Revista Politécnica

Record of eruptions occurred in the northern Andes during the Holocene: New results obtained from the Potrerillos peatbog, Chiles-Cerro Negro Volcanic Complex

Resumen: Varios periodos eruptivos han ocurrido durante el Holoceno en los Andes Septentrionales. En busca de sus evidencias, se realizó una perforación manual en el flanco sureste del volcán Cerro Negro, en la zona de Potrerillos, frontera Ecuador - Colombia. En el testigo de perforación se identificaron 12 capas de cenizas volcánicas con tamaño de grano medio a extremadamente fino. Se realizaron nueve dataciones radiocarbono en los sedimentos orgánicos hallados inmediatamente debajo de las principales capas que mostraron un rango de edad entre ~140-6900 años AP. El análisis de componentes de cada capa de ceniza reveló la presencia predominante de pómez y cristales libres (plagioclasa, anfíbol, ± biotita, ± piroxeno, ± cuarzo). Se identificaron dos grupos de cenizas: (1) un grupo de cenizas ácidas, probablemente provenientes del volcán Azufral (Colombia) y que corresponden a una actividad explosiva entre ~3830-6650 años AP; y (2) un grupo de cenizas de composición intermedia a ácida procedentes, probablemente, del frente volcánico ecuatoriano (Cordillera Occidental). En este último grupo se identificó una capa posiblemente relacionada a la erupción del siglo X del volcán Guagua Pichincha. Ninguna de las capas encontradas se relaciona directamente con el Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro, lo que sugiere una ausencia de actividad explosiva en los últimos ~6900 años AP.

Abstract: Several eruptive periods have occurred in the Northern Andes during the Holocene. In order to look for these eruptive periods, a manual drilling was carried out on the southeast flank of the Cerro Negro volcano, in the Potrerillos area, Ecuador - Colombia border. In the drill core, 12 layers of medium to extremely fine grain volcanic ashes were identified. Nine radiocarbon ages were obtained from organic sediments found immediately below the major layers, showing an age range from ~ 140 to 6900 years BP. The component analysis of each ash layer revealed the predominance of pumice and free crystals (plagioclase, amphibole, ± biotite, ± pyroxene, ± quartz). Two groups of ash were identified: (1) a group of acid ashes, probably erupted from the Azufral volcano (Colombia), corresponding to an explosive activity that took placed between ~ 3830-6650 years BP; and (2) a group of intermediate to acid ashes probably related to the Ecuadorian volcanic front (Western Cordillera). In this last group, we identified a layer possibly related to the 10th century Guagua Pichincha’s eruption. Accordingly, none of the layers found seems to be directly related to the Chiles - Cerro Negro Volcanic Complex, suggesting an absence of explosive activity within the last ~ 6900 years BP.

Implementation of an Aerial System for Measurement and Storage of Georeferenced Meteorological Parameters for Small Areas

Resumen: En el presente trabajo se realiza el diseño e implementación de un sistema de adquisición y almacenamiento de información meteorológica, que permite realizar estudios atmosféricos en áreas geográficas pequeñas. El sistema pretende ser una alternativa a las radiosondas tradicionales, contando con un monitoreo y control permanente. El prototipo que se desarrolla está compuesto por un sistema aéreo móvil y un sistema fijo en tierra. La parte móvil se encarga de la adquisición de información meteorológica durante el sobrevuelo de un dron, junto con sensores de parámetros meteorológicos, dispositivos GPS, tarjetas de comunicación inalámbrica y un Raspberry Pi, para su posterior transmisión hacia el sistema en tierra. A su vez la parte fija se encarga de la recepción inalámbrica de dicha información y su almacenamiento en archivos de texto guardados en la memoria de una segunda Raspberry Pi. Para el presente proyecto como caso de estudio se considera la zona norte del Distrito Metropolitano de Quito. La información meteorológica se adquirirá a diferentes alturas y en varios sectores del área del volcán Pululahua y San Antonio de Pichincha, el presente trabajo forma parte del proyecto de investigación interno de la FIEE denominado “Implementación de un sistema piloto que permita la geolocalización de zonas con mejores características meteorológicas para la generación artificial de nubes (Caso de estudio zona norte del Distrito Metropolitano de Quito)”. Las pruebas de funcionamiento se realizan llevando al sistema móvil a diferentes alturas con el fin de apreciar el comportamiento de la presión, humedad y temperatura en función de la altitud.

