El abordaje experimental se presenta como la primera mejor opción para el estudio de fenómenos físicos complejos. Este es el caso de las vibraciones generadas por flujo bifásico gas-líquido en tubo, donde una mezcla inmiscible de dos fluidos fluye en diversas configuraciones espaciales a través de un tubo induciéndole vibraciones. En la práctica, ese fenómeno es parte intrínseca de muchos procesos en industrias como la nuclear, petróleo y gas, refrigeración y generación de potencia. Instalaciones experimentales debidamente diseñadas para el estudio de este fenómeno son necesarias. Así, se presenta el diseño de un banco experimental para la generación de flujo bifásico gas-líquido orientado al estudio de vibraciones inducidas por flujo. Se discuten aspectos hidráulicos y estructurales. Se propone una novedosa metodología para la estimación de la presión de diseño, basada en un análisis fenomenológico. También se presentan criterios provenientes del código ASME B31 y de la práctica industrial para la evaluación de la integridad del tubo como elemento estructural. La metodología y los criterios citados fueron aplicados al caso de un tubo PVC Ø1” Sch.40 con agua y aire simulando las fases líquida y gaseosa, respectivamente. Con los resultados obtenidos, los parámetros de selección de los equipos de bombeo y de aire comprimido fueron discutidos y un dimensionamiento fue realizado. La evaluación de costos arrojó un monto de S/. 120 371.2 para el valor total del proyecto, donde 12.8% representó la mano de obra para las etapas de diseño y construcción. El presente diseño garantiza la experimentación de flujo bifásico gaslíquido con confiabilidad y seguridad. Sus directrices podrían auxiliar en la concepción, diseño y construcción de bancos experimentales para el estudio de flujo bifásico en diversas condiciones.

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

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Especifica los requerimientos mínimos de cálculo de abastecimiento de agua para un sistema contra incendios por agua para la bahía de lavado de volquetes y el taller de almacenamiento de llantas de los nuevos talleres de mantenimiento, ubicado en la Mina Toquepala - Tacna. Estas áreas exhiben las condiciones de talleres mecánicos al exterior donde se trabaja con maquinaria móvil, estaciones de trabajo y servicios fijos. El área de almacenamiento de llantas está separada y alejada del área de bahía de lavado. Se puede generar incendios por fallas eléctricas en los vehículos o en las instalaciones de servicios y por la naturaleza misma de los trabajos que se desarrollan en el área, con la posibilidad de tener algunos pocos en caliente. También está la posibilidad de tener derrames de combustibles, grasas, aceites o solventes. La protección de estas áreas estará dada principalmente por hidrantes exteriores que se conectaran mediante tubería de polietileno al hacer el recorrido bajo suelo se necesitara la ejecución de excavaciones en el terreno. / Trabajo de suficiencia profesional

