Memoria Investigaciones en Ingeniería

Una revista para Uruguay y el mundo

Rafael Sotelo — Mon, 26 Jun 2023 00:00:00 -0300

Planificación del sistema de ventilación y diseño 3D a largo plazo con el software 3D ventsim, caso Mina Santander – Glencore

Víctor A. Ponce Estrada, Elvis J. Huaraya Manzano — Wed, 28 Jun 2023 11:50:11 -0300

En el país, uno de los mayores retos de la minería subterránea es el abastecimiento del flujo de aire requerido en los frentes de trabajo de acuerdo con el D.S. 024-2016-EM y su modificatoria D.S. 023-2017-EM. En la unidad minera Santander, Glencore, la ventilación es forzada debido a la depresión que ejercen los tres ventiladores principales, 100k cfm, 160 cfm y 120k cfm; ubicados en la superficie de la mina. El requerimiento de aire limpio en esta unidad minera es de 421,940 cfm, pero el ingreso de aire limpio es de 431,145 cfm y la salida es de 432,531 cfm, implicando una cobertura de 102%.

Para cumplir, de manera transitoria, con el requerimiento de aire proyectado a largo plazo se realiza una planificación a mediano plazo; para solventar esta deficiencia de planificación, se aplica el software 3D Ventsim que calibrado al 90% la simulación del sistema de ventilación simula escenarios confiables.

En conclusión, la planificación de un sistema de ventilación con el programa de diseño Ventsim permite cumplir con el aire requerido a largo plazo y realizar una evaluación detallada del comportamiento del sistema de ventilación a largo plazo.

Desarrollo de sistema de aislamiento sísmico de bajo costo para viviendas de albañilería de 01 a 02 niveles

Yalmar Carrera, Enrique Simbort — Thu, 29 Jun 2023 11:59:27 -0300

El elevado costo de los dispositivos antisísmicos en la actualidad, hace prácticamente imposible su uso en edificaciones de viviendas de comunidades de escasos recursos económicos, dejándolas expuestas a los acontecimientos sísmicos. Por dicho motivo, se tiene como objetivo el desarrollo de un sistema de aislamiento sísmico de bajo costo, elaborado con materiales económicos y accesibles. En la etapa inicial se desarrolló un modelo matemático, analizando su estabilidad mediante retratos de fase y el principio mínimo de energía potencial. A continuación, se analizó la influencia de parámetros geométricos en la respuesta dinámica del sistema. Con la implementación numérica del modelo, se analizó la respuesta estructural del sistema cuando es sometido a sismos con contenidos de frecuencias distintos, obteniendo como resultado una reducción de aceleraciones totales que varían entre un rango de 4.5 veces. El sistema se validó a través de la adquisición de las propiedades dinámicas con sismógrafos, de un modelo experimental expuesto a microtrepidaciones; y su comparación con los resultados obtenidos del modelo matemático. El sistema de aislamiento propuesto no solo reduce las aceleraciones bajo los sismos propuestos, sino que también posee la característica principal de un sistema de aislamiento sísmico: Elongación de periodos.

Estimación de la irradiación solar difusa en el plano inclinado de paneles solares fotovoltaicos

Muhammad Uzair, Asad A. Naqvi, Syed Umair H. Kazmi — Thu, 29 Jun 2023 11:58:53 -0300

La energía solar, en las últimas décadas ha ganado una gran atención debido a su proceso limpio, simple y fácilmente adaptable. La utilización eficaz de la energía solar solo es posible si se dispone de datos adecuados de la radiación solar incidente. Hay varios modelos solares basados en diferentes factores climáticos, para la evaluación de la radiación en superficies planas e inclinadas están disponibles en la literatura, pero la selección del mejor modelo posible es una tarea desafiante. Aquí, se han utilizado diferentes modelos solares isotrópicos y anisotrópicos para la estimación de la radiación total incidente en la superficie inclinada de Karachi y luego se comparó la estimación con los valores experimentales. Los modelos seleccionados para este estudio incluyen a Liu y Jordan, Koronakis, Badescue, Hay y Davies, Temps y Coulson y HDKR. Los valores pronosticados y los valores medidos se comparan utilizando diferentes técnicas estadísticas como el error porcentual absoluto medio (MAPE), el error sesgado medio (MBE), el error cuadrático medio (RMSE) y t-stats. Los resultados revelaron que los modelos isotrópicos son un modelo más adecuado que los modelos anisotrópicos. Entre todos los modelos, Badescue es el modelo más adecuado para la estimación de radiaciones en superficies inclinadas con el valor más bajo de MBE, RMSE y t-stats mientras que el modelo de Temps y Coulson, basado en MAPE, MBE, RMSE y t-stats es la correlación más inapropiada para la evaluación de las radiaciones solares en superficies inclinadas. En general, para la estimación de la radiación solar en cualquier plano inclinado en Karachi, los modelos isotrópicos han mostrado una buena concordancia.

