El presente trabajo de tesis está enfocado en desarrollar una metodología para el estudio de los efectos del terreno sobre tuberías de gas enterradas (gasoductos), basado en la problemática encontrada de las cargas inesperadas sobre las instalaciones de gas debido al suelo en proyectos al interior del país, como lo es Camisea. Para lograr este objetivo, se utilizó el modelo constitutivo de Drucker - Prager para representar el terreno, así como también las propiedades de cohesión y ángulo de fricción para definir su comportamiento mecánico. El estudio está basado en el análisis por elementos finitos de diferentes modelos que incluyen terreno y tubería bajo los efectos de diferentes cargas: peso propio del terreno, carga vertical sobre la superficie del terreno, carga oblicua sobre la superficie del terreno y presencia de una falla o plano de deslizamiento al interior del terreno pasando por la posición donde está enterrada la tubería. Para tal estudio, se usó el software ANSYS en sus versiones 14 y 14.5. Asimismo, se trabajó una parte en conjunto con el Centro Internacional de Métodos Numéricos para la Ingenería (CIMNE), quienes apoyaron en el estudio desde su sede en Cataluña, Barcelona. Ellos desarrollaron el modelo de plasticidad de Drucker – Prager en el software COMET y mostraron algunas simulaciones que permitieron estudiar el comportamiento del suelo cuando existen deformaciones plásticas en el mismo. Una vez realizadas las simulaciones y el análisis de las mismas, se pudieron obtener conclusiones que podrán servir como directrices en investigaciones futuras sobre el tema. Se encontró que las cargas sobre el terreno tienen poca o nula influencia sobre la tubería si esta se encuentra enterrada a una profundidad adecuada; además, se observó un aumento de la magnitud de los esfuerzos en presencia de una falla en el terreno, que fue representada como un plano de deslizamiento del mismo.

El polipropileno es un material con características únicas, ya que su composición hace que sea un plástico muy resistente y que sus aplicaciones sean muy diversas. El sistema de tuberías de polipropileno viene siendo usado desde 2008 y ha revolucionado las bases de la fontanería por lo que es utilizado actualmente en un 60% de las obras de construcción. En este caso se evaluará los beneficios de las tuberías de polipropileno en comparación a las tuberías de PVC mediante un análisis comparativo entre el trazado y diseño para ambos sistemas. Por un lado, se contrastará las condiciones del trazado y diseño de los dos sistemas de tuberías. Por otro lado, se comprará cálculo de pérdidas de presión que se generan en ambos sistemas. La metodología se ampara en los pilares de una investigación cuantitativa. Se realizará el trazado y diseño utilizando las consideraciones para cada tipo de tuberías en el caso del pabellón de aulas de informática de un colegio en el distrito de La Molina. Los resultados que se obtuvieron muestran que existe un beneficio de utilizar menores accesorios con las tuberías de `polipropileno, sin embargo, en el este dato no ha influido en el cálculo de caída de presión, ya que sí se considera el coeficiente de rugosidad. Por otra parte, las dimensiones de los diámetros con polipropileno en este sistema fueron mayores que el de PVC, ya que se utiliza unidades de medida como es el métrico. Por lo tanto, se concluye que las condiciones de trazado y dimensionamiento con polipropileno generan mayores facilidades maximizando recursos en comparación de las tuberías de PVC. Asimismo, se presentaron algunas recomendaciones para trabajos futuros para profundizar el tema de la investigación.

Como parte del desarrollo del área de instalaciones sanitarias para un proyecto de edificación, se realiza en el presente trabajo de investigación el diseño de una red de agua fría utilizando tuberías de polipropileno (PPR). Esto siendo un estudio adicional al desarrollo del expediente técnico del proyecto “Pabellón de Salas de Cómputo del Colegio”. Este material resulta poco común en nuestro entorno ya que de manera cotidiana se emplean tuberías de PVC. Sin embargo, demostraremos tanto de manera cualitativa como cuantitativa, que el uso del primer material mencionado puede ser beneficioso para futuros proyectos a diseñarse en nuestro país. De manera cualitativa podremos comparar aspectos técnicos, económicos y de proceso constructivo; así como de manera cuantitativa podremos determinar las pérdidas de acuerdo a los cálculos sustentados a continuación. Tomando como referencia a la norma IS.010 del Reglamento Nacional de Edificaciones, se logra el diseño de los diámetros de la red, partiendo de la ecuación de Hazen Williams. Además, a través de una revisión de literatura, conseguimos completar la comparación propuesta. Como conclusión queda establecida la facilidad y recomendación para la aplicación de este material, mediante los criterios evaluados. Finalmente, mediante este documento se fomenta la aplicación de este tipo de tuberías para edificaciones.

