Ingeniería, investigación y tecnología

Disminución de la resistencia de una arena limosa no saturada

It is generally considered that the shear strength of fine soils continuously increases with suction; however, this is not the case for all types of soils. There are some soils whose strength reaches a maximum at certain suction and then reduces with further of suction. Nevertheless, such cases have not been completely documented and analyzed. This paper presents the results of a series of suction controlled triaxial tests made on silty sand. The tests were made for both the wetting and the drying path. Suction was controlled by circulating air at a constant relative humidity. The retention curve was also obtained for the wetting and the drying path. The variation of cohesive stress was determined using some of the existing equations and the solid-porous model proposed by Rojas (2008a y 2008b). These equations include Bishop's χ parameter, evaluated theoretically and experimentally. The triaxial tests results show that the strength of the soil increases to a maximum at certain suction and then decreases when suction is further increased.

Generalmente se considera que la resistencia cortante de los suelos finos se incrementa con la succión; sin embargo, esto no ocurre para todos los tipos de suelos. Existen algunos suelos cuya resistencia alcanza un máximo para cierta succión y luego se reduce para valores mayores de succión. No obstante, tales casos aún no se han documentado y analizado completamente. Este artículo presenta una serie de pruebas triaxiales con succión controlada realizadas en una arena limosa. La succión se controló mediante circulación de aire con humedad relativa constante. Las pruebas triaxiales se hicieron en trayectorias de humedecimiento y secado. La curva de retención también se obtuvo para ambas trayectorias. Se determinó la variación del esfuerzo cohesivo utilizando algunas de las ecuaciones existentes y el modelo sólido-poroso propuesto por Rojas (2008a y 2008b). Estas ecuaciones incluyen al parámetro χ de Bishop, evaluado teórica y experimentalmente. Los resultados de las pruebas triaxiales muestran que la resistencia del suelo crece a un máximo para cierta succión y luego decrece para valores mayores.

Mejora de la etapa de llenado en moldes de inyección de plástico usando vibración

El presente trabajo muestra la mejora de flujo que tiene la etapa de llenado del proceso de inyección de plásticos, debida a la excitación del polímero a través de vibración. Dicho proceso, puede resumirse en tres etapas principales que son: el llenado, el empaquetado y el enfriamiento. El proceso de llenado es el paso en el que se pueden cambiar una gran cantidad de propiedades, tanto mecánicas como estéticas del producto terminado. El objetivo de esta investigación es mostrar que el llenado del molde mejora adicionando vibración, sin tener que agregar aditivos químicos. Para ello, se llevó a cabo el diseño y fabricación de un molde experimental, en el cual se acondicionó un mecanismo de vibración que permitió demostrar las ventajas de la vibración en dicho proceso. Además, se propuso una metodología heurística para la elaboración de las pruebas que reveló una mejora en el llenado con frecuencias cercanas a los 3 Hz.

This paper shows the flow improvement in the filling step of the polymer injection process due to the polymer excitation though vibration. This process can be split up into three main steps: filling, pocking and cooling. Several mechanical and aesthetic properties of the finished product can be changed in the filling step. The objective of this investigation is to demonstrate the improvement in the filling mold under vibration without adding chemical products. To reach this result, an experimental mold was designed and manufactured in which a vibration device was coupled; it was possible to demonstrate the vibration advantage through this process. Moreover, a heuristic methodology was proposed for the experiment which shows an improvement in the filling process with frequencies close to 3 Hz.

Descripción y aplicación de la versión corregida del Test de Langbein para verificar homogeneidad regional

Inicialmente se destaca la importancia del análisis de frecuencia para la estimación de las crecientes de diseño, las cuales permiten el dimensionamiento hidrológico de todo tipo de obras hidráulicas. También se citan las ventajas de los análisis regionales de frecuencia para obtener más información y por consecuencia mayor confiabilidad de resultados, cuando la región es homogénea. En seguida se citan los errores encontrados en la teoría y aplicación del Test de Langbein original. Posteriormente se describe con detalle la versión corregida de esta prueba estadística, la cual utiliza como estimador la variable reducida de la distribución Gumbel. Se exponen de manera concisa cuatro aplicaciones numéricas y se formula una conclusión que recomienda la aplicación de esta prueba en la verificación de la homogeneidad regional, dada su consistencia y sencillez.

