El presente estudio analizó el comportamiento de las tuberías de acero de diámetros nominales desde 36” hasta 48” las cuales se encuentran enterradas en cruces de caminos mineros (Haul Road) sometidas a cargas superficiales de vehículos con carga bruta máxima de 625 toneladas (Peso bruto, incluye peso de material acarreado). Se desarrolló un análisis para determinar las variables más relevantes de una instalación que afectan los resultados de cálculo de esfuerzos y deflexiones por medio de un estudio paramétrico por el método de los elementos finitos. En general las zanjas se componen de una tubería apoyada sobre una cama de arena fina o material similar, por un relleno lateral instalado por medio de capas delgadas compactadas y un relleno superior compactado sobre la tubería. Para el estudio de la investigación se propuso un modelo de elementos finitos que considera la no linealidad del material de suelo, la no linealidad del contacto entre la tubería y el suelo, la no linealidad de la geometría del suelo y las cargas laterales residuales debido a la compactación de distintas capas del suelo durante la etapa constructiva y para su validación se utilizaron datos experimentales desarrolladas en el centro de investigación de infraestructuras enterradas (CUIRE) de la Universidad de Texas Arlington (UTA). El estudio demostró la importancia que tiene una adecuada selección de las propiedades de los materiales de suelos que componen una zanja, así como la importancia de considerar adecuadas condiciones de instalación de las tuberías a fin de obtener en lo posible menores costos de una instalación que permita tener esfuerzos en la tubería por debajo de los admisibles. Los mejores resultados se mostraron durante la variación del ancho de la zanja y la elección de materiales de relleno lateral con mayor grado de elasticidad, sin embargo, existen otros factores que podrían llegar a incrementar las deflexiones en la tubería tales como la variación de la altura de cama de tubería o la altura del relleno superior. Adicionalmente, se verificó en dónde se ubica la mayor carga de esfuerzos en la tubería luego de la aplicación de las cargas muertas y cargas vivas. Así mismo, se determinó en qué nivel afecta la relación del diámetro y el espesor de la tubería y para cuál de estas relaciones será necesario tener un mayor cuidado durante el análisis. El presente estudio paramétrico permitió comprender las afectaciones en los resultados de deflexión y esfuerzos de la tubería y cuyas conclusiones se pueden generalizar para instalaciones convencionales ya que dependen de las mismas variables.

El presente trabajo, toma a los sistemas de aire comprimido industrial, con sus respectivas características, como base para posibles sistemas de almacenamiento de aire comprimido o compressed air energy storage (CAES, por sus siglas en inglés), los cuales, se caracterizan por sus parámetros nominales: tiempo total de descarga nominal y potencia nominal. Las características del aire comprimido industrial consideradas para el presente trabajo son: presiones de almacenamiento menores o iguales a 8 bar(g), y volúmenes de almacenamiento individual entre 0,11 a 8,92 m3. Los resultados permiten conocer a qué clasificación dentro de los sistemas CAES de menor escala (S-CAES o micro-CAES), pertenecerían los sistemas CAES basados en la industria del aire comprimido, y, por otro lado, permiten conocer el posible aprovechamiento, basado en la estimación de los parámetros nominales. Estos parámetros, se encuentran en función de la presión en el tanque, la temperatura en el tanque, y el flujo másico, que ocurren durante el proceso de descarga. Para poder determinar estos parámetros nominales, se implementó un banco de ensayos que permitió realizar las experiencias de descarga de un tanque de almacenamiento de aire comprimido de 1 m3, operando a 14 condiciones de ensayo, basadas en la combinación de presiones iniciales de almacenamiento de 8, 7, 4 y 2 bar(g) con diámetros característicos de la restricción de 4, 3, 2 y 1 mm, sin considerar las combinaciones de: 8 bar(g) 1 mm, ni 7 bar(g) 1 mm. De modo que, se generó la data experimental que abarcó distintas características de descarga. Luego, en la condición que se obtendría la mayor potencia (4 mm – 8 bar(g)), se determina que el modelo de Ardanuy (n=k), es el más representativo de los 6 evaluados, considerando el RMSE y el error relativo de las variables presión en el tanque y tiempo total de descarga, respectivamente. El modelo presenta errores relativos máximos entre 20-25% para la presión en el tanque, 35-45% para la temperatura en el tanque, y 30- 100% para el flujo másico, y, además, RMSE iguales a 18,80 kPa, 71,18 K, y 4,95 kg/h, respectivamente. Además, presenta errores relativos asociados al tiempo total de descarga, mínimo, máximo y promedio, iguales a 3,57%, 35,60% y 16%, respectivamente. Las estimaciones de los