núm. 104 (2022): revista facultad de ingeniería (jul-sep 2022)

Las turbinas eólicas de eje vertical como las turbinas Darrieus son un tipo muy interesante de turbinas eólicas domésticas con bajas velocidades de viento. Se necesita más trabajo de investigación para mejorar su rendimiento a fin de satisfacer la mayor demanda de generación de energía en aplicaciones pequeñas. El objetivo principal de este trabajo es encontrar un diseño de una turbina Darrieus para mejorar la capacidad de arranque de la turbina a través de una abertura situada en la superficie inferior del perfil. Se llevó a cabo una investigación de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) para determinar el impacto de la posición de la abertura en la salida del rotor Darrieus. Este nuevo tipo de perfil aerodinámico utiliza un perfil estándar NACA 0015 y un perfil con una abertura en la superficie inferior del perfil. Los diferentes tamaños de la abertura en un perfil simétrico se evalúan a través del método CFD para predecir el Cp y CT de este diseño de turbina H-Darrieus. Se diseñaron cinco secciones para describir la investigación de este diseño de H-Darrieus. En términos generales, los resultados mostraron que el Cp disminuye con la relación de apertura, los rotores deseables con la relación de apertura son de 0.12 a 0.36 considerando esto con el bajo el criterio de un menor CpLP.

Se estimó la posible asociación entre la exposición a material particulado medido en dos colegios del municipio de Guachetá (Colombia) y los síntomas respiratorios en los estudiantes entre los 4 y 17 años que permanecen en los colegios. x,Durante un periodo de 11 días hábiles consecutivos, se midieron las concentraciones de PM10 y PM2.5, empleando una bomba de muestreo personal y un sensor a tiempo real de bajo costo, respectivamente. Se aplicó una encuesta a una muestra de 276 estudiantes, obteniendo datos sobre los síntomas respiratorios. Se estimó una razón de prevalencias (RP), encontrando que el colegio con mayores concentraciones de material particulado presentó una posible asociación con todos los síntomas respiratorios evaluados en las instalaciones del colegio, con una RP de 3.05 (IC95 %:1.62-5.76) para tos, 1.85 (IC95 %:1.06-3.24) para flemas, 5.12 (IC95 %:2.17-12.07) para dificultad para respirar, 3.83 (IC95 %:2.07-7.10) para estornudos y 2.25 (IC95 %:1.12-4.54) para resequedad en las fosas nasales. En conclusión, los estudiantes que se ubican en el colegio más cercano a una coquizadora y vías en mal estado por donde circula tráfico pesado, se asocian posiblemente con la presencia de síntomas respiratorios durante su permanencia en las instalaciones del colegio. El vivir en el casco urbano, cocinar con leña o carbón y convivir con fumadores en el hogar, también presentó una posible asociación con los síntomas respiratorios evaluados.

El rápido crecimiento de Internet de las cosas (IoT) ha extendido su concepto a entornos subacuáticos. Sin embargo, la implementación de estos sistemas a través de comunicación cableada todavía representa un desafío tecnológico, principalmente debido al alto costo de su implementación. Por lo tanto, las comunicaciones inalámbricas se consideran una solución interesante para el despliegue de sistemas de comunicaciones subacuáticos. Investigaciones preliminares indican que la comunicación inalámbrica acústica subacuática se puede utilizar para algunas aplicaciones de Internet de las cosas subacuáticas, principalmente debido al amplio rango de comunicación que tiene. Sin embargo, una desventaja significativa de los sistemas acústicos es su baja velocidad de transmisión de datos, por lo tanto, se deben realizar estudios y análisis para mejorar esta desventaja. Teniendo en cuenta que se han propuesto nuevas formas de onda para mejorar el rendimiento de los sistemas de comunicaciones inalámbricas terrestres, este artículo presenta el desarrollo expresiones analíticas generales que permiten la evaluación del rendimiento de la forma de onda de Multiplexación por división de frecuencia generalizada (GFDM) en entornos subacuáticos. Estas expresiones analíticas se obtuvieron considerando un modelo de tiempo continuo para la señal GFDM y modelando el canal de comunicación acústica subacuática como un canal multitrayecto variable en el tiempo. Se obtuvieron resultados numéricos para muchos parámetros diferentes del sistema y del canal, lo que permitió una evaluación cuantitativa de la degradación del rendimiento del sistema.

