Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Estudio comparativo del colapso de perfiles tubulares en ensayos de flexión de 3 puntos y viga en voladizo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-01-27) Yarasca Huanacune, Jorge Andrés; Lavayen Farfán, DanielEn la presente tesis se realizó un estudio comparativo del colapso de tubos rectangulares en ensayos de flexión de 3 puntos y viga en voladizo. Las curvas características de los tubos rectangulares fueron evaluadas mediante simulación numérica y modelos analíticos reportados en la literatura. Para validar los resultados de las simulaciones numéricas, se comparó las curvas características de bisagra plástica obtenidas computacionalmente con resultados experimentales presentados por Kecman (1979). Posteriormente, los modelos numéricos fueron utilizados para determinar el grado de correlación entre las curvas características con diferentes parámetros geométricos y de material. La tesis está dividida principalmente en tres partes. En la primera parte se presenta el fundamento teórico de las principales teorías de colapso por flexión de tubos rectangulares (Kecman (1979,1983), Wierzbickiycol. (1994b), y KimyReid (2001)). El cálculo del momento máximo y el análisis del mecanismo de colapso fue explicado detalladamente. En la segunda parte se analizó mediante simulación numérica el colapso de tubos rectangulares en ensayos de flexión de 3 puntos y viga en voladizo. Para generalizar las conclusiones de este trabajo, se clasificó los tubos rectangulares de acuerdo a su modo de colapso utilizando el parámetro adimensional Ocr/Oy. Después se realizó un estudio comparativo sobre el colapso en los ensayos de flexión. En general, los resultados demostraron que la carga transversal ejercida por el indentador en el ensayo de flexión de 3 puntos provoca que el perfil colapse prematuramente. Por último se comparó las curvas características generadas con modelos analíticos y numéricos para determinar en cuáles casos es recomendable utilizar las teorías de colapso. En la tercera parte se reportan las conclusiones del presente trabajo de investigación.Ítem Texto completo enlazado Diseño de controlador neuro-difuso para automatización de detección de fallas dentro de tuberías matrices de agua empleando un robot móvil(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-01) Ramirez Chavez, Jorge Luis Isaac; Cuellar Córdova, Francisco FabiánEn los últimos años se ha evidenciado un aumento de desastres relacionados con las red de tuberías de agua en el país, ya que no se cuenta con suficientes herramientas tecnológicas que permitan evaluar su estado, especialmente en las que presentan mayor antigüedad, por lo que no es posible identificar fallas ni evitar la ocurrencia de desastres como inundaciones y desabastecimiento de agua potable. Esta tesis propone el desarrollo de un robot móvil con la capacidad de realizar el sensado automático de fallas al inspeccionar el interior de tuberías matrices de agua empleando un robot móvil. Para ello se realiza la implementación de un Sistema de Detección de Fallas (SDF) que identifica diferentes anomalias dentro una tubería empleando redes neuronales convolucionales y un Controlador de Velocidad y Orientación del Robot (CVOR) que empleando la información recolectada por el SDF permitirá que el robot se desplace de manera autónoma. De manera que será posible detectar e identificar fallas en las tuberías de agua tales como: obstrucciones, fisuras y fugas debido a roturas o perforaciones de manera automática. El primer capítulo describe el estado del arte de los robots empleados en inspección y la problemática. El segundo capítulo desarrolla el modelo cinemático de un robot móvil con cuatro ruedas. En el tercer capítulo se diseña el Sistema de Detección de Fallas (SDF). El cuarto capítulo trata sobre la implementación del Controlador de Velocidad y Orientación del Robot (CVOR). Los resultados obtenidos, mostrados en el quinto capítulo, evidencian la precisión en el reconocimiento de anomalías por parte del sistema bajo determinadas condiciones.