Ingenius. Revista de Ciencia y Tecnología

FUNCTIONALIZED ENAMEL OF CERAMIC TILES BY SOL GEL TECHNIQUE (REVIEW)

Resumen La funcionalización de esmaltes para la industria de las baldosas cerámicas ha sido un frente de investigación importante en los últimos 15 años. Diferentes investigadores han centrado sus esfuerzos en conseguir superficies con atributos funcionales que incrementen el valor agregado del producto y a su vez aporten respuestas a las necesidades tecnológicas de nuestros tiempos. El presente artículo se concentra en hacer una revisión de la literatura científica dedicada a la obtención de superficies funcionales por medio de la técnica de sol-gel, la cual es apta para la fabricación de soluciones que se depositan formando capas finas sobre los esmaltes de cerámica tradicional con el fin de aportar características funcionales al mismo. El documento presenta las principales soluciones alcóxidicas usualmente empleadas, las diferentes técnicas de deposición haciendo énfasis en los hallazgos experimentales obtenidos por los diferentes autores, y presenta una síntesis de los efectos funcionales hasta la fecha obtenidos por medio de la técnica.

Abstract Functionalized enamels for the ceramic tile industry has been a research topic since the past 15 years. Different researchers have focused their efforts on achieving surfaces with functional attributes that increase product value and provide technical solutions for the technological needs of our times. This article presents a review of the scientific literature dedicated to obtaining functional surfaces by means of a sol gel technique, that provides a means for deposition and formation of thin layers on traditional ceramic enamels in order to provide functional characteristics. The document presents: typical used alcoxidic solutions, the different deposition techniques emphasizing the experimental findings obtained by the authors, and presents a synthesis of the functional effects obtained by means of the technique.

PHOTOVOLTAIC SIMULATION CONSIDERING BUILDING INTEGRATION PARAMETERS

Resumen Esta investigación calibra y valida un modelo de sistemas fotovoltaicos monocristalinos en la herramienta computacional System Advisor Model (SAM) para simulación de generación eléctrica, considerando las características meteorológicas en Cuenca (Ecuador), ciudad en altura próxima a la línea ecuatorial. Se obtiene el rendimiento eléctrico al desplegarse fotovoltaicos de características específicas, con inclinaciones que responden a techumbres típicas locales y distintas orientaciones. Se calcula la eficiencia con mediciones in situ durante un período de 18 días, para que, con datos meteorológicos se calibre un archivo climático para el año 2016. Se estiman rendimientos anuales acorde a inclinación y orientación, y a características técnicas de los fotovoltaicos. Se detectan pérdidas por acumulación de suciedad e incremento de temperatura de las placas. Se valida el modelo mediante una regresión lineal, al comparar los valores simulados con los datos obtenidos de mediciones in situ de un panel en posición horizontal. Los resultados indican una pérdida promedio de eficiencia de 2,77 % por condiciones de suciedad y de hasta el 30 % por incremento de temperatura. La validación del modelo mostró un coeficiente de determinación R2 = 0,996 y un RMSE normalizado de 8,16 %. Se concluye además que, por la latitud particular del sitio en estudio, a diferencia de la mayor parte del planeta, la disposición de paneles fotovoltaicos en cualquier orientación considerando pendientes bajas, no reduce significativamente el rendimiento en la generación de energía eléctrica anual.

Abstract This research calibrates and validates a model for monocrystalline photovoltaic systems in SAM (System Advisor Model) for power generation simulation, considering the meteorological characteristics of Cuenca, Ecuador, close to the equatorial line. The electrical performance is calculated by arranging photovoltaic systems with specific characteristics, with inclinations that respond to conventional local roofing and different orientations. Efficiency is calculated with in-situ measurements over a period of 18 days. Meteorological data were used to calibrate a weather file for the year 2016. Annual yields are estimated according to inclination and orientation, and technical characteristics of the photovoltaic system. Losses are detected due to dirt accumulation and increase in temperature of the panels. The model is validated by linear regression, by comparing the simulated values with the data obtained from in-situ measurements of a reference panel deployed horizontally. The results show an average efficiency loss of 2,77% for dirt conditions and up to 30% for temperature increases. The validation of the model showed a determination coefficient R2=0,996 and a normalized Root Mean Square Error (RMSE) of 8,16%. It is concluded that, because of the particular latitude of the study site, unlike most of the planet, the provision of photovoltaic panels in any orientation considering low slopes, does not significantly reduce the annual power generation performance.

