos de eficiência energética implantados em algumas unidades fabris. Este trabalho mostra como esta metodologia foi criada para melhorar a eficiência energética de sistemas de refrigeração e de ar comprimido. Posteriormente esta metodologia foi utilizada em outras unidades desta mesma indústria para reduzir o consumo de energia elétrica. Inicialmente há uma breve descrição dos principais componentes destes sistemas e de conceitos que ajudam na melhoria da eficiência deles. Por fim, são apresentadas algumas boas práticas e projetos implementados que ajudaram na criação da ferramenta ou foram implementados a partir do uso dela. Os resultados do trabalho mostram a ferramenta pronta para ser usada e uma redução do consumo de energia elétrica de mais de 37 GWh/ano, que significam mais de R$ 6.000.000,00 por ano. A principal conclusão desta dissertação é que a metodologia foi criada e, independente do tipo de configuração destes dois sistemas, é possível utilizá-la para melhorá-los / Energy efficiency is slowly gaining ground in the industry, especially due to the cost reduction in the production process its present, also to the sustainability policy and environmental concern employed nowadays. Beverage industries use cooling system and compressed air system a lot. Almost 50% of the electricity consumption in these plants refers to those utilities. The objective of this dissertation was to develop a methodology that can be used as a tool for identifying opportunities to reduce energy consumption in those cooling and compressed air systems. The methodology was based on concepts of cooling and compressed air, and also in some case studies in which energy efficiency was implemented in beverage plants. This dissertation shows how this methodology was created to improve the energy efficiency in cooling and air compressed systems. Later this methodology was used in other plants of the same company in which the case study was done to reduce electricity consumption. The study starts with a short description of the main components of these systems and concepts that help to improve their efficiency. And concludes with some good practices operation and projects implemented, which helped to develop the tool or have been implemented using it. The outcome shows that the tool is ready for use and that there is an important reduction in electricity consumption, amount to more than 37 GWh / year, which means more than R$ 6,000,000.00 a year. The main conclusion of this dissertation is that methodology was developed and it is possible to use the methodology to improve the cooling and air compressed systems, apart from the configuration and automation of the equipments in the plant

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:32:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6269_1.pdf: 1525051 bytes, checksum: c460e375afe452c8ea8797f4ab2951f1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Técnicas estatísticas são excelentes para demonstrar o grau de segurança requerido por um processo farmacêutico. Assim sendo, o controle estatístico de processo (CEP) é uma das mais poderosas metodologias desenvolvidas visando auxiliar no controle eficaz da qualidade. O objetivo deste trabalho foi utilizar as ferramentas disponibilizadas pelo CEP, como cartas ou gráficos de controle, para detectar desvios de parâmetros representativos do processo, reduzindo a quantidade de produtos fora de especificações e os custos de produção na Indústria Farmacêutica. Como o acompanhamento de diversas linhas de produção tornaria o trabalho extenso, optou-se por desenvolvê-lo na Divisão de Formas Farmacêuticas Sólidas (comprimidos) do Laboratório Farmacêutico do Estado de Pernambuco, S/A, onde foram verificadas a estabilidade estatística do processo produtivo e a fidelidade dos registros das informações geradas. Este trabalho foi desenvolvido com 3 produtos (captopril , dipirona e metildopa) cuja criticidade do processo já havia sido identificada através das informações contidas nos registros de lotes e em pesquisas retrospectivas. Foi acompanhada cada etapa do processo produtivo para que todos os dados fossem tratados de maneira a sugerir correções, quando necessárias, aumentando desta forma a segurança do processo para obtenção de comprimidos pelo LAFEPE, além de gerar uma otimização no processo, possibilitando uma redução de custos industriais na produção de formas farmacêuticas sólidas. Como conclusão foram apresentadas sugestões visando à melhoria do processo produtivo estudado