Frequency analysis allows the estimation of design floods, which are used in the hydrological dimensionality of hydraulic structures. In particular, regional frequency analyses are convenient to obtain a higher amount of information, and thus more reliability on the calculated results (in the case of homogeneous regions). Hitherto some errors have been found in the theory and application of the original Langbein Test. Here, a corrected version of this statistic test is described in detail, which uses the reduced variate of Gumbel distribution as estimator. Four numerical applications are exposed briefly and their results are discussed. Based on this discussion, the systematic application of this corrected test is recommended when verifying regional homogeneity due to its simplicity and consistency.

Desmeduladores para una eficiente preparación de fibras de bagazo de caña en la industria de pulpa y papel

Among the by-products originated in the agro-industrial process of sugar cane, bagasse is one of the most relevant (Paturau, 1989). The negative influence of significant amount of pith, or parenchymatous tissue, present in sugarcane bagasse is discussed. Since this non-fibrous material does not give any desired properties in the pulp and paper, agglomerated boards and polymer productions, it is remarked the importance of its maximum removal. A brief historical review in the development of bagasse depithers and depithing systems is presented in this paper. Further results in the development of depither, named S.M.Caribe by its author, are described. The mechanical performance of first prototypes was evaluated in a test installation where vibration control values and temperatures in the upper and lower rotor bearings were monitored. For comparison it was made a vibrational analysis of other depithers that were in operation. For the technological evaluation the input capacity, the bagasse fiber quality obtained and the influence on the produced paper quality were controlled during two sugar cane crop seasons, as well. The results obtained were superior of those reached by most of depithers currently available in the market.

Entre los subproductos originados en el proceso agro-industrial de la caña de azúcar, el bagazo es uno de los más relevantes (Paturau, 1989). Se analiza la influencia negativa que tiene la presencia de grandes cantidades de médula o tejido parenquimatoso presente en el bagazo, resaltándose la importancia de eliminar al máximo posible la fracción rica en médula al no aportar propiedades deseables para la producción de papel y de tableros aglomerados. Se hace un breve recuento histórico en el desarrollo de instalaciones y equipos de desmedulado describiéndose a continuación los resultados obtenidos en el desarrollo de los desmeduladores S.M. Caribe, así llamados por el autor. El comportamiento mecánico de los primeros prototipos se evaluó mediante corridas en vacío en un banco de pruebas durante las cuales se controlaron y monitorearon los valores de vibración, así como la temperatura en los cojinetes superior e inferior del rotor. Igualmente, para su comparación se realizó el análisis vibracional de otros desmeduladores que se encontraban en operación. Para su evaluación tecnológica se controló durante dos zafras seguidas, la capacidad de operación y la calidad de la fibra obtenida, así como su incidencia sobre la calidad del papel producido. Los resultados obtenidos superan a los alcanzados por la mayoría de los desmeduladores disponibles actualmente en el mercado.

Resultados de una EEC variando los grados de Corrosión y el tiempo de aplicación de la técnica

El objetivo de la extracción electroquímica de cloruros (EEC) es remover los iones cloruro (Cl-) que se encuentran inmersos en el concreto, ya que se consideran causantes de acelerar el proceso de corrosión en la armadura de acero. La EEC es una técnica electroquímica en la cual los iones Cl- se transportan hacia el exterior del hormigón por medio de un campo eléctrico. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en muestras de mortero fabricadas en laboratorio. Las probetas fueron previamente contaminadas con 2% NaCl con respecto al peso del cemento y colocadas dentro de una cámara a una HR en torno a 95%, durante uno y sesenta días. Posteriormente a los morteros se les efectúo una EEC en tiempos de 15, 30 y 60 días de tratamiento. Los resultados obtenidos bajo estas condiciones muestran que al incrementar la duración de la EEC se obtiene una mayor cantidad de iones Cl- removidos del mortero. Cabe señalar que el grado de precorrosión de las armaduras no es una variable crítica en la efectividad de la técnica.

