Scielo RSS <![CDATA[Ingeniería, investigación y tecnología]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=1405-774320210003&lang=pt vol. 22 num. 3 lang. pt <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[The effect of the design variables of the semi-submersible platform hull geometry on the hydrodynamic response]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300001&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Resumen: En el presente trabajo de investigación se muestran los resultados del efecto que tienen las variables de diseño de la geometría del casco de plataformas tipo semisumergibles de producción en su respuesta hidrodinámica. Las variables de diseño del casco que se evalúan mediante un estudio paramétrico son: distancia entre columnas (L), ancho (B) y altura (H) de las columnas, ancho (BP), altura (HP) de los pontones y calado (D). Así, en el estudio paramétrico desarrollado se analizan 2916 modelos considerando tres diferentes volúmenes de producción (100, 150 y 200 MBD), para los cuales se calculan los operadores de amplitud de respuesta con el módulo HydroD del programa de computadora SESAM. Los resultados muestran que el calado (D) tiene una alta influencia en la amplitud de la respuesta de movimientos de la plataforma, mientras que el ancho de la columna (B) presenta un efecto importante en el periodo natural del sistema. Adicionalmente, se obtuvieron las respuestas máximas más probables para diferentes estados de mar asociados a un contorno ambiental con un periodo de retorno de 100 años, donde se observa que efectivamente las variables consideradas tienen un efecto importante en la respuesta hidrodinámica de plataformas semisumergibles.<hr/>Abstract: This research shows the effect of the design variables of the hull geometry of a production semisubmersible platforms on their hydrodynamic response. Hull design variables that are evaluated in this parametric study include: distance between columns (L), column width (B), column height (H), pontoon width (BP), pontoon height (HP), and draft (D). Thus, in this parametric study, 2916 models are analyzed considering three different production volumes (100, 150 and 200 MBD), for each one the amplitude response operators are calculated with the HydroD module of the SESAM computer program. The results show that the draft (D) has a high influence on the amplitude of the semisubmersible response, while the column width (B) has a high effect on the natural period of the system. Additionally, the most probable maximum responses were calculated for different sea states associated with an environmental contour with a return period of 100 years, where it is observed that indeed the variables considered have an important effect on the hydrodynamic response of semisubmersible platforms. <![CDATA[Lot sizing and scheduling of multi-products on a single machine with sequence-dependent setup times]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300002&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Resumen: Se desarrolla una metaheurística para resolver el problema de la determinación de lotes y programación de producción en un sistema de una máquina con múltiples productos y tiempos de preparación dependientes de secuencia. La metaheurística combina muestreo aleatorio utilizando el método Montecarlo y algoritmos genéticos para resolver de manera simultánea la configuración de lotes, así como la programación en la producción de la máquina, minimizando la cantidad de producto entregado de forma atrasada en los diferentes periodos del horizonte de programación. El proceso de optimización de la metaheurística se ilustra sobre la base de un problema generado aleatoriamente según la literatura. La metaheurística se compara con un método de búsqueda en vecindad utilizado previamente en una empresa manufacturera de bolas de molienda para la minería, evaluando un conjunto de instancias del problema de determinación de lotes y programación de producción de la práctica. En todas las instancias de prueba considerada, la metaheurística desarrollada en este trabajo mejora su solución con bajos tiempos computacionales. De acuerdo con el planteamiento del problema se establece una generalización de determinación y programación de lotes, cuya estructura y método de solución puede ser extendida a diferentes entornos productivos. La definición de la medida de desempeño, que en la aplicación tratada en este trabajo se definió como la cantidad de producto entregada atrasada (a minimizar), puede adoptar una definición diferente según la realidad en otro sistema productivo.