Ingeniería e Investigación

A review of producing hard coatings by means of duplex treatments using an electroplated coating-thermochemical treatment combination

Los tratamientos dúplex se han desarrollado con el objetivo de superar las desventajas presentadas por tratamientos simples realizados sobre superficies de diferentes materiales y contar, en forma combinada y complementaria, con las propiedades que cada uno de estos métodos suministra individualmente. En el caso de recubrimientos electrolíticos de cromo duro la diferencia entre los coeficientes de expansión térmica del hierro y el cromo produce grietas en la película depositada, a través de las cuales migran agentes corrosivos que conducen a la pérdida de la integridad del sistema. Asimismo, la obtención de películas de nitruro de cromo sobre sustratos de acero mediante deposición directa por deposición física de vapor (Physical Vapor Deposition, PVD, por sus siglas en inglés), está limitada debido a su elevado costo, bajo espesor obtenido y baja resistencia a la corrosión por presencia de microporos. Se han realizado estudios que combinan recubrimientos electrolíticos de cromo con tratamientos termoquímicos realizados por plasma o en hornos de atmósfera controlada o bajo vacío, con los cuales se han obtenido, por transformación química y microestructural con nitrógeno o carbono, compuestos tipo Cr xN, Cr xCyN y Cr xCy que permiten superar las desventajas mencionadas por sellado de las grietas de la película de cromo duro e incremento en la magnitud de sus valores de dureza y densidad, con mejora en la resistencia al desgaste y corrosión

Duplex treatments have been developed to overcome the disadvantages presented by simple treatments to surfaces of different materials and have, in a combined and complementary way, the properties that each of these methods supplies individually. The difference between thermal expansion coefficients for Fe and Cr in hard chrome plating leads to crack formation in the deposited coat, through which corrosive agents migrate and reduce the system's integrity. Direct deposition by physical vapour deposition (PVD), used for obtaining chromium nitride films on steel substrates, is limited by high production costs, the low thickness obtained and low resistance to corrosion due to the presence of micro pores. Some studies have combined an electroplated chromium with thermochemical treatments made in a controlled atmosphere or vacuum furnaces or by plasma. This kind of duplex treatment allows compounds such as Cr xN, Cr xCyN and Cr xCy to be obtained from chemical and micro structural transformation of chromium with nitrogen and/or carbon, the sealing of cracks in the coating and increasing the magnitude of properties like hardness and density, improving wear and abrasion and corrosion resistance.

Gasification from waste organic materials

En este artículo se describe tanto la operación del gasificador de biomasa de lecho fijo, diseñado y construido por el Grupo de Investigación en Mecanismos de Desarrollo Limpio y Gestión Energética, como el equipo en sí y su sistema de medición. Las experimentaciones desarrolladas se han hecho con diversos desechos agroindustriales (biomasas como madera residual y cáscaras de coco, cacao y café), donde se toman mediciones de temperaturas a lo largo del lecho, su presión, el caudal de aire de entrada y el porcentaje de composición de monóxido y dióxido de carbono en el gas de síntesis producido en el proceso. El resultado de las experiencias ha sido la obtención de un gas combustible adecuado para ser introducido en un motor de combustión interna que posteriormente pueda generar energía eléctrica, ya que en varios puntos de la operación se ha obtenido mayor cantidad de monóxido de carbono que de dióxido de carbono. De la experimentación fue posible observar que un equipo de gasificación de estas características es adecuado para llevar energía a lugares que tienen difícil acceso a ésta (como varios sectores rurales de América Latina) o a sitios que produzcan una cantidad importante de desechos agroindustriales. En el proceso se obtuvieron temperaturas, en la zona de combustión, de alrededor de 1.000 °C, con un gas de síntesis que, en su composición, alcanzó a tener porcentajes superiores al 20% en monóxido de carbono, obteniendo de esta forma un gas combustible.

