Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Estudio numérico de la propagación de llamas en flujos confinados subsónicos y supersónicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-08-27) Illacanchi Guerra, Fernando; Celis Pérez, CésarDado que la aceleración de la llama determina las condiciones para el inicio de la detonación a través del fenómeno de transición de deflagración a detonación (DDT), la aceleración de la llama desempeña un rol crucial en diversas aplicaciones de la ingeniería, incluyendo los motores de detonación rotativos (RDE). En ese sentido, en el presente trabajo, para comprender la dinámica de propagación de llamas en regímenes subsónicos y supersónicos, dos dominios computacionales son estudiados: (i) canal sin obstrucciones y (ii) canal obstruido con obstáculos rectangulares distribuidos equidistantemente. Las simulaciones numéricas presentadas son obtenidas utilizando la herramienta computacional AMReX-Combustion PeleC, un solucionador numérico de flujos compresibles reactivos. En el primer dominio, la influencia de la condición de la pared en el régimen subsónico es explorado utilizando dos condiciones de pared diferentes: (i) adiabática antideslizante y (ii) adiabática de libre deslizamiento. En el segundo dominio, el efecto de diferentes ratios de obstrucción (BR) sobre la aceleración de la llama es analizado, así como su influencia en el inicio de la detonación a través del fenómeno DDT. El resultado de este trabajo muestra una diferencia sustancial en los mecanismos que controlan la propagación de llamas a diferentes regímenes de combustión. En régimen subsónicos, la condición de pared juega un papel crucial en la aceleración de la llama y la formación de la DTF, las cuales están también influenciadas por las ondas de presión reflejadas por las paredes, lo que conduce a inestabilidades tipo Rayleigh-Taylor (RT). En el régimen supersónico, los vórtices formados delante de los obstáculos incrementan el área de la llama, controlando así la dinámica de propagación de esta en las etapas iniciales. En las etapas posteriores, sin embargo, las ondas de choque son el principal mecanismo de aceleración de llamas, lo que conlleva a las inestabilidades de tipo Richtmyer-Meshkov (RM).Ítem Texto completo enlazado Soldadura a tope de tuberías API 5L X65QO de 10” SCH STD/40 para ducto submarino de transporte de hidrocarburos líquidos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-11) Chávez Yalles, Diego Alexis; Lean Sifuentes, Paul PedroEl presente trabajo tuvo como objetivo principal realizar un procedimiento preliminar de soldadura para la unión a tope de tuberías API 5L PSL2 de grado X65QO de 10 pulgadas de diámetro nominal y cedula STD/40 (espesor de 0.366 pulgadas), mediante dos procesos de soldadura por arco eléctrico: SMAW y FCAW, que conformaran un ducto submarino para la recepción de hidrocarburo blancos o refinados, tales como gasolinas, gasóleos, Diésel y turbos, para el abastecimiento del mercado local, basándose en la normativa nacional dada por el Decreto Supremo N°081-2007-EM “Reglamento de Transporte de Hidrocarburos”, y las nomas o códigos internacionales recomendadas en ella, como el código de fabricación ASME B31.4-2018 “Sistemas de Transporte de Hidrocarburos Líquidos y otros Líquidos por Ductos de Tubería” y la norma API 1104-2021 “Soldadura de Tuberías e Instalaciones Relacionadas”. Para la elaboración de este procedimiento preliminar de soldadura se tomó como punto de partida valores teóricos, tales como, composición química de la tubería, según lo estipulado en la norma API 5L, y los parámetros de soldeo que el fabricante recomendaba, para el caso del material de aporte. Posteriormente, estos valores fueron comprobados utilizando los métodos y/o formulas propuestas por distintos autores o asociaciones para predecir las características que tendrá el cordón de soldadura y con ello su comportamiento, obteniéndose resultados favorables Asu vez, este documento brinda los criterios de para la calificación del procedimiento de soldadura y para la calificación de soldadores a través de ensayos destructivos, tales como: ensayo de tracción, ensayo de doblado de cara y de raíz, Ensayo de rotura con entalla (Nick break) y el ensayo de impacto Charpy, siendo este último uno adicional para garantizar la tenacidad de la soldadura a una temperatura critica de 0°C y conocer la caracterización de la transición dúctil-frágil del mismo. Además, se detallan los puntos a seguir para una adecuada inspección en la producción del ducto.