Ítem Texto completo enlazado Modelamiento numérico de la vibración inducida por flujo en una tubería horizontal que transporta flujo bifásico turbulento agua – aire(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-03-26) Abarca Mora, Daniel; Franco Rodríguez, RosendoEn el presente trabajo se realiza un análisis numérico de vibración inducida por flujo (FIV) sobre una tubería horizontal que transporta flujo bifásico agua-aire. Para el estudio del fluido se consideró un dominio de estudio de 3m de longitud en el que se analizaron diferentes modelos de turbulencia con la finalidad de seleccionar el más adecuado para el estudio FIV. Se tomó como criterio de comparación el comportamiento de la presión variable sobre la pared de la tubería. Los resultados obtenidos muestran que el modelo RANS K-ω SST es capaz de representar con buena precisión el comportamiento del flujo bifásico analizado, pues capta los patrones de flujo y las fluctuaciones de presión en concordancia con resultados experimentales reportados en la literatura, por lo que fue seleccionado para el análisis FIV. Seguidamente se procedió a determinar el método de análisis de vibración más adecuado para el objeto en estudio (tubería), en el cual se consideró un dominio de estudio de la tubería de 1.53 m de longitud, empotrada en ambos extremos. Es así que se determinó que el análisis dinámico transitorio acoplado bidireccional de interacción fluido-estructura (FSI), que contempla los efectos del campo de fluidos sobre el campo estructural y viceversa, representa de manera adecuada el fenómeno en estudio por considerar que son los esfuerzos, desplazamientos, aceleraciones y frecuencias las variables a determinarse en este análisis. Para las condiciones de flujo analizadas se captaron vibraciones, desplazamientos en el rango de -48 μm a 18 μm, aceleraciones en el rango de -0.07 m/s2 a 0.8 m/s2 y frecuencias máximas en el rango de 10 Hz a 35 Hz.Ítem Texto completo enlazado Caracterización experimental del factor de fricción y la rugosidad hidráulica en tuberías de acero al carbono con costura y sin costura(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-01-31) López Bonilla, Joel Martín; Chirinos García, Luis RicardoEl presente trabajo pretende caracterizar experimentalmente el fenómeno de la pérdida de presión en dos tipos de tubería: acero al carbono con costura y acero al carbono sin costura, adquiridos en el mercado nacional peruano. Esta caracterización se realiza utilizando aire comprimido, seco y regulado para presiones manométricas entre 1 y 7 bar, bajo condiciones de incompresibilidad en la línea de pruebas y con un rango de número Reynolds entre 9x104 y 8x105. El trabajo comprende la determinación experimental del factor de fricción, mediante un ensayo de pérdida de presión, con la finalidad de comprobar que su comportamiento, para las dos tuberías, obedece al modelo monotónico de Colebrook que se suma a las afirmaciones de Kemler en 1933, Moody en 1944, Schlichting en 1979, Bradshaw en 2000, Perry en 2001 y Langelandsvik en 2008. Esto permite calcular la rugosidad hidráulica para los dos tipos de tubería, resultando que la tubería de acero al carbono con costura tiene una rugosidad hidráulica experimental igual a 0,186 mm, siendo el parámetro de rugosidad Rz y el modelo de Afzal en 2007, las mejores opciones para estimar el valor experimental. Del mismo modo, la tubería de acero al carbono sin costura tiene una rugosidad hidráulica experimental igual a 0,018 mm, siendo el parámetro de rugosidad Rq y los modelos de Langelandsvik en 2008 y Botros en 2016, las mejores opciones para estimar el valor experimental. Así, es posible determinar, con mayor acercamiento, la rugosidad hidráulica (ks) para las tuberías de acero al carbono con y sin costura, conociendo solamente los parámetros de rugosidad superficial (Ra, Rz y Rq). Además, se puede tener la seguridad de utilizar el modelo monotónico de Colebrook para realizar el cálculo del factor de fricción (Λ). Con esto, la estimación de pérdida de presión y el gasto de energía involucrado es mucho más próximo a lo requerido.Ítem Texto completo enlazado Metodología para inspección visual remota en juntas soldadas de tuberías de acero inoxidable mayores a 4" de diámetro y con espesores hasta 3 mm empleando el videoscopio lenox modelo PVS(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-03) Carbajal Olivera, Carlos Humberto; Merino Ponce, DanielEn el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) se vienen brindando servicios a la industria desde 1973. Actualmente el Laboratorio de Materiales de la PUCP cuenta con un prestigio ganado a lo largo de su trayectoria y brinda los servicios de los ensayos no destructivos como: Inspección Visual, Líquidos penetrantes, Partículas Magnéticas, Radiografía Industrial y Ultrasonido a las empresas más importantes del medio. En las empresas de rubro alimentario, en especial la empresa Backus tiene la necesidad de supervisar que las juntas soldadas de las tuberías de acero inoxidable, por donde se transporta miles de litros de cerveza, se encuentren bien elaboradas. Es cierto que mediante el uso de la radiografía industr ial se puede corroborar la sanidad de la junta soldada, pero lo que no detecta la radiografía es la posible oxidación (carbonización), que puede presentarse cuando no se realiza un aislamiento adecuado de argón al interior