núm. 106 (2022): revista facultad de ingeniería (jan-mar 2023)

Las cargas térmicas en tuberías submarinas generan una carga de compresión axial que puede inducir pandeo en la tubería, lo cual podría causar fallas si no son consideradas durante el diseño. Las tuberías enterradas están restringidas a desplazamientos en todas las direcciones, lo que conduce a una alta carga de compresión en el eje longitudinal y hace que las tuberías sean más vulnerables al pandeo. Sin embargo, la cobertura del suelo restringe los movimientos laterales y verticales, aumentando la resistencia al pandeo. Si las tuberías enterradas bajo cargas térmicas no se pandean, se produce un estado de tensiones elevado cuando se combina con condiciones de alta presión. En este trabajo se propone un modelo mecánico simple para determinar la carga de pandeo axial de una tubería enterrada. El modelo se basa en una viga simplemente apoyada sometida a una carga transversal distribuida que representa la resistencia al levantamiento del suelo obtenida de un modelo de referencia, y una carga de compresión axial que representa la fuerza axial efectiva de acuerdo con las recomendaciones del DNV-RP-F110. Adicionalmente, el sistema tubería-suelo es analizado mediante un modelo no-lineal por elementos finitos para comparar los resultados obtenidos con la solución analítica. El modelo mecánico propuesto resuelve el problema obteniendo resultados consistentes con el análisis numérico, específicamente en dos parámetros principales evaluados: la curvatura inicial de la tubería y la magnitud de la carga transversal.

Microrredes son redes eléctricas locales que integran generación y consumo distribuidos, almacenamiento y gestión de energía y control de potencia. Pueden ser una alternativa para el suministro de energía de una casa, un edificio, un pueblo o una región más amplia. Las pequeñas centrales hidroeléctricas, hasta 5 kW, son sistemas de generación distribuida que están ganando un interés creciente. Estos llamados sistemas pico-hidráulicos se están volviendo populares ya que pueden aprovechar la integración de generadores eólicos de baja potencia e inversores fotovoltaicos (FV), que están ampliamente disponibles y a precios competitivos. Estos sistemas no solo son relevantes para la generación de energía en sistemas desconectados de la red en áreas remotas, sino también para nuevos contextos donde la red de servicios públicos está disponible. Este artículo presenta el diseño de una microrred inteligente con generación hidroeléctrica a pequeña escala. Es un estudio de caso práctico con la integración de dos turbinas pico-hidráulicas conectadas a la red: una turbina hélice de baja altura y una rueda hidráulica. La microrred fue diseñada e implementada en un pequeño museo: Casa da Seda. La generación de energía se basa en la complementariedad entre hidroeléctrica y FV. La microrred puede funcionar tanto en modo conectado a la red como en modo de isla y alimenta las cargas del museo. La conexión de ambas turbinas pico-hidráulicas a la microrred se basa en la integración de generadores eólicos e inversores FV.

La parte noroeste de Argelia se caracteriza por un clima semiárido que ha creado ríos y presas semipermanentes con bajas tasas de llenado. Es importante preservar el recurso hídrico que es cada vez más escaso. Por otro lado, vale la pena señalar que las aguas superficiales movilizadas están continuamente bajo amenaza de contaminación orgánica significativa. De hecho, la presa de Cheurfas II, en el noroeste del país, es un indicativo de esta situación. Para establecer un diagnóstico del estado de la evolución temporal de la calidad del agua, se analizaron series de tiempo de 11 variables que indican la presencia de contaminación orgánica en esta presa. Los datos recopilados se analizaron mediante la prueba de Mann-Kendall para buscar tendencias significativas y la prueba de Webel-Ollech para detectar la presencia de estacionalidad. Los resultados obtenidos mostraron tendencias crecientes en residuos secos, materia orgánica, fosfatos y oxígeno disuelto. Sin embargo, variables como DBO5, DQO y NO-3 mostraron tendencias decrecientes. En cuanto a las variables NH + 4, NO-2 y pH, no presentaron tendencia. Finalmente, el volumen de agua de la presa exhibió un aumento significativo. Además, no se detectó estacionalidad en las variables estudiados, a excepción de la serie temporal PO43- y el volumen de agua. Estos hallazgos indican que la cuenca hidrográfica de la presa recibió contaminantes de diferentes orígenes, en particular contaminantes industriales. Esto dificulta la biodegradabilidad del agua.

