Revista Politécnica

Comportamiento Hidráulico del Flujo en el Modelo Numérico de un Disipador de Energía Tipo Vórtice

Álvaro Gallegos — 2024-08-31

Para analizar y comprender el comportamiento del flujo en estructuras hidráulicas, se construyen modelos a escala, sin embargo, en el caso del disipador de energía tipo vórtice, la naturaleza helicoidal del flujo dificulta su análisis y la medición de datos, por lo tanto, se ha creado un modelo numérico a escala real que permitiera un análisis más eficiente del flujo en este tipo de disipador. Se aplicó la metodología de la dinámica de fluidos computacional mediante el software adecuado. Primero fue creada la geometría del disipador, luego el mallado, posteriormente se establecieron las condiciones de borde y parámetros físicos, con lo cual se resolvió el modelo obteniendo resultados que fueron validados con datos experimentales del modelo físico, para finalmente analizar el prototipo. Los resultados obtenidos no solo demostraron la aplicabilidad de la dinámica de fluidos computacional (CFD) en el diseño hidráulico y su calibración, sino que también proporcionaron una distribución espacial de las características hidráulicas a lo largo del prototipo, aspecto esencial en el diseño de este tipo de estructuras.

Estabilización de Suelos Expansivos en Panamá con Mezclas de Residuos de Concha de Mar

Valery Montenegro — 2024-08-31

Los suelos expansivos son característicos de regiones tropicales, presentando grandes cambios volumétricos cuando su contenido de agua varía; estos cambios suelen presentar problemas estructurales en las cimentaciones provocados directamente por el comportamiento del material sobre el cual han sido construidas. Para controlar la expansión en suelos se emplean materiales cementantes, como el carbonato de calcio (CaCO3), que es un mineral que se encuentra en muchas partes del planeta Los exoesqueletos de animales marinos, residuos de actividades industriales como la pesca y la extracción de arena marina, que pudieran reutilizarse como una fuente rica en CaCO3. El objetivo de este estudio es evaluar la viabilidad para la estabilización de suelos expansivos en Panamá, a través de la compactación controlada y la adición de estabilizantes como la concha marina y el cemento, y así determinar la proporción óptima en el suelo expansivo del estudio, atendiendo al ODS 12 “Producción y consumo responsable”. Se caracterizó el suelo expansivo, la composición química del suelo y de la concha de mar, y se determinó el esfuerzo máximo a soportar a través del ensayo de la compresión no confinada del suelo expansivo con las adiciones realizadas, para determinar la mezcla y proporción óptima de estabilización. La mezcla de cemento/concha marina al 35 % obtuvo los mejores resultados, esto muestra viabilidad para el empleo de los residuos de concha marina como material cementante para la estabilización de suelos expansivos en Panamá.

Modelo de Redes Neuronales Artificiales para Predecir el Factor de Seguridad en Presas de Tierra Sometidas a Desembalse Rápido

Isaida Flores Berenguer — 2024-08-31

El desembalse rápido se ha identificado como una de las causas más frecuentes de las fallas en taludes debido a los efectos asociados a la sequía y a los cambios de operación al incorporar hidroeléctricas, los cuales influyen en el nivel de llenado de las presas de tierra. Esta investigación tiene como objetivo fundamental la obtención de modelos predictivos basados en Redes Neuronales Artificiales que devuelvan el factor de seguridad del talud aguas arriba en presas de tierra homogéneas ante el efecto del desembalse rápido. Se definieron tres geometrías y 40 suelos para conformar el terraplén, a partir de los cuales se construyeron modelos numéricos híbridos de flujo de agua transitorio con suelos no saturados, considerando tres velocidades de desembalse. A partir de estos resultados, se construyó una base de datos para desarrollar los modelos predictivos, a través del programa KNIME y un algoritmo basado en Redes Neuronales Artificiales. Se analiza, además, el comportamiento del factor de seguridad en función del tiempo para establecer sus intervalos de recuperación. Los principales resultados muestran que el factor de seguridad mínimo se obtiene entre el 52 % y el 88 % del tiempo total de desembalse. En cuanto a los modelos predictivos, los coeficientes de determinación R2 ajustados fueron superiores al 95 % en todos los casos y los errores se mantuvieron por debajo de 10 %. Se demuestra una alta efectividad en este tipo de herramienta y la validez de su aplicación a problemas geotécnicos.

Efectos del Cartón y Cerámica Reciclada en las Propiedades del Concreto Hidráulico

Bryan Carpio — 2024-08-31

El problema del concreto hidráulico en canales abiertos se deriva de factores de diseño, construcción deficiente y condiciones climatológicas adversas que hacen que el concreto sea menos duradero y propenso a desarrollar defectos superficiales que debilitan su resistencia física y mecánica. El estudio analizó el efecto de la ceniza de cartón (CC) y cerámica reciclada (RC) en las propiedades físicas y mecánicas del concreto hidráulico. La investigación fue de diseño experimental, que incluyó ensayos de absorción de agua, permeabilidad, resistencia a la compresión y resistencia a la flexión. Se utilizaron diferentes combinaciones para sustituir el cemento en proporciones de CC 1,5 % + RC 1 %, CC 3 % + RC 2 %, CC 4,5 % + RC 3 %, y CC 6 % + RC 4 %, que luego se compararon con la norma ASTM y una muestra control. Los resultados indicaron una absorción de agua de 0,061 g/s y una permeabilidad de 297,09 g/m², ambas inferiores. Las mayores resistencias mecánicas a los 7, 14 y 28 días alcanzaron resistencias a compresión de 191,75 ± 1,22 kg/cm², 274,38 ± 3,06 kg/cm², 323,34 ± 6,85 kg/cm², y resistencias a flexión de 31,32 ± 0,04 kg/cm², 33,23 ± 0,16 kg/cm² y 35,76 ± 0,31 kg/cm². Se concluye que la combinación óptima para los ensayos físicos y mecánicos se consigue con la combinación de CC 3 % y RC 2 %; para una mayor cantidad de CC y RC respecto a la muestra óptima, el concreto tiende a deteriorarse y perder resistencia.