Abstract: In this paper the design and implementation of a system of acquisition and storage of meteorological information is proposed to deploy atmospheric studies in small geographic areas. The system aims to be an alternative to traditional radiosondes with permanent monitoring and control. The developed prototype is composed of a mobile aerial system and a fixed ground system. The mobile part is responsible for the acquisition of meteorological information during the overflight of a dron. Along with meteorological parameters sensors, GPS devices, wireless communication cards and a Raspberry Pi, the transmission is done to the ground system. The fixed part is responsible for the wireless reception of the information and its storage in text files in the memory of a second Raspberry Pi. The tests of performance are carried out taking the mobile system to different heights. The behavior of pressure, humidity and temperature as a function of altitude are collected. This project as case study is considered the north zone of Metropolitan District of Quito. The meteorological information will be collected at different heights and zones of Pululahua volcano and San Antonio de Pichincha. This project is part of internal research project of the FIEE named “Implementation of a pilot system which enable geolocation of zones with better meteorological characteristics to artificial generation of clouds (Case of study at north of the Metropolitan District of Quito)”. The tests of performance are carried out taking the mobile system to different heights in order to appreciate the behavior of pressure, humidity and temperature as a function of altitude.

Control of an electric traction system by means of cascade scheme regulation and machine vector control

Abstract: The aim of this paper is the control of an electric traction system. Firstly, the operation of the half-bridge bidirectional DC-DC converter employed for this kind of applications is detailed. Secondly, the control of the system is proposed by using a cascade control scheme. Later, by means of a three-leg three-phase inverter that employs a pulse width modulation strategy, the torque and speed control is achieved for a Surface Permanent Magnet Synchronous Machine (SPMSM). Vector control is also used to achieve this goal. The results exhibit successful responses for both, dynamic and steady state, for operation in motor mode and energy regeneration mode.

Resumen: El propósito del presente artículo consiste en el control de un sistema de tracción eléctrica. En primer lugar se detalla el modo de funcionamiento del convertidor bidireccional DC-DC tipo medio puente empleado para este tipo de aplicaciones. Segundo, se propone un control del sistema bajo el esquema tipo cascada. Luego, por medio de un inversor trifásico de tres ramales que emplea una estrategia modulación, se realiza el control de torque y velocidad de una Máquina Sincrónica de Imanes Permanentes en Superficie (SPMSM) usando criterios de control vectorial. Los resultados obtenidos muestran respuestas exitosas tanto en régimen dinámico como estacionario en operación modo motor y modo regeneración de energía.

Intelligent Electrical Energy Measurement System in The Tesalia Springs Company S.A.: Implementation and Results Analysis

Resumen: El presente artículo expone la implementación de un sistema de medición inteligente de energía eléctrica y otros recursos, implementado en la fábrica The Tesalia Springs Company S. A., con el objetivo de registrar los valores de consumo de electricidad, agua y CO2, requeridos en la elaboración de productos embotellados. El sistema está constituido por medidores digitales de energía, caudalímetros, controladores lógicos programables, además de switches utilizados para ampliar la capacidad de la red de comunicación ethernet industrial. Este sistema permite el monitoreo de parámetros eléctricos y consumo de energía en varias líneas de proceso. Se implementa una interfaz HMI que permite visualizar y almacenar mediciones para tener un adecuado manejo de la información, creando históricos de datos.

Abstract: This paper introduces the implementation of an intelligent measuring electrical power system and others resources, to be installed at the factory The Tesalia Springs Company, in order to record the values of consumption of electricity, water and CO2, required to produce of bottled products. The system consists of digital electricity meters, flowmeters, programmable controllers and communication switches used to expand the capacity of the industrial ethernet network. This system allows monitoring of electrical parameters and consumption in various production processes. Developing a HMI interface lets the users view and store measurements, to have a proper management of information, creating historical data.