This article describes the fixed bed biomass gasifier operation designed and built by the Clean Development Mechanisms and Energy Management research group, the gasifier equipment and the measurement system. The experiment involved agro-industrial residues (biomass such wood chips, coconut shell, cocoa and coffee husk); some temperatures along the bed, its pressure, inlet air flow and the percentage of carbon monoxide and carbon dioxide in the syngas composition were measured. The test results showed that a fuel gas was being obtained which was suitable for use with an internal combustion engine for generating electricity because more carbon monoxide than carbon dioxide was being obtained during several parts of the operation. The gasification experimentation revealed that a gasifier having these characteristics should be ideal for bringing energy to areas where it is hard to obtain it (such as many rural sites in Latin-America) or other places where large amounts of agro-industrial wastes are produced. Temperatures of around 1,000°C were obtained in the combustion zone, generating a syngas having more than 20% carbon monoxide in its composition, thereby leading to obtaining combustible gas.

Behaviour of the interface between concrete and FRP using serial/parallel mixing theory

Diversos estudios experimentales han mostrado que uno de los factores que afectan el comportamiento de estructuras de concreto externamente reforzadas con Fiberglass Reinforced Plastic (FRP, por sus siglas en inglés) es la adherencia entre el concreto y el FRP. En complemento a la experimentación, en este artículo se propone el uso de la teoría de mezclas serie/paralelo en la simulación numérica como una herramienta para estudiar el comportamiento de la interfaz concreto-epoxi-FRP. Además, se presenta un ejemplo en el que se analizan los resultados de la simulación de un ensayo de adherencia por flexión y se contrastan con los obtenidos experimentalmente.

Experimental research has shown that one of the key factors affecting the behaviour of reinforced concrete structures strengthened with externally-bonded fibre-reinforced polymer (FRP) is the bonding behaviour between concrete and FRP laminates. As a complement to experimentation, this paper proposed the use of serial/parallel mixing theory in numerical simulation, which is a tool for studying the behaviour of the concrete-FRP epoxy interface. An example is presented which analyses beam test simulation results and compares them with the experimental results.

Analysing transfer phenomena in osmotic evaporation

La evaporación osmótica es una modificación de los procesos tradicionales que utilizan membranas; mediante un diferencial de presión de vapor, producido por una solución de extracción fuertemente concentrada, se transfiere agua solo en forma de vapor a través de una membrana que actúa como cuerpo hidrófobo. Este proceso tiene múltiples ventajas comparado con los procesos tradicionales, pues permite trabajar a presión atmosférica y baja temperatura, ideal para productos sensibles al calor. En este documento se presentan y analizan de forma sintética los fenómenos de transferencia de masa y calor del proceso y se describen los modelos usados para calcular parámetros de interés como flujos, temperaturas, coeficientes de transferencia y sus interrelaciones cuando se utilizan módulos de fibras huecas, con el fin de proveer una herramienta de consulta rápida y concreta.

Osmotic evaporation is a modification of traditional processes using membranes; by means of a vapour pressure differential, produced by a highly concentrated extraction solution, water is transferred through a hydrophobic membrane as vapour. This technique has many advantages over traditional processes, allowing work at atmospheric pressure and low temperatures, this being ideal for heat-sensitive products. This paper presents and synthetically analyses the phenomena of heat and mass transfer which occurs in the process and describes the models used for estimating the parameters of interest, such as flow, temperature, heat transfer rate and the relationships that exist amongst them when hollow fibre modules are used, providing a quick reference tool and specific information about this process.

R-chaosoptimiser: an optimiser for unconstrained global nonlinear optimisation written in R language for statistical computing

This paper discusses using R-chaosoptimiser, an R language package for nonlinear optimisation based on gradient techniques and chaos optimisation algorithms. Its implementation was based on three building blocks which could be executed alone or un combination: the first carrier wave algorithm, the chaos-based cyclical coordinate search method and the second wave carrier algorithm. Using chaos optimisation algorithms allows the tool to break away from local optimal points and converge towards an overall optimum inside a predefined search domain. Within the previous components, a user would be specifying the BFGS algorithm for refining the current best solution. Using the BFGS algorithm is not mandatory, so that its implementation was able to optimise problems having objective function discontinuities. However, the BFGS algorithm is a powerful local search method, meaning that it is used to exploit current knowledge about an objective function for improving a current solution; an explanatory example is presented.