Control de Velocidad en Malla Cerrada para un Motor de Corriente Alterna Trifásico utilizando una Red Modbus

Martín Rodríguez — 2024-08-31

Este artículo presenta un controlador en malla cerrada para regular la velocidad de un motor de inducción trifásico por medio de una red Modbus que únicamente utiliza hardware de propósito industrial, propiamente dos controladores lógicos programables, una interfaz humano-máquina y un variador de frecuencia. Esto representa una ventaja respecto al estado del arte, ya que los resultados de trabajos similares reportados en la literatura fueron obtenidos utlilizando computadoras personales o hardware de propósito académico además del hardware industrial. La regulación de velocidad fue lograda a través de un controlador proporcional-integral ejecutado en un controlador lógico programable, cuya realimentación es suministrada por otro dispositivo similar que está completamente dedicado a la lectura de un codificador óptico industrial; asimismo, las señales de control se enviaron al motor de corriente alterna usando un variador de frecuencia. La red de control propuesta fue probada por medio de diversos experimentos de regulación, bajo diferentes condiciones, para evaluar su efectividad y robustez. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios en términos de la precisión del seguimiento de la consigna de velocidad en comparación a los trabajos más parecidos del estado del arte, propiamente se eliminó el error en el estado estacionario 12 segundos antes para referencias 75% más grandes y un RMSE 22% menor que otros trabajos, los cuales son los mejores resultados reportados hasta el momento. Dichos logros motivan a la futura implementación de técnicas de control más avanzadas en máquinas accionadas por motores trifásicos utilizando únicamente hardware de propósito industrial.

Diseño e Implementación de un Prototipo Portable de Generación Piezoeléctrica

Miguel Portilla — 2024-08-31

Este documento presenta una investigación sobre el diseño y evaluación de un sistema de recolección de energía piezoeléctrica utilizando una alfombra con múltiples elementos piezoeléctricos. La investigación inicia con una introducción sobre la importancia de desarrollar fuentes alternativas de energía renovable para dispositivos electrónicos portátiles. Posteriormente, se presenta una revisión de literatura sobre tecnologías de recolección de energía del movimiento humano, enfocándose en materiales piezoeléctricos. La metodología describe el diseño de un prototipo de alfombra piezoeléctrica compuesta por una capa de goma, una lámina de acrílico y múltiples elementos piezoeléctricos conectados en paralelo a un circuito recolector de energía. Se realizaron pruebas para caracterizar la respuesta de los sensores piezoeléctricos y evaluar el sistema de recolección de energía bajo diferentes configuraciones. Los resultados indican que un solo elemento generó 18,59 uJ, mientras que 10 elementos conectados produjeron 297,4 uJ con un voltaje de 0,57 V. Además, el sistema permite la adquisición remota de datos a través de la plataforma IoT Thingspeak.

Entomoremediación: Influencia de una Dieta Plástica en el Desarrollo de Tenebrio Molitor para Generar Biofertilizante

Daniela Bastidas Proaño — 2024-05-31

El plástico es ampliamente utilizado y responsable de impactos ambientales negativos. Tal es el caso del poliestireno expandido (EPS), que presenta desafíos de revalorización por su baja densidad. Aunque ciertas larvas de insecto, como tenebrio molitor, han demostrado la capacidad de mineralizar plásticos, la insecticultura de estos aún se enfoca en obtener proteína sostenible y biofertilizante. En este estudio, se investiga la influencia de una dieta de EPS en el desarrollo larval de T. molitor durante 6 meses, y se examina cómo la dieta afecta el volumen de biofertilizante recolectado en este lapso. Se desarrollaron ensayos con tres dietas, realizando mediciones y recolección de material de manera periódica. Los resultados indican que las larvas alimentadas con un sustrato combinado, así como aquellas con una dieta orgánica, demuestran tasas de supervivencia de hasta 66%. La longitud final es inferior en la dieta inorgánica (112mm), y en las otras dietas superan los 162 mm. Las larvas de una dieta inorgánica no progresaron a pupa, demostraron un Factor de Conversión de Alimento desalentador (3,87) y produjeron menor cantidad de frass/biofertilizante (1,28g), en comparación con la dieta combinada que registró 5,11g. Los datos sugieren que la entomoremediación plástica funciona óptimamente si se cría larvas en un sustrato combinado de EPS y elementos orgánicos. Dicha condición no solo produce resultados positivos, sino que se alinea con los principios de economía circular. En consecuencia, se demuestra que una dieta combinada es ideal para abordarla como opción en el tratamiento de residuos de EPS.

