El presente trabajo de investigación tiene como finalidad el estudio del comportamiento de fisuras en uniones soldadas, para lo cual se consideró conveniente seleccionar a la mecánica de fractura clásica y al método de los elementos finitos como los medios más adecuados para abordar este fenómeno. Durante el estudio se determinó el factor de intensidad de tensiones, que es un parámetro que caracteriza la tenacidad de la fractura en materiales de comportamiento lineal. Es posible distinguir que el trabajo contiene dos partes muy bien definidas. La primera parte consiste en la modelación bidimensional de especimenes fisurados, cuyas configuraciones son muy conocidas en el ámbito de la mecánica de fractura. La segunda parte consiste en volcar la experiencia adquirida y realizar la modelación tridimensional de una unión soldada de filete que contiene una fisura superficial en las aproximaciones del cordón de soldadura. Los resultados obtenidos de la modelación de ambas partes fueron comparados con valores analíticos de diferentes autores permitiendo determinar la factibilidad del análisis de la fractura elasto-lineal mediante un software de elementos finitos. / Tesis

En el presente trabajo de tesis se desarrolla el diseño energético de una turbina de impulso auto-rectificante de 15 W para el laboratorio de energía (LABEN) de la PUCP. Esto se hace en base a recomendaciones y datos experimentales de investigaciones previas, primero seleccionando el tipo de turbina a tratar en el trabajo y posteriormente definiendo la geometría tomando la base teórica sobre este tipo de turbomáquinas. El diseño se basa en teoría bidimensional de turbomáquinas, principalmente la fórmula de Euler, como también en correlaciones experimentales para la estimación de pérdidas a través de la turbina, como las de Soderberg, Ainley y Mathieson, entre otros. Se utiliza una metodología basada en las correlaciones de pérdidas y la teoría básica de turbinas auto-rectificantes para que con la ayuda de un software computacional (específicamente MathCad) se logre predecir el comportamiento de la turbina. Los resultados analíticos de esta metodología son comparados con datos experimentales de otros autores obteniendo resultados satisfactorios. Se realiza un cálculo iterativo para seleccionar el diámetro y obtener simultáneamente la potencia deseada. Este cálculo iterativo se realiza al reemplazar diferentes diámetros y aplicar el modelo de MathCad junto con los datos de la instalación del LABEN que se selecciona para el trabajo. Finalmente, habiendo verificado que la metodología empleada corresponde con la realidad y habiendo definido las dimensiones de la turbina, se procede a realizar el diseño en 3D de esta, como también los cálculos de resistencia para verificar que no falle mecánicamente. Para la turbina del proyecto, se propone la instalación para el LABEN como también los ensayos a realizar, equipos a utilizar y las gráficas a obtener en base a los datos. / Tesis

El objetivo del siguiente trabajo es establecer el comportamiento de un perfil aerodinámico cuando éste se acerca al suelo, además de buscar otros fenómenos que se producen en dicho acercamiento (como en la estabilidad por ejemplo). Para alcanzar los objetivos y luego de una revisión de las bases teóricas del tema, se preparó un programa de simulación basado en el método de vórtices discretos en fluidos bidimensionales cuyos resultados permitieran observar como variaban estos fenómenos en relación a la cercanía al suelo. Para comprobar la fidelidad de los resultados obtenidos se compararon algunos de éstos con conceptos teóricos ideales y con resultados experimentales de túneles de viento, además de fuentes diversas sobre experimentos realizados sobre el fenómeno WIG (Wing in Ground). Luego de poner en práctica conjunta todos estos conceptos se pudo llegar a diversas conclusiones, las más importantes obviamente relacionadas con los objetivos de trabajo:  La sustentación de un perfil aumenta cuando éste se acerca al suelo (a una distancia de 50% de la cuerda del perfil puede haber un aumento de aprox 30% en la sustentación).  Este perfil pierde estabilidad cuando se acerca al suelo (aumenta el momento de giro generado por las fuerzas de sustentación) Al tener gran cantidad de datos se pudo llegar a otras conclusiones como por ejemplo:  El efecto suelo es proporcional a la longitud de cuerda.  El efecto suelo tiene una variación geométrica respecto de la cercanía al suelo.  Un aeroplano puede sacar partido de este fenómeno para lograr performances mayores en alcance o capacidad de carga. A manera de sugerencia anexo en este trabajo algunos posibles temas que pueden ser desarrollados tomando éste como partida en cualquier parte, sea por aerodinámica, estudio del efecto suelo o la programación de la simulación en si. / Tesis

