Revista UIS Ingenierías

Correlación entre la pérdida masiva en la erosión por cavitación y el nivel de fatiga por estrés en un acero inoxidable martensítico

Mircea Vodă, Alberto Pertuz-Comas, Viorel Aurel Şerban — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

Se examinó el efecto de la fatiga en la erosión por cavitación para un acero inoxidable martensítico utilizado en la fabricación de palas para las turbinas Bulb de las turbinas de la Planta de Energía "Iron Gates II". Para las pruebas de cavitación se fabricaron dos tipos de especímenes: desde el material original (que no estaba sometido a fatiga) y muestras de material que se sometieron a ciclos de fatiga con diferentes amplitudes (de 170 a 255 MPa). Se observó que la fatiga aumenta la tendencia de la erosión por cavitación, por lo tanto, parece un daño acumulativo. El análisis de la erosión por cavitación se realizó teniendo en cuenta simultáneamente la pérdida de masa de la dependencia del tiempo, la rugosidad de la superficie y las modificaciones en la microestructura de las muestras. Para el material sometido previamente a ciclos de fatiga, la pérdida de masa final (después de 150 minutos de exposición a la cavitación) aumenta aproximadamente un 30% y la profundidad de penetración con un 25%. En los análisis microestructurales se observaron numerosas grietas en los límites de los granos. Finalmente, se desarrolló un modelo matemático para la dependencia de las pérdidas de masa con el estrés aplicado.

Sincronización de la información de tasación en entornos convergentes

Mary Cristina Carrascal-Reyes, José Luis Arciniegas-Herrera — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

Los servicios y sistemas de telecomunicaciones se encuentran actualmente en un proceso de transformación. Los usuarios son cada vez más diversos en sus necesidades y requerimientos, demandando más sofisticación y servicios de comunicación con características individualizada que mejoren su experiencia. En este contexto, la gestión de la información toma un papel preponderante y la información de tasación es un elemento clave en la provisión de servicios en un entorno de convergencia.

Actualmente, los datos de tasación se encuentran distribuidos entre los diferentes elementos de red envueltos en el despliegue de un servicio, lo que implica contar con un mecanismo que mantenga la consistencia de la información en la prestación de los servicios convergentes. Este artículo propone un mecanismo para asegurar la sincronización y consistencia de datos en un entorno IMS (IP Multimedia Subsystem), adoptando técnicas de replicación de bases de datos ya evaluadas en el campo de la Tecnologías de la Información.

Análisis térmico, modelamiento matemático y simulación de un reactor de agitación discontinuo para volumen específico

Humberto Rolón-Ortiz, Carlos Acevedo-Peñaloza, Yesenia Villamizar-González — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

El presente trabajo expone el análisis térmico y modelamiento matemático de un reactor de agitación discontinuo. Se implementó una fase de adquisición de datos en cuanto a funcionamiento y utilidad de los reactores de agitación. Posteriormente, se aplicaron los conceptos de termodinámica, mecánica de fluidos, transferencia de calor y transporte de materia para realizar el respectivo análisis térmico y así determinar la energía contenida y transferida en los fluidos utilizados. Por último, se dedujo un modelo matemático en el software EES para comprobar su comportamiento, teniendo en cuenta las variables operativas sometidas a diversos tipos de fluidos. Además, se simuló el entorno físico-químico del reactor para validar los datos calculados y compararlos con los valores experimentales, relacionando la geometría del equipo con las condiciones de trabajo y las especificaciones del producto final.

Metodología para la solución de modelos Masa-Resorte-Amortiguador (MRA) mediante algoritmos de optimización global

Kilmar Manuel Guerra, Jorge Mario Cruz-Duarte, Carlos Rodrigo Correa-Cely — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

En el presente artículo se propone una metodología para resolver el modelo matemático de un sistema compuesto de Masa-Resorte-Amortiguador (MRA), mediante el uso de un método de optimización global que, como ejemplo ilustrativo, se utilizó el Algoritmo de la Luciérnaga Virtual (ALV). Con esta estrategia, los problemas MRA se transforman en problemas de optimización (minimización de la frecuencia máxima del sistema para todas sus frecuencias naturales), de tal forma que, el valor encontrado es el mínimo global. Se demostró la viabilidad de esta estrategia mediante la solución de algunos ejemplos demostrativos de sistemas MRA descritos en el artículo. Se concluye que esta estrategia resultó de gran ayuda, pues permite concentrar al usuario en el análisis del mecanismo propiamente, en lugar de la metodología de solución del modelo. Resultó igualmente útil como una forma no convencional, de resolver este tipo de problemas numéricamente.