Modelos Autorregresivos para Predecir la Velocidad del Viento en la Zona Rural Socabaya de Perú, 2022

Reynaldo Quispe — 2024-08-31

La zona rural del Perú presenta una gran variabilidad de vientos, su desconocimiento debido a la ausencia de modelos de predicción tiene un efecto desfavorable en la agricultura, infraestructura, seguridad, transporte y optimización de la energía eólica. Este trabajo obtiene un modelo de media móvil integrada autorregresiva (ARIMA) de predicción de la rapidez de viento en el lenguaje de programación R para la zona rural del Perú, distrito de Socabaya de Arequipa. La metodología consiste en el método cuantitativo y técnica documental, con una muestra de 334 datos de viento del año 2022 de la estación meteorológica Administración Nacional de Aeronáutica y Espacio (NASA) (POWER, 2023) para el distrito de Socabaya. Utilizando R, se aplicó el método paramétrico: Dicker-Fuller, Levene, D'Agostino, Kwiatkowski–Phillips–Schmidt–Shin (KPSS) y diferenciación (d=1) para lograr la normalidad y estacionariedad de los datos. Se analiza la función de autocorrelación simple (ACF) y función de autocorrelación parcial (Parcial ACF) mediante un proceso de ajuste recursivo, criterio de información de Akaike (AIC) para elegir el mejor modelo ARIMA de predicción. El resultado obtenido es el modelo de predicción de viento ARIMA (1, 1, 2), con una precisión de error de escala absoluta de media (MASE) de 0,849. Se concluye que el modelo ARIMA obtenido puede usarse para predecir la velocidad de viento en Socabaya a corto plazo, desde el 29 de noviembre hasta 8 de diciembre del 2022, y su aleatoriedad estaría influenciado por la variabilidad climática y cantidad de datos del año 2022.

Uso de Minimización Irrestricta de una Función Espectral para Estimar la Zona Visible en Matlab 19.0

Reynaldo Quispe — 2024-08-31

Debido a la simplicidad y amplia aplicabilidad, la minimización irrestricta en la zona visible (Vis) es una herramienta importante para resolver muchos problemas de optimización de parámetros y condiciones operativas de sistemas fotovoltaicos. El propósito de este trabajo es usar la minimización irrestricta de una función objetivo simplificada E para estimar la zona Vis. Utilizamos el método cuantitativo y técnica documental, con una muestra de 34 datos experimentales Vis de la estación de la Universidad Heredia. Se utilizó el Software Matlab 19.0 y se aplicó el método paramétrico: minimización de un modelo matemático mediante el algoritmo básico con corrección de Armijo mediante el backtracking. El resultado obtenido es un optimizador factible de E en 33 iteraciones, la cual determinó un modelo de transferencia de la zona Vis de turbidez por aerosoles 3,69x10^-2 y capa de ozono (l) 57,40x10^-2 cm con parámetros estadísticos de incertidumbre 0,132%, 2,066% para el error de sesgo medio relativo (rMBE) y error cuadrático medio relativo (rRMSE) respectivamente. Se concluyó que la atmósfera de la Universidad Heredia presenta un cielo blanco alternado turbio sin agujero de ozono.

Una Revisión de Ladrillos de Suelo y Cemento con Refuerzos Diversos

Adán Jiménez-Montoya — 2024-05-31

The objective of this work is to carry out a comparative analysis of researches related to the determination of physical-mechanical properties of construction units (adobe and bricks) made of soil, soil-cement, and concrete with various reinforcements, to provide an overview of procedures that could lead to the improvement of the performance of these construction units. The percentage variation of compressive, tensile, flexural strength, thermal insulation, density, and water absorption according to the type of reinforcement and base mortar is analyzed. The incorporation of cement as reinforcement seems to have the greatest effect on improving the compressive strength, plastics on thermal insulation, density, and water absorption, and vegetables on tensile strength.

A Systematic Literature Review about Sensors Systems and Applications for Livestock Vital Signs Monitoring

Marlon Navia — 2024-05-31

El uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) en la ganadería no es nuevo; las aplicaciones en este campo abarcan desde la simple identificación animal hasta sistemas completos de trazabilidad. La monitorización de signos vitales del ganado es uno de los aspectos de la ganadería en el que se aplican las TIC. Este artículo presenta una revisión sistemática de la literatura de propuestas para la monitorización de signos vitales en diferentes tipos de ganado. Para ello se ha aplicado la metodología PRISMA, con sus tres fases: Planificación, Ejecución y Reporte. Se han considerado artículos de revistas y congresos, entre 2017 y 2023. La principal tendencia de las publicaciones y productos comerciales analizados es el monitoreo de largo alcance de signos como movimiento, posición geográfica, temperatura corporal, o frecuencia cardiaca. Por lo tanto, existen oportunidades para desarrollar dispositivos o productos que monitoreen otros signos vitales, como la presión arterial o la saturación de oxígeno en la sangre.

Análisis de las Antenas Microcinta para Cosecha de Energía Electromagnética Radiada

Edison Andres Zapata-Ochoa — 2024-05-31

En este documento, se realiza una revisión de las antenas de microcinta utilizadas en sistemas de transferencia y captación de energía electromagnética radiada en las bandas de microondas, en función de sus parámetros técnicos y estructurales. Lo anterior permitirá identificar aspectos destacados en el empleo de las distintas configuraciones de antenas y sugerir líneas de investigación futuras que contribuyan con el desarrollo de esta área. Para ello, se realiza una revisión de literatura de artículos de investigación, trabajos presentados en conferencias y simposios, entre otros, que permitan conocer las diferentes propuestas existentes en torno al tema de estudio. Como resultado, se encuentra que existe una gran variedad de configuraciones y técnicas para el diseño de estas antenas, con los cuales se puede modificar el patrón de radiación y mejorar la ganancia. Se concluye entonces, que no existe un patrón definido de construcción para obtener la antena ideal. Sin embargo, se abre una perspectiva a la investigación para establecer y evaluar nuevas estructuras y materiales para la optimización de este tipo de antenas utilizadas en la recolección de energía de RF como otra alternativa para la carga de dispositivos de baja potencia y el desarrollo de la tecnología de internet de las cosas (IoT).

