núm. 101 (2021): revista facultad de ingeniería (oct-dic 2021)

La incorporación de materiales nanoestructurados como la zeolita tipo LTA en las obleas de silicio, abre una puerta muy interesante para el uso de estos materiales dentro de las tecnologías de microfabricación basadas en silicio. En este trabajo, se estudió la deposición y el entrecruzamiento de la capa de zeolita tipo LTA libre de defectos en obleas de silicio de 3 pulgadas con una capa de SiO2 sometida a pretratamiento. La principal desventaja asociada con la síntesis de la capa de zeolita es la formación de grietas y la obtención de una capa uniforme. Al modificar los soportes con boehmita, se observó una mejora sustancial en términos de continuidad de capa y crecimiento de cristales en comparación con los recubrimientos preparados en polímero catiónico, poli (cloruro de dialildimetilamonio). Se sintetizó una capa de zeolita de tipo LTA entre un rango de 350 y 1300 nm mediante un método hidrotermal ex situ, a 363 K durante 12 h. Se usó hidróxido de tetrametilamonio (TMAOH) como molde y se usaron isopropóxido de aluminio y sílice coloidal como fuentes de Al y Si, respectivamente.

La eliminación de contaminantes en fuentes hídricas es un tema ampliamente estudiado con el fin de preservar el medio ambiente. En este trabajo, se estudia el uso de cáscara de limón (Citrus limon) como bio-adsorbente en la remoción de Pb (II) y Ni (II), variando la temperatura, dosis de adsorbente y tamaño de partícula. Los materiales se caracterizaron por análisis de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Espectroscopia de dispersión de energía de rayos X (EDS) para determinar las propiedades fisicoquímicas de los bio-adsorbentes. Las técnicas FTIR y EDS confirmaron la precipitación de iones sobre el adsorbente después del proceso de adsorción. Se encontró que las condiciones óptimas de acuerdo con la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) son: tamaño de partícula para Ni (II) de 1 y 0,355 mm, dosis de adsorbente 0,077 g y 0,117 g, y temperaturas de 34 y 45 ºC, para Pb (II) y Ni (II), respectivamente. Los resultados informaron que la isoterma de Dubinin-Radushkevich y el modelo de pseudo-segundo orden se ajustan mejor a los datos experimentales, lo que sugiere que el proceso de adsorción se rige por fisisorción y se da en multicapas. Los parámetros termodinámicos sugieren que el proceso es exotérmico para Ni (II) y endotérmico para Pb(II), e irreversible. El estudio binario mostró que no hay competencia por los sitios activos entre los iones.

Este artículo presenta los avances en el diseño e implementación de un sistema de recomendación para planificar el uso de electrodomésticos, enfocado en mejorar la eficiencia energética desde el punto de vista tanto de las compañías de energía como de los usuarios finales. El sistema propone el uso de información histórica y datos de sensores para definir instancias del problema de planificación considerando las preferencias del usuario, que a su vez se proponen resolver mediante un enfoque evolutivo multiobjetivo, para minimizar el consumo de energía y maximizar la calidad del servicio ofrecido a los usuarios. Se informan resultados prometedores en casos realistas del problema, en comparación con situaciones en las que no se utiliza una planificación energética inteligente (es decir, modelo ‘Bussiness as Usual’) y también con un algoritmo goloso desarrollado en el marco del proyecto de referencia. El enfoque evolutivo propuesto fue capaz de mejorar hasta el 29.0 % en la utilización de energía y hasta el 65,3 % en las preferencias del usuario sobre los métodos de referencia.

Históricamente en la ciudad de Tunja se ha presentado un fenómeno de ocupación de los cauces naturales de aguas lluvias, alterando la hidrología de las cuencas naturales. En la actualidad la ciudad presenta un considerable y acelerado desarrollo urbano hacia la zona nororiental, presentándose reboses en el sistema de drenaje e inundaciones, afectando la ciudadanía. Actualmente el sistema de drenaje existente no posee instrumentación para registrar caudales generados a la salida de sectores urbanos. Este estudio realizó la instrumentación del sector nororiental distrito Santa Inés, con equipos de medición de precipitación y caudales, la cuenca se desagregó a una escala de detalle (56 subcuencas), para las cuales se calcularon sus parámetros físicos y de drenaje. Se calibraron los parámetros asociados a las pérdidas iniciales hidrológicas y coeficientes de rugosidad. Se construyó un modelo calibrado y validado de drenaje urbano en software SWMM 5,1, obteniendo la modelización hidrodinámica temporal del sistema. El modelo reproduce de manera adecuada la evolución real del sistema y se empleó para realizar predicciones bajo un evento de precipitación máxima de diseño. Se determinaron 2 zonas vulnerables a inundación. Se concluyó que la desagregación del modelo hidrodinámico a escala de detalle, redujo el grado de incertidumbre en la evolución del flujo.