Acceleration and Deceleration Models on Horizontal Curves on Two-Lane Rural Roads in San Juan, Argentina

Abstract: Acceleration / deceleration models are necessary to develop the speed profiles for road geometrical design and consistency assessment. Typically an acceleration / deceleration value of 0,85 m/s2 is used. The state of the art shows that this value is not constant for all observed cases. Therefore, it is necessary to improve the models for estimating the acceleration / deceleration values. This paper presents a study of the acceleration / deceleration models of light-weight vehicles measured on three two-lane rural roads in San Juan, Argentina. These values were measured using a GPS logger and a high resolution camera mounted on the cars used in the experiment. The work studied two aspects, namely, the deceleration from the approach tangent to horizontal curves and acceleration from the horizontal curve to exit tangent. Data were collected at around 400 horizontal curves having radii shorter than 1 000 m, with approach and exit tangents measuring up to 2 000 m and longitudinal slopes below 5 %. Data were collected with 14 experimented drivers, who completed within 8-12 runs per curve. The experimental results shows that the acceleration / deceleration values obtained are not constant along the tangents and curves, and therefore decelerations are strongly dependent on the available length of the approach tangent and the radius of the curve, while the accelerations obtained depend mainly on the available exit tangent and the radius of the curve.

Resumen: Los modelos de aceleración y desaceleración son necesarios para construir los perfiles de velocidad para el diseño geométrico de carreteras y evaluar la consistencia. Generalmente se usa un valor de aceleración / desaceleración de 0,85 m/s2. El estado del arte muestra que este valor no es constante para todos los casos observados. Este artículo presenta un estudio de modelos de aceleración y desaceleración de vehículos livianos en tres carreteras rurales de dos carriles en San Juan, Argentina. Estos valores se midieron con un equipo GPS y una cámara de alta resolución, los cuales fueron instalados en los vehículos de prueba. El trabajo estudió dos aspectos, la desaceleración desde la tangente de entrada a la curva horizontal y la aceleración desde la curva horizontal hacia la tangente de salida. Se registraron datos de aproximadamente 400 curvas horizontales con radios más pequeños de 1 000 m, con tangentes hasta 2 000 m y pendientes longitudinales menores al 5%. Los datos se recolectaron con 14 conductores experimentados, quienes completaron entre 8-12 recorridos por curva. Los resultados muestran que los valores de aceleración y desaceleración obtenidos no son constantes a lo largo de las rectas y las curvas, además que la desaceleración está fuertemente relacionados con la longitud de la recta de entrada y el radio de la curva, mientras, que las aceleraciones obtenidas dependieron principalmente de la longitud de la tangente de salida y el radio de la curva.

Plan Irregularity Coefficient from the Torsion Analysis of Irregular Structures

Resumen: En este trabajo se estudian los diferentes tipos de irregularidades en planta que comúnmente se presentan en edificaciones de hormigón armado y su influencia en la torsión accidental. Para ello se plantean modelos estructurales que reflejan configuraciones irregulares y a través de un análisis modal aplicado a cada uno de los modelos, se analizan los efectos de la irregularidad en su comportamiento dinámico. Paralelamente se estudian las diferentes metodologías para considerar la torsión accidental en el diseño sísmico, expuestas en los códigos de construcción de países americanos situados en regiones de alto peligro sísmico como Ecuador, Colombia, Perú, Venezuela, y Estados Unidos, haciendo énfasis en la Norma Ecuatoriana de Construcción 2015; así como metodologías propuestas por investigadores del tema. Finalmente se presenta una ecuación de cálculo de un coeficiente de irregularidad en planta para ser incluido en el diseño sísmico de estructuras el cual se basa en los porcentajes de participación modal de la masa de cada estructura analizada.

Abstract: This paper analyses the different types of plan irregularities that are commonly found in reinforced concrete buildings and its effect in accidental torsion. Therefore, there are proposed linear finite element structural models that reflect these structural configurations, and through a modal analysis it is analyzed the accidental torsion effects in their dynamic behavior. At the same time, there are studied different methodologies to consider the accidental torsion in the seismic design, exposed in the construction provisions of American countries located in high seismic hazard zones, emphasizing the Ecuadorian Standard of Construction 2015; as well as methodologies proposed by researchers of the subject. Finally, it is proposed a plan irregularity coefficient calculation equation to be included in the seismic design, which is based on the modal mass participation ratios of each structure analyzed.

