Revista Politécnica

Gestión de la Madurez Tecnológica Nivel 1 (TRL 1); Estrategia de Gestión de la Innovación de Producto en Procesos de Diseño Mecánico

Resumen: Desde el punto de vista de la gestión tecnológica, la formulación de estrategias es la actividad clave para un líder de proyecto además de proponer estrategias evaluables, validadas y repetibles. El líder del proyecto además, debe justificar sus estrategias con respecto a los sistemas de innovación como puede ser el uso de los niveles de maduración de la tecnología (TRL) para que los departamentos de ingeniería, financiero y mercadotecnia gestionen los recursos para cumplir con las actividades solicitadas. Esta investigación muestra evidencia del tipo de actividades estratégicas que genera un departamento de ingeniería para la innovación de producto, específicamente en el diseño y estándares de madurez tecnológica. Parte de visualizar el cumplimiento de una especificación TRL 1, seguido de demostrar por medios de análisis de ingeniería mecánica el cómo se puede estandarizar eficientemente un proceso analítico de corte de material con métodos de elemento finito y la ayuda del CAE para convertirlo en un proceso que permita certidumbre en procesos no comunes ni considerados en el diseño mecánico, el resultado puede resultar innovador para la enseñanza de la ingeniería mecánica e incluso para la manufactura del troquelado si se cuentan con las herramientas de cómputo o alianzas con centros de investigación y desarrollo.

Abstract: From the point of view of technological management, the strategy is the key for a project leader in addition to evaluable validated and repeatable strategies. The project leader must also justify its strategies regarding innovation systems, such as the use of Technology Readiness Level (TRL) for the engineering, financial and marketing departments. This research gives evidence of the strategic activities generated by the engineering department focused on product innovation, specifically in the design process and technological maturity. This research shows evidence of the type of strategic activities by an engineering department for product innovation, specifically in the design and tecnological standards. It begins focusing on compliance TRL 1 specification, proving by mechanical engineering analysis how to efficiently standardize a die cutting with finite element methods (CAE) developing a process that allows certainty in die cutting that is not common or considered in mechanical design, the result can be innovative for the teaching of mechanical engineering and even for the manufacture of die cutting if there are computer tools or alliances with research and development centers.

Evaluación de la Actividad de los Movimientos en Masa de Cachi Alto-Pujilí, Ecuador Mediante Monitoreo Instrumental de Bajo Costo

Resumen: La zona de Cachi Alto está ubicada en la serranía ecuatoriana, formando parte de las estribaciones orientales bajas de la Cordillera Occidental, aproximadamente a 90 Km al suroeste de Quito. El área forma parte de una extensa región donde ocurren procesos geodinámicos externos o movimientos en masa, tanto activos como inactivos de dimensiones variables. El objetivo del estudio es evaluar el estado de la actividad de los movimientos en masa, incluyendo la tendencia o dirección de movimiento de los materiales, datos con los cuales se propone también la tipología de los procesos geodinámicos. Esta investigación presenta los resultados del monitoreo instrumental realizado mediante extensómetros artesanales y estación total, combinado con cartografía de deformaciones superficiales de la corona de un deslizamiento antiguo. Las magnitudes y tendencias de los movimientos varían entre 10 mm y 1302 mm hacia el norte y sur y los resultados del monitoreo establecen desplazamientos en varias direcciones en la componente horizontal, además de asentamientos y levantamientos en la componente vertical en varias zonas ubicadas en la parte superior del deslizamiento antiguo. Con base en los resultados obtenidos, los movimientos en masa son catalogados como reactivados y toda la zona puede interpretarse como inestable. Finalmente, considerando la dinámica existente, se concluye que los procesos geodinámicos dentro del área no tienen relación con deslizamientos clásicos, razón por la cual las deformaciones superficiales posiblemente están relacionadas con procesos de reacomodamiento de bloques en una zona afectada por deformación gravitacional profunda en laderas.

