El desarrollo tecnológico en las últimas décadas y el empleo de nuevas técnicas en la industria petrolera, han posibilitado a la industria de la perforación de pozos petroleros, a lograr metas anteriormente inalcanzables, tal es así que, en la actualidad realizamos pozos petroleros más profundos, alcanzando profundidades por encima de los 5000 metros y también, realizamos con mayor frecuencia pozos direccionales y/u horizontales profundos, para alcanzar objetivos con reservorios más importantes. Estos avances en la industria de la perforación de pozos, acarrean consigo, innumerables problemas operacionales, con diversas consecuencias perjudiciales al proceso de perforación. Uno de los problemas y el más perjudicial de todos, es la vibración, la misma que está asociada a rotura de tuberías, pegamiento mecánico en el fondo, pinchaduras en el material tubular del arreglo de fondo, mayor desgaste por fatigas mecánicas, prematuro desgaste de estabilizadores, motores de fondo y trépanos, independientemente del tipo o la condición del material de la herramienta. El estado vibracional experimentado por los componentes activos de una sarta de perforación tales como los encontrados en la perforación de pozos petroleros son discutidos en el contexto de un modelo integrado. El trabajo desarrollado es motivado por la necesidad de entender los estados complejos vibracionales semejantes a un sistema en el que se ven involucrados la sarta de perforación y las formaciones que pueden exhibirse para mejorar sus potenciales constructivos y destructivos. Esto incluye movimiento axial a lo largo de la longitud de la sarta de perforación, torsional o rotacional y transversal o lateral. La atención está dada a la condición limitada de una sarta de perforación y el BHA incluyendo estabilizadores. El método para minimizar las vibraciones es usado para discutir la estabilidad de la sarta de perforación en las distintas configuraciones en perforación de pozos bajo perturbaciones asociadas tanto con movimientos torsionales, axiales y laterales como en pozos en general asociados a estados vibracionales bajo condiciones extremas de giro lateral. Se describe una metodología integrada de control de vibraciones de la sarta de perforación que constituye una actividad fundamental en la fase de análisis y planificación de los programas de perforación de pozos.

Por lo general, la presencia o aparición de ciertas enfermedades está relacionada a la variación de las propiedades mecánicas (en particular, elásticas) del tejido blando. Entre las técnicas de caracterización de estas propiedades se encuentra la Sonoelastografía Cuantitativa, la cual se ha venido desarrollando en el Laboratorio de Imágenes Médicas de la PUCP, y cuyo funcionamiento está basado en la aplicación de vibraciones mecánicas de baja frecuencia sobre el tejido, con la finalidad de analizar la forma de propagación de la excitación inducida y caracterizar de manera cuantitativa las propiedades mecánicas mostradas. Inicialmente se emplearon dos técnicas sonoelastográficas: Sonoelastografía de Crawling Waves (CWS) y Holografía de Onda de Corte (SWH), las cuales fueron aplicadas sobre un maniquí homogéneo de 10 % de concentración de gelatina y sobre uno de 15% de concentración de gelatina, estimando la velocidad de onda de corte en ambos maniquíes, así como la desviación estándar. A continuación se propone la Sonoelastografía por Holografía Digital (DHS), una técnica que presenta un esquema experimental sencillo, con menor instrumentación y por ende con potencial para aplicaciones in vivo, a diferencia de las dos técnicas previamente analizadas. Se diseña un algoritmo para la formación de patrones de interferencia, a partir de los cuales se estimó la velocidad de propagación y la desviación estándar de un maniquí de 10% de concentración de gelatina y otro de 15% de concentración. Por último, se comparan los resultados obtenidos con las tres técnicas, usando al tiempo de vuelo para poder calcular un valor de velocidad de referencia. Para el caso del maniquí de 10% de concentración, el valor de referencia es de 2.0064 m/s, con CWS se obtuvo 2.0111 ± 0.0383 m/s, con SWH 1.9167 ± 0.0477 m/s y con DHS 2.1067 ± 0.0691 m/s. Por otro lado, para el maniquí de 15% de concentración se obtuvo un valor de referencia de 2.7916 m/s, con CWS se obtuvo 2.8170 ± 0.0565 m/s, con SWH 2.8560 ± 0.1600 m/s y con DHS 2.1449 ± 0.0957 m/s. Para cuantificar la precisión de la estimación se calculó el error relativo entre el resultado obtenido con la técnica propuesta DHS y valor de referencia en cada caso. De esta manera, el error fue de 4.99% en el caso del maniquí de 10% de concentración, mientras que en el maniquí de 15% fue de 23.16%. En tal sentido, se concluye que la técnica realiza una adecuada estimación de velocidad de corte para maniquíes de baja concentración, pues a medida que la concentración aumenta el error en la estimación también lo hace. / Tesis