Synthesis and Characterization of Magnetite Nanoparticles

Resumen: La síntesis de nanopartículas de óxidos de hierro ha captado gran interés en las últimas décadas debido a sus interesantes aplicaciones, entre ellas la remoción de contaminantes. En este trabajo se sintetizaron nanopartículas de magnetita mediante el método de co-precipitación y se estudió el efecto de la velocidad de agitación y el tiempo de reacción sobre el rendimiento, el tamaño y la distribución de tamaños, además, se estudió la influencia del pH del medio de dispersión en la aglomeración de las nanopartículas. Las nanopartículas fueron caracterizadas mediante microscopía electrónica de transmisión (MET), dispersión dinámica de luz (DLS), difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía Raman. Se observó que la velocidad de agitación y el tiempo de reacción influyen positivamente en el rendimiento de la reacción (85 a 94 %), tamaño (23 ± 13 a 7 ± 4 nm) y distribución de tamaño de las nanopartículas. Para las mejores condiciones de síntesis se obtuvieron nanopartículas de magnetita de 7 ± 4 nm, con un rendimiento del 94 % en la reacción y con un grado de aglomeración relativamente bajo. El pH del medio de dispersión influye en la aglomeración de las nanopartículas. Los resultados obtenidos indican que es factible obtener nanopartículas con un tamaño aceptable para aplicaciones medioambientales.

Abstract: Iron oxide nanoparticle synthesis has gained special attention during the last decades because of their interesting applications, such as contaminant removal from water. In this work, magnetite nanoparticles were synthetized using the co-precipitation method and we studied the effects of stirring speed and the reaction time on the yield, size and size distribution, also, was studied the influence dispersion medium pH, in the agglomeration of the nanoparticles. The nanoparticles were characterized using transmission electron microscopy (MET), dynamic light scattering (DLS), X ray diffraction (DRX) and Raman spectroscopy. It was observed that the stirring speed and reaction time have a positive influence on the reaction yield (85 to 94 %), nanoparticles size (23 ± 13 to 7 ± 4 nm) and size distribution. For the best synthesis conditions, magnetite nanoparticles of approximately 7 ± 4 nm were obtained, with a 94 % reaction yield, with a relatively low agglomeration degree. The dispersion medium pH has influence on the agglomeration of the nanoparticles. Results show that it is feasible to obtain magnetite nanoparticles with an acceptable size for environmental applications.

Preliminary Evaluation of the Effect of FeSO4·7H2O and CuSO4·5H2O Over the Oxidation of Achira Starch (Canna edulis) with Hydrogen Peroxide

Resumen: Existe gran diversidad de agentes oxidantes que permiten modificar almidones; sin embargo, la influencia de los catalizadores en el grado de oxidación continúa en investigación, por lo que el presente trabajo tiene como objetivo estudiar el efecto de FeSO4·7H2O y CuSO4·5H2O en la oxidación del almidón de achira con peróxido de hidrógeno. Para el alcance de este objetivo se modificó químicamente el almidón con 1 %, 2 % y 4 % de agente oxidante a diferentes relaciones de los catalizadores en cuestión. La evaluación cuantitativa de la oxidación se realizó por medio de espectroscopía infrarroja por transformadas de Fourier y titulación. Los resultados evidenciaron que el empleo de FeSO4·7H2O y CuSO4·5H2O en proporciones iguales, al 2 % de agente oxidante, promueve un mayor número de grupos carboxilo que la acción exclusiva del H2O2; verificando de esta manera la acción catalítica favorable de los sulfatos estudiados.

Abstract: There is a great diversity of oxidizing agents that can modify starches; however, the influence of the catalysts on the degree of oxidation is still in research, so the current work pretends to study the effect of FeSO4·7H2O and CuSO4·5H2O on the oxidation of achira starch (Canna edulis) with hydrogen peroxide. To aim this goal, the starch was chemically modified with 1 %, 2 % and 4 % of the oxidizing agent at different proportions of the mentioned catalysts. The quantitative evaluation of the oxidation was performed by Fourier transform infrared spectroscopy and titration. The results shown that the use of FeSO4·7H2O and CuSO4·5H2O in equal proportions, at 2% of oxidant, promotes a greater number of carboxyl groups in comparison with the exclusive action of H2O2; in this way, the catalytic action of the sulfates studied is verified.