Offshore oil production presents major challenges due to extreme environmental conditions. With present state of the art robotics, precision mechanics and automation it is now possible to provide solutions to those working conditions. The present work is part of a solution to the problem of the unblocking a subsea oil pipeline of small diameter and extensive length by designing and manufacturing a robot capable of moving inside the pipeline. Based on the previous study of an interdisciplinary group, the implementation of an umbilical cable was defined with the purpose of assuring the supply of electrical power for the robot’s energy requirements, control signals and a mechanical link to avoid the possibility of getting stuck. Similarly, the robot's movement strategy was defined based on a high reliability mechanism, capable of overcoming the great tension resulting from the interaction of the long umbilical cable with the inside of the pipe. In this work, the mechanical design is performed to implement a robot capable of overcoming big cable tensions with small components, integrating commercial components and others custom made. A solution was implemented to convert the electric power received through the cable to the mechanical power in the form required by the displacement mechanism. For this, a detailed engineering design is presented that integrates a high performance electric motor, a two-stage planetary gear transmission for high reduction ratio, a power split transmission driven by disc clutches and a mechanical power distribution stage required by the mechanism responsible for the displacement. / La producción de petróleo offshore presenta grandes desafíos por las condiciones en que se lleva a cabo, actualmente es posible darle solución con la ayuda de la robótica, la mecánica de precisión y la automatización. El presente trabajo es parte de una solución al problema de la desobstrucción en una tubería de petróleo submarina de pequeño diámetro y largo tendido mediante el diseño y la construcción de un robot capaz de trasladarse por el interior de la misma. En base al estudio previo de un grupo interdisciplinario se definió la implementación de un cable umbilical con el propósito de asegurar el suministro de potencia eléctrica para los requerimientos de energía de robot, el enlace de señales destinadas al control y un vínculo mecánico para proveer seguridad ante un eventual desperfecto. Similarmente se definió la estrategia de movimiento del robot en base a un mecanismo de alta confiabilidad, capaz de vencer una gran tensión producto de la interacción del largo cable umbilical con el interior de la tubería. En este trabajo se realiza el diseño mecánico para implementar un robot capaz de realizar grandes esfuerzos con componentes de tamaño reducido, integrando componentes comerciales y otros hechos a medida. Para ello, se implementó una solución para convertir la potencia eléctrica recibida a través del cable a la potencia mecánica en la forma requerida por el mecanismo que da lugar al movimiento. Para dicha solución se presenta un diseño detallado que integra un motor eléctrico de alto desempeño, una transmisión planetaria reductora de dos etapas, una transmisión inversora accionada por embragues de discos y una etapa de distribución de potencia mecánica requerida por el mecanismo responsable del movimiento.

The present work makes a study of the drag forces of umbilical cables of pipes inspection robots and aims to determine a valid model for their calculation. For this purpose, the physical models are developed in relation to the friction forces for the straight and curved sections in all their possible configurations, obtaining for each case a differential equation that models the friction phenomenon and that includes fluid and cable the characteristics. By solving the differential equation, an explicit expression is obtained for the value of the frictional force in each case. In the present work, the obtained model is evaluated in comparison with the traditional simplified model. It is also presented a study about the influence of the stiffness of the cable and how this characteristic generates the forces of the normal general forces at the ends of the curves that, finally, result in an additional component of the frictional forces. By comparison with actual drag force measurements, the model obtained is validated. The complexity of the calculations required for the determination of the pull forces in real pipes makes it necessary to use software tools to facilitate it. For this reason, two software applications are developed, one specific for rigid pipes and another one for flexible pipes. A series of strategies of how to keep low the maximum value of the cable tension are presented too. / El presente trabajo se dedica al estudio de fuerzas de arrastre de cables umbilicales de robot de inspección o desobstrucción de tuberías y tiene como objetivo la determinación de un modelo válido para el cálculo de las mismas. Para tal fin, se desarrollan los modelos físicos en relación a las fuerzas de rozamiento presentes para tramos rectos y curvas en todas sus configuraciones posibles, obteniéndose así, para cada caso, una ecuación diferencial que modela el fenómeno del rozamiento y que incluye las variables propias del fluido presente y las características pertinentes del cable. Mediante la resolución de esa ecuación diferencial, se obtiene una expresión explícita para el valor de la fuerza de rozamiento en cada caso. En el presente trabajo, el modelo obtenido es evaluado mediante comparación con el modelo simplificado tradicional de manera de ver los alcances del nuevo modelo. Se realiza también una presentación de la influencia que tiene la rigidez del cable y como esta rigidez a la flexión genera fuerzas normales adicionales en los extremos de las curvas que redundan finalmente en una componente adicional de las fuerzas de fricción. Mediante comparación con mediciones reales de fuerza de arrastre se valida el modelo obtenido Dada la complejidad de los cálculos requeridos para la determinación de las fuerzas de arrastre de tuberías reales se desarrollan dos aplicaciones de software para el cálculo de las mismas, una específica para tuberías rígidas y otra para tuberías flexibles utilizando algoritmos de cálculo basados en las ecuaciones determinadas. Son presentadas también, una serie de estrategias de forma de mantener acotado el valor máximo de la tensión de cable. Dentro de las estrategias están la elección de materiales de recubrimiento de cable que presenten un bajo coeficiente de fricción con la tubería, la adopción de cables cuyo peso específico sea tal que el peso se iguale a la fuerza de empuje y la incorporación de varios dispositivos de tracción del cable de modo de mantener bajas las contra tensiones del cable utilizando un sistema distribuido de empuje.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / El objetivo general del proyecto es elevar la calidad de vida de la población, por consiguiente, la disminución de casos de enfermedades diarreicas y parasitarias, mejorando el nivel de servicio de agua potable del centro poblado Monte Alegre, distrito de Irazola, provincia de Padre Abad, departamento de Ucayali, Perú. Busca un eficiente servicio de agua potable, el cual se logrará con la perforación de un (01) pozo tubular como fuente de abastecimiento, con su respectivo equipamiento electromecánico e hidráulico, suministro eléctrico, instalación de línea de impulsión de agua (pozo-reservorio), construcción de un reservorio elevado de agua potable, línea de aducción, la instalación de nuevas redes matrices y de distribución y de conexiones domiciliarias. / Trabajo de suficiencia profesional