La Evaluación Fisicomecánica del Concreto al Adicionar Cenizas del Tallo de Algarrobo para Pavimentos Rígidos - Ayacucho, Perú

Jhon Farfan — 2024-05-31

Rigid pavements are subject to vehicular load transmissions that produce fissures and cracks due to poor design. This affects vehicular traffic and the environment. The objective of the study is to know the influence of carob stem ash (CTA) for the design concrete f'c 210 Kg/cm2. In which, a series of dosages of 0 % (standard concrete), 5 %, 8 % and 12 % of CTA was incorporated. The study presents a quantitative technique and quasi-experimental design. A total of 60 concrete samples was made, divided into 36 cylindrical specimens of 15 x 30 cm for compression, 12 joists of 15 x 15 x 50 cm for bending and 12 concrete discs of 5 x 10 cm for abrasion. The results, after 28 days, were as follows: (0 %) 243 Kg/cm2, 5 % 247 Kg/cm2, 8 % 224 Kg/cm2 and 12 % 216 Kg/cm2; for compressive strengths. Standard concrete (0 %) of 26 Kg/cm2, 5 % of 29 Kg/cm2, 8 % of 30 Kg/cm2 and 12 % of 31 Kg/cm2; for flexural strengths, and pattern concrete (0 %) with a wear of 0.63 %, 5 % with a wear of 0.66 %, 8 % with a wear of 0.74 % and 12 % with a wear of 0.77 % for abrasion resistance. It is concluded that the optimal and ideal percentage is the partial addition of CTA at 5 %, where it improves the mechanical characteristics of concrete in the design of rigid pavement.

Reemplazo del Agregado Fino por Residuo de Ladrillo Refractario en Concreto Expuesto a Elevadas Temperaturas

Jhan Bereche — 2024-05-31

Los desechos de ladrillos refractarios, sumado a los incendios que se originan en las estructuras, hacen posible juntar dos problemáticas para contribuir a una construcción sustentable para introducir nuevas alternativas de áridos en el concreto. El objetivo del estudio fue producir concreto con menos agregado fino y evaluar un concreto más sostenible, utilizando residuos de ladrillos refractarios (RLR) para reemplazar el agregado fino en cinco porcentajes 10 %, 20 %, 30 %, 40 % y 50 % para ser expuestos a fuego directo. El diseño se basó en una relación agua-cemento a/c de 0.71 y en la elaboración de 144 probetas de hormigón a base de RLR. Las muestras frescas se sometieron a ensayos de asentamiento y peso unitario fresco, las probetas cilíndricas preparadas tras 28 días de curado se sometieron a resistencia a compresión a temperatura ambiente y diversas temperaturas (200 hasta 1 000 °C) durante diferentes tiempos de 15, 30 y 60 minutos. Además, se realizó un análisis estadístico de varianza de Tres Factores con respecto a la resistencia a compresión a los 28 días. Los resultados mostraron que el RLR influye en que la mezcla de hormigón sea menos trabajable y reduzca el peso unitario fresco a mayores porcentajes de sustitución. Por otro lado, la dosificación ideal fue con el porcentaje de 40RLR a diferencia de las otras dosis sometidas a calor, siendo insignificante la exposición de 15 minutos, pero si relevantes a 30 y 60 minutos. Se concluye que el RLR influye significativamente en la mejora de sus propiedades mecánicas sometidas al calor elevado y la cantidad de residuos se limita a una dosis específica, lo cual proporciona un enfoque constructivo sostenible frente a exposiciones de fuego directo controlado.

Efecto de la Sustitución Total del Agregado de Cantera por Agregado de Río en la Resistencia del Concreto

Paul Mauricio Monje Yovera — 2024-08-31

Actualmente, la recolección y el proceso de triturado de agregado finos y gruesos, se ha vuelto costoso y ha aumentado el tiempo de transporte por la complejidad de ciertas zonas en la sierra del Perú. Como consecuencia se extrae agregado de río como sustitución total del agregado fino y grueso para la preparación de concreto estructural, desconociendo a ciencia cierta si es totalmente viable utilizar este agregado para beneficio de intereses constructivos. Por lo cual, este estudio tiene como objetivo evaluar la sustitución total del agregado fino y grueso por el agregado de río obtenido de la ciudad de Cajamarca, Perú sobre las propiedades mecánicas del concreto. Se fabricaron probetas de hormigón con árido fino y grueso y otras con árido de río de las canteras Huaquillo y Portachuelo, respectivamente. Se consideraron los diseños de 175 kg/cm² y 210 kg/cm², además ensayos como slump, peso unitario, resistencia a la compresión, flexión y un análisis de varianza (ANOVA) en bloque de Tukey. Se realizó una campaña experimental con pastas cementosas para evaluar el efecto en las propiedades físicas y mecánicas debido al uso de agregado de río, las muestras que contenían agregado fino y agregado grueso revelaron buenos resultados en términos de propiedades mecánicas. Sin embargo, el concreto elaborado con agregado de río cumplen con la resistencia mínima requerida de diseño teórico siendo apta para utilizarse como sustituto total, siendo un tema científico nuevo e importante a destacar.

