La aplicación para medir la rugosidad con teléfonos inteligentes Roadroid, presenta una alternativa confiable con grandes beneficios técnicos y económicos si se le comparada con los métodos más usados hoy en día en carreteras. Por el lado técnico, la clasificación por precisión del IRI calculado es de clase 2 según el Banco Mundial, igual de precisa que los instrumentos más utilizados en la actualidad como por ejemplo los perfilómetros laser. Económicamente se pueden reducir los costos en más de un ochenta (80) porciento por cada análisis de rugosidad, sin contar los beneficios extra con los que esta cuenta como por ejemplo el no necesitar mantenimiento y poseer una muy baja devaluación en el tiempo. Roadroid cuenta con herramientas que permiten generar informes y realizar un control de rugosidad de manera clara, didáctica y efectiva. La aplicación móvil traslada los resultados a una plataforma virtual donde cuenta con automatizaciones que agilizan el trabajo de gabinete, generando gran eficiencia al poder realizar mayores kilómetros de análisis a precios más bajos generando un importante valor agregado. La presente Tesis, más allá de presentar el marco teórico respecto a rugosidad, presenta diferentes estudios con Roadroid realizados en el entorno local buscando evaluar los diferentes ruidos que influyen en la aplicación, mostrando los pasos para una aplicación verás y los diversos beneficios que esta posee. Se realizaron tres ensayos en la ciudad de Lima: se evaluó la rugosidad de la vía expresa pudiendo comparar los resultados de IRI estimado y calculado hallados por el programa, se comparó la rugosidad a lo largo de una arteria principal para mostrar la variación de esta en el tiempo y el uso de la aplicación para labores de mantenimiento, y se evaluó la influencia en los resultados debido a la variación en la velocidad durante el muestreo. Paso siguiente, se analizaron los resultados anexados en base a las hipótesis de investigación planteadas, pudiendo concluir que: la rugosidad en la vía expresa cumple con la norma peruana CE.010 al poseer un IRI menor que el límite de 2.5 m/km, la variación entre los resultados de IRI calculado y estimado no van más allá de un dos (2) porciento de variación, en cuanto a comparación distrital se encontró que el tránsito ha generado un mayor daño en los distritos de San Isidro y Miraflores a comparación del Cercado de Lima y Lince, por último concluyó que la variación de la velocidad al momento del muestro generó una variación muy notoria en los resultados siendo nuestro índice de correlación entre muestras menor a 0.17. / Tesis

Actualmente en el Perú, el transporte es una actividad importante que forma parte del sector comercial, industrial y turístico. Es por ello que las carreteras y el estado en el que se encuentran influyen directamente en la economía del país. De igual manera, para cuantificar y determinar el estado de sus calzadas existen dos alternativas: el índice de serviciabilidad actual (ISA) y el índice de rugosidad internacional (IRI). El primero es un parámetro subjetivo; mientras que el segundo es uno objetivo y calculado a partir de fórmulas planteadas por el Banco Mundial. Para determinar el IRI existen muchos métodos y equipos diversos, uno de ellos es el Roadroid, una aplicación desarrollada para teléfonos inteligentes que permite analizar el estado de las calzadas. En la presente tesis se utiliza esta aplicación para determinar la condición de las calzadas de las carreteras de la ciudad de Huánuco y sus alrededores, resaltando sus ventajas y comparando los resultados proporcionados con la condición observada en campo. Se determinó que las calzadas de Huánuco tienen un IRI promedio de 5.96; la carretera “la colectora”, un IRI de 6.6; y la carretera central tramo Huánuco – Tingo María, un IRI de 5.85. Mientras que las calzadas de las carreteras al aeropuerto y a la cueva de las lechuzas tienen un IRI promedio de 1.64 y 1.8 respectivamente. Asimismo, se determinó que el cIRI y el eIRI se asemejan y tienen una relación lineal a partir de velocidades mayores o iguales a 67 Km/h. Por último, se observó que el Roadroid proporciona valores de eIRI y cIRI parecidos al IRI obtenido utilizando mira y nivel, pero con un rendimiento superior. / Tesis