Identificación de áreas de mejora para evitar retrasos en proyectos de construcción en Perú

Hugo A. Ccama Condori, Marxia K. Herrera Quispe, Luz V. Panca Humpiri — Thu, 29 Jun 2023 14:19:01 -0300

La industria de la construcción es uno de los motores principales de la economía en países en desarrollo. En los últimos años en el Perú, se ejecutaron muchos proyectos para cerrar las brechas de infraestructura. No obstante, muchos de estas obras experimentaron retrasos. El objetivo de investigación es identificar las principales causas de retrasos de proyectos públicos y privados del Perú, a partir de la percepción del consultor, contratista y propietario, para luego plantear estrategias de respuesta. Se utilizaron encuestas para recabar información de 57 expertos, que consta de 16 consultores, 28 contratistas y 13 propietarios, se identificaron las causas en función del índice de importancia, severidad y frecuencia. Se encontró en proyectos púbicos, como causas principales a la deficiente planificación y programación del proyecto del contratista, dificultades en la financiación del proyecto del contratista y al retraso en el pago al contratista; en proyectos privados, deficiente planificación y programación del proyecto del contratista, cambio de ordenes al contratista y mala comunicación y coordinación del contratista; de acuerdo a grupos, tanto en proyectos públicos y privados el factor principal está relacionado con los contratistas, así mismo los contratistas y propietarios tienden a culparse mutuamente por los retrasos.

Utilización de la energía solar para aplicaciones de enfriamiento

Atif Shazad, Muhammad Uzair — Thu, 29 Jun 2023 15:18:58 -0300

La mayor parte de la energía en el sector residencial se consume para proporcionar el confort humano. El uso de recursos energéticos convencionales crea el problema del calentamiento global. Debido al severo impacto de los gases liberados en el medio ambiente, es necesario utilizar recursos energéticos alternativos para mantener la zona de confort humano. El uso de diferentes técnicas de conversión de energía solar está haciendo una contribución prometedora para proporcionar energía limpia. El propósito de este estudio es proporcionar una visión general de los avances recientes en el uso de la energía solar para proporcionar el confort climático interior. Se investiga en detalle el uso de técnicas de conversión no concentradoras y concentradoras. El estudio también analiza los incentivos de la energía solar para atraer inversiones en la fusión de las industrias de energía solar y comodidad humana.

Modelado de materiales y estudio de fallas de diferentes compuestos reforzados con fibra para recipientes a presión

Atif Shazad, Junaid Jadoon, Muhammad Uzair, Muhammad Muzammil — Fri, 30 Jun 2023 10:41:40 -0300

Los recipientes a presión son herramientas industriales esenciales para el almacenamiento de fluidos a alta presión. La utilización de recipientes a presión en el entorno industrial ordinario impone serios peligros para la vida humana en caso de falla. El material de fabricación y la presión de trabajo según la resistencia del material son argumentos necesarios para un diseñador de recipientes a presión. En este estudio, se seleccionan cinco materiales compuestos para investigar el comportamiento de los recipientes a presión bajo alta presión. La técnica FEA se utiliza para comprobar tensiones y deformaciones en diferentes capas compuestas. La presión aplicada a todos los modelos de materiales en este estudio es de alrededor de 20 MPa. Las teorías de Tsai Wu y la tensión máxima se utilizan para estudiar la falla en las dos primeras capas compuestas de diferentes materiales compuestos. Los compuestos de epoxi de vidrio funcionan bien en términos de falla de carga estática. Demuestran una fuerza razonable sin experimentar fallas en la segunda capa. Los compuestos T300/976 también son adecuados para las condiciones de carga previstas del modelo porque no presentaron fallas en la segunda capa, lo que los convierte en una opción viable. Por lo tanto, se recomienda utilizar compuestos de vidrio/epoxi y T300/976 en condiciones de presión extrema, como las que se encuentran en los cilindros de GNC. Tres de los materiales compuestos probados no cumplieron con las teorías de falla. Por lo tanto, no es seguro usarlos en condiciones de carga extremas. Si bien estos materiales no presentaron falla alguna en la primera capa, las deformaciones en la segunda capa los hicieron susceptibles a la falla.