The objective of the Electrochemical Chloride Extraction (ECE) is to remove the chloride ions (Cl-) which are embedded in concrete, since these ions are considered to result in accelerating the process of corrosion in steel reinforcement. The ECE is an electrochemical technique in which ions Cl- are transported to the outside of the concrete by means of an electric field. In this paper we present the results of mortar samples made in the laboratory. The specimens were previously contaminated with 2% NaCl by mass of cement, and stored in water curing tanks at constant laboratory of 95% RH for one and sixty days. Afterward, mortars underwent an ECE in times of 15, 30 and 60 days of treatment. The results obtained under these conditions show that increasing the duration of the ECE will get a higher amount of Cl-ions removed from the mortar. It should be noted that the extent of the corroded reinforcement is a critical variable in the effectiveness of the technique.

Instrumentación de un irrigador para prueba VOR (reflejo vestíbulo ocular)

En este artículo se realiza la instrumentación y automatización de un irrigador para prueba VOR (vestibule ocular reflex). Esto se realiza mediante la irrigación de agua a tres temperaturas diferentes, en una o ambas fosas auditivas, en donde se estimula internamente cualquiera de los 3 canales semicirculares del sistema vestibular. Esto genera una respuesta Nistágmica medible a simple vista. El irrigador se forma mediante una instrumentación analógica acoplada a un PLC para su operación en automático.

This paper shows one kind of VOR's (vestibule ocular reflex) implementation. Here, the VOR is built and designed with the instrumentation and automation of an irrigator system. This is done by water irrigation at three different temperatures, in one or both ear cavities, which it can stimulate internally any of the 3 semicircular canals of the vestibular system. This fact produces a measurable Nystagmic response at a glance. The irrigator is formed by analog instrumentation item coupled to a PLC, for its automated operation.

Avances y aplicaciones en física de rocas para exploración de hidrocarburos

Se discuten los fundamentos de física de rocas y las implicaciones analíticas para interpretación sísmica de yacimientos. Se considera conveniente difundir, entre los ingenieros y estudiantes mexicanos, los fundamentos y metodologías actuales sobre el análisis de la física de rocas en exploración de hidrocarburos. Este trabajo representa un esfuerzo de capacitación profesional en exploración petrolera en el que se difunde la relevancia de la física de rocas. El interés principal es exponer los avances tecnológicos y aplicaciones actuales sobre física de rocas en el campo de sismología de exploración. La mayoría de las metodologías estudia los mecanismos físicos y geológicos que controlan las propiedades elásticas de los yacimientos de hidrocarburos, a partir de núcleos de roca y registros geofísicos de pozo. Este conocimiento se usa para predecir propiedades de la roca (litología, porosidad, tipo de fluido) mediante datos sísmicos tridimensionales que se sugiere deben ser debidamente calibrados con mediciones experimentales de laboratorio e información de pozos. La aplicación de metodologías integradas, las cuales incorporan información geológica y geofísica, ayuda a establecer las relaciones entre propiedades petrofísicas y elásticas del yacimiento, incorporando informaciones de diferente naturaleza y escala.

Integration of the geological and geophysical information with different scale and features is the key point to establish relationships between petrophysical and elastic characteristics of the rocks in the reservoir. It is very important to present the fundamentals and current methodologies of the rock physics analyses applied to hydrocarbons exploration among engineers and Mexican students. This work represents an effort to capacitate personnel of oil exploration through the revision of the subjects of rock physics. The main aim is to show updated improvements and applications of rock physics into seismology for exploration. Most of the methodologies presented in this document are related to the study the physical and geological mechanisms that impact on the elastic properties of the rock reservoirs based on rock specimens characterization and geophysical borehole information. Predictions of the rock properties (litology, porosity, fluid in the voids) can be performed using 3D seismic data that shall be properly calibrated with experimental measurements in rock cores and seismic well log data.

Análisis dinámico de la estabilidad usando interpolación de alto orden

Se presenta un modelo no lineal con precisión robusta para el análisis del margen de estabilidad transitoria en sistemas eléctricos de potencia multi-máquinas. Para evaluar las condiciones críticas de estabilidad dinámica, la técnica propuesta combina los métodos de interpolación de Lagrange con el de diferencias divididas de Newton, el resultado de la combinación es un método de interpolación de alto orden. El modelo usado para aplicar la técnica corresponde al sistema interconecta-do de 5-áreas de la red mexicana con 45 generadores. Como caso particular, en el contenido del trabajo se muestra la aplicación del procedimiento de alto orden para identificar el modo de baja frecuencia producido por una contingencia crítica. Ejemplos numéricos ilustran el método y demuestran la habilidad para extraer el comportamiento modal.