Ingeniera Civil Mecánica / Este estudio se realizó en el Centro Avanzado de Manufactura [AMRC], Universidad de Sheffield, Reino Unido, dentro de su programa Proving Factory, que busca dar soporte a las industrias para optimizar sus procesos de mecanizado. Tata Steel, la empresa asesorada, financió los experimentos y proporcionó los aceros. El objetivo de este trabajo es obtener una baja rugosidad mediante el torneado, menor a 0,4 µm y así eliminar un segundo proceso, el rectificado, considerando tres tipos de aceros: de alta resistencia 300M e inoxidables 410 y PH13-8Mo. Los ensayos para determinar el efecto de los parámetros de corte, la geometría, el material del inserto y el desgaste sobre la rugosidad se clasificaron en 5 grupos. El primero es un análisis del desgaste en el tiempo, con los materiales en condición blanda. En los siguientes grupos, la condición fue dura. En el segundo se probaron 6 insertos con distintas geometrías y materiales de corte aplicados en el acero PH13-8Mo. Las menores rugosidades se obtuvieron con la geometría wiper (radios de nariz múltiples). Conforme al desempeño, se escogió el mejor carburo con radio 1,6 mm y el cermet de radio 0,8 mm, los cuales fueron posteriormente probados en los otros dos materiales. En el tercer grupo se hicieron combinaciones de tasas de alimentación y velocidades de corte con el fin de evaluar las tendencias de 5 características: rugosidad, productividad, fuerzas, condición del inserto y morfología de la viruta. Se asignaron puntajes y ponderaciones a las medidas, lo que permitió visualizar tendencias. A partir de resultados anteriores, en el cuarto grupo se determinó, para cada material, el inserto de mejor desempeño entre los considerados, y la velocidad V15 (para una vida útil del inserto de 15 minutos). En el quinto grupo se buscó establecer una correlación entre las mediciones de desgaste del inserto y rugosidad de la pieza, sin resultado satisfactorio. Por último se hizo un estudio comparativo de los precios, considerando la productividad y otros factores. Se concluye que la tasa de alimentación es el factor que más afecta la rugosidad; con valores menores se consigue un mejor acabado superficial, sin embargo valores muy bajos disminuyen la calidad. Mayores velocidades de corte son mejores en términos de la rugosidad, pero también existe un límite. Menores radios de los insertos producen resultados más dispersos a distintas tasas de alimentación. La geometría wiper es una gran mejora, pues consigue bajas rugosidades, incluso a altas tasas de alimentación. Por otra parte, al mecanizar materiales más duros, disminuye la vida de la herramienta y su V15, es costoso, por la baja productividad o, en su defecto, por el precio de los insertos. Para cada material se estableció el inserto más adecuado entre los considerados aquí. Para el acero 410, el carburo a 380 m/min, PH13-8Mo carburo a 305 m/min, aunque con este valor la rugosidad es cercana a 0,5 µm. Para el material 300M, CBN ya sea en seco o con refrigerante a velocidades de 305 y 320 m/min respectivamente. Si bien estos insertos tienen un elevado valor, se recomiendan por su alta productividad.

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Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / En este trabajo de tesis se presenta un estudio de fenómenos cinéticos que tienen lugar durante el proceso de corrosión temprana de acero al carbono AISI 1020 en soluciones (neutras) cloradas y su dependencia con la rugosidad. La cinética de corrosión se determinó mediante el análisis de curvas corriente/potencial obtenidas por barrido lineal de potencial a una velocidad de 1 mV s−1 aplicado a un electrodo rotatorio de acero al carbono en una solución acuosa de NaCl con concentración en el rango de 0,01 a 0,1 M. Los resultados muestran que la presencia de oxígeno aumentó la corriente de corrosión (i_corr) y desplazó el potencial de corrosión (E_corr) a potenciales más positivos, el incremento de la velocidad de rotación del electrodo aumentó la i_corr y la corriente límite para la reducción de oxígeno, y el aumento de la rugosidad desplazó el E_corr a potenciales más negativos y aumentó la i_corr. Un estudio morfológico asociado a los procesos iniciales de la corrosión de acero al carbono AISI 1020 en solución 0,02 M de NaCl y pH neutro (~6,85) consistió en el registro de una serie temporal de microfotografías in-situ durante la aplicación, sobre el electrodo de trabajo, de transientes potenciostáticos de densidad de corriente resultante de un pulso escalón de potencial anódico desde un potencial de reposo hasta 0 V vs. EHE. El análisis de los resultados obtenidos demostró que la densidad de corriente asociada a la disolución anódica del electrodo de acero al carbono AISI 1020 se puede separar en dos componentes: uno correspondiente al proceso de nucleación y crecimiento de corrosión por picaduras (i_p ) y otro relacionado con el proceso de nucleación y crecimiento de un producto de corrosión insoluble (i_ox ), que en este caso correspondería a un hidróxido de hierro hidratado (Fe(OH)2 xH2O). A partir de los resultados experimentales se propuso un modelo matemático, basado en la teoría de electronucleación y crecimiento de metales sobre un sustrato, para caracterizar de forma independiente la densidad de corriente transiente asociada a cada uno de los procesos de corrosión identificados y su dependencia con la rugosidad. Así, la superficie menos rugosa presentó una mayor tendencia a la formación de picaduras mientras que una superficie con mayor rugosidad presentó una corrosión influenciada principalmente por la formación de parches de (Fe(OH)2 xH2O) en la superficie. Finalmente, un modelo mecanístico se propuso para ilustrar la corrosión observada sobre el acero.