parámetros nominales, se realizan en base al modelo más representativo, a la información disponible en la literatura acerca de los procesos de generación de potencia (procesos de expansión), y a sistemas CAES planteados (individual, serie y paralelo), considerando las características del aire comprimido industrial. Los resultados establecen que, sería posible implementar sistemas CAES en base al aire comprimido industrial y a los sistemas planteados, que alcancen potencias nominales de hasta 9300 W, pero con duraciones menores a 1 hora, y, por otro lado, sistemas que alcancen tiempos totales de descarga nominales cercanos a las 3 horas, pero, con potencias nominales mucho menores a 7,5 kW. Para aquellos sistemas que considera 0,97 m3 de almacenamiento, volumen similar al del banco de ensayos, se estima que, podría obtenerse potencias nominales entre 10 a 185 W, asociadas a tiempos totales de descarga nominales en el rango de 590 a 1770 s. Por otro lado, se estima que podría obtenerse 9200 W como potencia máxima asociada a un tiempo total de descarga nominal menor a 25 s. Además, para los sistemas que consideran hasta 4 tanques en serie, se determina que, generarían entre 440 a 590 W, con tiempos totales de descarga nominales de 400 s. Finalmente, se destaca que, el factor limitante de los sistemas planteados es la presión de almacenamiento, considerada como máximo 9 bar(a), para una presión atmosférica de 1 bar, y que ninguno de los sistemas planteados pertenecería a la definición de sistemas S-CAES, pero sí, a la de micro-CAES.

Tesis por compendio / [ES] La rehabilitación de las redes de drenaje es uno de los procesos fundamentales que los administradores y responsables de la gestión de redes de drenaje deben implementar para adaptar las redes defectuosas a los efectos adversos del cambio climático y la urbanización. Las soluciones tradicionales pasan por la sustitución de tuberías o la instalación de tanques de tormenta (TT). En esta tesis, el escenario propuesto combina la sustitución de tuberías y la instalación de TT para la rehabilitación de redes de drenaje. Los resultados de varias simulaciones en varias redes mostraron que el uso combinado de la sustitución de tuberías y la instalación de TT en la rehabilitación de redes de drenaje proporciona mejores resultados que la separación de los dos escenarios de rehabilitación. Tal metodología de rehabilitación necesita un tiempo de computación elevado para proporcionar soluciones aceptables que a menudo se encuentran atrapados en mínimos locales. El objetivo de esta tesis es proponer una metodología que permita obtener mejores resultados durante la rehabilitación de redes de drenaje considerando el uso combinado de la sustitución de tuberías y la instalación de TT. La metodología debe considerar la reducción del espacio de búsqueda (SSR). Cuatro opciones claves están combinadas para lograr reducir el espacio de búsqueda del problema. Estas opciones son: Reducir la cantidad de nudos en los que podrían instalarse los TT. Reducir el número de líneas en las que podría haber un cambio en el diámetro Reducir la discretización que se hace de la sección de cada uno de los TT. Reducir el número de diámetros candidatos en las tuberías. Una vez que se reduce el espacio de búsqueda, el algoritmo pseudo genético (APG) utilizado en esta tesis para la optimización mono-objetivo puede explorar más partes del espacio de búsqueda en menos tiempo. Lo que resulta es la obtención de mejores resultados. Por la optimización multiobjetivo, el NSGA-II utilizado puede proporcionar frentes de Pareto rápidamente para los diferentes escenarios considerados después del proceso de optimización. El objetivo general se dividió en objetivos específicos que se detallan a continuación: El primer objetivo específico consiste en formular un problema de optimización que verifique que la rehabilitación teniendo en cuenta la instalación de los TT y la sustitución de las tuberías proporciona mejores resultados que cualquiera de las dos estrategias implementadas por separado. Evaluar adecuadamente las funciones de costes utilizadas para formar las funciones objetivo constituye el segundo objetivo específico. Los diferentes costes considerados son: costes de sustitución de tuberías, costes de instalación de TT y costes de daños por inundación. El tercer objetivo específico es desarrollar un modelo de rehabilitación considerando la instalación de TT y la sustitución de tuberías, basado en APG y el Modelo SWMM. Los costes de inversiones y los costes de daños por inundaciones no se pueden sumar debido a sus tipos. Los costes de inversiones son reales mientras que los costes de daños por inundaciones son futuribles, dependen de la probabilidad de ocurrencia de la lluvia. Por lo tanto, el cuarto objetivo específico de esta tesis es proponer un algoritmo multiobjetivo evolucionario para la rehabilitación de redes de drenaje