Offshore oil production presents major challenges due to extreme environmental conditions. With present state of the art robotics, precision mechanics and automation it is now possible to provide solutions to those working conditions. The present work is part of a solution to the problem of the unblocking a subsea oil pipeline of small diameter and extensive length by designing and manufacturing a robot capable of moving inside the pipeline. Based on the previous study of an interdisciplinary group, the implementation of an umbilical cable was defined with the purpose of assuring the supply of electrical power for the robot’s energy requirements, control signals and a mechanical link to avoid the possibility of getting stuck. Similarly, the robot's movement strategy was defined based on a high reliability mechanism, capable of overcoming the great tension resulting from the interaction of the long umbilical cable with the inside of the pipe. In this work, the mechanical design is performed to implement a robot capable of overcoming big cable tensions with small components, integrating commercial components and others custom made. A solution was implemented to convert the electric power received through the cable to the mechanical power in the form required by the displacement mechanism. For this, a detailed engineering design is presented that integrates a high performance electric motor, a two-stage planetary gear transmission for high reduction ratio, a power split transmission driven by disc clutches and a mechanical power distribution stage required by the mechanism responsible for the displacement. / La producción de petróleo offshore presenta grandes desafíos por las condiciones en que se lleva a cabo, actualmente es posible darle solución con la ayuda de la robótica, la mecánica de precisión y la automatización. El presente trabajo es parte de una solución al problema de la desobstrucción en una tubería de petróleo submarina de pequeño diámetro y largo tendido mediante el diseño y la construcción de un robot capaz de trasladarse por el interior de la misma. En base al estudio previo de un grupo interdisciplinario se definió la implementación de un cable umbilical con el propósito de asegurar el suministro de potencia eléctrica para los requerimientos de energía de robot, el enlace de señales destinadas al control y un vínculo mecánico para proveer seguridad ante un eventual desperfecto. Similarmente se definió la estrategia de movimiento del robot en base a un mecanismo de alta confiabilidad, capaz de vencer una gran tensión producto de la interacción del largo cable umbilical con el interior de la tubería. En este trabajo se realiza el diseño mecánico para implementar un robot capaz de realizar grandes esfuerzos con componentes de tamaño reducido, integrando componentes comerciales y otros hechos a medida. Para ello, se implementó una solución para convertir la potencia eléctrica recibida a través del cable a la potencia mecánica en la forma requerida por el mecanismo que da lugar al movimiento. Para dicha solución se presenta un diseño detallado que integra un motor eléctrico de alto desempeño, una transmisión planetaria reductora de dos etapas, una transmisión inversora accionada por embragues de discos y una etapa de distribución de potencia mecánica requerida por el mecanismo responsable del movimiento.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Diseña la línea de conducción e instalación de bombeo para la ampliación del sistema de agua potable en los anexos de Paita de la región Piura, beneficiando a 7869 pobladores para el año 2018, y para una proyección futura a 20 años a 16248 habitantes del distrito de Paita, abasteciéndolos con agua potable durante las 24 horas. Para la estimación de la población futura se utilizó el método geométrico, ya que este se acercaba a la curva generada por los censos del Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI), esta población fue utilizada para estimar los caudales de diseño (caudal máximo diario y el caudal de bombeo), una vez obtenido el caudal máximo diario se procedió a realizar el cálculo hidráulico mediante las ecuaciones de Bernoulli modificada, Darcy Weisbach, Colebrook-White y entre otras resultando para la línea de conducción proyectada una tubería de DN 250 mm, la cual conduce el agua potable desde el empalme de la línea de conducción existente de 900 mm hacia la cisterna semi enterrada de 600 m3 y de esta mediante la instalación de un sistema de bombeo se conducirá hacia el reservorio elevado proyectado de 1700 m3, la cual fue seleccionada para una altura dinámica total de 39,60 m y para un caudal de bombeo de 76,33 l/s; luego de seleccionar la bomba se procedió a la ubicación por debajo del nivel de aguas máximas de la cisterna, ya que se tiene una carga positiva, la misma que cebará la bomba por gravedad sin utilizar una bomba de vacío o instrumentos que nos generen costos adicionales al proyecto. Finalmente se determinó una tubería de diámetro DN 250 mm para la succión de la bomba y una tubería de diámetro DN 200 mm para la impulsión de la bomba. / Trabajo académico