En esta tesis se ha estudiado experimentalmente el comportamiento tribológico de uniones roscadas utilizadas en la industria del petróleo y el gas. Se evaluó la influencia de la rugosidad superficial en el comportamiento tribológico mediante un tribosistema lubricado acero contra acero. Además, se determinó el comportamiento tribológico de diferentes lubricantes para roscas y diferentes tipos de recubrimientos de fosfato de Mn. Los ensayos se llevaron a cabo en condiciones de deslizamiento bajo altas presiones de contacto y baja velocidad, utilizando un ensayo del tipo bloque-sobreanillo lubricado, con el fin de simular a pequeña escala, las condiciones de contacto que se encuentran en el sello de las uniones roscadas utilizadas en las tuberías de conducción y revestimiento de gas y petróleo. También, la influencia de la rugosidad fue evaluada variando la topografía superficial de los anillos en Ra entre 1,3 y 3 mm y utilizando como lubricante una grasa conteniendo plomo, cobre, zinc y grafito. Se estableció una relación entre los valores de rugosidad en Ra y Rt con el desgaste. Los resultados indicaron que en el rango de rugosidades estudiado, el daño por desgaste disminuye un 40 % con el aumento de la rugosidad del anillo. Además, se caracterizaron cuatro grasas con y sin aditivos de metales pesados. Se observó la distribución de los aditivos utilizando microscopía óptica (MO) y de escaneo electrónico (SEM), y mediante espectroscopia de energía dispersiva (EDS). Los ensayos mostraron que el compuesto para roscas que contiene plomo, zinc y cobre manifestó el mejor comportamiento, con una reducción en el desgaste de aproximadamente 20 % con respecto a las otras grasas. Estos resultados están de acuerdo con la experiencia en campo. Los resultados de fricción no mostraron diferencias significativas entre las grasas, demostrando que el comportamiento al desgaste es influenciado por el paquete de aditivos. Por otra parte, los diferentes recubrimientos de fosfato de Mn se obtuvieron variando la concentración de activador en el baño de activado entre 0 y 0,7 g/l. Se observó que el aumento de la concentración de activador produce la disminución exponencial del tamaño de cristal junto con un buen cubrimiento de la superficie y además, la disminución del volumen disponible para alojar lubricante. Los resultados indicaron que los recubrimientos con un tamaño de cristal promedio de 16 mm poseen el mejor desempeño tribológico. Una vez culminado los ensayos, las superficies desgastadas se analizaron mediante MO, SEM, EDS y microscopía de escaneo láser (LSCM). Las superficies desgastadas revelaron daños por los mecanismos de ratchetting de bajo ciclo y desgaste por delaminación. / This thesis experimentally studied the tribological behavior of threaded joints used in the oil and gas industry. The influence of surface roughness on the tribological behavior was evaluated using a lubricated steel against steel tribosystem. Furthermore, the tribological behavior of different thread compounds (lubricants) and different types of Mn phosphate coatings was determined. Tests were carried out under high contact pressure and slow sliding speed conditions, using a lubricated block-on-ring test, in order to simulate at small scale, the contact conditions found in the seal of the threaded joints used in oil & gas casing and tubing strings. Also, the influence of the roughness was assessed by varying the surface topography of the rings between the Ra values of 1,3 and 3 mm and using as lubricant a grease containing lead, copper, zinc and graphite. A relationship between Ra and Rt roughness values with wear was established. The tests results showed that in the roughness range studied, the wear damage decreases about 40 % with the increasing roughness of the ring. In addition, four thread compounds containing and non-containing metal additives were characterized. The distribution of additives was observed by optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), and with energy dispersive spectroscopy (EDS). Tests showed that the lead, zinc and cooper containing thread compound displayed the best