Mejoramiento de las Propiedades Mecánicas del Concreto Estructural Utilizando Microporoso Etileno Acetato de Vinilo

Josef Alexander Chaname Bustamante — 2024-05-31

A través del paso de los años, en todo el mundo se ha tratado de incrementar el reciclaje de materiales, sobre todo los de origen artificial, esto con la finalidad de producir compuestos que se sean sostenibles. Dentro de estos materiales destaca el concreto como un elemento versátil, al que se le puede añadir diferentes agentes externos; sin embargo, muchos de ellos al no ser compatibles con los agregados, el cemento o el agua, pueden provocar algunas alteraciones en su desempeño mecánico. Por lo expuesto, la presente investigación abordó el estudio de un material artificial llamado Microporoso Etileno Acetato de Vinilo (MEVA), con el fin de evaluar su influencia en las propiedades mecánicas del concreto estructural. Se utilizaron adiciones de MEVA en rangos de 5.00 %, 10.00 %, 15.00 % y 20.00 % respecto al volumen del concreto, para analizar su comportamiento en la mezcla, tanto en las propiedades físicas y mecánicas. Los resultados muestran que la trabajabilidad y peso unitario se ven afectadas ante el aumento de MEVA. A pesar de ello, el desempeño mecánico mostró significativos incrementos en la resistencia a la compresión en 8.81 %, tracción en 22.86 %, flexión en 24.51 % y módulo de elasticidad en 2.12 %, con la adición al 5.00 % de MEVA a los 28 días. No obstante, a mayores dosis existe una reducción de dichas resistencias. Por lo expuesto, se concluye en que la incorporación de MEVA en 5.00 % mejora en gran media las propiedades mecánicas del concreto para uso estructural, en relación a la resistencia teórica de diseño de 21.00 MPa.

Estudio Experimental de Conectores Tipo Ángulo en Vigas Compuestas de Acero y Hormigón

Fausto Cárdenas — 2024-05-31

Esta investigación técnico experimental tiene como objetivo analizar la resistencia a corte, considerando que para los perfiles laminados tipo ángulo no se cuenta con una fórmula de cálculo normalizada al emplearse como conectores de corte y que pueden ser usados en secciones compuestas. El estudio consistió en el análisis de 16 especímenes; 8 con un ángulo de 3 mm de espesor y otras 8 con 4 mm de espesor; cada grupo de 8 especímenes se dividió en dos subgrupos de 4, que se diferencian entre sí por la posición del conector a 45 y 90 grados. Al comparar los resultados con estudios de otros autores, se evidencia que el modo de falla está relacionado con la forma de la probeta, lo cual resulta en una falla prematura del concreto sobre las nervaduras. El análisis de estos ensayos resultó en la obtención de parámetros como: resistencia, ductilidad, deslizamiento y rigidez del material; independientemente de la orientación del conector, y se concluyó que el conector orientado a 90 grados es el que mayor carga resiste. En cuanto a la rigidez, los valores obtenidos son similares con investigaciones previas, lo que lleva a la conclusión que el conector orientado a 45 grados tiene una mayor rigidez característica que el orientado a 90 grados. Los mismos, según la norma establecida, tienen una ductilidad moderada y según las gráficas carga-deslizamiento los de 3 mm de espesor tienen un mayor desplazamiento que los de 4 mm, independientemente de su orientación.

Uso de un Catalizador Regenerado de la Unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado para el Reciclaje Químico mediante Glicólisis del Poli-(Tereftalato de Etileno)

Juan Antonio Naranjo Silva — 2024-02-09

La alta demanda de materiales plásticos ha sido una tendencia post Covid-19 debido a la necesidad de materiales de protección y empaquetado para productos sanitarios y alimentarios. Sin embargo, esta situación ha agravado la problemática medioambiental asociada a la contaminación por residuos plásticos, debido a su largo tiempo de vida, por lo que en los últimos años se ha intensificado la búsqueda de alternativas de su reciclaje. De igual manera, la disposición final de los catalizadores utilizados en la petroquímica representa un importante desafío, puesto que estos terminan en vertederos, siendo un gran foco de contención por su alto contenido de metales pesados. Con este enfoque, el presente estudio tiene como objetivo la evaluación del uso de catalizadores regenerados FCC provenientes de procesos petroquímicos y su aplicación en el proceso de despolimerización mediante glicólisis del poli-(tereftalato de etileno). El catalizador fue regenerado mediante tratamiento térmico y químico, el mismo que posterior a su análisis fue evaluado en el proceso de glicólisis en cantidades del uno y dos por ciento en masa, comparándolo con otros catalizadores convencionales como el acetato de zinc y la zeolita ZSM-5 en la obtención de bis-hidroxi etilen tereftalato (BHET). Los resultados mostraron un rendimiento muy significativo comparado con los otros catalizadores, así también se demostró que la cantidad de catalizador no presenta influencia significativa en el proceso de despolimerización. Resultados que se muestran como una opción prometedora para combatir la problemática de la aglomeración de materiales plásticos.