Impacto de las relaciones humanas en la competitividad de las asociaciones

Armando Pulido-Garzón, Marlene Lucila Guerrero-Julio, Yerlith Celis-Patiño — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

El surgimiento de la teoría de las relaciones humanas en la Administración incorporó aspectos influyentes en la productividad empresarial como el clima organizacional y su impacto en el comportamiento y eficiencia de las personas que conforman la empresa. Elementos como los enmarcados en el Factor C, aunados con un modelo de negocios estructurado, propician una mejora continua en los procesos y en el sentimiento de bienestar y sentido de pertenencia de las personas. Este artículo presenta un modelo que, a través de técnicas de aprendizaje experiencial, permite el diagnóstico de los factores internos y externos que pueden afectar la productividad empresarial, desde el punto de vista de las relaciones humanas, identificando los paradigmas limitantes que impiden un avance y desarrollo sostenido.

Comparación de los descriptores utilizados como entradas en un método de localización de fallas basado en el aprendizaje para sistemas de distribución de energía

Ever Correa-Tapasco, Juan Mora-Florez, Sandra Pérez-Londoño — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

En este artículo se presenta un estudio comparativo de descriptores utilizados como entradas a un localizador de fallas basado en máquinas de soporte vectorial, cuyo objetivo es analizar fallas monofásicas. Estudios han demostrado que para obtener un alto rendimiento se requiere una gran base de datos, pero un problema está asociado con el excesivo tiempo de computo necesario para analizar dichas bases de datos. Este estudio contribuye a la solución del problema, analizando adecuadamente estas entradas del método y descubrir cuáles son las más significativas. Las pruebas se realizan en un sistema de distribución de 34,5 kV, 75 nodos con 75000 fallas, implementado en ATP. De acuerdo con los resultados, 12 descriptores relacionados con variaciones en magnitud de la corriente y la tensión de fase entre estados de falla y pre-falla fueron relevantes al lograr un desempeño de 96,3%, con un tiempo computacional de entrenamiento y validación cruzada de aproximadamente seis minutos.

Recuperación energética y análisis térmico del proceso de cocción en la industria cerámica

Ana Carolina Medina-Jimenez, Julian Ernesto Jaramillo-Ibarra — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

Las investigaciones encontradas en la literatura no son específicas para hornos colmena, los cuales son los más usados en la industria ladrillera (cerámica) en Colombia. Es por esto que en este trabajo se desarrolla un modelo matemático analítico que simula el comportamiento de los gases de combustión en ellos. En el horno se modela la combustión, la transferencia de calor y masa a los productos y las pérdidas por las paredes. El modelo matemático usado es validado con resultados experimentales. Además, con los datos experimentales medidos en el ducto de descarga y chimenea, se selecciona un sistema recuperador para aprovechar la energía residual.

Proceso de desarrollo de software con técnicas de creatividad, para las Pymes de la ciudad de Neiva

Eduardo Martinez-Vidal, Sandra Hurtado-Gil — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

El proyecto que se presenta en este artículo se origina a partir de una necesidad identificada en empresas de desarrollo de software del municipio de Neiva, relacionada con hacer uso de buenas prácticas en el proceso de desarrollo de software, que permitieran la construcción de productos de calidad con un factor diferenciador. Para dar respuesta a esta necesidad, se realizó la adaptación de un proceso de desarrollo de software, a partir del proceso DAD (Disciplined Agile Delivery), e incorporando técnicas creativas para la creación de productos propios. Este proceso fue aplicado en una Pyme, permitiendo no solo la validación en un contexto real, sino también contribuyendo a la construcción de un producto propio con características atractivas.