APPLICATION OF FEED-FORWARD BACKPROPAGATION NEURAL NETWORK FOR THE DIAGNOSIS OF MECHANICAL FAILURES IN ENGINES PROVOKED IGNITION

Resumen En la presente investigación se explica la metodología para la creación de un sistema de diagnóstico aplicado a la detección de fallas mecánicas en vehículos con motores a gasolina mediante redes neuronales artificiales, el sistema se basa en el estudio de la fase de admisión del ciclo Otto, el cual es registrado a través de la implementación física de un sensor MAP (Manifold Absolute Pressure). Se emplea un estricto protocolo de muestreo y su correspondiente análisis estadístico. Los valores estadísticos de la señal del sensor MAP: área, energía, entropía, máximo, media, mínimo, potencia y RMS se seleccionaron en función al mayor aporte de información y diferencia significativa. Los datos se obtuvieron con la aplicación de 3 métodos estadísticos (ANOVA, matriz de correlación y Random Forest) para tener una base de datos que permita el entrenamiento de una red neuronal feedforward backpropagation, con la cual se obtiene un error de clasificación de 1.89e−11. La validación del sistema de diagnóstico se llevó a cabo mediante la provocación de fallas supervisadas en diferentes motores de encendido provocado.

Abstract This research explains the methodology for the creation of a diagnostic system applied to the detection of mechanical failures in vehicles with gasoline engines through artificial neural networks, the system is based on the study of the phase of Admission of the Otto cycle, which is recorded through the physical implementation of a MAP sensor (Manifold Absolute Pressure). A strict sampling protocol and its corresponding statistical analysis are applied. The statistical values of the MAP sensor signal as: area, energy, entropy, maximum, mean, minimum, power and RMS, were selected according to the greater input of information and significant difference. The data were obtained with the application of 3 statistical methods (ANOVA, correlation matrix and Random Forest) to obtain a database that allows the training of a neural network feed-forward backpropagation, with which you get an error of Classification of 1.89e−11. The validation of the diagnostic system was carried out by the provoking of failures supervised in different ignition engines provoked.

THERMODYNAMIC ANALYSIS OF ONE AND TWO STAGES ABSORPTION CHILLER POWERED BY A COGENERATION PLANT

Resumen Se han desarrollado modelos termodinámicos de enfriadores de agua por absorción de una etapa y ciclo no común de dos etapas que usan calor de desecho (de motores de combustión interna de 8,7 MW cada uno) para analizar las condiciones de operación de los equipos. Se ha realizado la comparación del sistema de una etapa con el sistema propuesto (2 etapas) en esta investigación. El coeficiente de desempeño (COP) obtenido para ambos sistemas fue el mismo, pero el calor removido del espacio refrigerado aumento de 1,3 MW (una etapa) a 1,6 MW (dos etapas) debido a que se recupera más energía residual utilizando un segundo generador. El calor residual aprovechado por el equipo de refrigeración fue de 3,8 MW y el factor de planta del proceso de cogeneración fue de 58,11 % y la capacidad de refrigeración del equipo fue de 1,623 kW. Finalmente, los ahorros económicos estimados por concepto de energía eléctrica que se tienen por poner en marcha el sistema de refrigeración por absorción que utiliza gases de escape como fuente de energía en lugar de un equipo común de refrigeración por compresión de la misma capacidad son 142 000,00 USD/año.

Abstract Thermodynamics models of a single and a noncommon double stage ammonia-water absorption chiller that use waste heat (from three reciprocating engines of 8.7 MW each one) are developed to analyze the performance of the chiller for different operative conditions. A comparison of a single stage refrigeration system with the two stages proposed system is performed in this paper. The coefficient of performance (COP) obtained for both systems are the same, but the heat flux removed from the cooling media with the two-stage system increase from 1.3MW (single stage) until 1.6 MW due to the heat recovered increased with the second generator. The heat recovered used by the chiller was 3.8 MW, and the utilization factor of the cogeneration plant was 58.11%, and the cooling capacity of the equipment was 1,623 kW. Finally, the estimated economics savings for electric power due to the implementation of the absorption chiller that uses exhaust gases in place of a common refrigeration system by vapor compression with the same cooling capacity was 142,000.00 USD/year.