El presente trabajo de investigación permite establecer un modelo analítico lineal de una junta mecánica semirrígida Victaulic estilo 77, utilizada para unir codos de radio mayor (1.5D, 3D, 5D) con tuberías rectas de acero al carbono en servicios de transporte a presión de pulpa minera. En la industria minera peruana el traslado de pulpa mediante tuberías es ampliamente utilizado, permitiendo aislar la pulpa de entornos sensibles. Sin embargo, la pulpa genera abrasión y consecuentemente desgaste en cambios de dirección, especialmente en codos. El reemplazo de estos últimos elementos casi siempre se realiza en parada de planta donde el tiempo para su sustitución es limitado. El presente trabajo, mediante el modelo antes descrito, permite garantizar un diseño de disposiciones de tuberías confiables bajo la norma ASME B31.3, donde es posible utilizar codos con uniones Victaulic estilo 77 sin ningún tipo de soporteria para algunos casos presentados, ahorrando tiempo valioso en el desmontaje y montaje. Gracias al modelo se puede establecer el nivel de flexibilidad de este tipo de juntas comparando su comportamiento con uniones de tubería rígida y flexible, lo que permite concluir que este tipo de conexión se apega más al comportamiento de una unión flexible, próxima a un tipo de unión articulada. Adicionalmente, con los resultados se obtienen recomendaciones de ubicación y cantidad de soportes para tuberías rectas e instalaciones que involucran codos de radio superior. Estas recomendaciones permiten diseñar los soportes estructurales típicos donde realmente son necesarios. / Tesis

Dada la falta de mantenimiento en la parte interna de las tuberías forzadas de las Centrales Hidroeléctricas Huinco y Matucana, se considera que hay pérdidas de carga, los cuales tienden a reducir el rendimiento y la capacidad de producción de energía. Por lo cual se desarrolla el proyecto para verificar si las pérdidas de carga tienen alguna influencia sobre el mantenimiento de las centrales para lo cual se debe hacer un análisis teórico y económico en los diferentes tramos de tubería y encontrar la mejor alternativa sobre el pintado y limpieza de las tuberías forzadas. / Tesis

En la zona andina del Perú se viene incentivando la construcción de pequeñas centrales hidroeléctricas como medida ante la falta de redes de conexión eléctrica convencionales, aprovechando el gran potencial de generación energética de una región rica en recursos naturales renovables. A pesar del apoyo del gobierno para el financiamiento de este tipo de proyectos, la limitada información con la que se cuenta orientada a maximizar los beneficios de la inversión es actualmente un problema que acarrea la industria eléctrica nacional. En esta investigación se busca identificar el material de construcción para tuberías forzadas en pequeñas centrales hidroeléctricas que optimice los procesos de construcción y producción de energía, mediante un enfoque económico. El caso de estudio propuesto para el análisis corresponde a la pequeña central hidroeléctrica Mantaro, en el departamento de Huancavelica. La metodología expuesta a continuación se basa en la determinación del diseño óptimo de las tuberías forzadas para cada uno de los materiales propuestos (acero, refuerzo con fibra de vidrio y polietileno de alta densidad) y los costos relacionados a la construcción de las tuberías y energía producida en la planta. Los resultados de la investigación sentarán un precedente sobre el desempeño de distintos materiales de tuberías forzadas en centrales hidroeléctricas de características similares, facilitando la toma de decisiones al momento de elegir una alternativa que permita el aprovechamiento de la central de manera eficaz y se traduzca en un mayor ahorro de capital.

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.