<hr/>Abstract: A metaheuristic approach, which combines the Monte Carlo random sampling method with genetic algorithms, to solve simultaneously the lot sizing and scheduling problem of multi-product on a single machine with sequence-dependent setup times is developed. The objective is the minimization of total backlog of the different periods in a scheduling horizon. The optimization process of the metaheuristic is illustrated on the base of a randomly generated problem in accordance to the literature. The metaheuristics is compared with a neighborhood search method previously used in a mining grinding ball manufacturing company by evaluating a set of instances of lot sizing and production scheduling problem of the practice. In almost all of the test instances considered, the metaheuristic developed in this work improves its solution with low computational times. According to the problem statement, a generalization of the lot sizing and scheduling problem is stated, which the structure and solution method can be extended to different production environments. The definition of the performance measure, which in the application discussed in this work was defined as the amount of product delivered late (to be minimized), may adopt a different definition depending on the reality in another production system. <![CDATA[Evaluation and comparison of tensile and flexural strength of Quiote from Maguey Manso (<em>Agave Salmiana</em>) against Guadua bamboo]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300003&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Resumen: Debido a las tendencias actuales de desarrollo sostenible, el bambú Guadua ha desarrollado un amplio estudio y aplicaciones técnicas en el área de la construcción, que incluye su distribución y exportación en regiones donde no existe. En México (considerado como centro de origen de más de 200 especies de maguey pulquero), principalmente en las comunidades rurales, el Quiote de Maguey Manso maduro es ampliamente utilizado para el mismo fin. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar las propiedades mecánicas de tracción y flexión, basándose respectivamente en las normas ASTM E8M-11 y DIN 52-186, para estas dos clases de pedúnculos. La comparación de los resultados obtenidos en estas pruebas muestra que el Quiote presenta un valor de esfuerzo máximo de flexión 2.83 veces la del bambú Guadua, por consiguiente, un módulo de flexión mayor. Por lo tanto, en las pruebas de tracción, el bambú tiene una menor resistencia, pero una mayor capacidad de deformación respecto al Quiote. Hasta ahora no existen reportes técnicos sobre las propiedades mecánicas de ningún tipo de maguey, por lo tanto, los resultados reportados en esta investigación son temas de interés tanto en la física como en la ingeniería de materiales y sientan las bases para el desarrollo de proyectos técnicos, que posteriormente con una adecuada gestión de comercialización permitirán contribuir al desarrollo sustentable de las comunidades rurales productoras de agave.<hr/>Abstract: Due to current trends in sustainable development, Guadua bamboo has developed an extensive study and technical applications in the construction area, which includes its distribution and export in regions where it does not exist. In Mexico (considered as the center of origin of more than 200 species of maguey pulquero), mainly in rural communities, the mature Quiote de Maguey Manso is widely used for the same purpose. The present research work has as objective to evaluate the mechanical properties of traction and flexion, based respectively on ASTM E8M-11 and DIN 52-186 standards, for these two classes of peduncles. The comparison of the results obtained in these tests shows that the Quiote presents a maximum bending stress value 2.83 times that of Guadua bamboo, hence, a greater flexural modulus. Therefore, in tensile tests, bamboo has a lower resistance, but a greater deformation capacity compared to Quiote. Until now there are no technical reports on the mechanical properties of any type of maguey, therefore, the results reported in this research are topics of interest in both physics and materials engineering and lay the foundations for the development of technical projects, which later, with the proper marketing management, will contribute to the sustainable development of rural agave-producing communities. <![CDATA[Reactive power compensation by the robust control of a STATCOM in a power system]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300004&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Resumen: Hoy en día, la mejora en la calidad de la energía ha tomado mucha relevancia debido al crecimiento sostenido de la demanda de energía eléctrica para ser abastecida con altos estándares y eficiencia. Un aspecto importante para suministrar energía eléctrica en los puntos de consumo cumpliendo los estándares de calidad, consiste en tener un equilibrio entre la demanda y la generación, mediante sistemas de compensación de potencia activa y reactiva, con lo cual es posible tener una regulación de voltaje aceptable y un buen factor de potencia. En este