THE WATER-ENERGY NEXUS: ANALYSIS OF THE WATER FLOW OF THE COCA CODO SINCLAIR HYDROELECTRIC PROJECT

Resumen Este artículo analiza la interrelación existente entre el agua y la energía, tomando como caso el análisis del flujo hídrico del Proyecto Hidroeléctrico Coca Codo Sinclair. Investiga el caso de este proyecto emblemático, donde los usos consuntivos del agua disminuirían el caudal de entrada al túnel de conducción, arriesgando con esto su capacidad de generación eléctrica. Se utiliza para ello una investigación de tipo bibliográfica. Se concluye que el proyecto Chalpi Grande y las fases siguientes de ríos orientales; y los proyectos de riego Cayambe-Pedro Moncayo y de agua potable Pesillo-Imbabura afectarían el caudal de entrada hasta en un 11 % y con ello su producción de energía, con lo cual queda en evidencia la necesidad de planificar el aprovechamiento de estos recursos considerando su nexo.

Abstract This article analyzes the interrelation between water and eergy, taking as a case the analysis of the water flow of the Coca Codo Sinclair Hydroelectric Project. Investigate the case of this emblematic project, where the water uses of consumption would decrease the inflow to the driving tunnel, which would risk its power generation capacity. Bibliographic research is used for this purpose. It is concluded that the Chalpi Grande project and the following phases of the Rios Orientales; and the Cayambe Pedro Moncayo irrigation projects and the Pesillo Imbabura potable water would affect the flow of inputs of the hydroelectric project by up to 11% and, therefore, their energy production, demonstrating the need to plan the use of these resources considering their nexus.

EMPIRICAL ESTIMATION OF THE PRESTRESSED OF A V-BELT THROUGH THE SLIP OF THE PULLEYS

Resumen La inspección de la pretensión de las bandas es una actividad de mantenimiento preventivo imprescindible; que, para poder ser realizada, requiere que la máquina esté apagada, generando un impacto económico en menor o mayor grado dependiendo del contexto operacional de cada máquina. El objetivo de esta investigación experimental es determinar un modelo matemático para el cálculo del pretensado de las bandas trapezoidales de perfil clásico y de alto rendimiento en función del deslizamiento; para lo cual se construyó un módulo de prueba, en el que se estableció la diferencia de las frecuencias de rotación entre la teórica y la real de la polea conducida, a medida que se incrementó el pretensado de la banda. Los datos arrojados se ajustaron a una función exponencial inversa, dando como resultado dos ecuaciones, una para las correas trapezoidales de perfil clásico y otra para las de alto rendimiento. La validación de estas ecuaciones se realizó mediante el coeficiente de correlación r de Pearson. Con la utilización del modelo matemático propuesto, se podrá minimizar el impacto económico de las actividades preventivas de revisión del pretensado de las bandas; puesto que, estas ecuaciones posibilitan la realización de esta actividad con la máquina encendida y a plena carga, requiriendo para ello únicamente la medición de las frecuencias de rotación de las poleas.

Abstract Inspecting the pre-tension of belts is an essential preventive maintenance activity, which requires that the machine is powered off to be carried out. This generates an economic impact of lesser or greater degree depending on the operational context of each machine. The objective of this experimental investigation is to determine a mathematical model, for calculating the pre-tension of v-belts of classic profile and high performance as a function of the slip. To achieve this objective, a test module was built to establish the difference between the theoretical and real rotation frequencies of the driven pulley, as the pre-tension of the belt was increased. Then, an inverse exponential function was adjusted to the data obtained, resulting in two equations for v-belts of classic profile and of high throughput, respectively; these equations were validated using Pearson’s r correlation coefficient. The proposed mathematical model can be used to minimize the economic impact of checking the pre-tension of the belts, since it allows carrying out this activity with the machine operating on full load, requiring only the measurement of the rotation frequencies of the pulleys.

ANALYSIS AND COMPARATION OF ISDB-T USING MODULATIONS OFDM AND CC-OFDCM

Resumen La Televisión Digital Terrestre está orientada a sustituir las transmisiones de televisión analógica, al utilizar la modulación OFDM (multiplexación por división de frecuencias ortogonales), con esta modulación se puede realizar transmisiones para equipos fijos y móviles. Sin embargo, en el caso de sistemas de recepción de televisión digital como teléfonos inteligentes, portátiles y otros dispositivos móviles tienen problemas en la recepción causados por el efecto multicamino. En este proyecto se realiza la simulación de las modulaciones OFDM y CC-OFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales mediante Codificación por Convolución) para el estándar de televisión ISDB-T (Radiodifusión Digital de Servicios Integrado para Televisión). Por medio de Simulink del entorno Matlab, se simuló los diagramas de bloques de ambas arquitecturas para observar los resultados al transmitir datos, midiendo el BER (Tasa de Bit Errado), el retardo y el número de portadoras, bajo los siguientes canales: AWGN (Ruido Gaussiano Blanco Aditivo), Terreno tipo A (terreno rural) y Terreno tipo C (terreno urbano). De los resultados obtenidos se muestra que la modulación CC-OFDM tiene una mayor eficiencia, debido a que presenta un BER mayor y reducción en el retardo en la recepción.