La innovación sistémica debe ser el motor que potencie las acciones orientadas a la transformación de las ciudades frente al cambio climático. Esta comprende transformaciones de carácter ambiental, social, económico, financiero, técnico, regulatorio y de gobernanza, que soporten el cambio definitivo en las ciudades. Las Soluciones Basadas en la Naturaleza (SBN) pueden ser parte de las herramientas para hacer frente a los desafíos a los que nos enfrentamos. El objetivo de esta investigación es definir un marco de acción en las ciudades para la implementación de las SBN, que demuestre la importancia de cuantificar sus beneficios en términos medioambientales y socioeconómicos, para el impulso del diseño de políticas públicas y la inversión en este campo. Este trabajo se divide en dos partes. En la primera parte, se analizan algunas de las medidas europeas en el ámbito del desarrollo sostenible en ciudades, centrando la investigación en el caso de Madrid. Y en la segunda parte, se exponen algunos casos prácticos para reflejar las medidas y acciones tomadas con la finalidad de impulsar la implementación de las SBN en la ciudad de Madrid. Como resultado, se identifican potenciales palancas de cambio para la implementación de las SBN, dentro de las que destaca la importancia de cuantificar sus efectos para demostrar el valor potencial que se puede generar en las ciudades.

El análisis del deterioro de paneles fotovoltaicos permite a los investigadores conocer el estado de salud de un panel con el objetivo de determinar el funcionamiento global de una granja fotovoltaica. Una parte de este análisis se realiza mediante termografía, utilizando generalmente equipos profesionales y de costos elevados. Este artículo se presenta una validación para el uso de cámaras termográficas de bajo costo, revisando el error relativo que se puede obtener mediante análisis de dispersión, contorno y mallas tridimensionales. El procedimiento es validado mediante análisis de curvas I-V/P-V y una matriz de sensores de temperatura, llegando a errores menores del 10% con cámaras con inferiores a 500USD.

El creciente interés en la energía eólica se demuestra por la creciente capacidad acumulativa de las turbinas eólicas instaladas en todo el mundo. Este artículo presenta el estudio experimental de un sistema de conversión de energía eólica que utiliza un generador de corriente alternativa muy específico que difiere del generador de inducción doblemente alimentado (GIDI) o el generador síncrono de imán permanente (GSIP). El generador que recomendamos es similar a un generador síncrono excitado eléctricamente (GSEE) montado al revés. Está equipado con un estátor inductor multipolar alimentado con corriente continua y un rotor de anillo por el cual distribuye a la red del usuario la energía eléctrica alternativa producida. La selectividad de una corriente continua relativamente baja inyectada en el estator multipolar puede producir el voltaje deseado por el usuario en los terminales del generador. Este generador alternativo de rotor bobinado alternativo (GARB) funciona en modo síncrono. Además, combinado con convertidores de interfaz electrónica de potencia (IEP) en el lado del rotor, WRAG puede adaptar el voltaje producido a la frecuencia de la red del usuario para un rango de bajas velocidades del viento, sin una caja de cambios. La validación experimental se realizó en una máquina de 3 kVA, se puede afirmar que es una solución intermedia para GSIP y GIDI con mayor confiabilidad en sitios aislados y granjas agrícolas.