Ítem Texto completo enlazado Análisis económico y procedimiento de soldadura para tanque de almacenamiento de 1000 galones de petróleo fabricado de acero inoxidable AISI 304 según API 650(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-15) Rios Roque, Renzo Rai; Lean Sifuentes, Paul PedroEn el presente documento se realiza un análisis económico para seleccionar el proceso de soldadura en la fabricación de un tanque de 1000 galones de acero inoxidable AISI 304 según API650 para almacenamiento de petróleo. El análisis económico se realiza para dos alternativas: en la alternativa 1 se emplea el proceso FCAW para espesores mayores a 9 mm, y el proceso GTAW para espesores menores; en la alternativa 2, se emplea una combinación de procesos GTAW-SMAW, donde se emplea GTAW como pase de raíz y SMAW como pase de relleno. En base al resultado del análisis económico se selecciona la alternativa 1; debido a que presenta mayor rendimiento y menor costo de producción. Luego, se desarrolla los procedimientos de soldadura preliminares según el código ASME IX para la alternativa seleccionada, para ello se elaboran diseños de juntas según el código de fabricación API650. Además, se selecciona el material de aporte y se establecen los parámetros de soldadura en base a bibliografía y recomendaciones de fabricantes de materiales de aporte. Asimismo, en el presente trabajo, se desarrolla los lineamientos para la calificación de los procedimientos de soldadura preliminares; se describe la cantidad y medidas de los cupones, los tipos de ensayos y los parámetros de aprobación que las pruebas deben cumplir para calificar los procedimientos propuestos. Por último, se da los lineamientos para realizar la calificación de soldadores, se describe las variables esenciales, tipos de cupón y ensayos que se requiere para realizar la calificación de soldadores.Ítem Texto completo enlazado Diseño y optimización de carcasas soldadas para cajas reductoras de engranajes cilíndricos y ejes paralelos mediante el uso de herramientas computacionales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-03-24) Li Dejo, Gustavo Roberto; Franco Rodriguez, RosendoLa presente tesis tiene por objetivo desarrollar un procedimiento de diseño automatizado de carcasas soldadas de reductores de velocidad de engranajes cilíndricos, ejes paralelos y disposición horizontal. En el primer capítulo se identifican los componentes constructivos de las carcasas y sus variantes. Asimismo, se distinguen los componentes normalizados y se reúne información sobre las consideraciones constructivas que se deben de tener en cuenta al momento de diseñar la carcasa. En el segundo capítulo se utiliza la información recolectada para tipificar las carcasas. Asimismo, se establecen las variables independientes y dependientes y se procede a elaborar el modelo CAD paramétrico correspondiente. En el tercer capítulo se define el modelo de elementos finitos para analizar la carcasa, se determina una estrategia de mallado y se establecen las cargas y restricciones de desplazamiento. El modelo computacional elaborado se utiliza para realizar un análisis preliminar con la finalidad de reducir el número de casos a analizar en el algoritmo final. En el cuarto capítulo se implementa y describe el algoritmo desarrollado para la automatización y optimización del diseño. Toda la implementación fue realizada en el entorno del software Autodesk Inventor, empleando el módulo Inventor Nastran para el análisis por elementos finitos. Finalmente, en el quinto capítulo se pone en práctica el programa elaborado mediante dos ejemplos de aplicación y se comparan los resultados respecto a sus diseños originales. Se concluye que los espesores obtenidos por el algoritmo en todos los casos son menores que el espesor recomendado para carcasas fundidas. Además, se constató que la optimización de los espesores implica un ahorro significativo del volumen de material, el cual alcanza valores de hasta un 45% respecto a carcasas fundidas.