Sobre la especificación y verificación del patrón de programación paralela PCR en TLA+

José E. Solsona — Fri, 30 Jun 2023 11:18:22 -0300

Limitaciones físicas en el diseño de microprocesadores han hecho que la industria de computadoras pase de mejorar la velocidad de un solo procesador a aumentar el número de unidades centrales de procesamiento. Pero el diseño de software para explotar la potencia de procesamiento paralelo de manera correcta y efectiva es una tarea desafiante que requiere un alto grado de experiencia. En 2017, Pérez y Yovine propusieron un patrón de programación paralela agnóstico de plataforma llamado PCR, que facilita la escritura de código paralelo. En este trabajo, formalizamos el patrón PCR en términos de TLA+ - un lenguaje de especificación formal para sistemas concurrentes que se está utilizando en lugares como Intel, Amazon y Microsoft. Buscamos proporcionar un marco formal principalmente para (1) expresar diseños PCR de alto nivel y probar su corrección funcional en el sentido de que su computación paralela calcula una función matemática dada, y (2) poder relacionar formalmente diferentes diseños PCR. De esta manera, contribuimos al estado del arte en la verificación formal de programas paralelos aprovechando las herramientas asociadas a TLA+ para probar propiedades sobre algoritmos PCR de alto nivel, como su corrección funcional y refinamiento.

En defensa de una arquitectura extrema centrada en la base de datos

Alfonso Vicente — Fri, 30 Jun 2023 00:00:00 -0300

Un aforismo famoso en ciencias de la computación dice: "Todos los problemas en ciencias de la computación pueden resolverse con otro nivel de indirección", a menudo ampliado con la cláusula humorística "excepto por el problema de tener demasiados niveles de indirección". Después de 30 años de aplicar el primer aforismo, las arquitecturas de varios niveles (es decir, arquitecturas con muchos niveles de indirección) se han convertido en el estándar de facto para las aplicaciones web, dejando poco espacio para arquitecturas alternativas. Pero en la industria existe un producto para desarrollar y ejecutar aplicaciones web que sigue una arquitectura diferente, centrada en el RDBMS al extremo de no necesitar ningún otro componente para funcionar. No hay muchos artículos académicos que aborden las arquitecturas centradas en RDBMS en general, y esta arquitectura extrema en particular no se ha considerado. En trabajos recientes he analizado el caso de una arquitectura extrema centrada en bases de datos, a la que he llamado arquitectura RDBMS-only. Este artículo defiende la pertinencia y analiza casos de oportunidad de este enfoque.

Un análisis basado en modelos de las propiedades de seguridad de Mimblewimble y las implementaciones del protocolo

Adrián Silveira, Gustavo Betarte, Maximiliano Cristiá, Carlos Luna — Fri, 30 Jun 2023 00:00:00 -0300

Mimblewimble es una criptomoneda orientada a la privacidad con propiedades de seguridad y escalabilidad que la distingue de otras criptomonedas. Mimblewimble está basado en Criptografía de Curvas Elípticas lo que permite verificar la validez de las transacciones sin revelar información alguna sobre el monto y las partes involucradas. Mimblewimble combina transacciones confidenciales y las técnicas de CoinJoin y cut-through para alcanzar mayor nivel de privacidad, seguridad y escalabilidad. En este trabajo, presentamos y discutimos estas propiedades de seguridad y describimos un enfoque basado en la verificación de modelos para alcanzar la certificación de la corrección de las implementaciones del protocolo. En particular, proponemos un modelo idealizado que es clave en el proceso de verificación descrito. Luego, identificamos y describimos precisamente las condiciones que nuestro modelo debe cumplir para asegurar las verificaciones de propiedades de seguridad relevantes de Mimblewimble. Además, analizamos el estado actual de sus dos más importantes implementaciones, Grin y Beam. Finalmente, presentamos conexiones detalladas entre nuestro modelo y las implementaciones en relación con la estructura de Mimblewimble y sus propiedades de seguridad.