La soldadura por fricción batido FSW, es un nuevo método en la tecnología de unión de plásticos; a diferencia de las aplicaciones tradicionales en aleaciones de aluminio en el caso de los plásticos requiere el desarrollo de herramientas y procedimientos para conseguir uniones de la calidad requerida. La investigación en FSW de polímeros se ha enfocado hasta ahora en la unión de planchas planas, en este documento se presenta un método para unir mediante FSW tuberías plásticas de polietileno para gas natural, las propiedades mecánicas de la unión se evalúan mediante ensayos de resistencia a la tracción, se estudiaron además las superficies de fractura y se analizó la microestructura de las uniones soldadas. / Tesis

Overhead cranes are widely used in industry for transportation of heavy loads and are common industrial structures used in building construction, factories, and harbors, traditionally operated by experienced crane operators. The underlyng system consists of three main components: trolley, bridge, and gantry. Basically, the system is a trolley with pendulum. In normal operation, the natural sway of crane payloads is detrimental to the safe and efficient action. Other external disturbances parameters, wind for example, also affect the controller performance. Basically, a crane system is an underactuated system. This makes the design of its controllers complicated. Usually, this is done via the crane acceleration required for motion. The most important issues in crane motion are high positioning accuracy, short transportation time, small sway angle, and high safety. The main goal of this thesis is to achieve a robust controller design procedure, based on H∞ control theory, for a nonlinear model of a 3-D gantry crane system. The approach shall be compared with classic controllers in terms of attenuating the perturbation on the payload transportation. The model describes the position of the load, as well as the time derivatives of the position. In vew of this, flatness-based feedforward control has to be devised, accompanied by the design of an optimal linear and nonlinear feedback controller. The nomnal states can be used as optimization parameters and restrictions on stability, overshoot, position regulation, and oscillation angle, being independent of the load mass and depending on the rope length. The procedure is as follows. First, a dynamic nonlinear model of the system is obtained using the Lagrange equations of motion which describe the simultaneous travelling, crossing, lifting motions and the resultant load swing of the crane. Then, the system is exactly linearised by a dynamic extension. Next the closed-loop system, based on the linear quadratic regulator scheme, is probed and compared with the H∞ robust control system for compensating modeling errors and/or internal and external perturbation. Finally, simulation results are presented showing the efficiency of the proposed controller design scheme. Results are provided to illustrate the improved performance of the nonlinear controllers over classic pole placement and linear quadratic regulator approaches, testing its fast input tracking capability, precise payload positioning and minimal sway motion. / Kräne werden in der Industrie für den Transport schwerer Lasten eingesetzt. Man findet sie im Hochbau, Fabriken und Häfen. Traditionell werden sie von erfahrenen Kranführer betrieben. Das der Arbeit zugrunde liegende Kransystem besteht aus drei Hauptkomponenten: Transporteinheit, Brücke und Gerüst. Im Regelbetrieb ist das Schwingen von Krannutzlasten einer sicheren und effizienten Nutzung abträglich. Auch andere externe Störparameter wie beispielsweise der Wind haben einen Einfluss auf die Kontrollierbarkeit eines Krans. Grundsätzlich ist ein Kransystem ein unteraktuiertes System. Deshalb verkompliziert sich im Allgemeinen der Entwurf einer Regelung, meist auf Basis der Kranbeschleunigung. Regelziele bei der Kranbewegung sind u.a. eine hohe Positioniergenauigkeit, kurze Transportzeit, kleine Pendelwinkel und hohe Sicherheit. Das Hauptziel dieser Diplomarbeit ist der Entwurf einer robusten Reglung, gründend auf der H∞-Regelungsttheorie, für ein nichtlineares Modell eines 3-D-Portalkran- Systems. Das Verfahren soll mit dem klassischen Controllerdesign verglichen und resultierende Regelungsprobleme infolge von Störungen im Nutzlasttransport untersucht werden. Das Modell beschreibt die Position der Last sowie deren zeitliche Ableitungen. Davon kann das Problem für den Entwurf einer flachheitsbasierten Vorsteuerung abgeleitet werden, die dann mit einer optimalen, linearen bzw. nichtlinearen Regelung verbunden wird. Die nominalen Zustände können als Optimierungsparameter und Beschränkungen für die Stabilität, Überschwingen, Positionsregelung und Schwingungswinkel verwendet werden, unabhängig von der Lastmaße und in Abhängigkeit von der Seillänge. Dabei wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wird ein nichtlineares Systemmodell mit Hilfe der Lagrange-Gleichungen erstellt. Dann wird das System mit Hilfe einer dynamischen Erweiterung exakt linearisiert. Als nächstes wird der geschlossene Regelkreis auf Basis der linear-quadratischen Regelung untersucht und mit einer robusten H∞ Regelung zur Kompensation von Modellierungsfehlern oder systeminterner und -externe Störung verglichen. Schließlich werden Simulationsergebnisse vorgestellt, welche die Wirksamkeit des Entwurfes belegen. Ein Ergebnis st dabei die verbesserte Leistung des nichtlinearen Reglers gegenüber dem klassischen Regler. Dies wird anhand einer Fähigkeit zu Verfolgung einesr schnellen Bahn, der Präzision der Positionierung und der minimalen Einflussbewegung der Nutzlast dargestellt. / Tesis