Abstract: The Cachi Alto zone is located in the Ecuadorian mountain range, as part of the Eastern foothills of the Western Cordillera, approximately 90 Km to the southwest of Quito. The area is part of an extensive region where many external geodynamic processes or mass movements occur, both active and inactive of variable magnitudes. The aim of the study is to assess the state of the activity of mass movements, including the trend or direction of movement of materials, data with which the type of geodynamic processes is also proposed. This research shows the results of instrumental monitoring performed through handmade extensometers and total station theodolite, combined with surface deformation mapping of the crown of the old landslide Cachi Alto. The magnitudes of the displacements and trends vary between 10 mm and 1302 mm to the north and to the south. The monitoring results establish movements in various directions in the horizontal component, as well as settlements and uplifts in the vertical component in various zones located in the upper part of the ancient landslide. Taking into account the obtained results, the mass movements are classified as reactivated and the entire area can be interpreted as unstable. Finally, considering the existing dynamics, it is possible to conclude that geodynamic processes into the area are not related to classical landslides, which is why surface deformations are possibly related to block rearrangement processes in an area affected by deep seated gravitational slope deformation.

Modelo de Base Fenomenológica de un Reformador de Etanol con Vapor de Agua

Resumen: Se propone un modelo semifísico de base fenomenológica (MSBF) para el proceso de reformado de bioetanol con vapor de agua para la producción de hidrógeno en un microrreactor tipo monolítico de tres etapas (deshidrogenación de etanol, reformado de acetaldehído y desplazamiento con vapor de agua). El modelo desarrollado consta de 16 ecuaciones diferenciales para cada partición del reactor, con lo que se logra representar la evolución temporal y espacial de las fracciones molares de los compuestos involucrados en el proceso y la temperatura de la fase gaseosa en cada partición. La simulación del modelo permitió verificar su validez con los resultados experimentales reportados en la literatura.

Abstract: This document proposes a phenomenological based semi-physical model (PBSM) for ethanol reforming process in a three-stage (ethanol dehydrogenation, acetaldehyde reforming and water-gas-shift) low-temperature monolithic micro-reactor. The integrated model consists of 16 differential equations for each partition, representing the time and space dynamics of each species molar fractions and gas phase temperature on the three stages of the process. This model is fitted to represent correctly the kinetic and transport phenomena inherent to the process and the species involved as well as the effects of temperature change on process variables. The model simulations allow to verify the model validity regarding experimental data obtained from the literature.

Modelación Numérica Tridimensional del Medidor de Caudal Palmer-Bowlus Aplicando el Programa FLOW-3D.

Resumen: El medidor de caudal Palmer-Bowlus fue desarrollado en 1936, como una adaptación del medidor Venturi para uso en alcantarillado, debido a la dificultad en la modificación de la solera de la tubería. Existen medidores Palmer-Bowlus a la venta en el sector comercial de un solo cuerpo con su respectiva curva de descarga, cuya adquisición incrementa el costo de los proyectos de alcantarillado. Con base en el modelo físico del medidor Palmer-Bowlus (Torres & Vásquez, 2010), esta investigación tuvo como objetivo realizar la modelación numérica tridimensional de estos medidores, considerando cuatro diámetros de tubería: 160 mm, 200 mm, 250 mm y 400 mm; los diámetros seleccionados son los de mayor uso, de acuerdo con la información provista por la Empresa Pública Metropolitana de Agua Potable y Saneamiento de Quito (EPMAPS). Las curvas de descarga fueron calibradas y validadas mediante el programa FLOW-3D. El mallado tuvo gran influencia en la calidad de los resultados y en la duración de la simulación numérica; al contrario, la rugosidad y los modelos de turbulencia (RNG y k-e) tuvieron poca influencia. Las curvas de descarga obtenidas en la modelación numérica tienen buena aproximación a las obtenidas en el modelo el físico.

Abstract: The Palmer-Bowlus flume was developed in 1936, as an adaptation of the Venturi flume for the use in sewer systems, due to the difficulty in modifying the pipe invert. There are commercially available single-body Palmer-Bowlus flume with their respective discharge curves, which increase the cost of sewer projects. Based on the physical model of the Palmer-Bowlus flume (Torres & Vásquez, 2010), the aim of this research was to carry out the three-dimensional numerical modeling of these flow meters, considering four pipe diameters: 160 mm, 200 mm, 250 mm and 400 mm; the selected diameters are the most used ones, according to the information provided by the Empresa Pública Metropolitana de Agua Potable y Saneamiento de Quito (EPMAPS). The discharge curves were calibrated and validated using the FLOW-3D program. Meshing had a great influence on the quality results and duration of the numerical simulation; in contrast, the roughness and turbulence models (RNG y k-e) had little influence. The discharge curves obtained in the numerical modeling have good approximation to those obtained in the physical model.