Software para el Control de la Demanda Eléctrica a partir de Scilab

Maykop Pérez Martínez — 2024-02-09

En la actualidad, como los recursos energéticos escasean cada vez más, se hace necesario aplicar una política de ahorro de suma eficiencia. En este contexto, es imprescindible el estudio y análisis de los sistemas eléctricos, fundamentalmente los sistemas de suministros en instalaciones de producción y servicios. Es importante señalar que, en las horas del pico eléctrico, hasta las máquinas generadoras menos eficientes tienen que funcionar incrementándose el consumo de petróleo por kWh generado, por otra parte, se presentan grandes dificultades para transferir la potencia de diferentes unidades generadoras hacia los lugares donde es consumida la electricidad en esas horas críticas. Por lo tanto, cuando la demanda de energía no está en correspondencia con la generación de las plantas generadoras es necesario entonces interrumpir algunas cargas, produciéndose los conocidos apagones y, por consiguiente, la molestia y afectaciones de los usuarios del servicio eléctrico, es en estos casos que se hace evidente la necesidad del acomodo de carga eléctrica. Por lo que el presente artículo tiene como objetivo proponer una aplicación para realizar el acomodo de cargas en los sistemas industriales, mediante una interfaz gráfica, basada en el software libre Scilab, la cual entre otras cosas permite realizar el acomodo de cargas teniendo en cuenta la instalación o no de un sistema fotovoltaico. Para comprobar su utilidad se toma como caso la UEB Pinturas Vitral ubicada en el municipio de San José de las Lajas, Provincia Mayabeque, Cuba, que posee 2 turnos de trabajo.

Permeabilidad al Oxígeno en Envases para Alimentos Fabricados con Polipropileno Mediante Moldeo por Inyección

Miguel Tuárez-Párraga — 2024-05-31

The study of packaging materials has become increasingly important, especially in the packaging of oxygen-sensitive foods, for which various technologies have been implemented to improve the oxygen barrier properties, with the aim of prolonging the shelf life of the products. In this framework, during this research it was proposed to evaluate the oxygen transmission rate (OTR) in containers manufactured by injection molding, through different types of polypropylene (PP). The study was carried out by measuring the OTR in the different types of containers by means of an optical fluorescence analyzer, exposing the containers to a stream of nitrogen on one side and a stream of pure oxygen on the other side. The results revealed 44 % higher permeability in containers that used caps made of random copolymer polypropylene (RC-PP) and containers made of block copolymer polypropylene (BC-PP), compared to containers and caps using only BPCP. These findings indicate that the type of material used significantly influences the OTR, which impacts the performance of packaged products. These results provide relevant information for the development of more efficient packaging in terms of oxygen barrier, which contributes to guaranteeing the quality and shelf life of packaged products.

Optimización Simultanea de los Parámetros de Esquemas de Desconexión Automática de Carga y Convertidores Grid-forming

José M. Valles — 2024-08-31

Al reemplazar la generación síncrona con generación basada en convertidores, se reduce la inercia rotacional disponible en el sistema eléctrico. Esta disminución de inercia modifica el comportamiento dinámico del sistema, lo que provoca cambios más pronunciados en la frecuencia del mismo y aumenta la posibilidad de activar esquemas de disparo automático de carga (DAC). Con el fin de evitar la disminución de la inercia rotacional, en la literatura se han elaborado esquemas de control para los convertidores que emulan el comportamiento de las máquinas síncronas, conocidos como controles grid-forming. Este artículo presenta una metodología general que permite optimizar simultáneamente los parámetros de los esquemas DAC y convertidores grid-forming en sistemas de baja inercia rotacional. El objetivo es minimizar la carga disparada durante eventos de baja frecuencia. Se presentan dos aportaciones: la primera es el procedimiento para evaluar la función objetivo, que consiste en evaluarla mediante el uso de resultados de una simulación en el dominio del tiempo; la segunda es la integración de parámetros de control grid-forming al problema de optimización, con el fin de aprovechar la respuesta rápida de los convertidores y proporcionar una respuesta más eficiente ante eventos de baja frecuencia. La metodología ha sido validada mediante diversos casos de estudio desarrollados usando el sistema de potencia tradicional de 9 barras, presentado originalmente en el libro de P.M. Anderson. Los resultados obtenidos corroboran que la metodología propuesta reduce la activación del esquema DAC durante un evento de baja frecuencia.

Estimación, Manejo y Control de la Contaminación No Puntual por Escorrentía Superficial Ganadera: Una Revisión de literatura

Monica Pérez Sane — 2024-02-09

Los nutrientes, como el nitrógeno y el fósforo generan, entre otros impactos, la eutrofización en los cuerpos de agua. Estos impactos son principalmente causados por actividades agrícolas como la ganadería, debido a la aplicación de fertilizantes y/o al estiércol de las vacas. Los nutrientes transportados por la escorrentía llegan a los cuerpos de agua y generan contaminación. Esta problemática ha sido abordada desde la década de los 60, no obstante, se ha logrado poco avance en este tema. Los avances están relacionados con la estimación del aporte de nutrientes de forma teórica y a través de simulaciones, debido a los altos costos que implica tomar datos en el campo. También se han realizado esfuerzos en la implementación de Buenas Prácticas de Gestión para el manejo de las fuentes no puntuales, pero existe poca evidencia de la eficiencia de cada una de estas prácticas. Por otro lado, pese a la falta de información científica necesaria para formular políticas, se ha demostrado que la vía normativa puede ser el mejor mecanismo para controlar la contaminación por fuentes no puntuales. En este artículo, se presenta una revisión de estos tres componentes luego del análisis bibliométrico, estableciendo lo que se conoce actualmente y las brechas de información. Primero, se abordan los avances en la estimación del aporte de las fuentes no puntuales, segundo se presentan las Buenas Prácticas de Gestión, y tercero, se exponen los avances en materia de políticas para el control de la contaminación no puntual.