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Ingeniero Civil / Los CFTs (Concrete-filled steel tube), son elementos tubulares de acero rellenos de hormigón. Éstos suelen usarse como columnas en sistemas de marcos arriostrados y momento-resistentes. A través de investigaciones se ha logrado concluir que éstos presentan grandes ventajas constructivas y estructurales en términos de facilidad constructiva, economía y mejora en el comportamiento mecánico de estructuras. Dentro de este trabajo de título se aborda este tema a través del análisis del comportamiento mecánico de la zona crítica en elementos CFTs sometidos a compresión axial pura mediante modelamiento en software de elementos finitos ANSYS. Se detalla el modelamiento llevado a cabo junto con las simplificaciones y supuestos considerados y se realiza un análisis de los parámetros que constituyen los modelos de los materiales acero y hormigón tales como el módulo tangente del acero, la cohesión, ángulo de fricción interna y dilatancia en el hormigón, además de la fricción entre ambos materiales e imperfección inicial del tubo de acero. Intentando reproducir registros de especímenes ensayados por Schneider (1998) se calibran los parámetros de los distintos modelos geométricos realizados y con los resultados de modelos se encuentran relaciones de tensión y deformación entre el acero y el hormigón y entre el segmento plástico y el resto de la columna. El modelo calibrado entrega resultados similares a los obtenidos experimentalmente y permite analizar por separado la respuesta del acero y hormigón y la interacción entre éstos durante el proceso carga axial. Además se encuentran tendencias entre los parámetros del modelo del acero en función del confinamiento otorgado por el tubo de acero.

El riego es una práctica que se utiliza en áreas con déficit de agua para incrementar la producción agrícola y ganadera. Sin embargo un manejo inadecuado del riego puede causar deterioros de la fertilidad química y especialmente física de los suelos. Todas las aguas de riego, superficiales o subterráneas, contienen en mayor o menor medida sales solubles, sodio, cloro y otros elementos. Se espera que los problemas asociados con suelos salinos y sódicos se incrementen en el futuro debido al empobrecimiento de la calidad de las aguas de riego como consecuencia del uso de aquellas de buena calidad para consumo humano. La irrigación con aguas de pobre calidad ejerce alteraciones negativas en las propiedades físicas y químicas y, en consecuencia, reduce el crecimiento de las plantas. Un elevado PSI (Porcentaje de Sodio de Intercambio) conduce a un reordenamiento poroso, aumentando los microporos con sus consecuencias en la circulación del agua y los gases así como impedancias mecánicas derivadas de la pérdida de estructura. El estudio mecánico del suelo agrícola supone diversos problemas debido esencialmente a su naturaleza de sistema polifásico, insaturado, granular, poroso y generalmente cohesivo. La mecánica del Estado Crítico provee una teoría cuyo principal objetivo es el de relacionar las cargas o tensiones a las que es sometido un suelo con los cambios en el espacio poroso. Las máquinas de corte tangencial poseen amplio uso para el estudio de las propiedades de los suelos agrícolas. Las principales ventajas de éste tipo de equipo son que puede ser utilizado tanto para el corte como la compresión de las muestras. Además, la medida del esfuerzo de corte y el desplazamiento horizontal y vertical, lo convierten en un ensayo muy completo cuyo uso es totalmente compatible con la obtención de importantes parámetros de la mecánica del suelo a través de la Teoría del Estado Crítico y Ley de Coulomb. El objetivo general del presente trabajo fue el de conocer los cambios..... / Melani, EM. (2013). Alteración de las propiedades mecánicas de suelos irrigados con agua con altas concentraciones de sodio [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31375 / Palancia