En este artículo se discute la implementación de rchaosoptimizer, un paquete de R para la optimización no lineal basada en técnicas de gradiente y algoritmos de optimización caóticos. La implementación está basada en tres bloques constructivos que pueden ser ejecutados solos o combinados: 1) el algoritmo de primera onda; 2) el método de búsqueda por coordenadas cíclicas basado en caos; y, 3) el algoritmo de segunda onda. El uso de algoritmos de optimización caóticos permite a la herramienta implementada escapar de puntos óptimos locales y converger al óptimo global dentro del domino predefinido de búsqueda. Dentro de los componentes previos, el usuario podría especificar una llamada al algoritmo BFGS para refinar la solución actual. El uso del algoritmo BFGS no es obligatorio, tal que la implementación es capaz de optimizar problemas con discontinuidades en la función objetivo. Sin embargo, el algoritmo BFGS es un método poderoso de búsqueda local, tal que, él es usado para explotar el conocimiento sobre la función objetivo para mejorar la solución actual. Finalmente, en ejemplo exploratorio es presentado.

Potential production of electricity from biogas generated in a sanitary landfill

El papel de la energía en la vida de las sociedades modernas ocupa un lugar central en casi todos los sectores económicos, sociales y culturales. La energía se considera como un ingrediente irreemplazable para las sociedades económicas y el progreso industrial. El objetivo de esta investigación fue estimar la generación de biogás del relleno sanitario de Ensenada (estado mexicano de Baja California) con la finalidad de conocer la cantidad de energía que se podría generar con los residuos sólidos depositados en él. La estimación de biogás se llevó a cabo en dos etapas: 1) se realizó un estudio de caracterización de residuos; 2) se siguieron los lineamientos propuestos por SCS Engineers (2009) del Modelo Mexicano de Biogás versión 2.0. Los resultados muestran una gran cantidad de materia orgánica (aproximadamente el 70%), lo cual es un aspecto clave en el proceso anaeróbico de los residuos. En cuanto a la generación de energía, se tiene que se llegará a una capacidad máxima de 1,90 MW en el 2019. Dicha energía podría aumentar la capacidad de generación eléctrica existente en Ensenada aproximadamente en un 3,46% y abastecer el 60% de la energía necesaria para alumbrado público, con un ahorro de 1.423 millones de dólares.

Energy forms the cornerstone of almost every economic, social and cultural sector in modern societies. Energy is regarded as an irreplaceable ingredient in such societies' industrial development. The aim of this research was to estimate the generation of biogas in the city of Ensenada's sanitary landfill to ascertain the amount of energy which could be generated from the solid waste being disposed of. Biogas estimates were conducted in two stages: a waste characterisation study followed by implementing the regulations proposed by SCS Engineers (SCS Engineers, 2009) regarding the Mexican biogas model (version 2.0). The results showed that a large quantity of organic matter (around 70%) is a key element in anaerobic degradation of waste. As to energy generation, it is believed that a full 1.90 MW capacity will be reached in 2019. Such energy could increase Ensenada's current electricity generation capacity by 3.46% and provide 60% of the energy needed for street lighting, thereby leading to USD $1.423 million in savings.

Analysis of a cascaded multilevel inverter with fault-tolerant control

Los inversores multinivel en cascada son ampliamente utilizados en la industria para el control de la velocidad en motores y aun cuando los inversores son muy confiables en su operación, diversas fallas en ellos pueden ocurrir, llegando a degradar el comportamiento de los motores o incluso producirse el paro total del sistema. Cuando una falla se presenta es deseable mantener en operación el sistema aun en régimen degradado y la implementación de sistemas tolerantes a fallas en ese tipo de dispositivos son una buena opción. En este trabajo se ofrece una estrategia generalizada relativa a tolerar fallas en los dispositivos semiconductores de un inversor multinivel en cascada de siete niveles y se incluyen los resultados en simulación y experimentales para la validación del método.