trabajo se propone un compensador estático de potencia reactiva STATCOM, el cual está compuesto por la red eléctrica, un filtro LCL, un inversor trifásico y un bus de CD. A partir del modelo matemático del compensador de potencia reactiva, se sintetiza el sistema de control para regular la potencia reactiva y el voltaje del bus de CD de un inversor trifásico, aplicando la ley de control super-twisting para proporcionar robustez al desempeño del sistema y cancelar las perturbaciones externas, algunas de las cuales se producen al alimentar un motor de inducción bajo condiciones de carga. Este trabajo presenta resultados experimentales que validan la robustez del sistema de control aplicado al compensador estático de potencia reactiva.<hr/>Abstract: Nowadays the power quality enhancement has taken a lot of relevance due to the sustained growth of the electric energy demand to be supplied with high standards and efficiency. An important issue to supply electrical energy complying with quality standards at consumption points consists of having a balance between energy demand and generation, through involving active and reactive power compensation systems, with which it is possible to have an acceptable voltage regulation and a good power factor. In this work, a static reactive power compensator named STATCOM is proposed, which is composed by a utility grid, an LCL filter, a three-phase inverter, and a DC bus. From the mathematical model of the reactive power compensator, the control system is synthesized to regulate the reactive power and the DC bus voltage of a three-phase inverter, applying the super-twisting control law to provide robustness to the system performance and cancel external disturbances, some of which are produced by feeding an induction motor under load conditions. This work presents experimental results for validating the robustness of the control system applied to the reactive power compensator. <![CDATA[Ludibot: A gesture-based human-mobile robot interface]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300005&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Resumen: Ludibot, robot móvil basado en el dispositivo Kinect v2, busca aprovechar la interacción gestual humano-máquina con fines de aprendizaje de una lengua extranjera. Este proyecto asocia la robótica con las ciencias del juego y la didáctica de lenguas y culturas para desarrollar una plataforma de interacción y aplicaciones lúdicas destinadas a situaciones formales e informales de aprendizaje de idiomas. El presente artículo pormenoriza los componentes de Ludibot y discute los principales aspectos relativos al control de la interfaz interactiva humano-robot móvil. Posteriormente, expone la estructura y la ley de control de dicha interfaz y describe el primer juego desarrollado, enfocado al aprendizaje lúdico del vocabulario relativo a las partes del cuerpo en francés. Los resultados preliminares de las pruebas experimentales dejan entrever un alto potencial pedagógico, relacionado con el carácter novedoso e interactivo de las herramientas desarrolladas, cuyo uso es posible aprender rápidamente de manera intuitiva. Ludibot tiene además un alto potencial de adaptación en cuanto a los idiomas trabajados, el nivel lingüístico de los usuarios, el grado de formalidad del contexto de aprendizaje, las eventuales necesidades especiales de los jugadores, entre otros. Ahora bien, quedan aún por realizar las pruebas en situación real con alumnos de bachillerato hispanohablantes en el aula y en mediateca. Previstas al inicio del año escolar 2020-2021, dichas pruebas tuvieron que ser pospuestas con motivo de la contingencia sanitaria mundial. La principal originalidad de Ludibot radica en el acercamiento deliberadamente pluridisciplinario elegido, así como en la posibilidad de brindar herramientas tecnológicas eficaces pero sencillas, adaptables y asequibles, con el fin de promover la difusión crítica de nuevos paradigmas de aprendizaje.<hr/>Abstract: Ludibot, a mobile robot based on the Kinect v2 device, seeks to take advantage of human-machine gestural interaction for foreign language learning purposes. This project combines robotics with game studies and language and culture teaching to develop an interaction platform and playful applications for formal and informal language learning situations. This paper details the components of Ludibot and discusses the main aspects related to the control of the interactive human-robot mobile interface. Subsequently, it presents the structure and the control law of the interface and describes the first game developed, focused on the playful learning of vocabulary related to body parts in French. The preliminary results of the experimental tests reveal a high pedagogical potential, related to the novel and interactive character of the developed tools, whose use is possible to learn quickly