Estrés abiótico en clima neotropical influencia la producción de pigmentos, capacidad antioxidante y expresión de desórdenes fisiológicos en manzanas

Vivian Severino — Fri, 30 Jun 2023 12:24:15 -0300

La manzana producida en clima neotropical, presenta daños asociados a estreses abióticos que reducen la sostenibilidad del cultivo. El desarrollo de nuevas zonas de producción y el cambio climático aumentan el interés por estudiar el comportamiento de la fruta en diferentes condiciones. El presente trabajo tuvo como objetivos: determinar factores limitantes, evaluar respuestas fisiológicas, analizar el potencial de predicción de desórdenes, y evaluar estrategias de manejo de estrés abiótico. Fue registrada una alta variabilidad de condiciones predisponentes y desarrollo de daños, siendo la disponibilidad de agua en el suelo la condición más relacionada con el daño por sol. Los tratamientos redujeron los niveles de daño, y modificaron el potencial de xilema. Las aplicaciones de protectores no redujeron la incidencia del quemado de sol, pero el uso de mallas permitió reducir tanto el quemado como el escaldado sin afectar a los procesos de crecimiento dependientes de la asimilación neta. Las diferencias de potencial hídrico entre las caras del fruto, la concentración de prolina y el índice de espectroradiometría PSRI480 presentan las mejores características predictivas, lo que sugiere centrar la investigación en el balance hídrico del sistema y en los indicadores fisiológicos del estrés osmótico como forma de predecir los daños.

Sistema de monitoreo y control de cultivo indoor de cannabis

Carlos Menoni, Diego Alonso, Felipe Saravia, Nicolás Pérez, Leonardo Steinfeld — Fri, 30 Jun 2023 14:31:47 -0300

El cultivo de tipo indoor es ampliamente utilizado a nivel mundial debido a su capacidad de desarrollar plantas en un entorno controlado. En él, se gestionan artificialmente los elementos necesarios para el crecimiento vegetal controlado. En Uruguay, varios emprendimientos han surgido aplicando esta técnica de cultivo desde la aprobación de la ley que regula la actividad productiva del cannabis. Como en cualquier proceso productivo, el cultivo indoor presenta diversos desafíos tecnológicos que buscan optimizar su rendimiento.

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en el desarrollo de un sistema de monitoreo y control aplicado a un invernadero de cannabis para producción indoor. Se incluye el análisis realizado para identificar las variables relevantes que deben ser monitoreadas y la selección de procesos a ser automatizados. Además, se describe el desarrollo de una red inalámbrica que consta de una serie de sensores para diferentes variables y un conjunto de actuadores distribuidos. Estos componentes, registran las variables del proceso y proporcionan información que se almacena en una base de datos y se visualiza a través de una interfaz de usuario. Las variables monitoreadas incluyen la humedad y temperatura del suelo, la humedad y temperatura ambiente, la concentración de CO2, el estado de la luz y el nivel de pH del agua.

La red se compone de un computador supervisor con conexión a internet y unidades distribuidas. Las unidades distribuidas se implementan como Unidades de Control Distribuido (UCD) y Nodos Maceta (NM). Estos elementos trabajan con módulos System-on-Chip, con un enlace de radio que permite establecer comunicaciones siguiendo el estándar IEEE 802.15.4. Utilizan el sistema operativo Contiki-NG, diseñado para implementar una red de comunicación inalámbrica 6LoWPAN y utilizan el protocolo CoAP en la capa de aplicación.

Esperamos que este trabajo contribuya al desarrollo de sistemas distribuidos de monitoreo y control, aplicados a la producción agrícola.

Evaluación de la probabilidad de falla de árboles urbanos usando tecnologías no destructivas

Ana Paula Coelho-Duarte, Oscar Vallejos-Barra, Mauricio Ponce-Donoso — Fri, 30 Jun 2023 15:04:25 -0300

Los árboles urbanos aportan servicios ecosistémicos de gran importancia para las ciudades. Para que estos servicios sean aprovechados es importante que los árboles estén en buen estado, minimizando el riesgo a las personas, bienes y actividades esenciales debido a la caída de ramas o árboles enteros. Su condición debe ser debidamente evaluada, favoreciendo su presencia en la ciudad con niveles aceptables de riesgo. El objetivo del trabajo fue comparar la valoración de la probabilidad de falla de árboles urbanos utilizando tres niveles de evaluación del riesgo, estudiando la combinación de la evaluación visual con resultados obtenidos a partir de tecnologías no destructivas. Fueron evaluados 32 árboles de los géneros Eucalyptus y Tipuana, ubicados en un parque urbano de Montevideo, Uruguay. Dos evaluadores, con experiencia en evaluación visual y en equipamientos no destructivos, utilizaron tres niveles de evaluación según la norma ANSI A300. Para los niveles 1 y 2 se utilizaron descriptores basados en el método ISA/BMP. Para el nivel 3 fueron realizadas evaluaciones con un penetrógrafo y un tomógrafo acústico. Las evaluaciones visuales básicas y los análisis de los equipamientos fueron vinculantes, especialmente en árboles que tenían alguna evidencia de problemas estructurales en el tronco.