Ítem Texto completo enlazado Estudio de soldabilidad aplicado a la recuperación de piezas de hierro fundido nodular y compacto(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-03-15) Espinoza Cárdenas, Renato Sezé; Lean Sifuentes, Paul PedroEn el trabajo desarrollado se estudió la soldabilidad del hierro fundido nodular y hierro fundido compacto, en componentes con aplicación industrial, tales como un monoblock y una culata, los cuales tienen una gran demanda en la industria minera en equipos de acarreo. Para ello, se desarrolló procedimientos de soldadura para una eventual reparación de estos componentes, con el objetivo de recuperarlos. En el primer capítulo, Marco Teórico, se planteó la clasificación de los tipos hierros fundidos existentes en la industria, así como, las aplicaciones, microestructuras y normativas vigentes. Asimismo, en este capítulo, se abordaron las técnicas y recomendaciones para soldar este tipo de hierros fundidos. En el segundo capítulo, se desarrolla el procedimiento experimental. Se plantean los procedimientos de soldadura: sin precalentamiento y con enfriamiento forzado; proceso de soldadura con precalentamiento y enfriamiento controlado (lento); proceso de soldadura con precalentamiento, enfriamiento controlado y tratamiento de alivio de tensiones; proceso de soldadura con precalentamiento, enfriamiento controlado y tratamiento post-soldadura de recocido y; finalmente, procesos de soldadura con precalentamiento en condiciones de embridamiento. El proceso de soldadura utilizado fue SMAW y los electrodos evaluados fueron ENiFe-Cl y ENi-Cl. En el tercer capítulo, se muestran los resultados de los ensayos realizados y se lleva a cabo un análisis de los resultados. Los resultados preliminares obtenidos permiten comprobar que el precalentamiento, disminuye la formación de martensita; otro resultado encontrado, es que el hecho de que no se produzcan fisuras durante o después de la reparación por soldadura, no es indicio que la soldadura de reparación fue exitosa, pues siempre se formará martensita, así se emplee precalentamiento y enfriamiento lento. Como conclusión final, se obtiene que para el soldeo de reparación de ambos componentes, se recomienda soldarlos mediante el proceso SMAW utilizando un precalentamiento de 300°C en el caso del monoblock y de 260°C en la culata, pudiéndose emplear cualquiera de los dos aportes ENiFe-CI o ENi-CI, luego a las uniones soldadas se les debe realizar un tratamiento térmico post-soldadura de recocido, con objeto de eliminar las zonas frágiles y duras, formadas básicamente por martensita.Ítem Texto completo enlazado Evaluación de las propiedades mecánicas de un acero sumiten 780s, utilizando un simulador de ciclo térmico de soldadura(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-11) Agüero Zamora, Víctor Raúl; Sakihama Uehara, José Luis HidekiEl acero SUMITEN 780s es un acero de grano fino (HSLA) que presenta alta resistencia y alta tenacidad, pero tiene baja soldabilidad y es susceptible a generar estructuras frágiles en la zona de grano grueso de la ZAC. Para estudiar el comportamiento de las propiedades mecánicas y los cambios microestructurales de este acero, cuando es sometido a diferentes ciclos térmicos de soldadura, se construyó un Simulador de Ciclo Térmico de Soldadura, el cual permite conocer las propiedades mecánicas en un punto específico de la ZAC, sin necesidad de gastar dinero en la fabricación de cupones de soldadura. En el presente trabajo fue analizado el efecto de la temperatura de precalentamiento variando el tiempo de enfriamiento (t8/5 = 6s, 12s y 18s). Luego, a fin de evaluar el efecto de un tratamiento de postcalentamiento, el acero fue sometido a dos ciclos térmicos de soldadura, manteniendo fijo el t8/5 del primer ciclo térmico y haciendo variar la temperatura máxima alcanzada en el segundo ciclo térmico dentro y fuera del rango intercrítico de temperaturas (A1 y A3). Los resultados encontrados muestran que la dureza y tenacidad del acero disminuyen conforme aumenta el tiempo de enfriamiento (t8/5). La microestructura conocida como M-A constituyente, se forma dentro del rango intercrítico de temperaturas, incluso cuando la temperatura es ligeramente menor al límite inferior (A1) del rango intercrítico. Un t8/5 de 6s sería suficiente para no superar una dureza de la ZAC de 400HV, mientras que si el límite fuera 350HV sería necesario usar un t8/5 superior a 18s.