Tortuosidad y permeabilidad de materiales cerámicos mesoporosos de caolín y diatomita

Luis Alejandro Fonseca-Páez, Emanuel Trujillo-Castro, Gabriel Peña-Rodriguez — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

Se reporta la permeabilidad y tortuosidad de cerámicas mesoporosas de caolines y diatomitas. Las muestras cilíndricas con porcentaje en peso de 60% diatomita, 30% caolín y 10% CaCO₃, fueron elaboradas por colado, con diámetro promedio de 5 cm y espesor de 0,6 cm. El proceso de secado se realizó mediante estufa de circulación forzada a 100 °C por 24 horas, la sinterización a temperaturas de 800 °C, 850 °C, 900 °C, 950 °C, 1000 °C y 1100 °C, usando una mufla eléctrica con una rampa de 5 °C/min. Para la determinación de permeabilidad al agua se utilizó un permeámetro de carga variable, mientras que la tortuosidad se halló del producto del factor de forma y su porosidad. Se encontraron resultados de tortuosidad en el rango de 3.32 a 7.16, mientras que la permeabilidad varió entre 3.09x10^-6 y 22.2x10^-6 cm/s, evidenciándose un comportamiento inverso entre estos parámetros al incrementarse la temperatura.

Diseño de transductor piezoeléctrico para generación de potencia eléctrica

Edwin Forero-García, Oscar Gelvez-Lizarazo, Carlos Torres-Pinzón — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

Al trabajar en alternativas para aprovechar y transformar diferentes formas de energía de una manera limpia y eficiente, se considera el fenómeno piezoeléctrico, el cual permite la recolección de energía que comúnmente se desperdicia. Por ejemplo, la piezoelectricidad facilita la recolección de energía derivada del peso descargado por los humanos cuando se camina sobre una superficie acondicionada con transductores piezoeléctricos. Sin embargo, la tecnología en este campo siempre ha avanzado en la dirección opuesta, es decir, la conversión de energía eléctrica en vibraciones para diferentes aplicaciones. En este trabajo, se considera el diseño de la estructura del material para un dispositivo piezoeléctrico de baja frecuencia de resonancia para la captura de electricidad. El propósito de este dispositivo es la transformación eficiente de la energía mecánica en energía eléctrica, por esta razón el diseño de su configuración considera una frecuencia de resonancia de menos de 100 kHz. Para esto, se establecieron las características de las dimensiones del área y su relación con el espesor de acuerdo con el material depositado y el rendimiento de acuerdo con el impacto proyectado. Además, la selección del sustrato se consideró de acuerdo con los requisitos de fractura, teniendo en cuenta la magnitud de carga mecánica al transductor.

Caracterización por Microscopia Electrónica de Barrido del recubrimiento no electrolítico de níquel (Electroless Nickel) sobre piezas de hierro boronizado

mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

El presente estudio es un primer acercamiento para determinar la factibilidad en el uso del recubrimiento denominado “Electroless Nickel”, como una opción para el reforzamiento anticorrosivo de piezas boronizadas, las cuales pueden presentar microgrietas durante su uso normal. Para este estudio, se evaluó si hay difusión del recubrimiento en el compuesto intermetálico. Se emplearon muestras industriales de tubería de acero al carbono J55 boronizado según proceso EndurAlloyMR (por Endurance Technologies Inc., Calgary, Canadá). Las probetas fueron limpiadas y decapadas para luego ser recubiertas y tratadas térmicamente. La caracterización morfológica se llevó a cabo por Microscopia Electrónica de Barrido (MEB). La distribución elemental en la zona de contacto entre el recubrimiento y el compuesto intermetálico se determinó empleando la técnica EDX – Mapping, y la zona de difusión se determinó empleando la técnica EDX – LineScan. Los resultados obtenidos en el análisis elemental, permitieron comprobar la existencia de una zona de difusión entre el recubrimiento y el compuesto intermetálico de aproximadamente 5 µm de espesor lo que se traduce en una excelente adherencia, aumentando la probabilidad de cubrir las microgrietas y preservando la protección anticorrosiva de piezas boronizadas.

Hundimientos de tensión: evaluación de su energía y severidad

mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

Para evaluar la cantidad de usuarios afectados por los hundimientos de tensión, se realiza una estimación de la energía no suministrada por el operador de red. Los hundimientos de tensión poseen un comportamiento dinámico, lo cual no es considerado por el método de cálculo impuesto por la normativa para evaluar sus efectos en la red. Por este motivo, esta investigación propone una metodología de análisis tensorial de hundimientos de tensión, que verifica el desbalance entre fases, la existencia de varios segmentos y la cantidad de fases afectadas. Como resultado, se presenta un análisis de los indicadores de hundimientos calculados para una base de datos del operador de red local utilizando la normativa y la metodología propuesta. Estos resultados son un insumo a las regulaciones nacionales para identificar los requerimientos en la cuantificación del impacto que generan los hundimientos de tensión.

