Esta dissertação tem como objetivo estudar a viabilidade de adaptação de uma aeronave civil já existente para exercer a função de avião tanque, fazendo as menores modificações possíveis, para que se tenha então um projeto simples, eficiente e de custo relativamente baixo. Para cumprir com o objetivo acima, primeiramente serão estudados a evolução da operação de reabastecimento em vôo e os tipos de equipamentos disponíveis atualmente no mercado. Posteriormente serão analisadas as frotas mundiais de aviões capazes de receber combustível em vôo e de aeronaves tanque com suas respectivas especificações técnicas, enfatizando em seguida as aeronaves utilizadas pela Força Aérea Brasileira. De posse desses dados, será feita uma comparação entre as performances e os custos das opções brasileiras e estrangeiras, para selecionar o avião nacional mais apropriado para o projeto, seguindo as necessidades da FAB e do mercado mundial, e para estabelecer as modificações necessárias para adaptar o equipamento de REVO escolhido Com os equipamentos definidos para a realização do projeto de avião tanque, partir-se-á então para adaptação dos sistemas adicionais necessários, como novas linhas de combustível e tanques adicionais, para as missões de reabastecimento aéreo, levando-se em conta as especificações dos equipamentos, normas aeronáuticas e a substituição de carga paga por combustível. Em seguida será apresentada uma simulação do sistema selecionado para que se tenha uma idéia aproximada do seu comportamento. Por fim, serão apresentadas conclusões sobre a viabilidade do projeto em questão e sugestões para trabalhos futuros.

Hoy en día la extracción de recursos naturales es una de las principales actividades en nuestro país. Gracias a la riqueza de nuestro territorio, múltiples empresas invierten en este sector, siendo las industrias mineras y de hidrocarburos las que generan mayores ingresos a los inversionistas y al país. El incremento de estas actividades ha generado un incremento en la demanda de diferentes tipos de estructuras metálicas que den soporte a las diferentes industrias, como la minera, pesquera o petrolera. Una de las estructuras con mayor requerimiento son los tanques de almacenamiento, los cuales son usados para conservar distintos tipos de líquidos, minerales o combustibles que serán utilizados para la extracción, tratamiento, transporte o algún otro proceso que maneje la organización. Los tanques de almacenamiento luego de ser diseñados e instalados en las plantas o puntos de extracción, almacenan distintos tipos de líquidos y son expuestos a distintos tipos de condiciones climáticas. Esto a lo largo del tiempo hacen que presenten se puedan presentar fallas o averías, las cuales podrían perjudicar la conservación de los líquidos al interior de estos. El presente proyecto plantea la implementación de un sistema experto que pueda evaluar la condición y calidad de un tanque de almacenamiento de combustibles, utilizando las reglas ingresadas por un usuario experto, y en base a éstos poder determinar cuál es el estado y nivel de calidad actual de un tanque de almacenamiento. Para esto se desarrollarán los principales componentes del sistema experto, los cuales consisten en: base de hechos, motor de inferencia, interfaz gráfica y una base de conocimientos. Por medio de la interfaz gráfica el usuario interactuará con el sistema experto e introducirá la información a la base de hechos, la cual en conjunto con las reglas almacenadas en la base de conocimientos será evaluada por el motor de inferencia, el cual realizará un análisis y brindará un resultado sobre la calidad del tanque a los especialistas, agilizando las labores dentro del proceso de calidad / Tesis

