Contempla el estudio de los parámetros fluidodinámicos y el uso efectivo del análisis de modos y efectos de falla como estrategia, aplicado en los camiones compactadores 17250E de la empresa Innova Ambiental S.A sede Surco. Desde enero a octubre del 2014, se comenzó a recopilar datos de todas las fallas de las máquinas, para poder saber cuáles eran los sistemas más críticos y los que más repercutían en las paradas inesperadas, los cuales ocasionaban baja disponibilidad y aumento de costos. Asimismo, una vez acumulada toda la información se pudo saber que el sistema oleohidráulico era uno de los que más recurrencias de fallas presentaban. De enero a octubre del 2015, se prosiguió a las mediciones y estudio de los parámetros fluidodinámicos por tramos del sistema oleohidráualico, para detectar el modo de falla, una vez manifestada la falta de funcionabilidad de los camiones compactadores. A partir de ello, se elaboró el análisis de modos y efectos para obtener la falla potencial, el efecto y la causa; se obtuvo una reducción de incidencias de falla. Finalmente, el marco presentado se ve reflejado en un aumento de la disponibilidad promedio de un 3%, siendo posible que esto se pueda incrementar en el momento en que se incluya el análisis de modos y efectos de falla en la ejecución de los procesos de planeamiento de los mantenimientos. / Tesis

Esta Tesis Doctoral realizada en el Grupo de Investigación “Residuos, Energía, Medio Ambiente y Nanotecnología (REMAN)” del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante contiene, por un lado, un estudio de la problemática de la presencia de residuos en el mar, su caracterización, un análisis de la presencia de microplásticos en el agua marina y un estudio sobre la reciclabilidad de los residuos plásticos una vez extraídos del mar; y, por otro lado, un estudio de los tratamientos térmicos de estos residuos plásticos, analizando la descomposición y formación de contaminantes en procesos de pirolisis y combustión de dichos materiales.

Esta tesis doctoral se ha centrado en el diseño y la síntesis de óxidos inorgánicos con estructura macroporosa altamente activos en la combustión de carbonilla y el control de emisiones de NOx mediante el ciclo NSR. Estos materiales, que incluyen óxidos mixtos de estroncio y titanio, óxidos de cerio, praseodimio y lantano, con y sin cobre en su composición, han sido estudiados para entender la relación entre las propiedades físico-químicas de los materiales y su comportamiento catalítico, de modo que se puedan diseñar catalizadores óptimos para cada aplicación.

En el presente trabajo se realiza un análisis fluido dinámico y energético de la micro – turbina de gas J66 – 8, para determinar velocidades, presiones y variación de densidades, así como también la evolución de la temperatura y entalpía del aire en cada etapa de la micro – turbina, pero cambiando el combustible tradicional con el que funciona, Jet A1, el cual es un hidrocarburo, un combustible hecho a base de carbono; por un combustible de cero emisiones de carbono en su combustión y con un mayor poder calorífico que cualquier otro, el hidrógeno. Se explica también que, para generar el mismo empuje en el micro – turbina, generado con el Jet A1, se necesita menos cantidad de hidrógeno, y además no hay necesidad de cambiar el material original de los componentes, ya que estos soportan la temperatura que se alcanza en la combustión de hidrógeno.

En este proyecto se realizó la implementación de un sistema de medición de viscosidad de aceite en un motor de combustión interna, con la finalidad de que el usuario obtenga información detallada de la degradación del aceite en el motor de su vehículo, garantizando la verdadera vida útil, y manteniendo de forma correcta su motor ante posibles recalentamientos, fundiciones y desgastes de sus componentes; las cuales pueden ser prevenidas por un sistema que transmita en un intervalo de tiempo los datos de la viscosidad del aceite a una pantalla LCD que pueda ver el usuario. Los datos del sistema de medición son adquiridos por un sensor que está en el conducto de derivación doble, posterior al paso del filtro de aceite, y enseguida envía la información a una pantalla LCD que le muestra al usuario la degradación de la viscosidad del aceite del motor de su vehículo, el conductor va a estar enterado del comportamiento de las características del aceite internas del motor. En el momento que la información llega del sensor, esta es procesada por un microcontrolador que se encarga de verificar si las variables del sistema están dentro de los rangos establecidos, sino se presenta ninguna novedad en los datos, el sistema sigue funcionando normalmente; pero en el momento en que la viscosidad del sistema de lubricación llegue a descender o ascender fuera de los parámetros, inmediatamente será generada una alarma. Esta alarma será una alerta al usuario indicando que posiblemente va a tener un daño grave en su vehículo.