A non-linear model with robust precision for transient stability analysis in multi-machine power systems is proposed. The proposed formulation uses the interpolation of Lagrange and Newton's Divided Difference. The High-Order Interpolation technique developed can be used for evaluation of the critical conditions of the dynamic system. The technique is applied to a 5-area 45-machine model of the Mexican interconnected system. As a particular case, this paper shows the application of the High-Order procedure for identifying the slow-frequency mode for a critical contingency. Numerical examples illustrate the method and demonstrate the ability of the High-Order technique to isolate and extract temporal modal behavior.

Efecto de la corrosión en la operación de SC en interiores de la industria electrónica del noroeste de México

The electronics industry is an important factor in Mexico's economy, representing 80% of companies in the northwest of this country, where we find Mexicali (as arid zone) and Tijuana (as marine region), two cities in the state Baja California, adjacent to cities in California, USA, on the border of Mexico-United States. A study was conducted indoors in three plants of each city mentioned above, to determine if corrosion phenomena has an effect on the lifetime and productive performance of the CS. The results show that major air pollutants present indoors, that generate aggressive environments in Mexicali are the sulfides, while in Tijuana are the chlorides, which affect the functioning of the CS, and originate electrical failures in industrial equipments and machines.

La industria electrónica es un factor importante en la economía de México, lo que representa 80% de las empresas instaladas en el noroeste del país, donde se encuentra Mexicali (zona árida) y Tijuana (región marina), dos ciudades del estado de Baja California colindantes con ciudades de California, EU, ubicadas en la frontera de México-Estados Unidos. En este tipo de industrias se utilizan dispositivos electrónicos llamados sistemas de control (SC) aplicados en las empresas, los cuales son fundamentales para mejorar la eficiencia en los procesos de fabricación, ya que al tener un mal funcionamiento, la economía de cualquier empresa tiene pérdidas económicas. Se realizó una investigación en interiores de tres plantas en cada ciudad mencionada para determinar si la corrosión tiene un efecto en el tiempo de vida y rendimiento productivo de los SC. El fenómeno de la corrosión se presenta por variaciones de factores climáticos como la humedad y temperatura, así como por la presencia de contaminantes del aire como SO2, H2S, NOX en Mexicali y SO2, NOX y Cl-en Tijuana, los cuales sobrepasan los estándares de calidad del aire en ciertos periodos del año determinados por SEMARNAT-México y EPA-EU. Los resultados muestran que los principales contaminantes del aire presentes en interiores que generan ambientes agresivos en Mexicali son los sulfuros, mientras que en Tijuana los cloruros, que afectan el funcionamiento de los SC, con lo que se originan fallas eléctricas en equipos y maquinas de plantas industriales. La vida de los SC evaluados se redujo un 25% en presencia de corrosión y la calidad de los productos fabricados en esta zona de México disminuyó un 30%. Esto representa pérdidas económicas a las empresas de esta región.

Corrosión por ácido sulfhídrico de las regiones de soldadura en acero API X52

The corrosion behavior of gas metal arc welding (GMAW) regions has been studied using potentiodynamic polarization and polarization resistance (LPR) techniques. Experiments were conducted in hydrogen sulfide (H2S)-containing brine and in H2S-free brine. Welds were made on API 5L X52 steel. Due to differences in their microstructure, chemical composition and residual stress level, weld regions exhibited different responses under H2S corrosion. Base metal exhibited the highest corrosion rate (CR) and the most cathodic corrosion potential.

Se estudió el comportamiento ante la corrosión de las regiones de soldadura de un cordón realizado por arco metálico con gas (GMAW) sobre un acero grado API X52 mediante las técnicas de polarización potenciodinámica y resistencia a la polarización (LPR). Los experimentos se realizaron utilizando salmuera con 300 ppm de ácido sulfhídrico (H2S) y salmuera libre de H2S como electrolitos. Debido a las diferencias en su microestructura, composición química y el nivel de esfuerzos residuales, las regiones de soldadura mostraron diferentes respuestas a la corrosión por H2S. El metal base exhibió la velocidad de corrosión (CR) más alta y el potencial de corrosión más catódico.