de la tubería antes de proceder a soldar, pero con el Videoscopio Lenox, del laboratorio de materiales de la PUCP, mediante la inspección visual remota si se puede hacer, pero no existe una metodología para la inspección por medio de este equipo. El presente trabajo de tesis tiene como objetivo desarrollar una metodología para inspeccionar visualmente las juntas soldadas de tuberías de acero inoxidable mayores a 4" de diámetro y con espesores hasta 3mm, empleando el Videoscopio Lenox modelo PVS. Para conseguir el objetivo planteado, la tesis detalla los criterios de aceptación y rechazo de uniones soldadas en tuberías de acero inoxidable, que nos servirá para elaborar las imágenes patrones de discontinuidades no permitidas por el código AWS D18.1. Se preparó 02 prototipos, uno para realizar el so Ideo sin purga con gas argón, el cual permitirá capturar la imagen patrón de la oxidación en una unión soldada al interior de la tubería y el segundo prototipo para realizar el soldeo con previa purga de gas argón, el cual permitirá demostrar que es indispensable purgar las tuberías de acero inoxidable para garantizar la sanidad de la junta soldada, a pesar que sea costoso por el número de metros de tubería que normalmente tienen las empresas de rubro alimentario. Se detalla las características técnicas de cada equipo que conforman el Videoscopio Lenox modelo PVS, así como sus partes más importantes, que permitirá familiarizarse con el equipo antes de usarlo. Finalmente se elabora el procedimiento para el uso del Videoscopio Lenox modelo PVS en la inspección visual remota para tuberías de acero inoxidable mayores a 4" de diámetro y con espesores hasta 3mm y se elaboran las imágenes patrones de discontin uidades no permitidas por el código AWS D18.1 haciendo uso de los prototipos preparados.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un algoritmo de búsqueda tabú para la minimización del desperdicio de espacio en almacenes de empresas comercializadoras de tuberías(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-11-14) Rodríguez Sánchez, Daniel Alberto; Cueva Moscoso, RonyDurante el presente proyecto de fin de carrera se plantea el desarrollo de un algoritmo metaheurístico el cual brinde una buena solución para el problema planteado. Esto se debe a diversos factores como la ubicación del almacén donde se colocaran los productos (rumas o estanterías) y los criterios en base a los cuales se apilaran los productos (tamaño, forma y peso) que deben considerarse al momento de realizar el almacenamiento de productos terminados. Además, como se mencionó anteriormente, estos factores se vuelven más complejos cuando se trata de tuberías, debido a que estas poseen una forma circular. Finalmente, este algoritmo no tiene como objetivo resolver el problema de forma exacta dada la complejidad de tiempo y recursos que presenta; sin embargo, permite obtener una buena solución que pueda cubrir con las necesidades de almacenamiento y que pueda ser ejecutada en un tiempo comprensible a las necesidades del negocio.Ítem Texto completo enlazado Sistema de detección de fallas en tuberías ferromagnéticas por dispersión de flujo magnético(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-12-18) Popayán Ávila, Jhossep Augusto; Hidalgo Herencia, FrancoEn este trabajo se presenta el diseño mecatrónico de un sistema automático para la detección de fallas en tuberías ferromagnéticas de un diámetro de 18 pulgadas. El diseño del sistema permite identificar distintos tipos de fallas tales como corrosión y fisuras superficiales e internas. El método que usa el sistema para la detección de fallas en tuberías ferromagnéticas es la “Dispersión de flujo magnético” o “Magnetic flux leakage”. La dispersión de las líneas de flujo magnético se debe a las fallas antes mencionadas las cuales generan un aumento en la lectura de los sensores de efecto Hall. El sistema diseñado trabaja desplazándose a través de la tubería y a la vez sensa constantemente diferentes parámetros, como corriente en los motores y sensores que permiten la geo localización del sistema, para asegurar su correcto funcionamiento. En el momento en el que el sistema detecta una falla en la tubería, basada en algoritmos que se explican en este trabajo, este se encarga de almacenar tanto las lecturas de los sensores de efecto Hall, imágenes de la falla y la localización de la falla para su posterior análisis. El trabajo abarca la selección de sensores y actuadores; diseño de planos mecánicos, eléctricos, diagramas de flujo. Por último se concluye con el desarrollo del marco teórico necesario para el desarrollo del sistema y simulaciones que muestran los resultados que el sistema obtendría al detectar una falla dentro de las tuberías.