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Analiza la vaporización de un tanque para el almacenaje de gas licuado de petróleo con el cual se desea satisfacer una demanda interna en las oficinas de “maquinarias y pacífico” que se encuentran dentro del edificio República de Panamá. Realiza los cálculos de la red interna de los diámetros, presiones y velocidades usando las ecuaciones de la mecánica de fluidos. Con los resultados obtenidos se realiza una comparación usando la ecuación de Renouard. / Tesis

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Evalúa el sistema de abastecimiento de agua en el distrito de Aguas Verdes - región Tumbes, esto con el fin de plantear una solución al déficit de agua que aqueja a esta localidad. En primer lugar se realiza un estudio de la oferta y demanda actual para calcular el caudal de regulación que satisfaga a la población. Según los resultados, el caudal de regulación para el abastecimiento de agua para un horizonte de 20 años es elevado. En tal sentido se plantea la ampliación y el mejoramiento de las instalaciones actuales que consiste en la perforación de dos nuevas fuentes de agua que estarán ubicados en zonas estratégicas del distrito, el agua de los dos pozos será conducido mediante líneas de impulsión a dos reservorios elevados denominados REP01 de 800m3 y REP02 de 600m3. Por otra parte se mejorará las instalaciones del pozo existente PE05 y reservorio REE 01 de 250m3 de agua por presentar serias deficiencias. Para un mejor aprovechamiento y eficiencia en la distribución de agua se ha dividido la localidad en tres áreas de influencia, el área N°01 será abastecida por el reservorio futuro REP01 de 800m3, el área N°02 por el reservorio REP02 de 600m3 y finalmente el reservorio existente abastecerá al área de influencia N°03. Finalmente se puede mencionar que el presente estudio ha sido desarrollado en base a los conceptos de la Ingeniería Mecánica de Fluidos, es así que calcula los mejores diámetros de las tuberías de impulsión, calcula la potencia de las bombas que serán instalados en los pozos, las sobrepresiones por golpe de ariete y otros parámetros de diseño. / Trabajo de suficiencia profesional