El análisis estático de la estructura indeterminada de tres barras es desarrollada usando el primer teorema de Castigliano, tomando las longitudes y ángulos de inclinación como variables. Al conjunto de ecuaciones obtenidas se aplican algunas reducciones para asemejarlo a los modelos de las referencias. En lo sucesivo, se establece el modelo de optimización de mínima masa con restricciones. Entonces, se aplica el algoritmo de optimización con redimensionamiento lineal del criterio de optimalidad para las variables de diseño restringidas y no restringidas en dos casos numéricos. Los resultados analíticos y de la Matlab Optimization Toolbox también son obtenidos y éstos demuestran la efectividad de la regla de redimensionamiento lineal del criterio de optimalidad en optimización estructural con objetivo de mínima masa y restricciones de dimensiones.

El presente estudio plantea el diseño, la simulación y el análisis por elementos finitos (FEA) de una prensa mecánica para probar herramientas de acuñado que contienen recubrimientos nanoestructurados. La prensa mecánica de ensayos diseñada tiene una capacidad de fuerza nominal de 800 kN con una carrera de ariete de 100 mm. Se realiza el modelado CAD de componentes, ensamblajes y estructura de prensa. La validación del factor de seguridad de los esfuerzos de la prensa se realiza mediante análisis FEA. Se realiza una simulación FEA 2D axisimétrico para determinar el comportamiento del recubrimiento nanoestructurado cuando se somete a altas cargas, los resultados son prometedores para futuros estudios de simulación en recubrimientos. Un mecanismo de desplazamiento fue diseñado para la lámina de pruebas, ofreciendo versatilidad y una gran variedad de opciones para someter a pruebas las herramientas de acuñado las veces que sea necesario en diferentes condiciones de carga. Los resultados finales de la simulación del funcionamiento de la máquina son satisfactorios.

En este trabajo se examina el régimen de bombeo de agua, así como el régimen de consumo de agua con respecto a las cantidades requeridas y el ejemplo de consumo de agua de acuerdo con las pautas y normas de la profesión, con énfasis en los cambios en el volumen de agua. Este tiene como objetivo mostrar el funcionamiento del régimen de consumo de agua, bombeo de agua, así como encontrar relaciones funcionales entre los tamaños mencionados y el volumen del depósito de agua. El problema que se quiere resolver es ver cómo y de qué manera, los cambios en el inicio y duración del bombeo, así como los diferentes regímenes de consumo de agua, afectan el tamaño del volumen del embalse. Todo el análisis de este artículo se realizó con el fin de desarrollar un modelo matemático científicamente innovador, pero también aplicable, que sea una contribución a la profesión y una buena base para futuras investigaciones científicas para mejorar el funcionamiento del sistema de suministro de agua urbano.

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Como la ventilación natural implica interacciones locales y globales, la estimación de estas interacciones puede realizarse mediante muchos enfoques. Tales enfoques, mayormente experimentales y numéricos que analíticos, a menudo requieren alta instrumentación, lo que resulta en mayor demanda de financiamiento. El presente trabajo está dedicado a comprender el concepto de ventilación natural y a evaluar las técnicas experimentales existentes ya implementadas por investigadores anteriores en la estimación de la tasa de flujo de aire de ventilación, debido a los efectos del viento y el tiro térmico. También se presenta una breve revisión de las técnicas de modelado. Esto proporcionará una sólida comprensión teórica del proceso de ventilación natural como parte de los elementos principales en el comportamiento térmico de los edificios. Estas bases están destinadas a ayudar a elegir las técnicas más adecuadas para estimar la tasa de flujo de aire de ventilación natural. La técnica más adecuada de beneficio-presupuesto parece ser las pruebas de hermeticidad ya que las expresiones empíricas que relacionan el flujo de aire directamente con la diferencia de presión en el edificio para ambos casos: infiltraciones y aberturas abiertas, pueden ser adquiridas. Además, la ubicación de las fugas se puede identificar sin complicaciones, y esta técnica tiene el potencial de estimar la capacidad de flujo de aire in situ y las características de fricción de las aberturas.

El limoneno es el principal componente de los aceites cítricos de cuya oxidación se obtienen compuestos de química fina tales como carvona, carveol y epóxido de 1,2-limoneno. En esta contribución se reportan los resultados de la evaluación experimental y mediante simulación computacional del proceso de separación de carvona mediante destilación fraccionada por lotes de la mezcla de reacción. La carvona se obtuvo a partir de la oxidación de limoneno con una ftalocianona clorada de hierro soportada en sílice modificada como catalizador heterogéneo (F eP cCl16 − NH2 − SiO2) y el agente oxidante hidroperóxido de terc-butilo. A partir de los resultados experimentales y las simulaciones se infiere que la destilación fraccionada (por lotes y en continuo) es una técnica adecuada para la concentración de carvona. Sin embargo, en presencia de agua, la formación de fases L-L inmiscibles hace que la separación experimental de carvona sea más difícil. Los resultados de simulación empleando el modelo termodinámico NRTL-RK indican que si se retira previamente de la mezcla de reacción la mayor cantidad posible de agua, acetona y terc-butanol, la mezcla líquida con una fracción molar de 4% de carvona, se puede enriquecer en el rehervidor hasta un 50%, o cerca de 86,5% si se retira en una tercera fracción de destilado operando en vacío.