and intuitively. Ludibot also has a high potential for adaptation in terms of the languages used, the linguistic level of the users, the degree of formality of the learning context, the possible special needs of the players, among others. However, there are still tests to be carried out in real situations, with Spanish-speaking high school students, in the classroom and in the media library. Planned for the beginning of the 2020-2021 school year, these tests had to be postponed due to the global health contingency. The main originality of Ludibot lies in the deliberately multidisciplinary approach chosen, as well as in the possibility of providing effective but simple, adaptable and affordable technological tools, in order to promote the critical dissemination of new learning paradigms. <![CDATA[A methodological framework to allocate storage space for outbound containers]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300006&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Abstract: The staking of containers on ideal locations within the yard is a tactical decision that affects the productivity of container terminals. The goal is to improve posterior loading and retrieval operations, to get better use of terminal resources. In this paper, we study how to allocate storage space for outbound containers in container terminals. A two-phase methodological framework is proposed. The first phase groups outbound containers into clusters of similar operational loading conditions. Then in a second phase, a bi-objective storage space assignment model is solved to determine the set of block-bays where groups of similar containers will be stored during the planning horizon. This study presents a double contribution. On one hand, it proposes a new methodological framework that combines operations research and data mining techniques to solve a storage space assignment problem for outbound containers. On the other hand, it analyzes the impact of three factors on four performance metrics used to evaluate the quality and quantity of alternative solutions to the problem of allocation of storage space for outbound containers. The experimental framework is composed of an experimental design study to assess the impact of three factors on four performance metrics used to assess the quality of the storage space assignment solutions, and a case study to validate the proposed approach. The experimental results reveal that the storage yard's capacity and the number of clusters used to group the containers destined to a vessel are the main factors that affect the number and quality of alternative solutions.<hr/>Resumen: La estiba de contenedores en ubicaciones ideales dentro del patio es una decisión táctica que afecta la productividad de las terminales. El objetivo consiste en mejorar las operaciones posteriores de carga y entrega de contenedores para aprovechar mejor los recursos de la terminal. En este artículo se estudia cómo asignar espacio de almacenamiento para contenedores de exportación en terminales de contenedores. Se propone un marco metodológico de dos fases: La primera fase agrupa los contenedores de exportación en clústeres con condiciones de carga operativas similares, posteriormente en una segunda fase se resuelve un modelo biobjetivo de asignación de espacio de almacenamiento para determinar el conjunto de bahías de bloque donde se almacenarán los contenedores. Este estudio presenta una doble contribución; por un lado, propone una nueva metodología que combina técnicas de la investigación de operaciones y la de minería de datos para resolver un problema de asignación de espacio de almacenamiento para contenedores de exportación. Por otro lado, analiza el impacto de tres factores sobre cuatro métricas de rendimiento utilizadas para evaluar la calidad y cantidad de soluciones alternativas al problema de asignación de espacio de almacenamiento para contenedores de exportación. El marco experimental se compone de un estudio de diseño factorial para evaluar el impacto de tres factores sobre las métricas de rendimiento y un estudio de caso para validar el enfoque propuesto. Los resultados experimentales revelan que la capacidad del patio de almacenamiento y la cantidad de clústeres utilizados para agrupar los contenedores destinados a un buque son los principales factores que inciden en la cantidad y calidad de las soluciones alternativas. <![CDATA[Assessment of risk to health caused by the exposure to mining waste in Durango, Mexico]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300007&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Abstract: In order to determine the health risk derived from the presence of heavy metals in a town in the North of Mexico, 27 samples were taken from a tailings dam at a mine in “Cerro de Mercado”. Among the various metals and metalloids found, antimony and chromium exceeded the permissible concentration values established by the Mexican legislation, so mining waste in that region was considered to be hazardous and harmful to health. The risk assessment was carried out using the Spatial Analysis and Decision Assistance software, selecting a recreational setting with a short time exposure, and a residential setting with long exposure, obtaining as a result, that the health of the residents nearby the mine will not be damaged by metals and metalloids exposure existing in the tailings.