behavior, with a wear reduction of approximately 20 % with respect to the other dopes. These results are in line with previously known oilfield experience. Friction results showed no significant differences between dopes, being the wear behavior influenced by the additive package. Moreover, different Mn phosphate coatings were produced by varying the activator concentration of the activated bath between 0 and 0,7 g/l. It was observed that increasing the concentration of activator produces an exponential decay of crystal size with a good surface coverage and also, the growth of the volume available to lodge lubricant. The results indicated that the coatings with an average crystal size of 16 mm have the best tribological performance. Upon completion of the tests, worn surfaces were analyzed by OM, SEM, EDS and laser scanning microscopy (LSCM). Worn surfaces revealed damage by low-cycle ratchetting and delamination wear mechanisms.

Las concesiones de carreteras en el Perú se ejecutan hace más de veinte años y han otorgado grande beneficios como mejorar la accesibilidad en territorio nacional favoreciendo el comercio y el turismo, generar mayores posibilidades de desarrollo urbano, promover el empleo y reducir los tiempo de viaje producto de una adecuada infraestructura vial. Una carretera en óptimas condiciones ofrece una buena serviciabilidad y se refleja en un manejo seguro y confortable en la vía nacional. Estas características mencionadas presentan una relación directa con la rugosidad del pavimento. La rugosidad se cuantifica a través del IRI (Índice de Rugosidad Internacional), el cual es un indicador estándar de rugosidad en carreteras y sirve como parámetro de referencia en la medición de la calidad de la superficie de rodadura. Existen diferentes métodos de medición dividido en cuatro niveles, siendo el primero el más exacto en los cálculos de rugosidad, cuyo equipo más utilizado es el perfilómetro láser. Por otro lado, existe una aplicación novedosa de nombre Roadroid que calcula el IRI y utiliza el acelerómetro del smartphone. Con esta aplicación se tendrá un conocimiento rápido sobre el estado de la carretera. La presente tesis se enfocará en comparar los resultados del IRI de un perfilómetro láser y el software Roadroid. La concesionaria a cargo de la Red Vial 4 utiliza anualmente el perfilómetro láser para conocer el estado de la vía nacional y tomar acciones preventivas para otorgar un buen nivel de serviciabilidad. En contraste, se realizará una medición para calcular la rugosidad de un tramo de la Red Vial 4 utilizando el software Roadroid y con la data de la concesionaria se realizará un análisis comparativo entre ambos equipos de medición y se evaluará la eficiencia de la aplicación para celular. El sector escogido fue el tramo de Huarmey – Casma. Es una autopista que presenta dos carriles para cada dirección, sur a norte y viceversa. Los resultados obtenidos con el software fueron de 1.2 m/km y 1.3 m/km en cada calzada de la vía y con el perfilómetro láser se obtuvo 1.11 m/km y 1.16 m/km respectivamente. Por otra parte, se comprobó que al trasladarse en el vehículo para la recolección de datos en el rango de velocidad de 75 a 90 km/h los valores del IRI estimado e IRI calculado se correlacionan. / Tesis

Ingeniero Civil Mecánico / Este estudio se realizó en el Centro Avanzado de Manufactura [AMRC], Universidad de Sheffield con Boeing, Reino Unido, dentro de departamento Fábrica del Futuro (FoF), que busca generar estudios de avanzada en la manufactura de materiales de uso aeroespacial. El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia que presentan los parámetros de corte en torno sobre la vida a la fatiga en una muestra de Ti-6Al-4V, mediante la observación de la rugosidad superficial obtenida. Inicialmente se establece la base teórica que modela el fenómeno de fatiga y, paralelamente se estudian las variables de corte de mayor incidencia en la integridad superficial de una operación de torno. Se escogen las variables velocidad de corte, profundidad de corte, avance y estado de la herramienta como las variables manipuladas del experimento. Se