Revisión de criterios de sostenibilidad en muros de concreto para viviendas sismorresistentes

El desempeño sísmico de viviendas de baja altura ha sido notoriamente deficiente durante los últimos sismos ocurridos en países latinoamericanos. Adicionalmente, la revisión de la literatura reveló que algunas técnicas de construcción tradicionales no contribuyen a la construcción de viviendas sostenibles. En la última década, la construcción de viviendas con muros de concreto se ha convertido en una opción preferida debido a la velocidad de construcción y la disponibilidad de materiales en la mayoría de estos países. Con el propósito de mejorar los métodos de diseño sísmico para este tipo de construcción, se llevó a cabo un extenso programa de investigación, experimental y analítico. El programa experimental incluyó ensayos cuasi-estáticos y en mesa vibradora de 47 muros con diferentes relaciones altura-longitud y muros con aberturas. Las variables estudiadas fueron el tipo de concreto, la cuantía de acero de refuerzo en el alma y el tipo de acero de refuerzo para proveer dicha cuantía. El artículo presenta y analiza los resultados principales del programa de investigación y evalúa la factibilidad técnica y ambiental para utilizar muros de concreto en viviendas sostenibles y sismorresistentes. El desempeño de la vivienda con muros de concreto se evalúa en términos de los principales requerimientos ambientales y de resistencia sísmica. Se encontró que la vivienda a base de muros de concreto no sólo es segura ante sismos y fácilmente adaptable a diferentes ambientes, sino que incentiva la conservación del medio ambiente y promueve la reducción de los costos de construcción, operación y mantenimiento.

The seismic performance of low-rise housing has been noticeably inadequate during the most recent earthquakes occurred in Latin American countries. Moreover, the literature review revealed that some traditional techniques do not contribute to building sustainable housing. In the last decade, construction of concrete walls housing has become a preferred choice because of the speed of construction and availability of materials in most of these countries. Aimed at improving seismic design methods for this type of construction, an extensive analytical and experimental program was carried out. The experimental program included quasistatic and shaking-table tests of 47 walls with different height-to-length ratios and walls with openings. Variables studied were type of concrete, web steel ratio and type of web reinforcement. The paper presents and discusses the main results of the research program and evaluates the technical and environmental feasibility for using concrete walls for sustainable and earthquake-resistant housing. Performance of concrete walls housing is assessed in terms of key environmental and earthquake-resistant requirements. It was found that concrete wall housing is not only safe under earthquakes and easily adaptable to climate, but also it stimulates environmental conservation and promotes reducing the costs of construction, operation and maintenance.

Sincronización atípica de múltiples circuitos caóticos desacoplados y su aplicación en encriptamiento

En el presente trabajo se muestra experimentalmente que es posible lograr sincronizar varios circuitos idénticos de Lorenz desacoplados controlando solamente un parámetro de forma independiente; la asincronía registrada es competitiva con la de una sincronización típica, aunque hay que pagar un precio, ya que la dinámica caótica decrece, y para el caso de encriptamiento, debe compensarse con la suma de otra señal caótica o de alguna función como la convolución con el propio mensaje. Se seleccionan experimentalmente la frecuencia de los pulsos de control (sincronizadores) del parámetro y su ciclo de trabajo para lograr errores mínimos en la sincronización, y se comprueba experimentalmente el procedimiento por medio de dos aplicaciones de encriptamiento y recuperación de señales de audio de baja frecuencia con ruido aleatorio. Finalmente, se necesita realizar más experimentación sobre esta sincronización atípica ante variaciones en el pulso de control paramétrico, ruido eléctrico e inestabilidades propias de los componentes para aplicarla en encriptamiento caótico de señales de voz y audio con usuarios múltiples.

This paper shows experimentally that it is possible synchronize several uncoupled Lorenz identical circuits controlling only one parameter independently; registered asynchrony is competitive with that of a typical synchronization. Although there is a price to pay, since the chaotic dynamics decreases and in the case of encryption that must be compensated by the addition of another chaotic signal or some function as the convolution with the message itself. The frequency control pulses (synchronizers) for the parameter and its working cycle are selected experimentally to achieve minimal errors in the timing, and the procedure is experimentally verified using two applications of encryption and recovery of low frequency audio signals with random noise. Finally, more experimentation is needed on this atypical synchronization regarding the changes in pulse parametric control, electrical noise and instability of the components to apply it in chaotic encryption of voice and audio signals from multiple users.