Uno de los propósitos de la Ingeniería de Tejidos es reemplazar tanto a órganos como tejidos en el cuerpo con materiales compatibles con el mismo. Destaca el uso de algunos materiales poliméricos, biodegradables y biocompatibles, en el desarrollo de dispositivos que puedan transportar fármacos, regenerar tejidos, sustituir funciones así como ofrecer aplicaciones y soluciones para problemas más personalizados. Las matrices porosas poliméricas (Scaffolds) son sistemas de andamiaje temporales, que buscan mejorar y poder dar tratamientos de regeneración más personalizados y de menor rechazo que otros métodos convencionales. Entre los polímeros más utilizados en este campo de la ciencia se tiene el ácido poliláctico (PLA), que es un termoplástico con propiedades adecuadas de biocompatibilidad y biodegradación, de fácil procesamiento y modificación; otro polímero muy usado es el polietilenglicol (PEG), debido a su afinidad biológica, a la proliferación de células y la no degradación y degeneración de proteínas en presencia de este polímero. El objetivo de este trabajo es desarrollar matrices porosas (scaffolds) fabricadas a partir de materiales compuestos de ácido poliláctico (PLA) y polietilenglicol (PEG) mediante la técnica de modelado por deposición fundida empleada en la impresión 3D, para luego aditivarlo con ácido úsnico y quitosano y, por último, evaluar su liberación controlada en un medio determinado. La metodología experimental utilizada para este fin fue la siguiente: inicialmente se fabricaron filamentos de materiales compuestos de PLA/PEG con 0%, 5% y 10% de PEG en peso, en una extrusora de doble husillo; luego se obtuvieron las matrices porosas mediante impresión 3D con diferentes parámetros y porcentajes de relleno; seguidamente se realizó la aditivación del ácido úsnico en las matrices porosas; asimismo, se recubrieron éstas con una película de quitosano, sumergiendo la matriz polimérica en una solución al 1% de quitosano en ácido acético diluido, para luego evaluar la liberación del fármaco en una solución tampón salina (buffer); los ensayos realizados para la caracterización de las propiedades de las matrices poliméricas fueron: espectro infrarrojo de transformada de Fourier (FTIR), calorimetría diferencial de barrido (DSC), termogravimetría (TGA), microscopía óptica (SEM) y degradación en un medio acuoso; siguiendo en la mayoría las recomendaciones y procedimientos propuestos en las normas ASTM y trabajos de referencia anteriores a los mismos. Como resultado, se obtuvieron las curvas de liberación controlada del fármaco en una solución tampón salina en función del tiempo, determinándose que la liberación del fármaco para porcentajes de relleno de 50% y 80% aumenta a mayores porcentajes de PEG, al mismo tiempo que se evidencia una menor velocidad de liberación en presencia de la película de quitosano. / Tesis

La mampostería con bloques de tierra comprimidos (BTC) es una técnica de construcción económica que presenta mejores propiedades de resistencia y durabilidad que el adobe, y gran potencial de industrialización de sus unidades. Sin embargo, existe escasa información experimental y numérica del comportamiento sísmico de estructuras con este tipo de mampostería. En un trabajo previo, se ha realizado la caracterización experimental de mampostería con BTC con un tipo especial de bloque, que debido a su forma puede no requerir juntas de mortero, lo cual agiliza el proceso constructivo. El estudio también incluyó ensayos en una mesa vibratoria de un prototipo de vivienda a escala real. En este trabajo se realiza el modelamiento numérico del comportamiento sísmico del prototipo de vivienda ensayado, aplicando técnicas de macro-modelamiento. La mampostería es representada como material homogéneo e isotrópico, y sus propiedades elásticas e inelásticas son calibradas tomando en cuenta los resultados de la campaña experimental previa y recomendaciones empíricas empleadas por otros autores. En este proceso de calibración se realizan análisis de sensibilidad de las propiedades inelásticas para evaluar su influencia en la capacidad de la estructura. También se realizan análisis estáticos no lineales y análisis dinámicos en el modelo numérico; y los resultados se comparan con los obtenidos en los ensayos sísmicos. Las comparaciones incluyen curvas de capacidad, aceleraciones, desplazamientos, curvas de histéresis y patrones de agrietamiento. Finalmente, se concluyó que el modelo numérico desarrollado empleando el método de elementos finitos bajo el enfoque de macro-modelamiento tiene el potencial de representar el comportamiento sísmico del prototipo; sin embargo, debido a características propias del tipo de mampostería evaluado, la capacidad numérica es ligeramente sobrestimada. Esta sobrestimación se acentúa cuando los muros experimentan mecanismos de falla por deslizamiento; o cuando experimentan altas solicitaciones fuera de su plano que generan un comportamiento altamente biaxial en los muros. / Tesis

