Scielo RSS <![CDATA[Ingeniería, investigación y tecnología]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=1405-774320170001&lang=en vol. 18 num. 1 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[Structural Safety of Oil Jack-Up Rigs in Operation]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100001&lng=en&nrm=iso&tlng=en Resumen Se presentan un modelo de riesgo y otro de confiabilidad que definen la seguridad a exigir y la disponibilidad, respectivamente, de una plataforma marina autoelevable de piernas independientes ante el peligro meteorológico y oceanográfico (metoceánico). Las exigencias se definen en términos del índice de confiabilidad óptimo anual, del factor de reserva de resistencia (RSR) y de solicitaciones metoceánicas. La seguridad disponible se define en términos del índice de confiabilidad calculado a partir de tres estados límite de falla: el vuelco de la plataforma, el hundimiento vertical y deslizamiento lateral de alguna de sus zapatas (spud-can). Si la seguridad disponible es mayor que la que se exige, entonces, el empleo de la autoelevable será adecuado; de lo contrario, la autoelevable y su entorno estarían en una situación muy vulnerable. Además estos modelos serán una herramienta para decidir rentar o no una autoelevable. Al final se realiza una aplicación numérica para dos lugares en el Golfo de México que mostraron un buen comportamiento del sistema empleado.<hr/>Abstract Algorithms and calculations are derived to define the target safety level and real safety level for an independent legs offshore jack-up platform before meteorological and oceanographic hazards in a specific location. The risk model helps to define the required safety level which is defined by the annual optimal reliability index, the reserve strength ratio (RSR) and the maximum environmental loads which must survive. Furthermore, the reliability analysis allows to know the installed (real) safety level of the jack-up in terms of reliability index, for which three failure limit states are considered as follows: overturning of the platform, vertical penetration of spud-cans and horizontal sliding of the foundation. If real safety level is higher than the target safety level, then the performance of the jack-up platform is adequate; on the contrary, the jack-up platform would be under a very vulnerable situation. This work is a tool for decision making on the rent of a jack-up rig. A numerical application for two locations in the Gulf of Mexico, which considers different water depths, shows a good safety behavior of this kind of offshore units for the studied conditions. <![CDATA[Control of a Dielectric Barrier Discharge Reactor based on Graphical System Design]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100017&lng=en&nrm=iso&tlng=en Resumen Este trabajo describe el desarrollo e implementación de un sistema de monitoreo y control de los parámetros físicos involucrados en las etapas de inicio, sostenimiento y apagado de descargas de barrera dieléctrica generadas dentro de un reactor de geometría coaxial. En el proceso se empleó el diseño gráfico de sistemas (GSD, graphical system design) para conjuntar eficientemente una interfaz gráfica de usuario (GUI, graphical user interface), la tarjeta de adquisición de datos DAQ-6259 con canal de comunicación USB, una fuente de voltaje conmutado push-pull, controladores de flujo gaseoso y equipo de diagnóstico químico y electrónico. El núcleo del enfoque GSD se encuentra en el código de programación G de LabVIEW™; de esta manera, se recopilaron datos precisos y en tiempo real de las variables (vgr.: flujo de aire y potencia aplicada), mismos que permitieron realizar un análisis del desempeño de las descargas. Durante las pruebas se emplearon diferentes concentraciones de una mezcla de helio contaminada con óxidos de nitrógeno, con la finalidad de cuantificar el porcentaje de degradación/destrucción de los últimos. Los resultados indican un valor mayor a 88%. Por seguridad, a la GUI se accede a través de la intranet institucional, debido a que los compuestos generados pueden representar un riesgo para la salud humana.