Biomasa residual pecuaria: revisión sobre la digestión anaerobia como método de producción de energía y otros subproductos

mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

El biogás producido por la digestión anaerobia de residuos pecuarios es una solución para la sustitución de la biomasa tradicional usada en iluminación y calor. Su uso presenta ventajas como: la mejora en la productividad de las fincas, reducción del impacto ambiental y rompimiento de la dependencia a los combustibles fósiles y agroquímicos. Sin embargo, aún se tiene poca difusión en las zonas rurales de Colombia, principalmente por el desconocimiento de las potencialidades y beneficios. Por tal motivo, la presente revisión propone brindar una perspectiva de la digestión anaerobia desde los aspectos técnicos más relevantes, la importancia del sustrato y los tipos de biodigestores de bajo costo más comunes. Se concluye que es necesario mejorar las técnicas para hacerlas más asequibles y planear programas de financiación que permitan la expansión plena de la tecnología a pequeña y mediana escala.

Desarrollo de una herramienta de corte de flores, mediante requerimientos ergonómicos de diseño

Jenny Rodríguez, Fernanda Maradei, Javier Martínez — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

La fuerza de la mano y la postura de la muñeca son los factores de riesgo para el desarrollo del Síndrome del Túnel Carpiano; donde el sector floricultor colombiano tiene las tasas más altas de esta patología. Este estudio tiene como objetivo el desarrollo y la validación de una herramienta manual de corte de flores, manteniendo el diámetro de aprehensión, mejorando la ventaja mecánica y mitigando el factor de fuerza. Esto se desarrolló en dos fases: propuesta de un modelo funcional de la herramienta de corte y su validación en laboratorio. Se encontró que el tipo de herramienta tiene asociación con la fuerza de los dedos y que la herramienta propuesta presenta el menor valor de fuerza necesaria para realizar el corte. Se concluye que es necesario desarrollar las herramientas con requerimientos de la población colombiana para mitigar enfermedades ocupacionales que pueden dejar lesiones de por vida a los trabajadores.

Uso de la biomasa de residuos orgánicos para el diseño de una estación eléctrica

Alejandro David Martínez-Amariz, Gianina Garrido-Silva — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

Colombia cuenta con un alto potencial de biomasa, en zonas rurales su uso se centra en el empleo de leña para el calentamiento de agua y la cocción de alimentos, por tanto, es indispensable apropiar soluciones mediante los nuevos avances y estudios tecnológicos en la generación de energía a partir de este recurso que contribuya a cambios sociales, culturales y económicos que conlleven a la mejora de la calidad de vida en estas zonas aisladas. En los procesos de tecnificación agrícola el sector transporte juega un papel importante, ya que en la siembra y cosecha su uso optimiza tiempos en la recolección de frutos mediante el transporte a sus respectivos centros de acopio, así como permite minimizar tiempos en labores de poda, riego y preparación del suelo; además, genera buenas prácticas agrícolas y aporta a consolidar un campo más productivo y sustentable; sin embargo, los vehículos empleados son accionados por motores a combustión interna y además, debido a sus características técnicas de fábrica no se adecuan a las exigencias de la geografía colombiana, por ello es importante desarrollar tecnologías que conlleven a un uso racional de la energía aprovechando el gran potencial de biomasa con el que cuenta muchas regiones del país. En este sentido, se propone como una parte inicial de un macroproyecto que se está desarrollando en el SENA el cual busca la incorporación de vehículos eléctricos utilitarios para ser usados en la siembra y recolección de cacao, desarrollar una estación de carga eléctrica. En el presente trabajo se realiza una caracterización físico-química de dos tipos de sustratos orgánicos (estiércol de cerdos y gallinas) con el objetivo de conocer el potencial energético de metano para el diseño de una estación eléctrica que sirva como alimentador de baterías recargables. Como resultado relevante se destaca la muestra obtenida de la relación 1:3 de estiércol de cerdo ya que se alcanza una mejor producción de metano en un tiempo de retención de 30 días aproximadamente, logrando realizar una carga diaria de las baterías en un tiempo estimado de 6 horas lo cual contribuye a una gestión de ciclos de carga lenta de acuerdo a su algoritmo de control y a una ecualización completa de las 1.980 celdas que conforman los 6 módulos de las baterías.