considerando la instalación de TT y la sustitución de tuberías. Para la optimización de un mono objetivo y multiobjetivo, el tiempo de cálculo es elevado. También las soluciones objetivas estaban atrapadas en mínimos locales. El quinto objetivo es proponer una metodología de reducción del espacio de búsqueda (SSR) para resolver este problema. El sexto objetivo específico consiste en llevar a cabo un análisis de sensibilidad para verificar los efectos del SSR en el resultado final del proceso de optimización. Por lo tanto, se seleccionaron diferentes tamaños de poblac / [CA] La rehabilitació de les xarxes de drenatge és un dels gestors de processos fonamentals i la necessitat responsable d'implementar per adaptar les xarxes defectuoses als efectes adversos del canvi climàtic i la urbanització. A la literatura, la installació de canonades o substitució de canonades són els dos escenaris presentats pels autors. En aquesta tesi, un tercer escenari proposa combinar la installació de canonades de substitució i tancs de tempesta (TT) per a la rehabilitació de xarxes de drenatge. Els resultats de diverses simulacions a diverses xarxes van mostrar que la combinació d'ús de canvis de substitució de canonades i TT a la rehabilitació de xarxes de drenatge proporciona millors resultats que la separació dels dos escenaris de rehabilitació. Desafortunadament, aquesta metodologia de rehabilitació requereix temps de càlcul elevat per proporcionar solucions acceptables que sovint es troben en mínim local. L'objectiu d'aquesta tesi és proposar una metodologia que permeti reduir el temps de càlcul i obtenir millors resultats durant la rehabilitació de la xarxa de drenatge considerant l'ús combinat de la instal·lació dels TT de substitució de canonades. L'estratègia adoptada combina, en una metodologia estructurada, quatre opcions clau per reduir l'espai de cerca del problema: Reduir el nombre de nodes en què podrien instal·lar-se els TT. Reduir el nombre de línies en què podria haver-hi un canvi de diàmetre Reduir la discretització que es fa de la secció de cadascun dels TT. Reduir la quantitat de diàmetres candidats à les canonades. Un cop reduït l'espai de cerca, l'algorisme pseudo-genètic (PGA) que s'utilitza en aquesta tesi per a l'optimització d'un únic objectiu (SO) pot explorar fàcilment l'espai de cerca en menys temps, resultant en obtenir millors resultats. Per a l'optimització del MO, la NSGA-II pot proporcionar fronts de Pareto ràpidament per als diferents escenaris considerats després del procés d'optimització. L'objectiu general es va a dividir en objectius específics detallats a continuació: El primer objectiu específic consisteix a formular un problema d'optimització que verifiqui que la rehabilitació considerant la instal·lació de TT i la seva substitució proporciona millors resultats que qualsevol de les dues estratègies implementades per separat. Valorar adequadament les funcions de cost que s'utilitzen per formar les funcions objectives, i constitueix el segon objectiu específic. Els diferents costes considerats són: Costes d'inversions i costes de danys a les inundacions. El tercer objectiu específic és desenvolupar un model de rehabilitació considerant la instal·lació de TT i la substitució de canonades, basant-se en el PGA i el model SWMM. Els costos d'inversions i els costos de danys per inundacions no es poden sumar a causa d'un tipus. Els costes d'inversions són reals mentre els costes d'anuncis per a les futures fonts del futur són dependents de la probabilitat d'obertura de la pluja. Per tant, el cos objectiu específic d'aquesta tesi és propiciar un algorisme multiobjetiu evolutiu per a la rehabilitació de la xarxa de navegació considerant la instal·lació de TT i la substitució de tuberies. Per a l'optimització d'un únic objectiu i multi-objectiu, el temps de càlcul s'eleva. També es va sospitar que les solucions objectives eren atrapades en els mínims locals. El cinquè objectiu és proposar una metodologia de la reducció de l'espai de cerca (SSR) per resoldre aquest problema El sisè objectiu específic consisteix a realitzar una anàlisi de sensibilitat per verificar els efectes de SSR sobre el resultat final del procés d'optimització. Per tant, es van seleccionar diferents grandàries de població i valors de criteris de parada i es van realitzar simulacions per a diferents configuracions. El setè objectiu específic d'aquesta tesi és proposar una nova metodologia de rehabilitació considerant la tècnica / [EN] Drainage networks rehabilitation is one of the fundamental process that managers and responsible need to implement to adapt defective networks to climate change and urbanization adverse effects. In the literature, pipes substitution or storm tanks (STs) installation are the two scenarios presented by authors. In this thesis, a third scenario proposed combine pipes substitution and STs installation for drainage