trabajó con un diseño factorial fraccionado de ocho niveles con doble centro, lo cual se traduce en doce especificaciones centradas en 100 [m/s], 0,3 [mm] y 0,2 [mm/rev] respectivamente para cada variable. El tipo de estudio de fatiga escogido corresponde a un ensayo axial con R=0,1 y frecuencia de 10 [Hz], controlado en fuerza y probeta de sección transversal cuadrada. La manufactura necesaria para obtener mediante una operación de torno, las probetas de fatiga, se genera principalmente mediante el doble refrentado de un disco con el perfil de la norma ASTM: E606. Mediante electroerosión con hilo se cortan radialmente estas probetas, logrando que para las doce especificaciones del diseño experimental, se cuente con cuatro probetas por cada una. Las mediciones de rugosidad superficial mediante un método de contacto con rugosímetro Mitutoyo y un método óptico con el uso del microscopio confocal Alicona, se observa una clara influencia del avance como variable principal en este parámetro. La velocidad de corte pareciera incidir, pero con una menor influencia evidente. Estos dos métodos presentaron diferencias entre ellos, pero comparten datos dentro de cierto rango estadístico, dando cuenta de la variabilidad del parámetro medido, dependiendo del método escogido y la variabilidad intrínseca del parámetro. La vida a la fatiga aproximada inicial se establece en los 104 ciclos. Mediante criterios de fatiga Gerber y Sodeberg, se establece una carga máxima nominal de 40 [kN]. Se obtienen resultados de vida a la fatiga en torno a los 1,5∙〖10〗^4 ciclos. Seguidamente se aumenta la carga a 43 [kN], disminuyendo el número de ciclos. Con la unión de ambos resultados, se obtiene un gráfico SN que permite visualizar el comportamiento de fatiga de cada especificación. Al realizar una ampliación en rango de interés e interpolaciones a niveles de esfuerzo común, se diferencian las especificaciones de acuerdo a su avance y rugosidad, presentando una mayor influencia de la rugosidad en las zonas de bajo número de ciclo y una mayor heterogeneidad en mayores números de ciclos. Para mayores esfuerzos la rugosidad disminuye el número de ciclos esperado. Al disminuir la carga, aumenta el número de ciclos esperado y la influencia de la rugosidad tiende a atenuarse. / Este trabajo ha sido financiado parcialmente por la Universidad de Chile y por el Advanced Manufacturing Research Centre with Boeing, The University of Sheffield

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Actualmente en el Perú, el transporte es una actividad importante que forma parte del sector comercial, industrial y turístico. Es por ello que las carreteras y el estado en el que se encuentran influyen directamente en la economía del país. De igual manera, para cuantificar y determinar el estado de sus calzadas existen dos alternativas: el índice de serviciabilidad actual (ISA) y el índice de rugosidad internacional (IRI). El primero es un parámetro subjetivo; mientras que el segundo es uno objetivo y calculado a partir de fórmulas planteadas por el Banco Mundial. Para determinar el IRI existen muchos métodos y equipos diversos, uno de ellos es el Roadroid, una aplicación desarrollada para teléfonos inteligentes que permite analizar el estado de las calzadas. En la presente tesis se utiliza esta aplicación para determinar la condición de las calzadas de las carreteras de la ciudad de Huánuco y sus alrededores, resaltando sus ventajas y comparando los resultados proporcionados con la condición observada en campo. Se determinó que las calzadas de Huánuco tienen un IRI promedio de 5.96; la carretera “la colectora”, un IRI de 6.6; y la carretera central tramo Huánuco – Tingo María, un IRI de 5.85. Mientras que las calzadas de las carreteras al aeropuerto y a la cueva de las lechuzas tienen un IRI promedio de 1.64 y 1.8 respectivamente. Asimismo, se determinó que el cIRI y el eIRI se asemejan y tienen una relación lineal a partir de velocidades mayores o iguales a 67 Km/h. Por último, se observó que el Roadroid proporciona valores de eIRI y cIRI parecidos al IRI obtenido utilizando mira y nivel, pero con un rendimiento superior.