Cierto grupo de servicios de ingeniería está desarrollando el proyecto minero Inmaculada, el cual consta de una planta concentradora de oro y plata. Este proyecto se encuentra en su etapa de ingeniería. Uno de los procesos de esta planta es la lixiviación, el cual se lleva a cabo en 7 tanques agitadores de 3336 m³ de capacidad, 15.9m de diámetro y 16.8 m de alto. Sobre cada uno de estos tanques se monta una plataforma en la cual se instalará un agitador. Este tipo de diseño tanque-plataforma presenta un riesgo estructural y requiere de una evaluación para asegurar su correcto desempeño. En el presente trabajo se realizó la evaluación del diseño estructural de un sistema tanque-plataforma usado para un proceso de lixiviación; con la finalidad de garantizar que el conjunto cumpla con las solicitaciones requeridas, tanto en resistencia, servicio y bajo cargas dinámicas. La evaluación se realizó según la normativa aplicable y se empleó para el análisis el Método de los Elementos Finitos (MEF). La primera parte de esta tesis incluyó condiciones de sitio e información técnica necesaria para la evaluación estructural. Se incluyó también el marco teórico que comprende la metodología ASD (Allowable Stress Design) empleada en el análisis del tanque, el método LRFD (Load and Resistance Factor of Design) utilizado para la evaluación de la plataforma, teoría de vibraciones e información sobre el Método de Elementos Finitos (MEF); y luego se describió un procedimiento general de simulación. Para el análisis estático del conjunto, se elaboró un modelo conceptual y se modelaron las cargas a las cuales estarán sometidos el tanque y la plataforma. Luego se realizó una evaluación del tanque de acuerdo a la norma API 650; los resultados mostraron que se encontraron elementos sometidos a esfuerzos que superan en un 14% a los esfuerzos admisibles (136 MPa). Posteriormente se realizó una verificación de la plataforma de acuerdo a la AISC 360; en los resultados se observó que la carga no se distribuía uniformemente, ya que una de sus vigas principales soportaba 91% más de carga que la otra. Se realizó también un análisis modal del conjunto para determinar sus frecuencias naturales; y se observó que no presentaría problemas de resonancia. En consecuencia, el diseño original no cumplió los requerimientos de diseño. Finalmente se realizaron modificaciones al diseño original en las cuales se redujo la concentración de esfuerzos en el tanque. Para la plataforma, se distribuyeron mejor las cargas; con ello se logró reducir el peso de la estructura, y se optimizó el diseño. El análisis modal mostró que el nuevo diseño tampoco entrará en resonancia. En conclusión, aplicando la metodología de diseño y la normativa vigente, el diseño final cumplió con los requerimientos del proyecto. / Tesis

El presente trabajo de tesis es motivado por la necesidad de contribuir con la mejora y optimización de nuevos diseños, en la fabricación de tanques agitadores, que permitan minimizar el tiempo de operación, incrementar la eficiencia de mezcla y disminuir los costos de fabricación. El lector encontrará dentro de este trabajo una breve explicación de las generalidades técnicas en tanques agitadores, números adimensionales utilizados en mezcla, ecuaciones matemáticas que gobiernan el comportamiento de los fluidos, estadísticas de mallado, así como la descripción de los principales modelos de turbulencia en CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Una gran parte del tiempo de este proyecto se dedicó a proponer un procedimiento para simular y mostrar el comportamiento del flujo dentro de un tanque agitador vertical con superficie libre; para ello se utilizó el software Ansys versión 14.0 (herramienta computacional de simulación de CFD) considerando la interacción impulsor-deflector, flujo turbulento, fluido newtoniano, simulación bifásica, régimen estacionario y un impulsor PTB (turbina de paletas rectas inclinadas 45°) de cuatro álabes. Luego, los resultados obtenidos de la simulación, tomando como principal variable los modelos de turbulencia k-Epsilon, k-Omega o Shear Stress Transport (SST), fueron comparados, en base a la curva de potencia (Re vs Np) para este el tipo impulsores, con los resultados experimentales proporcionados por la empresa, fabricante de agitadores, Chemineer. El modelo de turbulencia SST resulto ser el más adecuado para este tipo de caso de estudio por presentar un error menor al 8% en la comparación con las curvas de potencia; con lo cual, podemos concluir que el presente trabajo nos propone un procedimiento válido para simular y mostrar el comportamiento del flujo que se produce en un tanque agitador vertical de impulsor PTB con superficie libre y régimen estacionario mediante el software Ansys versión 14.0. / Tesis