networks rehabilitation. Results of several simulations on various networks showed that the combine use of pipes substitution and STs installation in drainage networks rehabilitation provides better results than separation of the two rehabilitation scenarios. Unfortunately, such rehabilitation methodologies are computationally time consumers. They need much time to provide acceptable solutions which are often caught up in local minima. The aim of this thesis is to propose a drainage networks rehabilitation methodology based on the combine use of pipes substitution and STs installation. The methodology considers search space reduction (SSR) technique. The adopted strategy combines in a structured methodology four key options aiming at reducing the search space (SS) of the problem: Reduce the number of nodes in which STs could potentially be installed. Reduce the number of lines in which there could potentially be a change in diameter Reduce the discretization that is made of the section of each of the STs. Reduce the number of candidate diameters in the pipes. Once the search space is reduced, the pseudo genetic algorithm (PGA) used in this thesis for single objective (SO) optimization can easily explore the search space in less time resulting in the obtention of better results. For the MO optimization, the NSGA-II can provide rapidly Pareto fronts for the different considered scenarios after the optimization process. The general objective was divided in specific objectives detailed as follow: The first specific objective consists of formulate an optimization problem that verifies that rehabilitation considering STs installation and pipes substitution provides better results than any of the two strategies implemented separately. Adequately assess the cost functions used to form the objective functions constitutes the second specific objective. The different costs considered are: Investments costs and flood damage costs. The third specific objective is to develop a rehabilitation model considering STs installation and pipes substitution, based on PGA and the Storm Water management Model. Investment costs and flood damage costs could not be summed due to their types. Investment costs are reals while, flood damage costs depend on the rainfall probability. So, the fourth specific objective of this thesis is to propose a MOEA for drainage networks rehabilitation considering STs installation and pipes substitution. For SO and Multi-objective (MO) optimization, the computation time is elevated. It was also suspected that the objective solutions were caught up in local minima. The fifth objective is to propose an SSR methodology to solve this issue The sixth specific objective consist of carry out a sensitivity analysis to verify the effects of the SSR on the final result of the optimization process. So, different population sizes and stop criteria values were selected and simulation for different configurations were performed. The seventh specific objective of this thesis is to propose a new rehabilitation methodology considering SSR technique for MO optimization. For each specific objective presented in this thesis, an application to a drainage network has been made and the obtained results were satisfactory. A simple network was used to apply the simple optimization methodology based on PGA algorithm A medium size network was used to apply the SO optimization, the MO optimization and the SSR methodology. Finally, a large and mesh network was used to apply the MO optimization methodology considering SSR. / Ngamalieu Nengoue, UA. (2019). URBAN DRAINAGE NETWORK REHABILITATION CONSIDERING STORM TANK INSTALLATION AND PIPE SUBSTITUTION [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/129869 / Compendio

Buoyancy-driven convection is a phenomenon that appears in a wide range of natural processes, from atmospheric and oceanic flows to the Earth’s core inner dynamics. In particular, convective flows are ubiquitous in systems of chemical substances reacting at an interface known as a reaction front. Autocatalytic reaction fronts allow for different types of instabilities due to gradients in chemical composition and the exothermicity of the reaction. In order to study the effects of thermal gradients in such systems, we develop a model for thin-front propagation in two-dimensional tubes. Temperature and front evolution are coupled to two different descriptions of the system’s hydrodynamics: Darcy’s law and the Navier-Stokes equations for viscous flows. We study the stability of the convectionless flat front by carrying out a linear stability analysis. The regimes for which convection arises will depend on a control parameter, called the thermal Rayleigh number, which measures the strength of thermal gradients in the system. We vary this parameter between positive and negative values and analyze its effects on the stability of the fronts.