<hr/>Abstract This paper describes the development and implementation of a control and monitoring system for the physical parameters involved in the stages of initiation, maintenance and shutdown of dielectric barrier discharges generated within a coaxial geometry reactor. In the process, the graphical system design (GSD) was employed to efficiently combine a graphical user interface (GUI), the data acquisition card DAQ-6259 with USB communication channel, a switch-mode power supply in push-pull configuration, drivers for gas flow, chemical and electronic equipment for diagnosis. The core of the GSD approach is located in the G code from LabVIEW ™, in this way, accurate data was collected in real time (e.g., airflow and power applied), which allowed to perform an analysis of the discharges performance. During testing, different concentrations of a mixture of helium contaminated with nitrogen oxides, in order to quantify the percentage of its degradation. The results indicate a value greater than 88%. For safety reasons, the GUI can be accessed remotely through institutional intranet, because of the generated compounds that may represent a risk to human health. <![CDATA[Advances in Research on Biowaste Composting in Small Municipalities of Developing Countries. Lessons from Colombia]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100031&lng=en&nrm=iso&tlng=en Resumen El compostaje es una de las tecnologías más empleadas para el aprovechamiento de biorresiduos, no obstante, su implementación en países en desarrollo no ha sido efectiva, debido a la limitada investigación para su aplicación. Este artículo presenta aportes en torno a los avances en la investigación del compostaje de biorresiduos en municipios menores de países en desarrollo, con base en resultados de seis años de estudios realizados por los autores. Se abordan: i) el análisis de la calidad fisicoquímica de los sustratos, ii) la evaluación de opciones para mejorar el proceso y la calidad del producto, iii) el desarrollo de herramientas para la planeación y operación de las instalaciones de compostaje. Estos avances han permitido reducir los tiempos de proceso, mejorar las condiciones para la higienización del material, cumplir con los estándares de calidad del producto, identificar pruebas para mejorar el control y monitoreo in situ de la estabilidad y madurez del producto y desarrollar herramientas para la selección de materiales de enmienda y de soporte. La reflexión ayuda a elucidar que la investigación, acompañada de proyectos a escala piloto, se constituye en una estrategia para posicionar el compostaje de biorresiduos como una opción adecuada de manejo de la fracción orgánica de los residuos sólidos municipales (RSM).<hr/>Abstract Composting is one of the most used technologies for biowaste recycling. However, its adoption has been ineffective in developing countries; one of the causes being the limited research for implementation in these contexts. This paper presents a contribution around progress in research on biowaste composting in small municipalities from developing countries, based on results from six years of studies conducted by the authors. Three topics are addressed: i) analysis of the physicochemical quality of substrates; ii) assessment of alternatives for improving the process and product quality; and iii) development of tools for planning and operation of composting installations. This progress has allowed reducing processing times, improve the conditions for material sanitization, fulfil the standards of product quality, identify tests for improving in situ control and monitoring of product maturity and stability, and developing tools to select bulking and amendment materials. Research together with pilot-scale projects is a significant strategy for positioning biowaste composting as an appropriate alternative for managing the organic fraction of municipal solid waste. <![CDATA[A New Expansion Model for Electric Distribution Systems with Distributed Generation Considering Coordinated Multi-Stage Planning]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100043&lng=en&nrm=iso&tlng=en Resumen Este artículo presenta un nuevo modelo para la expansión de sistemas eléctricos de distribución con penetración de generación distribuida, considerando un planeamiento multi-etapa coordinado. El problema se formuló como un modelo de programación no lineal entero mixto y se solucionó empleando un algoritmo de búsqueda tabú. Para cada etapa del horizonte de planeamiento se consideró la instalación de nuevos elementos (alimentadores, subestaciones y generadores distribuidos), aumento de la capacidad de elementos existentes (alimentadores y subestaciones) y costos operativos asociados a las pérdidas técnicas de energía en alimentadores. Los resultados obtenidos validan la metodología propuesta al encontrar menores costos frente a dos escenarios de la literatura: planeamiento multi-etapa no coordinado y coordinado (ambos sin generación distribuida).