Las primeras revistas científicas electrónicas de libre acceso aparecieron con la creación de Internet, antes de la invención de la world wide web. En 1991 fueron revistas pioneras Surfaces y Psycoloquy con sus contenidos en internet gratuitos y el mantenimiento del copyright por los autores (tal y como luego se diría en la declaración de Budapest o en la declaración de Berlín) [1]. Otro ejemplo fue The public-access computer systems review revista distribuida por correo electrónico en forma de boletín que fue creada en 1990 comprometida también con la difusión Open Access (OA). En uno de los artículos publicados en los primeros números de esta revista con el título "Online journals: disciplinary designs for electronic scholarship" se describió lo que ocurriría unos años más tarde: Internet u otras redes serían el vehículo para la comunicación científica, el mundo digital permitiría una aceleración en la difusión de la ciencia frente a la era impresa y que el costo de la publicación electrónica sería inferior a la versión impresa, por lo tanto podría llegar a mayor número de usuarios [2].

Uno de los objetivos prioritarios de las microrredes es alcanzar la autosuficienciaenergética recurriendo, generalmente, a fuentes de generación distribuida y sistemas de respaldo; no obstante, suelen estar conectadas a redes eléctricas convencionales que aseguranel suministro a las cargas. Atendiendo esta problemática, este trabajo presenta una propuesta (gestionando elementos) para minimizar la dependencia de potencia del sistema eléctrico externoen los meses de mayor demanda y con ello garantizar el abasto de los otros meses. Lametodología propuesta compara dos técnicas estadísticas: diseño de composición central con20 réplicas experimentales simuladas y regresión con 28. En ambos casos se analiza como respuesta primaria la potencia comprada promedio mensual y como secundaria su desviación estándar. Las variables de estudio son siete arreglos fotovoltaicos y las características de alimentación del almacenamiento turbina-generador de la microrred del Centro de Desarrollo de Energías Renovables (CEDER), perteneciente al Centro de Investigaciones Energéticas,Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). Los resultados, con alta calidad predictiva soportada con índices de acercamiento a los valores reales de radiación solar y de la operación del binomio turbina-generador, proporcionan regiones donde CEDER tiene la posibilidad de incrementar las capacidades de los sistemas solares y/o modificar la geometría del suministro de la minihidráulicade acuerdo con sus condiciones específicas.

El sector del transporte tiene un papel fundamental en la economía de la Unión Europea y su eficiencia es fundamental para fortalecer el desempeño ambiental y económico de la región. Desafortunadamente, el sector sigue dependiendo en gran medida de los recursos petroleros y es responsable de una gran parte de la contaminación del aire. La Unión Europea ha venido impulsando varias iniciativas hacia el desarrollo del transporte sostenible estableciendo objetivos en el sector como los propuestos en el White paper on transport. Este estudio tiene como objetivo evaluar el desempeño ambiental del sector del transporte en 28 países de la Unión Europea, de 2015 a 2018, hacia la agenda política establecida en los documentos estratégicos. La evaluación se realiza mediante la agregación de siete sub-indicadores en un indicador compuesto utilizando un enfoque de Data Envelopment Analysis. Los resultados adquiridos indican que los países de la Unión Europea han estado mejorando su desempeño ambiental del transporte en los últimos dos años del período analizado, 2017 y 2018. Con respecto a los países ineficientes, los resultados sugieren que deberían mejorar la sustentabilidad del transporte principalmente reduciendo drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero de la propulsión basada en combustibles fósiles, aumentando la participación de transporte de mercancías que utiliza ferrocarril y vías navegables interiores y también la parte de la energía de transporte procedente de fuentes renovables.