En el presente trabajo de investigación se ha empleado la técnica de procesamiento por fricción batido (Friction Stir Processing: FSP) para generar superficies que combinen las buenas propiedades de biocompatibilidad del titanio y la hidroxiapatita. Se utilizó un sustrato de titanio CP grado 2, incorporándose en la zona de batido dos tipos de nanopartículas de hidroxiapatita a diferentes porcentajes en peso: hidroxiapatita pura e hidroxiapatita dopada con óxido de silicio. Se realizaron dos pases con la herramienta de procesamiento, los parámetros para el primer y segundo pase fueron: velocidad de rotación de 800 y 1100 rpm y velocidad de avance de 1200 y 1100 mm/min respectivamente. Los materiales empleados y los nanocompuestos resultantes fueron caracterizados mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de energía dispersiva. Los resultados muestran que es posible fabricar los nanocompuestos mediante FSP dado que presentan una plastificación y batido uniforme tanto del material sustrato como de las nanopartículas; las capas superficiales tienen una profundidad de entre 10 a 25 μm, sin embargo se aprecia una considerable rugosidad. Los ensayos electroquímicos bajo un entorno de fluido corporal simulado a 37°C muestran que entre los nanocompuestos fabricados por FSP mejoran sus propiedades de resistencia a la corrosión y biocompatibidad según la variación de porcentaje en peso de las nanopartículas, no obstante los nanocompuestos / Tesis

La presente tesis propone una metodología de trabajo para la estimación de peligros por flujos de escombros, cuyo desencadenamiento se produce debido a fuertes precipitaciones en las regiones con clima tropical típicas de la selva alta del Perú, y cuya componente principal en su matriz sea material granular. La finalidad del presente trabajo es proponer una alternativa para la mejora de la gestión de riesgos por flujos de escombros, de tal forma que información base necesaria se pueda simplificar en tres rubros claves: [1] topografía, [2] pluviometría y [3] características geotécnicas. Para ello, se emplearon dos modelos numéricos de base reológica diferente, como son el Kanako 2D y el Titán 2D, evaluando la precisión y predictibilidad de cada uno de ellos, además de evaluar la dificultad de su empleo en un contexto donde no existen registros históricos que detallen las características de los flujos de escombros típicos. Ello se realizó utilizando como estudio de caso las quebradas anexas al distrito de Maranura, situado en la provincia de La Convención, Cusco, Perú. / Tesis