En el presente trabajo se ha realizado el diseño hidráulico de un sistema gravimétrico para transportar 202 m3/h de relave minero desde la planta procesadora de minerales hasta la presa de relaves, aprovechando un desnivel de 226 m. El diseño hidráulico ha sido conceptualizado como recepción, acondicionamiento, transporte y evacuación. La recepción y acondicionamiento del relave se logra con el sistema de recepción, el transporte se realiza a tubería llena presurizada y finalmente se evacúa el relave hacia el sistema de descarga a la presa de relaves con una presión requerida. El relave se ha caracterizado como una pulpa homogénea de 1.5 de densidad específica, 52.5% de concentración en peso y 29% de concentración en volumen, cuyo comportamiento viscoso es de tipo Bingham. Esta pulpa tiene partículas en suspensión de 27 μm en promedio, cuya densidad específica de sólido seco es de 2.7. Respecto al transporte, la línea se ha dividido en dos tramos de tubería con diferente diámetro. El primero comprende los primeros 190 m, con un diámetro nominal de 8 in y 1.9 m/s de velocidad media, mientras que el segundo, va hasta 970 m, con 6 in de diámetro nominal y 3.5 m/s de velocidad media. Al tratarse de un fluido con partículas suspendidas, es importante analizar la velocidad crítica de deposición, es decir, la velocidad a la cual las partículas empiezan a depositarse. Esta ha sido determinada mediante el modelo de Turian y Oroskar, dando como resultado 1.14 m/s y 0.95 m/s en el primer y segundo tramo respectivamente. Con respecto a la caída de presión, se ha usado el modelo de Darby para fluidos Bingham, dando como resultado 976.6 kPa (66.3 m.c.p.), lo cual equivale a 29% del desnivel disponible (226 m.c.p.). Como parte del diseño, se ha considerado la presencia de una estación de choque, la cual disipa la presión cerca del final de la línea y permite que se entre el relave al sistema de descarga a 55 PSIg.

En la actualidad, el constante crecimiento de proyectos de construcción es resultado del constante aumento en la población a nivel mundial. En la ejecución de estos proyectos se utiliza gran variedad de materiales con la finalidad de que la edificación sea viable y pueda cumplir las funciones para las cuales se construye. Dentro de todos los materiales involucrados en la etapa de la construcción de proyectos, las tuberías de instalaciones sanitarias son parte importante para que la edificación porque suponen la distribución de agua a todos los ambientes en los que se requiera. Estas tuberías sanitarias pueden ser de distintos tipos de materiales, su elección radica en un análisis previo, en el que se debe optar por un tipo de material de tubería que cumpla con los objetivos de las instalaciones sanitarias. En este trabajo de investigación, que trata acerca de un proyecto de construcción de un pabellón escolar en el distrito de Puente Piedra, Lima, se plantea evaluar la aplicación de las tuberías de polipropileno (PPR) en las instalaciones sanitarias del proyecto mencionado previamente. Este motivo de investigación surge porque, en el sector construcción a nivel nacional, prevalece el uso de tuberías de policloruro de vinilo (PVC) para las instalaciones de distribución de agua. Para poder cumplir con el objetivo propuesto se plantea desarrollar una guía de diseño de instalaciones de PPR, en reemplazo de PVC. Además se propone que se realice un análisis comparativo entre ambos tipos de materiales para tuberías, en diferentes aspectos, para esto se debe investigar previamente en libros, artículos de investigación, normas, tesis, etc. Con toda la información obtenida y el diseño que se desarrolla para tuberías de PVC y PPR, se debe concluir qué tipo de material resulta más aceptable y dentro de qué aspecto, por ejemplo, económico, técnico, constructivo, etc. Como conclusión principal queda establecido que se debe considerar, preferiblemente, el uso de tuberías de PPR en los futuros proyectos de construcción ya que resulta más ventajosa en comparación del PVC, en la mayoría de aspectos comparados. De la misma forma, se plantean algunas recomendaciones para todos los lectores interesados en este tema de investigación.

El polipropileno copolímero Random es un material relativamente nuevo empleado en instalaciones sanitarias. El cual ha demostrado ser de gran utilidad en los sistemas de agua fría y caliente en edificios con mayores requerimientos de altura y presiones, en contraste a los sistemas con tuberías de PVC. Por ello, en la presente investigación se realizó una comparación entre los dos sistemas de agua (PPR y PVC) para su aplicación en el proyecto “Colegio Particular Secundario”, ubicado en el distrito de Puente Piedra, en la ciudad de Lima. En este sentido, se evaluó principalmente los aspectos técnicos y económicos de ambos materiales y se analizaron los datos teóricos como lo serían las especificaciones técnicas. Asimismo, se elaboró el diseño de instalaciones de agua fría utilizando tuberías de PPR en lugar de tuberías de PVC y se creó un Manual de Cálculo para el diseño de instalaciones de agua con tuberías de PPR. Luego, según todo lo detallado en el presente documento, se recomendó el uso de tuberías PVC en la red de distribución de agua fría para el proyecto analizado, ya que este resultó ser el más económico e idóneo para el tamaño de la obra y sus requerimientos.