En el presente trabajo de investigación se presentara el análisis fluidodinámico de la incineración de residuos sólidos utilizando combustión en lecho fluidizado para esto primero se caracterizaran los residuos sólidos generados por las actividades humanas en la ciudad de Chiclayo para así determinar que residuos se podrían incinerar utilizando información brindada por el PIGARS, se obtuvo que el 50.65% está conformado por residuos orgánicos, el material reciclable que se puede utilizar para la combustión (plásticos, papel, cartón) se encuentra en un 13.8% y las telas conforman un 2.28% del total. El análisis fluidodinámico y el de trasferencia de calor se hizo para determinar la densidad de suspensión de los sólidos y el coeficiente de trasferencia de calor mediante la utilización de ecuaciones deducidas y empíricas, para un tamaño de partícula de 250 𝜇𝑚 se obtuvo una densidad de suspensión de 5.38 Kg/m3, una velocidad de fluidización de 8 m/s y un coeficiente global de trasferencia de calor hacia las paredes de 0.191 KW/m2 K. El análisis de la combustión se realizó con el fin de encontrar las cantidades de emisiones generadas al quemar los residuos urbanos sólidos para eso se utilizó la composición química de los residuos y el cálculo estequiométrico de la combustión teniendo en cuenta la adición del sorbente, esto nos muestra que se puede obtener un Nivel de emisión de 𝑆𝑂𝑥 de 0.039 g/MJ utilizando piedra caliza para la captura del mismo, esta tiene una eficiencia de captura de azufre del 90% debido a la relativamente baja temperatura de operación del lecho (800850°C). La velocidad de alimentación de la caliza que se necesita por cada t/h de residuos sólidos es aproximadamente 0.97 Kg/h.

El correcto modelamiento de flujos turbulentos representa un reto en la ingeniería hasta el día de hoy. El modelamiento de la combustión turbulenta resulta aún más complejo, debido a la interacción entre la cinética química y la turbulencia. El entendimiento del proceso de combustión turbulenta es clave en el desarrollo de quemadores, ya que deben ser diseñados para brindar una llama estable. Un mecanismo de estabilización ampliamente empleado es el de la llama recirculante. El propósito del presente trabajo es caracterizar numéricamente el flujo turbulento inerte presente en la estela cercana en un quemador tipo bluff-body utilizando herramientas CFD de fuente abierta. Los resultados numéricos son comparados y validados con mediciones experimentales realizadas en la PUC-Rio. Cuatro abordajes numéricos son estudiados: (i) Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS), (ii) Large Eddy Simulation (LES), (iii) Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) e Improved DDES (IDDES). El primero consiste en resolver valores promedios de las cantidades físicas y modelar las varianzas. El segundo consiste en filtrar espacialmente y resolver directamente los vórtices turbulentos grandes, mientras que se modelan los más pequeños. El tercero y el cuarto están basados en una técnica híbrida entre RANS y LES. Para producir los resultados numéricos LES, DDES e IDDES se realizan promedios tanto temporales como espaciales en la dirección azimutal para reducir el costo computacional de las simulaciones, aprovechando la simetría del flujo alrededor del eje. Luego, la sensibilidad a la malla es evaluada utilizando el método de autocorrelaciones espaciales, nuevamente aplicando un promedio azimutal. Estos promedios implican una transformación de coordenadas de cartesianas a cilíndricas. Finalmente, los resultados finales muestran que la técnica más apta para este caso es el LES, seguido por las técnicas híbridas. Si bien el abordaje RANS muestra un acercamiento cualitativo a los campos de velocidad experimental, este se aleja en la estructura turbulenta del flujo, siendo el que más diverge de los resultados experimentales.