En la búsqueda de procesos y productos sostenibles, se han desarrollado políticas ecológicas, con el objetivo de reducir los impactos ambientales como un paso hacia la sostenibilidad. Entre los impactos ambientales, destacan las alternativas para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero - GEI, debido a la preocupación por el cambio climático. Entonces, el desarrollo del uso de recursos renovables cobra relevancia. Considerando que las cadenas de suministro son intensas en consumo de energía y emisiones (ya que se involucran procesos relacionados con el suministro, producción, transporte, consumo) se vuelve relevante investigar si las cadenas de suministro sostenibles están considerando las energías renovables en sus procesos. Por tanto, este artículo tiene como objetivo mapear el papel de las energías renovables en el contexto de la cadena de suministro sostenible, analizando la literatura publicada en la base Web of Science. Se presentaron los principales investigadores, redes de colaboración y se mapearon los 21 estudios más citados. La investigación se llevó a cabo con los artículos publicados hasta 2019, utilizando el software VantagePoint para manejar la información. Los hallazgos muestran que las investigaciones sobre energías renovables en las cadenas de suministro sostenible han crecido, especialmente desde 2010.

El uso del recurso eólico siempre ha ido de la mano de altas velocidades de viento en campo abierto. En este documento se desarrollan las decisiones a tomar para la selección, instalación y conexión de pequeñas turbinas eólicas en entornos periurbanos donde las velocidades del viento son medias o bajas. Las pautas se detallan a lo largo del documento, comenzando con el estudio del recurso eólico, la selección de la turbina, su instalación y seguimiento en tiempo real de la producción para su integración en una microrred. La instalación de pequeños sistemas eólicos en lugares lo más cercano posible al punto de la demanda, hace que se pueda conseguir una reducción en el coste de la factura eléctrica gracias al control instantáneo de la generación y demanda a nivel particular mediante la instalación de un software, en este caso, Home Assistant. La principal novedad de este artículo es el uso de Home Assistant para integrar un pequeño aerogenerador en una microrred y en su sistema de control.

Se presenta una metodología para el diseño de superficies de control primarias, alerones, timón de dirección y elevador, en aeromodelos experimentales radiocontrolados. La metodología se basa en la propuesta y estandarización de los análisis mecánicos y aerodinámicos requeridos para el dimensionamiento de cada superficie de control, en función de los objetivos de la competencia SAE (Society of Automotive Engineers) Aero Design en su categoría Micro. Para ello fue necesaria la obtención de las variables de diseño a partir de resultados empíricos previamente descritos en la bibliografía sobre diseño aeronáutico, así como del empleo de programas de dinámica de fluidos computacional y de los estándares que regulan la controlabilidad de las aeronaves. La secuencia de iteraciones necesarias en el diseño se automatizó por medio de un código escrito en lenguaje C++ con la finalidad de obtener las variables de diseño óptimas de cada superficie, reduciendo posibles errores de cálculo y el tiempo invertido en el proceso de diseño. La aplicación de la metodología al último diseño construido ayudó a disminuir la relación entre el peso total de los sistemas de control respecto al peso en vacío de la aeronave a un mínimo de 3,4%.

Este artículo presenta la investigación, análisis y resultados del cierre de emergencia de dos compuertas de aducción verticales en el proyecto hidroeléctrico Ituango en Colombia (2400 MW) bajo condiciones de flujo libre. Esta operación se consideró exitosa a pesar de las condiciones adversas y atípicas presentes al momento de ejecutar la maniobra por lo que se puede clasificar como una operación única en el campo de las compuertas hidráulicas. El artículo presenta resultados de algunos parámetros relevantes como la fuerza hidráulica del servomotor que se midió durante la operación y además fue analizado antes y después del cierre de las compuertas. Se propone un nuevo coeficiente de downpull con base en los datos recopilados, que podría implementarse en el cierre de compuertas contra flujo libre. Teniendo en cuenta los factores antes mencionados, los autores proponen algunas recomendaciones y presentan conclusiones extraídas que contribuyen al estado del arte en el diseño, fabricación y operación de este tipo de compuertas y estructuras hidráulicas para grandes y pequeñas presas en condiciones adversas y extremas.

El aceite motor es uno de los elementos clave para proteger e incrementar la vida de las partes del motor que están siendo lubricadas. Sin embargo, este se contamina por partículas externas, bien sea por filtración o durante la combustión, deteriorando algunas de esas partes lubricadas del motor. En ese sentido, la alta contaminación en aceites y la detección tardía de las partes deterioradas generan retrasos y reparaciones costosas en los talleres de mantenimiento. Este trabajo presenta un análisis en aceites usados, extra\'idos de motores calientes y fríos de camionetas de motor 2.5 litros para determinar los elementos presentes y establecer las partes del motor que se deterioran m\'as fácilmente. Esto se hace por medio de los métodos “sin-estándares” y “calibrados” de la técnica de fluorescencia de rayos X (FRX).