Cascaded multilevel inverters are widely used in industry for speed control of induction motors and, even when the converters' operation is highly reliable, several faults can occur, leading to poor engine performance or even causing the whole system to stop. It is desirable to keep the system operational when a failure occurs, even when degraded, and implementing fault-tolerant systems are thus a good choice. This paper presents a general strategy for fault-tolerant control in a 7-level cascaded multilevel inverter (the faults are in semiconductor devices); the paper includes simulation and experimental results to validate the method.

Alternatives for erosion control by using conventional coverage, non-conventional coverage and revegetation

El comportamiento del hombre con relación al mal uso de los suelos tiene efectos negativos sobre este recurso, generando la pérdida de fertilidad de estos y procesos de degradación y desertificación, lo cual repercute directamente en la disminución y el deterioro de los recursos hídricos, la erosión y el cambio de las condiciones climáticas hacia condiciones más secas². Últimamente se ha evidenciado cómo el recurso suelo en nuestro país ha sufrido un deterioro gradual, generado por fenómenos de erosión y de remoción de masas producidos por diversos factores, entre los cuales encontramos la erosión física y química, sumado a eventos negativos como el cambio climático y la sedimentación de los ríos, lo cual supone un impacto negativo en el ambiente. Entre los más importantes problemas ambientales -cambios, alteraciones y amenazas- que están afectando a los geoecosistemas de las regiones mediterráneas áridas, semiáridas y subhúmedas secas a comienzos del tercer milenio, la erosión del suelo y la desertificación constituyen los de mayor extensión espacial e incidencia ambiental y económica; adicional a ello, el cambio global puede exacerbarlos (Ingram et al., 1996; Williams et al., 1996). En vista de la problemática ambiental expuesta se debe buscar realizar procesos de recuperación de la cobertura vegetal del suelo e implementar medidas de control y mitigación de la erosión mediante el uso de mecanismos que en lo posible sean lo más natural posible y no induzcan nuevos impactos ambientales. Por lo tanto, en la presente revisión bibliográfica se documenta el estado del arte de las alternativas que se están manejando en bioingeniería para el control de la erosión.

Humankind's unsustainable behaviour regarding land-use has negative effects on the environment, leading to loss of fertility and degradation and desertification; this has a direct impact on the decline and deterioration of water resources, soil erosion and thus changes in the weather leading to drier conditions. The foregoing are caused by the misuse of soil². The way soil resources have suffered gradual deterioration has become evident in Colombia during recent years; this has been produced by erosion and the removal of mass caused by various factors including physical and chemical erosion. All the above, together with negative events such as global climate change and the sedimentation of rivers, means a negative environmental impact . Soil erosion and desertification are major environmental issues regarding disturbances and threats affecting the arid, semiarid and dry sub-humid Mediterranean region's geoecosystems in the third millennium; additionally, economic global change may exacerbate such problems (Ingram et al., 1996; Williams et al., 1996). Regarding soil deterioration, soil vegetation cover and erosion control and mitigation measures should be introduced by using mechanisms which should be as natural as possible and do not induce fresh impacts on the environment. This literature review has thus documented the state of the art regarding several alternatives for erosion control currently involving bioengineering.

Rating curve estimation using Envisat virtual stations on the main Orinoco river

La estimación de curvas de gasto (relación altura-caudal) para las estaciones hidrométricas que representan las secciones transversales de un río es una de las tareas fundamentales de la hidrometría, ya que estas permiten, entre otras cosas, la deducción de los caudales medios diarios del río sobre esas secciones. Dicha información es fundamental para cualquier tentativa de modelación hidrológica; sin embargo, la disminución de estaciones de control para el monitorio hidrológico sobre grandes cuencas es patente a nivel mundial. Desde hace cinco años diferentes estudios en hidrología espacial han demostrado que la altimetría radar por satélite permite densificar la información disponible sobre las redes de monitoreo hidrológico gracias a la introducción de las llamadas estaciones virtuales y que la utilización conjunta de esta información, junto con registros de caudales medidos in situ implican la estimación de curvas de gasto en las nombradas estaciones. Este estudio presenta las curvas de gasto deducidas para cuatro estaciones virtuales Envisat sobre el cauce principal del río Orinoco. Los caudales en las estaciones virtuales fueron estimados aplicando el modelo 1D de Muskingum-Cunge. Los errores entre caudales medidos y estimados son inferiores al 1%. Se ha aplicado una metodología que permite deducir la profundidad media del flujo cero, la cual en este caso nos ha llevado a encontrar profundidades que varían entre once y veinte metros a lo largo de los 130 km del río Orinoco representados por las estaciones virtuales consideradas.