En el presente trabajo se muestran los resultados sobre la mejora de las propiedades físicas y químicas de las hojas de caña de azúcar (HCA) por medio del lavado o lixivición (pre-tratamiento físico), lo cual hace factible su empleo en procesos de aprovechamiento energético como lo es la co-combustión. En primer lugar se procedió a ubicar las HCA dentro de la clasificación de las biomasas para obtener su caracterización físico-química en un ámbito global, con el fin de poder predecir su comportamiento en un proceso de co-combustión. Dentro de las características favorables resaltan su gran porcentaje de materia volátil y bajo contenido de nitrógeno (menores emisiones de óxidos nitrosos). Sin embargo, las HCA presentaron ciertas desventajas; como por ejemplo, su baja densidad (31.18 kg/m3) y su alto contenido de álcalis (índice de álcali = 0.75 e índice de fouling = 7.93); los cuales acarrean problemas operacionales como la corrosión, incrustaciones (fouling) y escorias (slagging). En la PUCP, el Grupo Carbón-Biomasa se encuentra estudiando la efectividad del proceso de lavado en la remoción de los metales alcalinos de las biomasas residuales secas. En este trabajo se aborda la aplicación de la técnica para las siguientes condiciones: uso de agua destilada, temperatura del lavado a 80°C y el tiempo de residencia de 30 minutos. Se analizaron nueve combinaciones; estudiando el impacto de la granulometría (Granulometrías: 1.18mm < HCA < 2.36mm; 2.36mm < HCA < 4.75mm; 4.75mm < HCA < 9.5mm) y la concentración sólido/líquido (Cw = 2.5%, 3.3% y 5%) en el rendimiento de dicho método. Se utilizó como medida de la efectividad del proceso de remoción, a la conductividad eléctrica del agua residual, con lo que se buscó inferir el grado de extracción de álcalis de las HCA; a mayor conductividad eléctrica en el agua residual, mayor cantidad de álcalis fueron sustraídos. Lo cual resultó, que en el rango de trabajo la granulometría afectaba de manera mínima la conductividad eléctrica; caso contrario de la concentración, siendo la Cw=5% la más efectiva. Dichos estudios fueron corroborados por medio de los análisis hechos a las HCA lavadas, donde resalta la reducción de los álcalis y el aumento del poder calorífico.

Las reacciones químicas que ocurren en procesos de pirólisis y combustión de hidrocarburos originan la formación de material particulado, comúnmente conocido como hollín. El estudio de las especies químicas críticas que controlan la formación de hollín, así como de los principios físicos y químicos asociados, es de gran importancia para disminuir los impactos negativos de este contaminante en la salud y en el medio ambiente, y para la mejora de la eficiencia de los sistemas de combustión. En ese sentido, el objetivo principal de este trabajo es el estudio de las especies químicas precursoras que controlan la formación de hollín. Para ello, por medio de modelamiento numérico basado en dinámica de fluidos computacional (CFD), una llama laminar difusiva de etileno/aire en coflujo, que tiene como característica principal la producción de cantidades relativamente grandes de hollín, es evaluada. Más específicamente, diferentes modelos de formación de hollín en llamas laminares difusivas son implementados, y luego los resultados obtenidos con estos modelos son comparados entre sí y con datos experimentales. En particular, diferentes mecanismos de cinética química son comparados en base a las concentraciones de las principales especies químicas que intervienen en la formación de hollín. Además, los modelos de formación de hollín son evaluados considerando un caso de estudio estudiado experimentalmente en el pasado, el cual cuenta con mediciones de temperatura y fracción volumétrica de hollín. Adicionalmente, a fin de observar los efectos sobre la formación de hollín, un análisis de sensibilidad de los parámetros empíricos empleados en uno de los modelos de hollín estudiados es también realizado. Los resultados obtenidos enfatizan que aún queda un largo camino por recorrer antes de tener un modelo de hollín capaz de describir adecuadamente la formación de este contaminante crítico en situaciones de interés practico.

La presente investigación titulada “Sistema in situ de detección de fallas en los inyectores de un motor diésel de alta potencia con aplicación en minería” tiene como objetivo reducir paradas imprevistas en los camiones mineros, producto de un mal funcionamiento del motor diésel. Para reducir estos tiempos y teniendo en cuenta que la muestra en analisis corresponde a datos de motores diésel QKS78 Cummins operando en mina Antamina y Las Bambas, se propone el diseño metodológico experimental de un sistema inteligente in situ que detecte la falla en un componente crítico de los motores Diesel de alta potencia, como es el caso del inyector. El sistema está basado en el análisis del comportamiento de las temperaturas del gas de escape del motor, variable que registra una relación con el mal funcionamiento del componente en estudio. El sistema de detección de fallas cuenta con un software que realiza la detección del mal funcionamiento del inyector, cuyos resultados obtenidos en la exactitud del modelo desarrollado, mediante algoritmos de inteligencia artificial, corresponde a un 88%, con un margen de error de 2%. Con esta información se torna posible proporcionar recomendaciones en las tomas de decisiones para la parada de los camiones mineros, relacionados a un mal funcionamiento del inyector o sensor de temperatura de escape, sin necesidad de un personal capacitado.