<hr/>Abstract This paper presents a new model for expansion of electric distribution system with penetration of distributed generation, considering coordinated multi-stage planning. The problem is formulated as a mixed integer non-linear programming model and is solved using a tabu search algorithm. For each stage of the planning horizon are considered the installation of new elements (feeders, substations and distributed generation), upgrading of existing elements (feeders and substations), and operating costs associated to energy technical losses in feeders. The obtained results validate the proposed methodology because total costs are lower when they are compared with two scenarios used in the literature: non-coordinated and coordinated multi-stage planning (both without distributed generation). <![CDATA[Use of Value Driver Maps for Six Sigma Project Selection: A Case Study on Sales and Marketing for Soft Drinks Bottling Industry]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100055&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract The soft drinks bottling industry is one of the most successful industries in Mexico due to the high volume of consumption of these drinks. However, changes on the market such as the introduction of new competitors and state taxes have been producing a reduction on sales. In order to counter this effect, the sales and marketing functions of these organizations must improve their results and to do that they need to improve their processes. Six Sigma is a project driven methodology for process improvement that has been giving excellent results in the manufacturing environment, but its use for sale and marketing processes is seldom. This case study will provide an example of how it is possible to recognize Six Sigma projects by means of value driver maps for sales and marketing projects.<hr/>Resumen La industria embotelladora de bebidas carbonatadas es una de las industrias más exitosas en México debido al alto volumen de consumo. Sin embargo, los cambios en el mercado, tales como la introducción de nuevos competidores y los impuestos federales produjeron una reducción en las ventas. A fin de disminuir el efecto, las funciones de ventas y mercadotecnia de estas organizaciones deben mejorar sus resultados y hacer lo necesario para optimizar sus procesos. Six Sigma es una metodología para mejorar procesos, se ejecuta mediante proyectos que han dado excelentes resultados en manufactura, pero su uso en procesos de ventas y mercadotecnia es muy precario. Este caso de estudio proveerá un ejemplo de cómo es posible reconocer proyectos de Six Sigma mediante Mapas de Direción de Valor para proyectos de mercadotecnia y ventas. <![CDATA[The Control Chart for Multinomial Processes: Performance Study]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100067&lng=en&nrm=iso&tlng=en Resumen El control estadístico de procesos es un conjunto de técnicas donde su empleo puede contribuir a mejorar la calidad de cualquier proceso industrial. En particular, las cartas de control o monitoreo son herramientas poderosas para detectar deterioro en la calidad de un proceso. Sin embargo, cuando las variables o características de calidad del proceso son discretas, el uso de una carta de control puede implicar altos costos de muestreo. Aunque muchos esquemas existentes no restringen el tamaño de muestra a un valor determinado, se sabe que la elección del tamaño de muestra tiene un efecto en el desempeño de una carta de control: usar un tamaño de muestra grande implica mejor precisión en la estimación, por lo tanto, la carta tendrá mejor desempeño, y viceversa, usar un tamaño de muestra pequeño implica peor precisión, por lo tanto, la carta tendrá un desempeño pobre. En este artículo se estudia el desempeño de la carta de control D2 para variables discretas y se analiza el efecto que tiene el tamaño de muestra. Adicionalmente, se obtienen diseños óptimos de la carta. La medida de desempeño que se emplea es la longitud promedio de corrida (ARL, Average Run Length).