El desarrollo de material libre de aglutinantes está ganando terreno como ánodo flexible en las baterías de iones de litio debido a la mayor capacidad específica y a las posibilidades de uso en aparatos portátiles. En este trabajo, las nanopartículas de magnetita (Fe3O4-NPs) se incorporaron a microfibras de carbono (CMFs) mediante la técnica de electrohilado para mejorar la densidad energética del material activo conservando la alta flexibilidad de las CMFs. El material activo compuesto (CMFs-Fe3O4) se caracterizó por espectroscopía Raman, análisis termogravimétricos (TGA) y microscopía electrónica de transmisión (TEM) para determinar la composición, estructura y morfología del compuesto. Se realizaron pruebas electroquímicas para evaluar el desempeño del material compuesto como ánodo en baterías de iones de litio. Se incorporaron Fe3O4-NP con un tamaño de partícula de 30-40 nm en CNF (800 nm) y las imágenes TEM mostraron una distribución homogénea de Fe3O4-NP. Las pruebas electroquímicas evidenciaron que la incorporación de magnetita aumenta la capacidad específica en un 42% en el primer ciclo y en un 20% en el ciclo 50. De la misma forma, la eficiencia coulómbica aumenta un 20% en el material compuesto.

El acetaminofén (ACE), un farmacéutico muy consumido en todo el mundo; fue degradado en matrices acuosas por oxidación con especies reactivas de cloro (ERC) electro-generadas usando electrodos de Ti/IrO2. A pesar de que este contaminante ha sido tratado extensamente mediante técnicas electroquímicas, se tiene poca información sobre su degradación en orina por ERC electrogeneradas fresca, y sobre la comprensión de sus transformaciones usando análisis de carga atómica. En este trabajo se discutieron estos dos temas. Inicialmente, se evaluó el efecto de la corriente (10-40 mA) y electrolito soporte (considerando iones típicos del agua superficial y la orina (Cl- y SO42-)), sobre el sistema electroquímico. Luego se describieron la cinética de oxidación y transformaciones primarias de ACE. Se encontró que, en agua destilada, el proceso a 40 mA y en presencia de NaCl condujo al 100% de degradación de ACE en 10 min de tratamiento (0.056 Ah L-1). Los análisis teóricos de la carga atómica sobre ACE indicaron que el grupo amida es el más susceptible a los ataques de las ERC como el HOCl. Por otro lado, la degradación del acetaminofén en orina fresca sintética fue mucho más lenta (21% de remoción de 60 min de tratamiento) que en agua destilada. Esto debido a que las otras sustancias en la matriz de la orina inducen una competencia por las ERC.

En este artículo se presentan y discuten los resultados de un estudio experimental para caracterizar las propiedades mecánicas de un innovador y patentado bloque macizo de mampostería en concreto con geometría no convencional. La respuesta medida en el nuevo bloque se compara con la de un bloque macizo convencional. El programa experimental se planeó para verificar si el nuevo bloque cumplía los parámetros mínimos especificados por el Reglamento Colombiano NSR-10, para ser usado como bloque de mampostería no reforzado. La verificación incluye ensayos de absorción de agua y resistencia a compresión de bloques, ensayos de resistencia a compresión de primas y ensayos de adherencia por flexión en vigas estandarizadas. Las similitudes o diferencias entre ambos tipos de bloques fueron evaluadas mediante pruebas ANOVA. Los resultados obtenidos demuestran que los dos bloques cumplen con los requisitos de la NSR-10. Adicionalmente, la resistencia a flexión por adherencia del nuevo bloque es aproximadamente 2 veces mayor que la resistencia del bloque convencional. Los resultados del estudio confirman que es posible utilizar el nuevo e innovador bloque puede ser usado en la mampostería estructural.

La publicación continua En 1665 se crearon las dos primeras revistas científicas del mundo, Le Journal des savants en enero en Francia [1] y Philosophical transactions, fundada en marzo [2] en Inglaterra. Durante 350 años no ocurrieron cambios en esta forma de publicación científica, mientras que en los últimos 20 años han ocurrido gran cantidad de cambios en la edición científica propiciados por el desarrollo en 1990 de la World Wide Web (WWW) [3]. Sólo 3 años más tarde de la presentación pública de la WWW en 1993 comenzaron a aparecer las revistas científicas en internet. En un principio las revistas científicas empezaron a editarse con el objetivo de publicar resúmenes de los libros que se iban publicando y a partir del siglo XIX el artículo científico pasó a ser el medio de comunicación más importante de los resultados de las investigaciones [4], multiplicándose continuamente el número de revistas científicas existentes que nacían con carácter periódico, ya fuera semanal, quincenal, mensual, bimestral.

Los puentes de tuberías son estructuras que juegan un papel indispensable en las plantas químicas y petroleras. Estas soportan haces de cables o material de transporte de tuberías. Este estudio tiene como objetivo identificar la configuración ideal de un puente de tubería a través del estudio comparativo de arreglos de cerca y viga para tres tramos diferentes. La disposición más eficiente para cada tramo se identificó adecuadamente. A través del análisis realizado, se identificó que la disposición de la viga es adecuada para tramos más pequeños hasta 15 metros; mientras que la disposición de la cercha fue la más favorable para tramos más largos.