Se investigó la biodisponibilidad de Fe, Ni y Co y su impacto en la monodigestión de la paja de arroz con la adición de una fuente natural de nutrientes. La distribución de las formas de enlace de Fe, Ni y Co y su potencial de biodisponibilidad se evaluó en dos reactores durante 311 días de experimentación a 37°C. En el reactor R2 se suministró una dosis de mineral de 1 g L-1 una vez por semana. El reactor control (R1) estuvo limitado de mineral durante el estudio. El mayor rendimiento de metano de 238 mL/g SV se obtuvo con el suministro de mineral, con un incremento de 45% respecto al reactor sin metales (164 mL/g VS). La extracción secuencial confirmó que el 70%, 88% y 75% de Fe, Ni y Co estuvieron principalmente en formas biodisponibles, intercambiables y carbonato, respectivamente, cuando se adicionó el mineral en R2. En R1, el Fe y Co estuvieron principalmente asociados a las fracciones de carbonatos y materia orgánica-sulfuro (43% y 41%), respectivamente, siendo las concentraciones de Ni no detectadas durante la experimentación. Como resultado, el rendimiento de metano en R2 incrementó en un 45%, con un potencial de biodisponibilidad (Ni > Co > Fe) mayor en comparación con el reactor control (Co > Fe). La limitación de metales en R1 condujo al agotamiento de las fracciones biodisponibles, con un impacto negativo en la comunidad metanogénica.

Por segundo año consecutivo, la Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia ha colaborado con los organizadores del Congreso Iberoamericano de Ciudades Inteligentes ICSC-CITIES para publicar sus mejores artículos. La edición 2019 del congreso se celebró en Soria, España, entre el 7 y el 9 de octubre, donde se presentaron cerca de cien trabajos de búsqueda. Los autores de 24 trabajos fueron invitados a escribir versiones ampliadas de sus artículos informando de experimentos completados o actualizados para dar respuestas más completas a sus preguntas de investigación. Tras seguir nuestro proceso estándar de revisión por pares, se seleccionaron 12 artículos para su publicación en redin.

La consideración explícita de los costos de mantenimiento del inventario para el diseño estratégico de cadenas de abastecimiento no ha sido suficientemente abordada en la literatura científica. Una posible causa es que usualmente los modelos de optimización de cadenas de abastecimiento son determinísticos y lineales o enteros-mixtos lineales, mientras que los modelos de pronósticos y sistemas de control de inventarios son estocásticos y no-lineales. Es claro, sin embargo, que los costos de inventario pueden tener un impacto significativo en la configuración óptima de la cadena y en situaciones de expansión o contracción de sistemas de distribución. En este artículo se presenta una estrategia práctica que considera el sistema de control de inventarios a nivel de ítem a través de un modelo de simulación Monte Carlo como punto de partida para incluir los costos de mantenimiento del inventario en un modelo de optimización de la cadena. Tres estrategias para incluir los costos de inventario en la función objetivo del modelo fueron analizadas: La Regla de la Raíz Cuadrada (SRL), las funciones potenciales que relacionan el inventario promedio con el flujo en una bodega y la estimación de inventarios promedio por simulación. Los resultados sugieren que la SRL no debería utilizarse a menos que se cumplan supuestos inusuales y que las funciones potenciales son una muy buena aproximación para considerar costos de inventarios en la configuración de cadenas de abastecimiento.

Tabla de contenidos. 

Se han analizado los flujos de energía de las fachadas de doble piel, vidrio-vidrio, estableciéndose un modelo matemático para determinar el ahorro energético proporcionado por esta solución constructiva en 10 ciudades de España. Se ha encontrado que las dos variables climatológicas que más influyen en el ahorro energético son la temperatura exterior, al estar directamente relacionada con la demanda de calefacción, y la irradiación solar, al ser la fuente de energía de la que se extraen los ahorros. El ahorro energético en invierno varía entre el 11,1 % y el 20,5 % en función de la climatología. Se determinó una relación lineal entre la temperatura exterior media anual y la energía útil aportada por la fachada de doble piel. También se comprobó que el ahorro energético máximo se produce cuando la fachada está desviada unos grados hacia el este respecto a la orientación sur pura. Se desvía más al este cuanto mayor es la temperatura media anual. Se ha establecido una relación lineal entre la temperatura exterior y el azimut de la fachada con el que se produce el ahorro energético máximo. Para obtener porcentajes de ahorro superiores al 20%, la relación entre la superficie de fachada de doble piel y la superficie total calentada del edificio debe ser inferior a 7.