Reducción del Impacto Ambiental con Desechos Industriales en Pavimentos por Análisis del California Bearing Ratio

Roberto Torres-Hoyer — 2024-05-31

The pavement sub-base requires suitable materials for the necessary support. Traditionally, borrow material has been used, this generates environmental impact. This study analyzed the potential for reusing industrial waste ashes deposited in landfills. Laboratory tests were conducted by mixing the soil with different proportions of ashes. The relationship between soil moisture and dry weight was determined, and the C.B.R. (California Bearing Ratio) test was performed. The pavement thickness was calculated, keeping the same sub-base thickness. As the percentage of ashes increased, the soil quality decreased, but it still met the requirements for use as a sub-base. It is recommended to consider industrial waste ashes as a viable recycling material in pavement construction, which would reduce the environmental impact associated with their disposal in landfills.

Generación de Caudales Aplicando un Método Simple de Tránsito de Avenidas a Nivel Mensual en La Cuenca La Leche, Perú

Máximo Caicedo Yaipén — 2024-02-09

El tránsito de avenidas por lo general es usado en el análisis y evaluación de inundaciones, sin embargo, ha sido poco estudiado en la extensión y determinación de caudales. Por ello, esta investigación tuvo por objetivo generar caudales aplicando un método simple de tránsito de avenidas conocido como Muskingum a nivel mensual, en la cuenca La Leche de Perú. Se escogió la cuenca en mención, pues en los últimos 40 años ha sufrido grandes inundaciones, viéndose afectada gran parte de la población, terrenos de cultivo e infraestructura local, por lo que se requiere abordar su estudio. La metodología fue del tipo aplicada y de diseño no experimental comparativo. Debido a que el tránsito de avenidas emplea los parámetros de proporcionalidad de volumen y ponderación del tránsito en intervalos de tiempo definido, se creyó conveniente usar indicadores estadísticos para optimizar la comparación de los caudales registrados en las estaciones hidrométricas y los hidrogramas de la simulación de un modelo hidrológico tipo precipitación-escorrentía para diferentes períodos de retorno, obteniéndose significativos resultados en cada caso, según la correlación de Pearson, el criterio de Schultz, el criterio de Nash-Sutcliffe, el error de balance de masas y la prueba t para dos muestras suponiendo varianzas iguales. Finalmente, se concluye que se pueden establecer caudales empleando el tránsito de avenidas con el método Muskingum en la cuenca La Leche, además pueden utilizarse en descargas simuladas donde se disponga de información meteorológica e hidrométrica.

Evaluación del Desempeño Sísmico de un Sistema Dual de Hormigón Armado con Diferentes Niveles de Irregularidad Torsional

David Ulcuango — 2024-02-09

En el presente estudio, se analiza el desempeño sísmico de un sistema dual de hormigón armado (pórticos y muros especiales) con diferentes niveles de irregularidad torsional. Se plantean tres arquetipos, cada uno con un nivel de irregularidad torsional distinto (IT 1.0, IT 1.2 e IT 1.4) con la finalidad de evaluar el efecto de la irregularidad torsional en el desempeño sísmico. Los elementos estructurales de los arquetipos cumplen con el diseño sismorresistente. Además, se tomó en cuenta los factores de sobre-resistencia y amplificación dinámica para determinar el corte de diseño en los muros estructurales. Se realizaron análisis estático y dinámicos no lineales para cuantificar las respuestas globales y locales de cada uno de los modelos. Los modelos analíticos de muros estructurales son calibrados en función de los datos obtenidos en ensayos experimentales existentes, de esta manera se valida los elementos tipo fibra (infrmFB) usados y los parámetros de los modelos constitutivos de los materiales. Se realizan análisis dinámicos incrementales (IDA) para cada uno de los arquetipos con los once registros sísmicos seleccionados de la base del PEER. Las curvas IDA son desarrolladas con dos parámetros de demanda ingenieril: derivas de piso y deformaciones unitarias. Finalmente, se elaboran las curvas de fragilidad para los niveles de desempeño de ocupación inmediata, seguridad de vida y prevención de colapso, y se determinan los coeficientes de margen con la finalidad de cuantificar las probabilidades de alcanzar los niveles de desempeño mencionados.

Herramienta Computacional para Determinar los Residuos de Sistemas Eléctricos de Potencia

José Oscullo — 2024-02-09

Este artículo presenta el desarrollo de una herramienta de cálculo de los residuos de los modos críticos de oscilación para un sistema eléctrico, utilizando datos del análisis modal de PowerFactory de DIgSILENT. El problema planteado es de gran importancia en los sistemas eléctricos actuales, los cuales se caracterizan por operar sus elementos al límite y si estas oscilaciones, no son adecuadamente amortiguadas, pueden causar fallas en la generación al reducir el nivel de estabilidad del sistema. PowerFactory es una herramienta de ingeniería para analizar sistemas eléctricos, utilizado ampliamente en la industria e investigación. Este software cuenta con un lenguaje propio de programación, a saber, DIgSILENT Programming Language (DPL), el cual permite procesar variables de interés desde el análisis modal, mismas que pueden ser usadas en otros dispositivos del sistema, como son los estabilizadores de sistemas de potencia (PSS). Mediante programación de las variables de interés, se calcula el residuo de los modos críticos de oscilación. Así, el cálculo del residuo requiere del procesamiento de la matriz de estados A facilitada directamente por PowerFactory y de la construcción de las matrices de las variables de entrada B y salida C, respectivamente, por medio de programación DPL para diferentes escenarios operativos del sistema eléctrico de potencia. La metodología de cálculo se ha aplicado a sistemas eléctricos disponibles en la literatura especializada en estabilidad oscilatoria en la cual se aplica la herramienta para observar la dinámica de los modos de oscilación con y sin PSS, siendo estos últimos sintonizados mediante el residuo calculado.