El presente trabajo de investigación está enfocado en realizar el estudio de las cargas fluctuantes generadas por el movimiento rotacional del conjunto eje-impulsor en un agitador vertical, a partir de los datos obtenidos del estudio fluido-dinámico en régimen transitorio del sistema utilizando simulación numérica. Este estudio se basa en la problemática del movimiento oscilatorio presente en el eje durante la operación del equipo. Para lograr este objetivo, se utilizó la metodología MRF (movil reference frame) utilizada en investigaciones precedentes de sistemas agitados. En primer lugar, los resultados obtenidos a partir del análisis numérico, utilizando el software ANSYS, fueron validados con las pruebas realizadas en el laboratorio. Estas pruebas fueron realizadas con un modelo a escala que cumple con todas las especificaciones técnicas de un análisis dimensional. Las variaciones presentes en el análisis son inferiores al 12% lo que comprueba el correcto trabajo realizado en el sistema numérico. Una vez realizada la validación y el estudio de las cargas dinámicas, se pueden obtener conclusiones que permiten cuantificar efectos pocas veces tomados en cuenta como el comportamiento de las cargas generadas en cada uno de los álabes, este efecto es bastante estable a lo largo del tiempo debido a que cada uno de los álabes aplica esfuerzos cortantes al fluido generando campos turbulentos a lo largo de su recorrido. Por lo tanto, la frecuencia de aplicación de las cargas coincide con la frecuencia del movimiento rotacional del eje. Una vez cuantificado este efecto, se determina que el álabe tiene un factor de seguridad cercano a la unidad cuando se lo verifica utilizando la teoría debido a la fatiga, lo cual exige un mayor análisis y cuidado durante su diseño. Además, se comprueba que el impulsor tiene una frecuencia cuyo valor es exactamente el triple de la frecuencia a la que gira el eje y el comportamiento de sus cargas está relacionado con su número de álabes. A su vez, mediante la verificación del cálculo de la falla debido a la fatiga se demuestra que el sistema está sobredimensionado excesivamente cuando se analiza el eje. / Tesis

La pérdida de material en tanques de almacenamiento ocasiona grandes pérdidas económicas debido al gran costo que conlleva reparar estos componentes; sin embargo, muchas veces estas reparaciones se dan de manera anticipada debido a cálculos que determinan crítico un componente que aún podría seguir operando o de manera contraria desestimar un daño pequeño en una zona critica volviéndolo vulnerable y altamente peligroso. El objetivo de este trabajo es poder poner a disposición la metodología propuesta por la Norma API 579 ASME con el fin de facilitar el análisis de aptitud en el servicio cuando un tanque a presión presenta pérdida generalizada de espesor. En la industria cuando un componente presenta éste tipo de daño se evalúa recalculando su capacidad tomando como limitante el espesor crítico (menor espesor). Con esta metodología los valores de espesores críticos no solo dependen del espesor sino de varios factores como la ubicación del daño, la dispersión de las zonas dañadas; así como de la geometría del componente. Para poder demostrar que el uso de esta metodología es práctica se ha evaluado un componente que reúna los daños más representativos; así también se ha comparado los resultados obtenidos con un estudio al tanque mediante el uso de los elementos finitos (ANSYS) obteniendo resultados muy cercanos. Como resultado se concluye que el uso de esta metodología es muy práctica y confiable en el cálculo de componentes a presión que presenten pérdida de espesor generalizado. / Tesis

En el presente proyecto se diseñó un sistema de fermentación para elaborar 100 litros de chicha de jora, el cual consta en dos recipientes de acero inoxidable AISI 316, uno para los procesos de calentamiento con una capacidad nominal de 280 litros y una presión máxima de 3,5 bar y el otro para los procesos de enfriamiento 160 litros y una presión máxima de 3,8 bar. Cada recipiente tiene en el interior un serpentín helicoidal, uno para calentamiento, donde fluye vapor, y el otro para enfriamiento, donde circula mezcla de agua y propilenglicol (al 20% de concentración), para alcanzar los niveles de temperatura recomendados para cada proceso. Además cada recipiente tiene un agitador del tipo axial que mejorará la transferencia de calor. Para transvasar el mosto producto de la cocción se utilizó una bomba de diafragma que lleve el producto hacia el recipiente donde se realizará la fermentación. Previo a esto, el mosto es enfriado en un intercambiador de placas de características sanitarias donde se produce un cambio brusco de temperatura. Para optimizar el proyecto, se buscó automatizar los procesos de producción, usando sensores de nivel del tipo capacitivo, sensores de temperatura del tipo RTD, válvulas solenoides, válvulas auto-controladas (autoreguladas según la temperatura del fluido en el interior del recipiente) y un PLC. Con ello se establecerán los parámetros requeridos para los procesos. Además se usó una bomba centrífuga para el refrigerante, se hizo la selección de los conductores para los motores, los interruptores y relés necesarios. El presente proyecto abarcó el diseño térmico y verificación mecánica de los soportes y de los tornillos de sujeción para las tapas. Finalmente, el trabajo incluye un estimado del presupuesto del proyecto en el que se evalúan los costos de materiales y equipos, costos de fabricación y montaje y los costos del diseño. El proyecto alcanza un costo total que asciende aproximadamente a S/.119’446,29. / Tesis