Análisis numérico del crecimiento de grieta por fatiga del CPVC: efecto de la temperatura y frecuencia de carga

Eudi Blanco, Manuel Martínez, Jeanette González, Marco González — mié, 02 ene 2019 00:00:00 -0500

En esta investigación se presenta un análisis del efecto combinado de la temperatura y la frecuencia de carga sobre la velocidad de crecimiento de la grieta a fatiga del Cloruro de Polivinilo Clorado (CPVC). El CPVC es un material termoplástico utilizado para sistemas de tuberías donde la temperatura y la resistencia química son importantes, convirtiéndose en una buena alternativa a los metales. El método dual de elementos de contorno (MDEC) se utiliza para determinar estados tridimensionales de esfuerzos y deformaciones en cada incremento de grieta. Los factores de intensidad de esfuerzos en la punta de la grieta se determinan usando la integral J. Un modelo matemático propuesto por Kim & Wang en 1994 basado en resultados experimentales, se aplica para predecir la velocidad de crecimiento. Para ello, se evalúa una muestra con una grieta lateral utilizando valores de temperatura entre 23 y 70 ºC y frecuencias entre 0,1 y 10 Hz. Los resultados muestran que la velocidad de crecimiento aumenta con el aumento de la temperatura y con la disminución de la frecuencia. Los resultados se comparan con el modelo de París y Erdogan mostrando buen acuerdo lo que implica que el MDEC podría ser una herramienta adecuada y precisa para investigar la predicción del crecimiento de la grieta en los polímeros.

Caracterización de datos catastrales para la tipificación de asentamientos informales en Medellín

Daniela Guerra-Ocampo, Julián Castillo, Yony Ceballos — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

EEste documento propone por medio de un análisis estadístico, identificar las condiciones actuales de los asentamientos en las comunas de Medellín y extraer información a partir de los datos para comprender las condiciones que hacen llamativo para los desplazados asentarse en tales zonas. El presente estudio se soporta en información proporcionada por la Subsecretaría de Catastro de Medellín, la cual corresponde a la cantidad de predios informales existentes, su comuna, así como datos de suelo, condiciones viales, áreas, estratos socio-económicos, tipos de zona física, entre otras que permitan analizar las condiciones iniciales para que las personas que emigran definan su asentamiento. Además, permite conocer las tendencias en la ciudad en cuanto al estrato o nivel de vida que poseen las personas, así como hacer un diagnóstico del estado actual en cuanto a predios, comunas, barrios existentes, división del territorio, condiciones viales, usos asignados al suelo, cantidad de pisos o cantidad de propietarios de los predios, entre otros, que evidencien los comportamientos de la sociedad colombiana; finalmente muestra relaciones entre la variable clase de suelo con el estrato, jerarquía y estado vial.

Aplicación de un modelo elástico y lineal al estudio de estabilidad de fisuras en presas de hormigón

Matias Braun, María Paula Zappitelli, Edgardo Ignacio Villa, Claudio Rocco — mar, 01 ene 2019 00:00:00 -0500

En este trabajo se presentan los resultados de un análisis numérico llevado a cabo para la determinación del Factor de Intensidad de Tensiones en Modo Mixto, KI y KII, correspondiente al caso típico de una presa de hormigón fisurada sometida a una acción sísmica. El modelo numérico se ha implementado en el código comercial de elementos finitos Abaqus/Standard. La geometría adoptada se corresponde a la presa de Koyna, con la salvedad de que se ha incorporado una fisura paralela al plano horizontal. Con la finalidad de evaluar la importancia de garantizar un buen sellado de la fisura, mediante la inyección de resinas epoxis, se ha realizado un segundo estudio paramétrico en el que se ha considerado el sellado parcial de la fisura. Los resultados del estudio, permiten establecer cuáles son las fisuras que más comprometen la integridad estructural de la presa frente a acciones sísmicas.