Este trabajo tiene como objetivo fundamental el desarrollo de un sistema de supervisión para una planta piloto de transporte de fluidos. El diseño se basó en las funciones básicas de un sistema SCADA, y aprovechar los beneficios que brindan estos sistemas. La planta piloto representa a pequeña escala, una red de tuberías para el transporte de fluidos, la cual ha sido implementada para emular el transporte de petróleo, ésta planta se encuentra ubicada en el Laboratorio de Control y Automatización de la Pontificia Universidad Católica del Perú. En este trabajo se realizaron trabajos experimentales en la instalación de la planta piloto, que permitieron familiarizarse con su instrumentación y funcionamiento, para luego poder identificar su comportamiento dinámico, principalmente la variación del flujo en sus tuberías representado mediante un modelo matemático, posteriormente se diseñó y simuló el sistema de supervisión en correspondencia con los requerimientos establecidos, finalmente se implementó el sistema de supervisión diseñado en la planta piloto. La implementación del sistema diseñado permitió supervisar el transporte de fluidos en la planta piloto, cumpliendo de manera satisfactoria los requerimientos en el contexto de un sistema SCADA. Se alcanzó el objetivo de la tesis, teniendo como resultado que el sistema de supervisión implementado permite controlar la operación de la planta piloto, recopilar información de las variables en tiempo real, así como detectar fallos en la tubería de transporte de fluidos y generar alertas o alarmas al operador.

El modelamiento numérico de procesos de formación de hollín en sistemas de combustión reales representa un gran reto debido a la fuerte interacción entre la turbulencia, la cinética química y la dinámica de las partículas de hollín. Esto significa que tanto los modelos de turbulencia como los de reacción química deben ser lo suficientemente detallados como para producir resultados precisos de las distintas especies químicas que intervienen en los procesos de formación de hollín. También es importante que todas las fases de la formación de hollín sean descritas adecuadamente por los modelos numéricos utilizados, y que exista una herramienta computacional capaz de modelar dichos fenómenos. Sin embargo, en la actualidad no existe ninguna herramienta de libre acceso que incluya algún tipo de modelamiento detallado de hollín, por lo que la mayoría de los estudios sobre el tema han sido realizados en el pasado con herramientas desarrolladas por los propios investigadores. En consecuencia, en este trabajo, utilizando C++ como lenguaje de programación, diferentes modelos detallados de formación de hollín han sido implementados en la herramienta computacional de acceso libre OpenFOAM. Más específicamente, los modelos considerados incluyeron (i) el modelo semi-empírico de 2 ecuaciones (2EQ), y los modelos basados en (ii) el método de momentos con cierre interpolativo (MOMIC), (iii) el método híbrido de momentos (HMOM), y (iv) el método seccional discreto (DSM). Todos los modelos fueron desarrollados y evaluados en los contextos de simulación Reynolds averaged Navier Stokes (RANS) y large eddy simulation (LES). Además, la fase gaseosa del proceso de combustión fue descrita usando el modelo steady laminar flamelet (SLF), en las simulaciones RANS, y el modelo flamelet/progress variable (FPV), en las simulaciones LES. Las simulaciones numéricas fueron realizadas considerando diferentes especies químicas precursoras de hollín en la fase de nucleación de este. Para la oxidación del hollín, especies oxidantes como el radical hidroxilo (OH) y el oxígeno (O2) fueron consideradas. Para el crecimiento superficial, a su vez, el acetileno (C2H2) y distintos hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH) fueron considerados. Los diferentes resultados numéricos obtenidos en contextos RANS y LES fueron comparados con los correspondientes datos experimentales del International Sooting Flame Workshop (ISF), correspondiente a las llamas turbulentas (i) Adelaide jet flame EHN 1 y (i) Adeladie bluff-body flame ENB-1. En concreto, los niveles de hollín predichos con cada uno de los modelos de formación de hollín considerados fueron evaluados y comparados con datos experimentales disponibles en la literatura. Los principales resultados obtenidos indican que, utilizando como especies químicas precursoras al benceno (A1) (en el caso RANS) y al pireno (A4) (en el caso LES), el mejor modelo para predecir la formación de hollín en las llamas turbulentas estudiadas es el HMOM. En particular, este modelo es capaz de captar la bimodalidad de la función de distribución del tamaño del hollín y de incluir las cadenas de agregados. También fue comprobado que los principales precursores del hollín son los PAH, y que el campo medio de estos no varía significativamente de uno a otro. Por lo tanto, utilizando un adecuado factor de adherencia, la importancia del PAH particular utilizado en la nucleación disminuye. Finalmente, los resultados indicaron también que el costo computacional asociado a cada modelo es un factor limitante. Así, el elevado costo computacional del modelo DSM no justifica su uso en llamas turbulentas. De esta forma, en términos de costo computacional, la mejor opción para las llamas estudiadas es también el modelo HMOM.