La presencia de metales en suelos usados para actividades económicas primarias puede generar impactos en el ambiente y la salud pública. Este estudio identificó la contaminación de suelo por metales pesados (Plomo, Cobre, Zinc y Manganeso), mediante la determinación de propiedades físicas y químicas (Fósforo, Potasio, carbón orgánico, capacidad de intercambio catiónico, pH, textura y densidad aparente) durante la época seca y la época de lluvia del año 2017. Se realizó un muestreo compuesto de suelo, obteniendo un valor representativo a escala espacial, por medio de la interpolación con Kriging, de las concentraciones de metales determinadas en laboratorios certificados. Como resultado, se identificó que la zona de estudio presenta calidad ambiental aceptable (5,8-6,9) para el uso actual de pastoreo y delimitación del área de conservación del pozo de agua subterránea. De igual forma, se evidenció que el área presenta un Índice de Riesgo Ecológico Potencial (RI) de carácter medio (75,37) para la época seca, y riesgo muy fuerte (195,04) en época de lluvia. Estas estimaciones están directamente relacionadas con las concentraciones de plomo, el cual puede ser introducido al suelo por actividades de desarrollo humano en la zona y por aportes a las capas superficiales del suelo del material parental del área, generados por procesos naturales de meteorización.

Páginas preliminares

Este trabajo está referido a la evaluación numérica del desempeño de sistemas de múltiples grados de libertad equipados con amortiguadores de masa sintonizada inerter (AMSI), el cual es un dispositivo de control pasivo empleado para el control de vibraciones mecánicas inducidas por cargas dinámicas. El dispositivo inerter, comúnmente es utilizado para incrementar la masa aparente de los clásicos amortiguadores de masa sintonizada (AMS), mejorando su desempeño sísmico. Para evaluar la acción de TMDI, se emplean tres casos de estudio, determinados a partir de tres edificios de la ciudad de Medellín de baja, mediana y gran altura (30 metros, 97 metros y 144 metros, respectivamente). Los parámetros de diseño óptimos se determinan mediante una optimización metaheurística basada en el método de evolución diferencial, primero, para la minimización de los desplazamientos máximos horizontales, y luego, para la minimización de la media cuadrática de los desplazamientos (valor eficaz). Además, los estudios de caso se evalúan utilizando ocho registros de aceleraciones sísmicas representativos de la literatura. Finalmente, el rendimiento sísmico se evalúa en cada caso de estudio considerando diferentes valores de inertancia inducidos por el dispositivo inerter: 5%, 20% y 50% con respecto a la masa total del edificio, observándose un mejor comportamiento dinámico cuando Se implementan el AMSI con valores bajos de inertancia.

Los servicios de apoyo son de gran importancia para el correcto desempeño de los procesos claves, en el caso de la industria biotecnológica, no a menudo analizados en su desempeño de excelencia. Este trabajo tiene como propósito proponer un modelo de desarrollo de la Gestión de Servicios de Apoyo, que resalte cómo este impacta en el nivel de satisfacción del cliente del sistema logístico de las empresas biotecnológicas en las condiciones de Cuba, sin embargo, este puede ser aplicado en otros contextos. Para ello se esclarecen elementos básicos en los modelos de gestión y servicio como base teórica de la investigación. Como metodología se emplea la experimentación y el estudio de casos; se presenta un servicio de apoyo a la producción en la industria biotecnológica. Se determina el nivel de satisfacción del cliente y costos incurridos; además, se tiene en cuenta la influencia del nivel de integración de los servicios de apoyo en los resultados del modelo. Este documento brinda los resultados del modelo y su aplicación en una industria biotecnológica de Cuba, mediante un procedimiento de implementación. Esta investigación satisface la necesidad identificada de mejorar la satisfacción de los clientes internos a partir de la entrega con calidad y en tiempo de los recursos; al mismo tiempo que se reducen o mantiene los costos del sistema logístico, pues los principales costos deben estar en los servicios clave.

El modelamiento de fenómenos de transferencia de calor en sistemas térmicos ha sido explorado extensamente en la industria y en la academia utilizando el método de los elementos finitos (MEF) con software comercial. Sin embargo, cuando el problema térmico introduce complejidades en geometría y físicas, la disponibilidad de licencias de procesamiento de alto desempeño puede representar una limitación para alcanzar resultados en un tiempo razonable. De ahí, el análisis de elementos finitos (AEF) utilizando plataformas con herramientas de código abierto (OSS) se convierte en un prominente candidato para este caso. Por lo tanto, múltiples herramientas de código abierto son integradas en este trabajo para resolver la ecuación de transferencia de calor incluyendo conducción, convección y radiación. Varios disipadores de calor geométricamente complejos usualmente utilizados en la industria electrónica son considerados como ejemplos de aplicación. El desempeño de la computación paralela es evaluado en términos del tiempo de procesamiento. El motor de solución de elementos finitos es construido implementando las ecuaciones de balance de energía en su formulación débil en Firedrake, usando su solucionador PETSc, el generador de malla GMSH y el post-procesador Paraview, creando así un entorno de trabajo en Python basado completamente en OSS. Finalmente, los resultados son verificados con software comercial para distintos casos de estudio, y su potencial para ser extendido a otros campos de la ingeniería es evidente.