<hr/>Abstract The application of the Statistical Process Control or SPC is useful to improve any industrial process. For example, the control charts are powerful tools to detect quality deterioration. However, high sampling costs can be involved when the quality characteristics are discrete. It is known that the sample size affects the control charts performance: a large sample size implies high performance and vice versa, a small sample implies worst performance. In this article, the performance of D2 control chart is studied and the sample size effect is analyzed. Additionally, optimal designs are obtained. The analysis is made in ARL terms. <![CDATA[Gas Turbine Diagnostic Algorithm Testing Using the Software ProDiMES]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100075&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Since gas turbines are very complex and potentially unreliable machines, the improvement of their monitoring systems becomes an essential part. Considering this necessity, the present paper performs a gas turbine diagnostic algorithm testing. The methodology proposed is formed by three stages. In the first stage, the commercial software ProDiMES (Propulsion Diagnostic Method Evaluation Strategy) is used to simulate an engine fleet and generate data with fault and no-fault conditions. In the second stage, a baseline model testing is implemented to improve the healthy engine performance approximation. Finally, a fault recognition stage based on a pattern recognition technique (Multi-Layer Perceptron) performs the diagnosis and calculates the probability of correct diagnostic decisions. The results obtained show that: a) the software ProDiMES is an easy and convenient tool to evaluate gas turbine diagnostic methods, b) the baseline model testing is a key step because it allows reducing the errors that can negatively influence the diagnostic process and c) the algorithm correctly performs the fault recognition task.<hr/>Resumen Debido a que las turbinas de gas son máquinas muy complejas y potencialmente no fiables, el mejoramiento de sus sistemas de monitoreo se vuelve una parte esencial. Considerando esta necesidad, el presente trabajo realiza una prueba de algoritmo de diagnóstico de turbinas de gas. La metodología propuesta se forma por tres etapas. En la primera, el Software comercial ProDiMES (Propulsion Diagnostic Method Evaluation Strategy) se emplea para simular una flota de motores y generar datos con condiciones de falla y sin falla. En la segunda etapa, se implementa una prueba de modelos de referencia para mejorar la aproximación de rendimiento de motor sano. Finalmente, una etapa de reconocimiento de fallas basada en una técnica de reconocimiento de patrones (Perceptrón Multicapa) que diagnostica y calcula la probabilidad de decisiones diagnósticas correctas. Los resultados obtenidos muestran que: a) el software ProDiMES es una herramienta fácil y conveniente para evaluar métodos de diagnóstico de turbinas de gas, b) la prueba de modelos de referencia es un paso clave porque permite reducir los errores que influyen negativamente al proceso de diagnóstico y c) el algoritmo realiza correctamente la tarea de reconocimiento de fallas. <![CDATA[Automotive Freight Flows and Its Impact on Railway Infrastructure in Mexico: A Supply Chain Fluidity Approach]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100087&lng=en&nrm=iso&tlng=en Resumen La infraestructura ferroviaria es un elemento crítico para la efectividad de las cadenas de suministro de las empresas automotrices, así como para la competitividad de los países en donde se localizan. En México, el sector automotriz es uno de los sectores industriales estratégicos de la economía. A pesar de ello, hasta ahora no existe evidencia consistente sobre cómo los flujos de carga automotrices presionan a la infraestructura ferroviaria de México como resultado de la fuerte competencia global. En este sentido, la modelación espacial de los flujos de carga es una parte esencial del proceso de planeación del transporte. El objetivo de este artículo es presentar un análisis espacial de los flujos de carga automotrices desde una perspectiva de fluidez en la cadena de suministro. La evidencia revela que a pesar de que México es actualmente un elemento clave del sistema de producción automotriz global, los flujos de carga automotriz están extremadamente delimitados a las interacciones entre las plantas de manufactura localizadas dentro de la región del Tratado de Libre Comercio para América del Norte (TLCAN). Como resultado, se direcciona el proceso de planeación del transporte en México hacia un fortalecimiento de los corredores de carga del TLCAN. De esta forma,, el proceso de planeación deja de lado su rol crítico como soporte a la configuración de agrupamientos industriales locales con mayor valor agregado. Este caso representa claramente el riesgoso dilema de las economías emergentes cuando buscan mejorar el desempeño de las cadenas de suministro de las empresas globales instaladas en sus territorios y, al mismo tiempo, integrar mayor valor agregado local.