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise paramétrica do processo de desumidificação de ar comprimido em trocadores de calor compactos com superfícies intensificadoras do tipo aletas deslocadas. A umidade contida no ar comprimido precisa ser retirada do sistema para evitar a formação de condensado nas linhas de distribuição, nos atuadores ou nos dispositivos finais. Utiliza-se o processo de desumidificação por resfriamento onde a temperatura do ar é diminuída até alcançar o ponto de orvalho, resultando em formação de condensado. O desumidificador é constituído por dois trocadores de calor (recuperador e evaporador), sendo cada um deles dividido em duas regiões. Realizou-se a modelagem do processo de transferência de calor para cada um dos trocadores. Utilizou-se o método do potencial de entalpias para determinar os coeficientes globais de transferência de calor de cada trocador. Para a realização da simulação numérica, foi implementado um programa utilizando como ferramenta computacional o programa “Engineering Equation Solver” (EES). O estudo foi feito variando-se os parâmetros geométricos do trocador de calor e verificando sua influência nos coeficientes de transferência de calor, nos calores trocados e nas condições de saída do ar. Primeiramente, cada parâmetro foi analisado individualmente e depois com algumas combinações. Concluiu-se que as dimensões das aletas no recuperador e os comprimentos do recuperador e do evaporador são os parâmetros que mais influenciam nas propriedades do ar comprimido na saída do desumidificador. / The objective of this work is to conduct a parametric analysis of the dehumidification process of compressed air in compact heat exchangers with Offset Strip Fins. The humidity carried by the compressed air should be removed from the system to prevent the condensation in the distribution lines and in the actuators or the final devices. The dehumidification process by cooling occurs when the temperature of the air is diminished until reaching the dew point, resulting in condensation of water vapor. The dehumidifier is constituted by two heat exchangers (recuperator and evaporator), each one of them being divided in two regions. A modeling of the heat and mass transfer process for each heat exchangers, was performed. The enthalpy driving potential method was used to determine the overall heat transfer coefficients of each heat exchanger. The numerical simulation was implemented by using the computational software "Engineering Equation Solver"(EES). The study was made varying the geometric parameters of the heat exchanger and verifying its influences on the heat transfer coefficients, the heat transfer and pressure drop, and the air exit conditions. First, each parameter was analyzed individually and then with some combinations. Its was concluded that the fins dimensions in both regions of the lengths of the recuperator and the evaporator are the parameters that have larger influence on the exit compressed air properties.

A escassez de água e a grande geração de esgoto doméstico com necessidade de tratamento estimulam o uso de águas residuárias na agricultura. A irrigação por gotejamento caracteriza-se como um sistema seguro para esta finalidade, mas possui como barreira tecnológica o entupimento dos gotejadores. Neste trabalho, objetivou-se selecionar modelos de gotejadores e manejos mitigadores do entupimento por uso de água residuária oriunda de tratamento secundário de esgoto doméstico. Desenvolveu-se o estudo em três etapas: (I) a caracterização de 15 modelos de gotejador novos, (II) a préseleção dos emissores e (III) a seleção da combinação manejo e modelo. Os manejos foram controle, cloração a 0,5 mg L-1 de cloro residual livre ao final da irrigação medido ao final do sistema, ar comprimido a 1,96 kPa na entrada dos emissores e a combinação de cloração e ar comprimido, utilizando-se filtragem de areia (De = 0,59 mm), disco (120 mesh) e tela (200 mesh) em todos os tratamentos. Procederam-se avaliações de vazão e cálculos de coeficiente de variação de vazão (CVq) e de grau de entupimento (GE). Os modelos apresentaram coeficiente de variação de fabricação aceitável e diferentes sensibilidades ao entupimento. O entupimento foi parcial, ocorreu de maneira desuniforme, independente da uniformidade de distribuição de água (UD) do emissor novo, e surgiu pela formação de biofilme bacteriano associado a sólidos dissolvidos. Houve aumentos de vazão em alguns modelos. A cloração reduziu o grau de entupimento ao longo do tempo e evitou o entupimento total em emissores. O modelo B associado à cloração apresentou a maior probabilidade de encontrar emissores na faixa de 5 % de variação de vazão em relação aos novos e o modelo M associado à filtragem ou a tratamentos com ar comprimido, as menores probabilidades. Os manejos mostraram-se semelhantes quanto ao GE e ao CVq e obtiveram-se valores de UD inferiores a 60 %, CVq superiores a 20 % e GE