Se presenta el diseño de un esquema para la detección, aislamiento y estimación de fallas basados en observadores de entrada desconocida (UIO, por sus siglas en inglés) y observadores proporcionales integrales (PIO, por sus siglas en inglés). Para sistemas no lineales usando representaciones politópicas de sistemas lineales variables (LPV, por sus siglas en inglés), aplicados a un proceso hidráulico de cuatro tanques. Para la obtener la representación LPV polítopica del proceso hidráulico se considera 2 parámetros variables (válvulas de ingreso de flujo de agua a los tanques del proceso). Estos valores son conocidos ya que se contará con sensores de flujo de en la planta que se instalara en el Laboratorio de Control Avanzado del Departamento de Ingeniería de la PUCP. Al utilizar observadores para los esquemas de diagnóstico de fallas, conlleva a que se deba tener una buena convergencia de estados estimados y que el error de estimación tienda a cero, ya que caso contrario se pude dar falsas alarmas. Esto se puede lograr con los observadores: de entrada desconocida que desacopla a las incertidumbres y los observadores proporcionales integrales que estiman a la perturbación que acompaña al proceso. La estabilidad de los observadores politópicos estará garantizada por la asignación de polos establecida a través de la matriz de desigualdades lineales (LMI, por sus siglas en inglés). El aislamiento de las fallas se realizó gracias al esquema de bancos de observadores generalizado; mientras que la estimación se realizó de manera simultánea a la estimación de estados, con ayuda de los observadores aumentados. Se implementó un algoritmo de Diagnóstico de Fallas en sensores y actuadores en el software RSlogix5000, este algoritmo fue descargado en un PLC virtual. Se elaboró también una interfaz gráfica en el software Factory Talk View que permite monitorear las variables controladas y diagnosticar de forma visual. / Tesis

En este trabajo se presentan los resultados en simulación de un sistema de control tolerante a fallas activo aplicado al proceso hidráulico de cuatro tanques acoplados. El sistema de control tiene el objetivo de mantener las propiedades de desempeño deseadas con y sin la presencia de fallas parciales en actuadores (bombas). El sistema de control tolerante se desarrolla a partir de un sistema de detección y diagnóstico de fallas empleando el observador de entrada desconocida para estimar los niveles de los tanques. Después, se generan los residuos y se evalúan mediante un método basado en la norma del vector. Para aislar las fallas en los dos actuadores se utilizan dos observadores de entrada desconocida. La ventaja de este observador es el permitir estimar la magnitud de la falla. El mecanismo de compensación consiste en calcular una nueva ley de control que se adiciona a la señal que envía el controlador. Este método se conoce como compensación aditiva de fallas. Dicho método se aplica a dos tipos de controladores: basado en realimentación de estados (con acción integral), y basado en matriz dinámica. La principal contribución de este trabajo es el sistema de control tolerante, el cual tiene la capacidad de mantener al sistema de control operando en presencia de una falla parcial en uno de los actuadores con un desempeño cercano al obtenido cuando no hay fallas. Se utiliza la integral del error cuadrático como ´índice de desempeño. Las pruebas de simulación en SIMULINK muestran que la estrategia de compensación permite que los niveles de los tanques sigan sus valores de referencia de manera adecuada incluso en presencia de fallas. La misma metodología se implementa en el software RSLogix 5000 y se descarga en un PLC virtual, obteniéndose resultados similares a SIMULINK. Las simulaciones en SIMULINK y RSLogix 5000 demuestran que el controlador tolerante a fallas tiene un rendimiento superior en comparación al controlador sin compensación de fallas. / Tesis