La vibración inducida por flujo bifásico (2-FIV) en tuberías es un fenómeno frecuente en industrias como la nuclear e hidrocarburos. Para el caso de flujo bifásico gaslíquido, estudios muestran una fuerte influencia de la velocidad de la mezcla y fracción de vacío sobre el comportamiento dinámico de tuberías. En el presente trabajo se estudia el fenómeno de vibración inducida en tuberías horizontales biempotradas usando un modelo homogéneo sin deslizamiento para la mezcla bifásica. Se trata de una abordaje común en el tópico de flujo multifásico, pero hasta ahora no utilizada en el estudio 2-FIV. La ecuación de movimiento del sistema es derivada a partir de la formulación clásica de Païdoussis. Se asume la teoría de Euler-Bernoulli para vigas y pequeñas deflexiones. Se obtiene una ecuación diferencial parcial (EDP) acoplada fluido-estructura de cuarto orden. Esta se adimensionaliza y discretiza mediante el método de Galerkin. Este método transforma la EDP en un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO) de segundo orden. Así mismo, el método state-space es utilizado para transformar las EDOs en sistemas de ecuaciones diferenciales de primer orden para calcular las frecuencias del sistema. La respuesta estructural también es calculada. Las frecuencias y respuesta son calculadas para diferentes propiedades geométricas y condiciones de flujo. Para la estabilidad fluidoelástica, los resultados muestran que la frecuencia disminuye al aumentar la velocidad de la mezcla. Si disminuye la fracción de vacío homogénea, decrece la frecuencia. Con respecto a la respuesta estructural, la máxima amplitud ocurre en el punto central de la tubería. Además, variaciones apreciables del valor de la amplitud son observadas para altas velocidades superficiales de la mezcla. Estos resultados teóricos coinciden con los resultados experimentales reportados en la literatura.

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.

Esta tesis establece un procedimiento de análisis de las tensiones generadas por la dilatación térmica en tres arreglos de tuberías: una tubería simple enterrada, una tubería con un cambio de dirección de 90° y una tubería enterrada con un cambio de dirección de 90°. Para darle solución a cada uno de los casos se analizan los esfuerzos térmicos por dos vías diferentes: la simulación numérica mediante el programa ANSYS y por teorías de resistencia de materiales. El planteamiento de estos dos métodos da la ventaja de corroborar los valores obtenidos verificando que sean similares entre sí y a la vez analizar los comportamientos complejos de ciertos parámetros en la tubería. Para plantear el análisis por resistencia de materiales se explica los siguientes conceptos: dilatación térmica, esfuerzo térmico, longitud virtual entre apoyos, modelo analítico del terreno, flexión en vigas, vigas sobre fundación elástica y teorías de falla. Junto con los conocimientos anteriores es posible, para cada caso, simplificar el modelo teórico y así obtener valores de tensión crítica por medio del procedimiento realizado con los conceptos estudiados. Luego se plantea el estudio por simulación numérica usando modelos lineales para las tuberías y de resortes para el terreno. Se confirma la validez de la simulación como método de análisis al contratar valores con el planteamiento teórico y obtener porcentajes de similitud del grado del 83 – 98 %. Además es posible analizar con mayor profundidad cada caso ya que la simulación da las herramientas suficientes para ver el comportamiento de la dilatación y fuerza a lo largo de la tubería y obtener los esfuerzos máximos (que varían de 35 a 166 MPa según el arreglo de tubería) para realizar un análisis de fallas.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Química, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação na FEUP do Professor Fernando Manuel Coutinho Tavares de Pinho, e na UBI do professor Paulo Jorge dos Santos Pimentel de Oliveira