Rating curve estimation (height-stream relation) made by hydrometric stations representing cross-sections of a river is one of hydrometrics' fundamental tasks due to the fact that it leads to deducing a river's average daily flow on that particular section. This information is fundamental in any attempt at hydrological modelling. However, the number of hydrological control stations monitoring large hy-drological basins has been reduced worldwide. Space hydrology studies during the last five years have shown that satellite radar altimetry means that hydrological monitoring networks' available information can be densified due to the introduction of so-called virtual stations and the joint use of such information along with in-situ measured flow records for estimating expenditure curves at these stations. This study presents the rating curves for 4 Envisat virtual stations located on the main stream of the Orinoco River. Virtual stations' flows were estimated by using the Muskin-gum-Cunge 1D model. There was less than 1% error between measured and estimated flows. The methodology led to reducing average zero flow depth; in this case, it led to depths ranging from 11 to 20 meters being found along the 130 km of the Orinoco River represented by the virtual stations being considered.

Stochastic approximation algorithm for industrial process optimisation

Los algoritmos de aproximaciones estocásticas son métodos alternativos de búsqueda lineal para optimizar o controlar sistemas donde la relación funcional entre la variable de respuesta y los factores controlables de un proceso y su modelo analítico son desconocidos. En estos algoritmos no existe un criterio en la selección de sus medidas de sucesión que garanticen la convergencia, lo cual puede llevar a que al implementarlos en la práctica diverjan, con el consecuente desperdicio de recursos. El objetivo de la investigación es determinar las condiciones óptimas de operación de procesos industriales mediante un algoritmo de aproximaciones estocásticas modificado, donde sus medidas de sucesión son validadas al obtener valores de la variable de respuesta de cada iteración mediante simulación. El algoritmo es presentado en nueve etapas. En sus primeras seis se describen cuáles son las variables independientes y dependientes del proceso, se selecciona la clase del diseño experimental, se asignan y desarrollan los experimentos y se obtienen los modelos de segundo orden; en las últimas tres etapas se desarrolla el algoritmo y se obtienen los valores óptimos de las variables independientes. El algoritmo se validó en tres procesos industriales, demostrándose que es eficiente para determinar las condiciones óptimas de operación de las variables independientes (temperatura y tiempo); en el proceso 1 se obtienen en las primeras tres iteraciones en 66 °C y 3 h 42 min, a diferencia de los procesos 2 y 3, que se obtienen en la primera iteración con 66 °C y 6 h 06 min y 80 ° C y 5 h 06 min, respectivamente.

Stochastic approximation algorithms are alternative linear search methods for optimising control systems where the functional relationship between the response variable and the controllable factors in a process and its analytical model remain unknown. These algorithms have no criteria for selecting succession measurements ensuring convergence, meaning that, when implemented in practice, they may diverge with consequent waste of resources. The objective of this research was to determine industrial processes' optimum operating conditions by using a modified stochastic approximation algorithm, where its succession measurements were validated by obtaining response variable values for each iteration through simulation. The algorithm is presented in nine stages; its first six describe which are process independent and dependent variables, the type of experimental design selected, the experiments assigned and developed and the second order models obtained. The last three stages describe how the algorithm was developed, and the optimal values of the independent variables obtained. The algorithm was validated in 3 industrial processes which it was shown to be efficient for determining independent variables' optimum operating conditions (temperature and time): the first three iterations were obtained at 66°C in 3 hours 42 minutes for process 1, unlike processes 2 and 3 where the first iteration was obtained at 66°C in 6 hours 06 minutes and 80°C in 5 hours 06 minutes, respectively.