En el presente trabajo se analizan los problemas de estabilidad del talud en un tramo de 500 m de la Costa Verde en el distrito de Magdalena, cerca del límite con el distrito San Miguel, presentándose alternativas de solución y dos diseños para la estabilización de problemas específicos. Se hace una recopilación de información, además de un trabajo de campo, de manera de contar con los suficientes datos y así poder dar un enfoque de la situación del talud. Como primer paso se realizó un levantamiento topográfico de la superficie del talud, sectorizando el talud en secciones transversales al eje de la pista cada 50 m, para luego realizar la descripción geológica y geotécnica de zona. En el capítulo de estabilidad de taludes, se hizo un “back analysis” para obtener juegos de valores para los parámetros resistentes del suelo conglomerado (material predominante en el talud) debido a que se tiene poca certeza acerca de los valores exactos de estos parámetros. También se evalúo la influencia de un lente de material fino en la estabilidad del talud y la influencia de un movimiento de tierras en el factor de seguridad. Asimismo, se hace una evaluación de la caída de cantos rodados a lo largo del tramo, ya que es el principal problema que se presenta. Con toda esta información se procede a realizar un catálogo de falla en el que se especifican los problemas que presenta el talud y se enumeran los agentes que causan inestabilidad. Definidos éstos, se plantean diferentes formas de estabilización, analizando como antecedente el desempeño de soluciones construidas anteriormente en el tramo y los alrededores. Finalmente se diseñan dos métodos de estabilización, que están principalmente avocados a solucionar el problema de la caída de cantos rodados: uno que consiste de una malla metálica hexagonal de doble torsión sobre el talud y el segundo que es un arreglo de tierra armada con una pantalla estática ubicada al pie del talud. Si bien es cierto, ambas soluciones son del tipo pasivas, la que mejor resultados presenta es la malla hexagonal de doble torsión, que mediante el uso de anclajes por sectores, también da solución al problema de la inestabilidad del relleno en la zona superior del talud y encausa derrumbes. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Plantea la caracterización de la dinámica de olas en la bahía de Miraflores mediante aplicación de técnicas de modelación numérica que simule la transformación del oleaje debido a la orientación de los veriles batimétricos con respecto a la incidencia de las olas (refracción) y al gradiente batimétrico, estableciéndose un clima de olas en varios puntos estratégicos de la bahía, que puedan ser usados como condiciones base para futuros estudios de detalle que involucren la construcción de estructuras marinas. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Consiste en el diseño y fabricación (construcción) de un banco de pruebas para válvulas hidráulicas tipo cartucho utilizado en cilindros hidráulicos tanto de maquinaria pesada de minería, de construcción e industria. El banco de pruebas se instalara e implementara en el área se evaluación - planta Hydraulic Systems donde se reciben y se evalúan todos los componentes que ingresan para reparación. Este banco proveerá a la empresa un gran beneficio en cuanto a reducción de tiempo en la entrega de cilindro hidráulicos reparadas, así como, la satisfacción de entregar un componente reparado en una condición excelente, lista para que sea instalada en la máquina. El cliente obtendrá una garantía, en cuanto a la reparación de su componente, porque tendrá la certeza que no le fallará debido a que ha sido probado con anterioridad en el banco de pruebas, como si este estuviera instalado ya en su máquina. Los criterios para la implementación de dicho banco, es la necesidad de asegurar el funcionamiento correcto de las válvulas en cilindros hidráulicos, así como rapidez en la entregar cilindros, certificando su funcionamiento después de haber sido reparadas, reduciendo de esta manera posibles reclamos posteriores por parte del cliente. Esto evidenciara una mala instalación o mal manejo del componente reparado ya en su montaje de operación. / Trabajo de suficiencia profesional