superiores a 5 %. Finalmente, de acordo com o objetivo, selecionou-se o modelo B associado à cloração como a combinação que melhor atenuou o entupimento dos emissores. / The sustainable management of water resources, given the current and projected severe water shortages, requires that appropriate methods of water usage be implemented. One of these is the application of treated wastewater to agricultural land using drip irrigation systems, which is safe and among the most resource efficient methods of irrigation. However, the use of drip irrigation with wastewater is constrained by the potential for clogging in the emitters. To elucidate the mechanism of clogging, fifteen drip emitters models from different manufacturers were tested with secondary treated wastewater in the laboratory and two field experiments were conducted to evaluate emitters and treatments according to the degree of clogging (DC) and flow rate coefficient of variation (CVq). The treatments were control (filtrage only), chlorination (0.5 mg L-1 free residual chlorine injected at the end of each irrigation cycle), compressed air (1.96 kPa in the inlet drippers) and the chlorine and compressed air combination. The manufacture coefficient of variation was acceptable and different clogging susceptibility. The clogging was partial, non-uniform and was caused by biofilm with dissolved solids. Some drippers with overflow rates were noted. The chlorination decreased clogging overtime and reduced the complete clogging. The dripper model B (pressure compensated, flat and inserted in the line, with rectangular elastic membrane over a 30 mm passageway, 0.8 mm narrowest aperture, 1.61 L h-1 under 98 kPa) with chlorination was identified as having the best performance, with the highest number of emitters with a flow rate within five percent of the flow rate when new, and the dripper model M with chlorination was the worst performance with the lowest percent. The filtrage, chlorine and air treatments did not have a statistically significant affect in the DC or CVq. Distribution uniformities higher than 60 %, CVq higher than 20 % and DC higher then 5 % were found. Finally, according to the purposed, It was selected the dripper model B with chlorination as the best combination to mitigate the clogging

En la presente tesis se desarrolla el diseño mecánico de un Simulador de Eyección para entrenamiento de pilotos de avión, el cual es parte de uno de los proyectos motivados por la FAP conjuntamente con la sección de ingeniería mecánica de la PUCP en el marco de la mejora tecnológica continua que persigue la institución militar. El principal objetivo del sistema a diseñar es, como lo explica su nombre, el de simular un acontecimiento de eyección, experimentado por un piloto en situaciones de emergencia. Debido al gran número de accidentes ocurridos durante estos procedimientos se hace necesario un entrenamiento adecuado que prepare al piloto ante una situación de eyección real. El contenido de este trabajo de tesis abarca la selección y cálculo de los elementos más importantes de un simulador que puede impulsar un asiento de eyección con aceleraciones que van desde 1g hasta un máximo de 7 g´s. El sistema que se usa para llevar a cabo la simulación está basado en la neumática, por ende el aire a presión es el principal portador de energía. Así mismo, los elementos más importantes en el sistema son dos cilindros neumáticos que, según la función que cumplen, difieren significativamente en su construcción: para el impulso se usó un cilindro neumático ISO 6431 con vástago y doble efecto, de carrera corta pero capaz de transferir toda la energía necesaria para acelerar el módulo del asiento de eyección; el retorno, en cambio, se solucionó con el uso de un cilindro neumático sin vástago el cual, gracias a su gran carrera, se desplaza libremente durante la mayor parte del ascenso del asiento (carrera de impulso) y, una vez terminado éste, controla el descenso a velocidad regulada hasta una posición de reposo. Para permitir su desplazamiento, el asiento posee ruedas a los lados, las cuales viajan a través de los carriles inclinados de la estructura metálica del simulador. La metodología de diseño utilizada es aquella que se basa en un concepto de solución con suficientes beneficios para el cumplimiento de la función principal y otras exigencias derivadas de las necesidades del diseñador. Se utilizó esta metodología por la ventaja que significa el permitir corregir y mejorar durante todas las etapas del diseño. Al finalizar la tesis se tienen definidos los principales elementos mecánicos y neumáticos de un simulador de eyección que, de fabricarse, funcionará eficientemente tanto en el aspecto técnico y como en el económico.