Studying the Hall-Petch effect regarding sub-micrometer steel (0.6% C)

Este trabajo describe la obtención y caracterización mecánica de una aleación de acero 0,6% C con estructura de tamaño de grano inferior a 1 µm. El proceso para la obtención de piezas masivas se inicia sometiendo el polvo a severa deformación plástica en un molino planetario de bolas y a continuación se realiza la consolidación a alta presión y temperaturas entre 350 y 500 °C. El estudio de la evolución del tamaño de grano muestra que los consolidados sin tratamiento térmico posterior conservan su estructura en el rango nanométrico. En muestras con tratamiento térmico se observa un crecimiento controlado debido a los numerosos puntos de nucleación y la presencia de precipitados de cementita. Los resultados de dureza y tamaño de grano obtenidos cumplen la relación de Hall -Petch. Finalmente se analiza la influencia de las técnicas de obtención y de caracterización mecánica empleadas en este trabajo frente a diferentes fuentes bibliográficas.

This paper study the synthesis and mechanical characterisation of steel (0.6% C) having lower than 1 micron grain size. There was severe plastic deformation in high pressure planetary ball milling and consolidation for obtaining bulk samples at temperatures between 350°C and 500°C. Studying grain size evolution showed that samples without subsequent heat treatment retained their nanocrystalline structure. Grain growth was controlled in heat-treated samples due to many nucleation points and the presence of cementite precipitates. The results obtained regarding hardness and grain size satisfactory agreed with the Hall-Petch ratio. The influence of the synthesis and mechanical characterisation techniques used in this work were compared to results mentioned in several references.

Technical-parameter calculation model for underground lowpower electrical lines and indoor installations used in telecommunications

En este documento se presenta un análisis de la teoría de las líneas eléctricas de 60 Hz para baja tensión, en particular las líneas subterráneas y las de instalaciones internas residenciales y su comportamiento con la variación de la frecuencia, para considerar su aprovechamiento como medio de transmisión de señales de telecomunicaciones PLT. A partir de los parámetros primarios: inductancia, capacitancia, conductancia y resistencia se propone un método para el cálculo de los parámetros secundarios: impedancia característica y constante de propagación junto con su componente real, la constante de atenuación. Se verifican las configuraciones, aislamientos y calibres de conductor más usados en Colombia para estas líneas de baja tensión y se propone un modelo matemático como herramienta teórica a los fines de analizar y predecir el comportamiento de la impedancia característica y la atenuación en altas frecuencias, complementando trabajos previos. Las conclusiones se muestran al final junto con la perspectiva de aplicación y trabajos posteriores.

This article presents an analysis of electrical distribution theory for 60Hz-lines operating at low voltage, particularly underground lines and residential indoor installations. Such distribution lines' behaviour is observed as a function of frequency to consider any advantages regarding the potential use of power transmission lines (PTL) for transmitting telecommunication signals. A method for computing the secondary parameters is proposed which has been based on the primary parameters, namely inductance, capacitance, conductance and resistance. The secondary parameters so obtained were characteristic impedance, propagation constant (together with its real value) and the attenuation constant. Conductor configurations, insulation materials and gauges commonly used in Colombia were verified for such low-voltage lines. A mathematical model is proposed as a theoretical tool for analysing and predicting characteristic impedance pattern and the attenuations which occur at high frequencies, thereby complementing our group's previous work. Conclusions are drawn, together with a perspective regarding future work and applications.

Applying Tiab's direct synthesis technique to dilatant non-Newtonian/Newtonian fluids

Non-Newtonian fluids, such as polymer solutions, have been used by the oil industry for many years as fracturing agents and drilling mud. These solutions, which normally include thickened water and jelled fluids, are injected into the formation to enhanced oil recovery by improving sweep efficiency. It is worth noting that some heavy oils behave non-Newtonianly. Non-Newtonian fluids do not have direct proportionality between applied shear stress and shear rate and viscosity varies with shear rate depending on whether the fluid is either pseudoplastic or dilatant. Viscosity decreases as shear rate increases for the former whilst the reverse takes place for dilatants. Mathematical models of conventional fluids thus fail when applied to non-Newtonian fluids. The pressure derivative curve is introduced in this descriptive work for a dilatant fluid and its pattern was observed. Tiab's direct synthesis (TDS) methodology was used as a tool for interpreting pressure transient data to estimate effective permeability, skin factors and non-Newtonian bank radius. The methodology was successfully verified by its application to synthetic examples. Also, comparing it to pseudoplastic behavior, it was found that the radial flow regime in the Newtonian zone of dilatant fluids took longer to form regarding both the flow behavior index and consistency factor.