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2016. / O presente trabalho teve como objetivo avaliar na fase inicial, o comportamento hidráulico e desempenho de tanques sépticos (TS) e leitos cultivados (LC) de fluxo subsuperficial, vegetados com as espécies aquáticas taboa (Typhaspp) (LC 1), papiro-brasileiro (Cyperusgiganteus) (LC 2) e lírio do brejo (HedychiumcoronariumKoehne) (LC 3) e um sem planta (LNC 4), construídos em paralelo e preenchidos com brita # 2. A Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) foi implantada na Fazenda Água Limpa (FAL) da Universidade de Brasília (UnB). Os TS foram constituídos de três caixas Policloreto de Vinila (PVC) de volume total de 5500 L cada, enquanto os LC foram construídos em estruturas retangulares de fibra de vidro, com espessura da parede de 4 mm, apoiados sobre o solo, com dimensões de 2,5 m (largura), 6,5 m (comprimento) e 0,5 m (altura). O período de avaliação foi de agosto a dezembro de 2015, compreendendo a fase inicial de funcionamento da ETE/FAL/UnB. Foram realizadas oito campanhas de coleta de amostras, para quantificação de atributos físicos, químicos e microbiológicos do efluente bruto, após os tanques sépticos e dos leitos cultivos, totalizando seis pontos de coleta. Mediu-se o volume de efluente de entrada e saída dos leitos cultivados e o desenvolvimento das macrofitas. Os três tanques sépticos em série, apresentam maior influência na redução da turbidez (12,4%), sólidos suspensos totais (28%), nitrato (15,7%), nitrito (20%), amônia (28,5%) e E. coli (9%). A tendência da temperatura é de se manter estável (30 ºC) nos TS e LCs, enquanto que opHvaria de 5,70 a 7,42 entre a entrada e saída dos TS. De modo geral, a tendência no LC com taboa é a de redução nas concentrações de sólidos suspensos totais (58,6%) e sólidos totais (11,2%), DBO (99,99%), e com valores de sódio na saída do leito de 114,92 mg L-1, ferro II de 0,72 mg L-1 e condutividade elétrica de 908,78 µS cm-1; no LC com papiro brasileiro reduziu a DBO em 94,5%, DQO em 60,5%, e valores de ferro total na saída de 0,63 mg L-1, coliforme totais de 94.325 NMP 100 mL-1 e potássio de 46,31 mg L-1; por sua vez, no LC com lírio do brejo reduziu a DQO em 71,6%, DBO em 99,1%, nitrato de 88,1% e nitrito de 83,6%. A adaptação das macrófitas não é uniforme no interior dos LC, com desenvolvimento progressivo da entrada em direção à saída dos mesmos. / This study aimed at to evaluate the initial phase, the hydraulic behavior and the performance of septic tanks (TS) and wetlands (LC) subsurface flow vegetated with cattail aquatic species (Typhaspp) (LC 1), papyrus-Brazilian (Cyperusgiganteus) (LC 2) and lily fen (HedychiumcoronariumKoehne) (LC 3) and without vegetation (LNC 4), built in parallel and filled with gravel # 2. Sewage treatment plant (WWTP) was located at FazendaÁguaLimpa (FAL) of the University of Brasília (UnB). TS were made of three Polyvinyl Chloride (PVC) boxes of of 5500 L each, while LC were built withinh rectangular structures of fiberglass, with a wall thickness of 4 mm, resting over the soil surface and having the following dimensions: 2.5m (wide), 6.5 m (length) and 0.5 m (height). The evaluation period was comprehended from August to December 2015, including the initial phase of operation of ETE/FAL/UnB. Eight sampling campaigns were carried out in order to quantify physical, chemical and microbiological attributes of the raw effluent, and after passing through the septic tanks and crop beds, totaling six points of collection . The characteristics measured were the effluent volume in the entrance and in the exit of the devices and the development of aquatic plants naturally growing. The three septic tank arranged in series (in parallel?), have the greatest influence on the reduction of turbidity (12.4%), total suspended solids (28%), nitrate (15.7%), nitrite (20%), ammonia (28.5%) and E. coli (9%). Temperature tended to remain stable (30 °C) in the LC’S and the TS, while the pH ranges from 5.70 to 7.42 across entrance and exit of TS. In general, LC cultivated with cattail reduced the total suspended solids concentration (58.6%) and the total solids (11.2%), BOD (99.99%), presenting the following values for sodium, iron and electrical conductivity in the exit of the device: 114.92 mg L-1, 0.72 mg L-1, and 908.78 μS cm-1, respectively; LC papyrus-Brazilian reduced BOD in 94.5%, COD in 60.5% and presented the following values for total iron, total coliform and Potassium at the exit of the device: 0.63 mg L-1, 94.325 NMP 100 mL-1, and 46,31 mg L-1 , respectively; the LC swamp lily, for instance, reduced COD in 71.6%, BOD in 99.1% nitrate in 88.1% and nitrite in 83.6%. The adaptation of macrophytes is not uniform within the wetlands, with development increasing from the entrance toward the exit thereof.