Análisis de Derrames de Petróleo en el Campo Ancón Mediante Sistemas de Información Geográfica

Resumen: La industria petrolera en el Ecuador inició en 1911 con la perforación del pozo exploratorio ANC001, ubicado en el bloque Gustavo Galindo Velasco (conocido como Campo Ancón); convirtiéndose en el primer campo petrolero con más de 100 años de producción. Esta industria ha traído beneficios económicos para el país, sin embargo, está atada a actividades que impactan sobre el medio ambiente como los derrames de petróleo. En esta investigación se analizan las operaciones que la empresa operadora efectúa, se determinan zonas con mayor probabilidad a la ocurrencia de derrames, se analizan causas y efectos, se identifican zonas vulnerables y se propone una alternativa para reducir los tiempos de respuesta. La herramienta empleada como metodología es Sistemas de Información Geográfica, software que ayuda al gerenciamiento de la prevención y control de los derrames, mediante mapas. Como resultados, se identificaron 297 derrames y 6 áreas con alta probabilidad a estos eventos. La mayoría de ellos se dan por falta de mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos e instalaciones y el uso de mecanismos de extracción de crudo operados manualmente. Finalmente, con la alternativa sugerida usando rutas óptimas, se logra mejorar el tiempo de respuesta en un promedio de 20 minutos.

Abstract: The oil industry in Ecuador started in 1911 with the drilling of an exploratory well ANC001, located in the Gustavo Galindo Velasco block (known as Ancon Field); becoming the first oil field with more than 100 years of production. The development of this industry has brought economic benefits for the development of the country; however, it is tied to activities that have caused serious impacts on the environment such as oil spills. In this investigation, operations carried out by the operating company are analyzed, areas with a higher probability of the occurrence of spills are determined, causes and effects are analyzed, vulnerable areas are identified and alternatives are proposed to reduce response times. The tool used as methodology is Geographic Information Systems, software that helps to manage the prevention and control of spills, through the generation of maps. As results, 297 spills and 6 areas with high probability of these events were identified. Most of them are due to the lack of preventive and effective maintenance of the equipment and facilities and the use of manually operated crude oil extraction mechanisms. Finally, with the suggested alternative using optimal routes, the response time can be improved by an average of 20 minutes.

Migración de Finos en el Reservorio Hollín: Diagnóstico, Evaluación y Prácticas de Estimulación desde el Laboratorio hasta la Implementación en Campo

Resumen: El presente estudio muestra las diferentes pruebas de laboratorio utilizadas para reconocer los mecanismos de daño de formación y enlazar el comportamiento de producción asociado con la arenisca Hollín de la Cuenca Oriente. Se sugieren distintos tratamientos para mejorar la productividad y expandir la vida productiva del pozo. El análisis comienza con un diagnóstico con base en los históricos de producción del campo de estudio, definiendo la migración de finos como mecanismo de daño principal, esta hipótesis es luego verificada mediante Difracción de rayos X que nos mostraron la presencia de caolinita e ilita en los núcleos estudiados. Una vez identificado el mecanismo de daño del reservorio Hollín se procedió a recomendar fluidos amigables con la formación, así como tratamientos de estimulación matricial en base de las pruebas de retorno de permeabilidad para fluidos de control, sistemas ácidos, estabilización de finos, y modificadores de permeabilidad relativa. Además, se propone fractura hidráulica en combinación con los tratamientos antes descritos como alternativa para mejorar y extender la vida productiva de los pozos.

Abstract: This study shows laboratory tests used to recognize formation damage mechanisms and corresponding production behavior for the Hollin sandstone located in the Oriente Basin. Different stimulation treatments are suggested to improve productivity and expand the productive life of the well. The analysis begins with diagnosis based on historical production data where fines migration is hypnotized as a main formation damage mechanism, which is verified by the presence of kaolinite and illite in core data obtained from X-ray Diffraction tests. Once the main damage mechanism is identified, different treatments are recommended on regained permeability tests for completion brines, acid blends, fines stabilization, and relative permeability modifiers. Furthermore, hydraulic fracturing in combination with treatments described previously is proposed as an alternative to improve and extend the productive life of the well.