<hr/>Abstract Railway infrastructure is a critical element for automotive companies’ supply chain effectiveness as well as for countries’ competitiveness where they are located. In Mexico, automotive sector is a strategic industrial sector of its economy. Even though, until now there is not robust evidence about how automotive freight flows stress railway infrastructure in Mexico as a result of its fierce global competition. In that sense, spatial modelling of freight flows is an essential part of the transportation planning process. Thus, the objective of this paper is to present a spatial analysis of automotive freight flows based on the fluidity supply chain approach. Evidence revealed that even if Mexico is currently a key member of the global automotive production system, automotive freight flows are extremely circumscribed to interactions between manufacturing facilities located inside the NAFTA (North American Trade Agreement) region. Consequently, they are driving the Mexican transportation planning process to reinforce NAFTA transport freight corridors. Hence, this planning process is leaving aside its critical role in supporting configuration of regional industrial clusters with more local value added. This case clearly represents the risky dilemma of emerging economies when looking for improving global supply chains performance and at the same time, integrating local value added. <![CDATA[Theoretical Prediction of Physical Properties (Viscosity) on 2D-based Nanofluids]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100101&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract Nanofluids have been recently studied for efficient and high impact dielectric and tribological fluids, which possess superb thermal transport properties, compared to conventional fluids or lubricants. The present research theoretically analyzes, through Molecular Dynamic (MD) simulations, the physical performance of hexagonal boron nitride (h-BN) nanosheets reinforced mineral oil (MO). This analysis leads to the prediction of nanofluids performance, utilizing the Lennard-Jones potential. The computational results of viscosity performance are benchmarked at various temperature levels and nanofiller concentrations. The theoretical results indicate that the simulations presented can predict the behavior of nanoreinforced fluids.<hr/>Resumen Los nanofluidos recientemente se han estudiado para fluidos dieléctricos y tribológicos eficientes y de alto impacto, los cuales poseen excelentes propiedades de transporte térmico, comparado con fluidos o lubricantes convencionales. La presente investigación analiza teóricamente, a través de simulaciones de Dinámica Molecular (MD), el desempeño físico de aceite mineral (MO) reforzado con nanohojuelas de nitruro de boro hexagonal (h-BN). Este análisis permite la predicción del desempeño de los nanofluidos, utilizando el potencial Lennard-Jones. Los resultados computacionales del desempeño en viscosidad se han referenciado en varios niveles de temperatura y concentraciones de los nanofluidos. Los resultados teóricos indican que las simulaciones presentadas pueden predecir el comportamiento de los fluidos nano-reforzados. <![CDATA[Study of the Distribution of Heavy Metals in the Atmosphere of the Guanajuato City: Use of Saxicolous Lichen Species as Bioindicators]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432017000100111&lng=en&nrm=iso&tlng=en Abstract The atmospheric deposition of some heavy metals was investigated using saxicolous lichen species (Xanthoparmelia mexicana (Gyeln.) Hale, Xanthoparmelia tasmanica (Hook. f. &amp; Taylor) Hale, Caloplaca aff. brouardii (B.deLesd.) Zahlbr, Caloplaca aff. ludificans Arup, and Aspicilia sp), samples were collected from three zones (rural, suburban and urban) along the Guanajuato city, during the months of October-November 2012, April, July, and October 2013 and January 2014. Lichen samples were analyzed using the Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry technique. The concentrations of heavy metals in lichen samples from the Xanthoparmelia species ranged from (96.21 μg g -1) for lead (Pb), (95.10 μg g−1) for zinc (Zn), (58.40 μg g−1 )for vanadium (V), (105.15 μg g−1) for