Sistema de Supervisión y Control de Rehervidores de Deshidratación de Gas: Caso Trenes A y B del Complejo Muscar

Cristhian Ronceros — 2023-11-14

El monitoreo y control del proceso de deshidratación de gas natural a través de los sistemas de supervisión y control de los rehervidores de deshidratación de gas son de gran importancia ya que facilita la eliminación de la humedad y otros contaminantes del gas para hacerlo apto para su uso. En este sentido, la presente propuesta proporciona un sistema de supervisión y control de deshidratación para los rehervidores de deshidratación de gas de la Planta Muscar de Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA) que incluye la selección del controlador, el sistema de control, chasis y la integración de los diferentes componentes que la conforman. La automatización del proceso permite optimizar las condiciones del proceso de deshidratación, incluyendo la temperatura, la presión, el flujo de gas, el caudal de agua y los niveles de líquidos. Se desarrollaron las fases: visualizar, conceptualización y definir de la Guía de Gerencia de Proyectos de Inversión de Capital. La propuesta de la nueva arquitectura del sistema de supervisión y control de rehervidores de deshidratación de gas permite el monitoreo continuo de las condiciones del proceso de deshidratación, incluyendo la temperatura, la presión, el flujo de gas, el caudal de agua y los niveles de líquidos, así como también el incremento de los niveles de confiabilidad, minimización los accidentes inesperados y costo de mantenimientos correctivos.

Eficiencia de la Iteración de Newton de Orden 3, en la Solución Numérica por el Método de Disparo

Alex Youn Aro Huanacuni — 2024-02-09

El método de disparo es una técnica iterativa que usa velocidad de disparo para obtener una solución óptima. El propósito de la investigación es verificar la eficacia de las iteraciones de Newton de orden 3 adaptadas y acopladas a RK4, en el método disparo. Se realizó un experimento numérico con ejemplos mediante el método de disparo en las ecuaciones diferenciales ordinarias no lineal de orden 2, y se obtuvo velocidades de disparo y errores en cada iteración. Los resultados obtenidos sobre velocidades finales fueron satisfactorios con las iteraciones NW, NWO3-1, NWO3-2 y NWO3-3 aplicadas al método de disparo y de los cuales, NWO3-2 y NWO3-3 tienen alta precisión en los experimentos realizados.

Diseño y Simulación de una Antena Fractal Log-Periódica para la Detección de Minas de Plástico

Hernan Paz Penagos — 2024-02-09

Se diseña y simula una antena de registro periódico fractal para un radar de penetración terrestre (GPR) con el fin de evaluar la detección de minas plásticas. El concepto de pseudo-ángulo de Brewster se considera en la simulación para forzar el componente de reflexión a un valor mínimo. La metodología se enfoca en la caracterización y modelado de los medios de transmisión y la mina plástica, además, se simula la presencia de la onda estacionaria en el sistema para evaluar la señal de retorno en la antena receptora del GPR. Como resultado se destaca la característica multibanda de la antena fractal log-periódica y la relación señal a ruido (SNR) de 10,17 dB obtenida para la frecuencia de resonancia de 1,35 GHz. Asimismo, el pseudoángulo de Brewster de 70,47° minimiza la reflexión de la onda electromagnética incidente en la transición entre dos medios dieléctricos, con pérdidas y dispersivos en frecuencia (espacio libre-tierra).

Evaluación Experimental de la Resistencia Sísmica de Muros de Concreto Armado de Espesor Reducido en Viviendas de Baja Altura

Javier Almeida Navarrete — 2023-11-14

Actualmente en América Latina, la construcción regular de muros de hormigón armado para estructuras de hasta dos plantas es una analogía al método utilizado en los edificios de gran altura. Los muros están diseñados con una doble capa de malla de acero horizontal y vertical. Sin embargo, el uso de refuerzo de doble malla implica una cantidad de acero mucho mayor que la necesaria para los diseños de muros de estructuras de poca altura. Este estudio tiene como propósito realizar pruebas experimentales para evaluar el comportamiento sísmico de muros delgados de concreto armado con un solo refuerzo central. El plan experimental consideró una prueba de 6 muros en una proporción de 1:1. del WSL1 al WSL6, los muros tienen una longitud de 1600 mm (lw), una altura de 1600 mm (hw) y un espesor de 100 mm (tw), todas las muestras se construyeron con una viga superior para aplicar cargas horizontales y una viga inferior para sujetar los muros al suelo. Se ha observado a partir de ensayos experimentales que el comportamiento y falla de los muros se controla mediante el corte. La mayoría de las primeras grietas observadas en la muestra son grietas diagonales. Las variables estudiadas en el análisis de resultados fueron: cuantía de malla de refuerzo, tipo de acero (malla o refuerzo corrugado), cuantía de refuerzos de borde vertical. Además, se analizaron los resultados experimentales para evaluar el efecto del refuerzo de borde, cuantía de mallas soldadas, el tipo de acero y cuantía de armaduras convencionales.