<hr/>Resumen: Con la finalidad de determinar el riesgo a la salud por presencia de metales pesados en una población del norte de México, se tomaron 27 muestras en una presa de jales de la mina Cerro de Mercado, encontrando diversos metales y metaloides, de los cuales antimonio y cromo (cromo total) superaron los valores de concentración permisibles establecidos por la normatividad mexicana, por lo que se considera que los residuos de la mina mencionada son peligrosos y representan un riesgo para la salud. Para realizar la evaluación de riesgo se utilizó el software Spatial Analysis and Decision Assistance, seleccionando un escenario recreacional de poco tiempo de exposición y un escenario residencial de exposición prolongada, obteniendo que la salud de la población cercana a la mina no sufrirá daños por la exposición a metales y metaloides presentes en los relaves. <![CDATA[Natural zeolite from Puebla as a soil treatment of Querétaro region in roadways: Effects on its plastic behavior]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432021000300008&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Resumen: Las puzolanas naturales tienen fama de emplearse como materiales puzolánicos de origen natural desde hace mucho tiempo, y es uno de los compuestos principales en la fabricación de concretos de alta resistencia. Como material de construcción, su uso ha sido explorado en la estabilización de suelos, haciendo necesaria la adición de cal a la mezcla para llevar a cabo la activación puzolánica y que la formación de cristales cementantes se lleve a cabo. Sin embargo, factores como pH del suelo, intercambio catiónico, humedad natural y mineralogía del suelo afectan en gran medida la cantidad de cal libre con la que puede combinarse la zeolita y realizar su actividad. Como consecuencia, para la estabilización de algunos suelos es necesario utilizar productos químicos más complejos cuya obtención implica diversos problemas ambientales y económicos. Por ello, el siguiente trabajo tiene como propósito la evaluación de diferentes cantidades de zeolita en la estabilización de un suelo expansivo utilizando cal como activador puzolánico, evaluando las propiedades índices del suelo estabilizado y la relación de los porcentajes implicados. Los resultados de las pruebas realizadas en la muestra de suelo arcilloso expansivo (CH) indican que la dosificación óptima de cal-zeolita es de 10-6 % respectivamente, obteniendo valores de: Límite Líquido (LL)=55.25, Límite Plástico (LP) =46.1, Límite de contracción (LC)=31.86; con un promedio de disminución del Índice Plástico (IP) de 33 % respecto a los límites del suelo natural. En virtud de los resultados, se concluye que el uso de cal y zeolita natural resulta favorable para la estabilización de arcillas en la región de Querétaro.<hr/>Abstract: Natural pozzolans are well-known for being used as natural pozzolanic material for a long time, being one of the main components in the manufacture of high-resistence concrete. As a construction material, its use has been investigated by many researchers in soil stabilization, requiring the addition of lime and water to start the pozzolanic activity and subsequently, the cementitious crystal formation. However, factors such as soil pH, cation exchange, particle size, natural moisture and soil mineralogy are points that affect the amount of free lime that can be combined with zeolite can be combined and perform ist activity. As a consequence, the stabilization of some soils requires the use of more complex chemical products, whose obtention involves several enviromental and economic problems. Therefore, this paper aims to evaluate the different amounts of zeolite in the stabilization of an expansive soil (CH) using lime as a pozzolanic activator, evaluating the index properties of the stabilized soil and the relationship of the percentages of the involved materials. The results indicate that the optimal dosage of lime-zeolite is 10-6 % respectively, obtaining a Liquid Limit (LL) = 55.25 %, Plastic Limit (PL)= 46.1 % and Shrinkage Limit (SL)= 31.86 %, with an average decrease of Plastic Index(PI) of 33 % compared with the values of the natural soil. Based on the results obtained, it can be concluded that the use of lime and natural zeolite is favorable in the stabilization of clays from the Queretaro region.