Chrome (Cr), and (48.93 μg g−1) for Niquel (Ni). Caloplaca species (92.42, μg g−1) for lead (Pb), (172.97 μg g−1 ) for Zinc (Zn), (53.51 μg g−1 ) for vanadium (V), (91.23 μg g−1 ) for copper (Cu), respectively, and Aspicilia sp (612.91μg g−1) for lead (Pb), (72.24 μg g−1 ) for zinc (Zn), (56.25 μg g−1) for vanadium (V), (18.24 μg g−1) for copper (Cu). The statistical significance of between Co-V, Ni-Cr, Ni-Co, Sn-Zn, Co-Cr, Zn-Th, Sn-Th and Co-Zn concentrations confirmed anthropogenic sources mainly due to emissions from vehicular traffic, fossil fuel combustion correlations, solid waste disposal and other local anthropogenic activities. Pollution indices were additionally calculated by heavy metals concentrations in order to use lichens in Guanajuato city as bioindicators of air pollution. The concentration of these metals was observed to be in higher range as maximum values of Pb, Zn, V, and Cu reported from the lichen samples for the suburban and urban zones in Guanajuato city. The accumulations of Ni and Cr from both zones are similar in concentration. The contamination factors or the pollution index factor and the pollution load index criteria revealed high levels of Be, Cu, Co, Zn, Pb, and Th in Caloplaca species and Aspicilia sp., while Xanthoparmelia species show higher values only in Be, Sb and Pb. The results revealed that the most sensitive lichens were Aspicilia sp., with the highest levels of Pb. The results obtained reveal important contributions towards understanding of heavy metal deposition patterns and provide baseline data that can be used for potential identification of areas at risk from atmospheric heavy metals contamination in the region. The use of saxicolous lichens provide a cost-effective approach for monitoring regional atmospheric heavy metal contamination and may be effectively used in large scale air pollution monitoring programmer.<hr/>Resumen En este estudio se analizaron la concentraciones de algunos metales pesados encontrados en la atmosfera de la ciudad de Guanajuato, empleando para ello, especies de líquenes saxícolas (Xanthoparmelia mexicana (Gyeln.) Hale, Xanthoparmelia tasmanica (Hook. f. &amp; Taylor) Hale, Caloplaca aff. brouardii (B.deLesd.) Zahlbr, Caloplaca aff. ludificans Arup, and Aspicilia sp) recolectados en tres zonas (rural, suburbana y urbana) a lo largo de los meses octubre-noviembre de 2012, abril, julio y octubre de 2013, así como enero de 2014. Las muestras de líquenes se analizaron usando la técnica de espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente. La concentración de metales pesados en las muestras de los líquenes de la especie de Xanthoparmelia van de (96.21 μg g−1) para plomo (Pb), (95.10 μg g−1) para zinc (Zn), (58.40 μg g−1 ) para vanadio (V), (105.15 μg g−1) para Cromo (Cr) y (48.93 μg g−1) para Niquel (Ni). Caloplaca especie (92.42, μg g−1) para plomo (Pb), (172.97 μg g−1) para Zinc (Zn), (53.51 μg g−1) para vanadio (V), (91.23 μg g−1) para cobre (Cu), respectivamente, y Aspicilia sp (612.91μg g−1) para plomo (Pb), (72.24 μg g−1) para zinc (Zn), (56.25 μg g−1) para vanadio (V), (18.24 μg g−1) para cobre (Cu). La estadística entre las concentraciones de Co-V, Ni-Cr, Ni-Co, Sn-Zn, Co-Cr, Zn-Th, Sn-Th and Co-Zn confirma una fuente antropogénica, principalmente debida a las emisiones del tráfico vehicular, combustión y actividades antropogénicas locales. Los índices de contaminación se calcularon, con la finalidad de utilizar los líquenes estudiados como indicadores de calidad del aire en la ciudad de Guanajuato. Se observaron valores altos en Pb, Zn, V y Cu. La concentración de Ni y Cr en ambas zonas son similares. Los factores de contaminación o el factor de índice de la contaminación y los criterios de índice de contaminación, revelaron niveles elevados de Be, Cu, Co, Zn, Pb y Th en las especies Caloplaca y Aspicilia sp., mientras que las especies Xanthoparmelia muestran los valores más altos solo en Be, Sb y Pb. Los resultados revelaron que el liquen más sensible fue la Aspicilia sp, con los niveles más altos de Pb. Los resultados obtenidos revelan importantes contribuciones para la comprensión de los patrones de deposición de metales pesados y proporcionan a su vez datos de referencia que pueden utilizarse para su posible identificación de zonas de riesgo. El uso de líquenes saxícolas ofrece un enfoque rentable para el monitoreo de la contaminación por metales pesados en la atmosfera y pueden utilizarse con eficacia en la vigilancia de la calidad del aire.