En este trabajo se estudian los principales esquemas de control del motor de inducción (MI) basados en el modelo de parámetros concentrados, o modelo fundamental. Todos los controladores estudiados se desarrollan a nivel teórico, acompañándolos con simulaciones, y la mayoría se desarrolla también a nivel práctico, mostrando los resultados experimentales obtenidos. Se comienza el estudio con el desarrollo teórico del modelo fundamental del MI, remarcando sus limitaciones. Luego, se analiza el control clásico que mantiene constante el cociente entre la tensión aplicada y la frecuencia aplicada (V/f=cte) en aplicaciones de lazo abierto y lazo cerrado, así como también algunos métodos para mejorar su desempeño en el rango de bajas velocidades. Se estudia un esquema V/f=cte sensorless. Finalizado el estudio de los controles escalares, se desarrolla la teoría del control vectorial. Se estudia la teoría tras el control orientado en campo (FOC). Se estudian varios estimadores de flujo, se realizan simulaciones y se obtienen resultados experimentales. También se analiza el control vectorial indirecto (IFOC). Se estudian estrategias de FOC sensorless, acompañadas de simulaciones y resultados experimentales. Finalmente, se muestran otras estrategias de control y estimación existentes, como direct torque control (DTC), model reference adaptive system (MRAS) y estimación de velocidad por inyección de señales. Se presentan también las consideraciones prácticas más importantes para la implementación física de los controladores. / In this work the most important induction motor (IM) control schemes based on the fundamental model are reviewed. All the controllers are developed at a theorical level, complementing them with simulations, and most of them are also developed at a practical level, showing the obtained experimental results. The study begins with the theorical development of the IM fundamental model, showing its limitations. Then, the classical V/f=cte control is analyzed in open and closed loop applications, and some methods to improve its performance in the low speed range are also studied. A sensorless V/f=cte scheme is analyzed. After finishing the study of scalar control schemes, vector control theory is reviewed. The theory behind the field oriented control (FOC) scheme is developed. Indirect field oriented control (IFOC) is also analyzed. Sensorless FOC strategies are studied, complementing them with simulations and experimental results. Finally, alternative control and estimation strategies are shown, like direct torque control (DTC), model reference adaptive system (MRAS) and speed estimation through signal injection. Practical considerations regarding controller implementation are also presented.

El incremento en la demanda de materiales de construcción y su producción desmesurada ocasiona un aumento en la generación de contaminantes. Por tal motivo, para reducir estas emisiones se realizan estudios e investigaciones de materiales alternativos que ocasionen menos contaminación. La presente tesis aborda el tema de desarrollo de los geopolímeros como una alternativa al cemento ordinario Portland. Para cumplir con el tema, se inició con una revisión de los conceptos generales de los geopolímeros: A qué se le denomina geopolímero y cuál es su proceso de producción, el material precursor y el agente activador en la producción y cómo están compuestos, y una descripción de los precursores empleados en la investigación. Luego de la revisión bibliográfica, la investigación se separa en dos partes definidas por el material precursor utilizado en la producción del geopolímero: Ceniza volante y puzolana natural. La primera parte consistió en la caracterización del geopolímero a base de ceniza volante para entender la producción de los geopolímeros. La caracterización consistió en obtener la dosificación con la cual se obtiene la mayor resistencia a compresión posible. La dosificación resultante fue MS=1.00, Na2O=8%, w/b=0.26 y curado a 80°C durante 7 días, con lo que se obtiene una resistencia a compresión igual a 34.01 MPa. La segunda parte consistió en el desarrollo de un bloque de construcción utilizando un mortero de geopolímero ligero en base a puzolana natural y fibra natural. El bloque obtenido alcanzó una resistencia de 5.3 y 5.7 MPa a 7 y 28 días, respectivamente. Adicionalmente, se realizó ensayos de durabilidad bajo condiciones agresivas, estos ensayos mostraron un buen comportamiento de los bloques frente a la acción del fuego, altas temperaturas y agua. El estudio realizado demuestra la factibilidad de emplear los geopolímeros en la construcción.

En la última década, la industria Aero espacial y de transporte ha impulsado la implementación del proceso de soldadura por fricción batido o FSW (por sus siglas en ingles), en aleaciones de cobre, manganeso, titanio y aceros, debido a la necesidad de usar materiales de alta resistencia especifica que presentan baja soldabilidad. Sin embargo, debido a la baja resistencia específica del plomo, esas aleaciones no son consideradas atractivas por los diferentes sectores industriales que generan desarrollo en la tecnología (FSW). Por esta razón, no existe una literatura suficiente en cuanto a diseños de proceso y perfiles de herramientas que se ajusten a las características termo mecánicas de estas aleaciones. Además, es importante destacar que debido a su baja conducción de calor (35.5 W m-1 K- 1) y el bajo límite de fluencia de las aleaciones de plomo, se presenta un comportamiento plástico elevado, lo que dificulta la generación y tránsito del calor al interior de la junta y genera gran inestabilidad durante el proceso de batido. Ante el vacío de información existente, la investigación desarrollada en este estudio buscó analizar combinaciones de parámetros y diseño de herramientas para desarrollar la implementación del proceso FSW en una aleación de Pb-Sn- Sb, la cual es de gran interés para la industria de procesos de recubrimientos electrolíticos Los resultados obtenidos demostraron que es posible obtener soldaduras sanas con niveles superiores al 70% de eficiencia en la resistencia mecánica por medio de FSW, al utilizar un estrecho rango de parámetros de velocidad de rotación (1700 y 2000 RPM) y avance lineal (30 y 50 mm/min), se evidencia un afino de grano. Además, se observa que para velocidades entre 1800 y 1950 RPM a mayor velocidad de rotación se genera una reducción en el tamaño de la TMAZ.