Abstract Digital Terrestrial Television (DTT) is focused on replacing analogue television transmissions, however, with the modulation used OFDM (orthogonal frequency division multiplexing), transmissions can be made for fixed equipment. However, in the case of digital television reception systems such as smartphones, laptops and other mobile devices have reception problems caused by the multipath effect. In this project, the OFDM and CC-OFDM modulations (Orthogonal Frequency Division Multiplexing by Convolution Coding) are implemented in software Simulink for the ISDB-T (Integrated Services Digital Television Broadcasting) standard. By means of Simulink de Matlab the respective block diagrams of their architectures were implemented to observe the results when transmitting data, measuring the BER (Bit Error Rate), the delay and the number of carriers, under three types of channels such as: AWGN (Additive White Gaussian Noise), Type A land (rural land) and Type C land (urban land) in order to observe which modulation presents the best efficiency. From the obtained results it is shown that CC-OFDM modulation has her efficiency, because it has a higher BER and reduction in the reception delay.

MIGRATION TO NGN IN THE GRANMA PROVINCE

Resumen Debido a la necesidad de introducción e integración de la red de la provincia Granma, hacia una red NGN, como solución a las deficiencias en la infraestructura de la misma, en el presente trabajo se brinda una propuesta de Red de Nueva Generación para la provincia Granma partiendo de las condiciones actuales de esta y considerando la existencia del dorsal nacional IP/MPLS como transporte. Primeramente, se analiza la estructura del modelo NGN, así como sus características, facilidades y protocolos de señalización. Posteriormente se realiza un profundo análisis del equipamiento propuesto por el fabricante Huawei, evaluando la disponibilidad y las potencialidades de esta tecnología. Finalmente, se exponen elementos que contribuyen a la migración de la red de telecomunicaciones actual de Granma hacia una red NGN.

Abstract Due to the need of introducing and integrating the province network into a Next Generation Network, as a solution to the deficiencies of its infrastructure, in this paper a proposal for a Next Generation Network for Granma province is done, based on its current conditions and considering the existence of the IP/MPLS national backbone as transport. Firstly, the Next Generation Network model structure features, facilities and signaling protocols are analyzed. Secondly, a detailed analysis of the equipment proposed by the Huawei manufacturer is performed, evaluating the availability and potentials of this technology. Finally, elements that contribute to the migration of the current telecommunications network in Granma Province to a Next Generation Network are discussed.

ANALYSIS OF THE ELECTROLYTE OF AN AUTOMOTIVE ACCUMULATOR FOR DIFFERENT TEMPERATURES IN STARTING CONDITION

Resumen Una batería automotriz del tipo plomo ácido es un elemento que genera una fuerza electromotriz capaz de abastecer de energía a todo el sistema eléctrico del vehículo. En el presente estudio se analiza el comportamiento de la densidad específica del electrolito durante la condición de arranque de un motor térmico; además, se considera como una variable, el gradiente de temperatura de funcionamiento que puede estar expuesto una batería automotriz. Obteniendo resultados de una variación inversamente proporcional del comportamiento de la temperatura del electrolito y su densidad en las celdas del acumulador durante la condición de arranque. Se concluye que las condiciones externas como la temperatura pueden afectar directamente a la densidad y las condiciones eléctricas de un acumulador, así como identificar el comportamiento de estas durante el funcionamiento en un vehículo.

Abstract An automotive battery of the acid lead type is an element that generates an electromotive force capable of supplying energy to the entire electrical system of the vehicle. In this investigation, the behavior of the specific density of the electrolyte during the start-up condition of a heat engine is analyzed; the operating temperature gradient at which the battery can be exposed is also considered as a variable. According to the results, the electrolyte temperature is inversely proportional to its density in the cells of the accumulator during the start-up condition. It is concluded that external conditions, such as the temperature, can directly affect the density and electrical conditions of an accumulator, and can identify the behavior of these during the operation in a vehicle.