Por muchos años, los fluidos no Newtonianos, tales como los polímeros, se han usado en la industria del petróleo como agentes de fracturamiento y en lodos de perforación. Estas soluciones las cuales normalmente contienen agua, son inyectadas en la formación para la recuperación mejorada de petróleo mediante el mejoramiento de la eficiencia de barrido. Es de resaltar que algunos crudos pesados también tienen comportamiento no Newtoniano. Los fluidos no Newtonianos no exhiben una proporcionalidad directa entre el esfuerzo de corte aplicado y la rata de corte; la viscosidad varía con la rata de corte dependiendo si el fluido es pseudoplástico o dilatante. Para los primeros, la viscosidad decrece con el incremento de la rata de corte. Para los dilatantes ocurre el caso inverso. Por ello, los modelos matemáticos de los fluidos convencionales fallan al aplicarse en fluidos No Newtonianos. En este trabajo descriptivo, se introduce la curva de derivada de presión para un fluido dilatante y se observa su comportamiento. Se usa la metodología TDS como herramienta para la interpretación de transientes de presión de modo que se presentan expresiones nuevas para estimar las permeabilidades efectivas, factores de daño y el radio de la zona no Newtoniana. La metodología fue satisfactoriamente verificada para su aplicación con ejemplos sintéticos. También se encontró que el flujo radial es más demorado en la zona Newtoniana de los fluidos dilatantes, comparado al caso pseudoplástico, a medida que se incrementan el índice de comportamiento de flujo y el parámetro de consistencia.

Characterising structural, mechanical and cytotoxic properties of coral-based composite material intended for bone implant applications

Studies concerning the application of Porites asteroides coral for bone implant purposes have demonstrated the biological viability of its use. As a complement to previous research regarding the development of bone-powder based composite materials which are useful for such applications, this study was aimed at developing a coral powder-based composite material which would be able to satisfy the appropriate structural, mechanical and cytotoxic properties required for its use. A composite material made of coral powder, calcium sulphate powder and water was therefore developed, and its properties were tested in different compositions. The results showed how the resulting composite material had properties which were comparable to those of human cortical bone (from both a structural and mechanical point of view), as well as being non-toxic below a 0.35 mg/ml critical composite material concentration.

Diferentes estudios referentes a la aplicación del coral tipo Porites asteroides en implantes óseos han demostrado su viabilidad biológica para este fin. Como complemento a investigaciones previas relacionadas con el desarrollo de un material compuesto a base de polvo de hueso susceptible de osteo-implantación, el propósito de este estudio es desarrollar un material compuesto a base de polvo de coral, que satisfaga las propiedades estructurales, mecánicas y citotóxicas requeridas para ser considerado como un material adecuado para este fin. A partir de esto se desarrolló un material a base de polvo de coral, polvo de sulfato de calcio y agua, y se realizaron los respectivos ensayos en diferentes composiciones del mismo. Los resultados generales muestran que el material compuesto desarrollado posee propiedades comparables a las del hueso cortical humano (desde un punto de vista tanto estructural como mecánico) y adicionalmente no muestra evidencias de citotoxicidad si se utiliza en concentraciones menores a 0.35 mg/ml.

Absorption spectrophotometry signal de-noising using invariant wavelets

Enfermedades como cáncer, hepatitis y sida, entre otras, ocasionan que la concentración y cantidad de algunas sustancias en fluidos corporales se modifique, por lo que su medición puede servir como técnica diagnóstica. Entre las técnicas más utilizadas para la detección y cuantificación de sustancias biológicas se encuentra la espectroscopía. El principal factor que limita la sensibilidad y calidad en la medida es la presencia de señales indeseadas, denominadas ruido. El ruido tiene diferentes orígenes, los cuales van desde los supuestos físicos hasta la influencia ambiental. Eliminar o reducir el ruido en espectroscopía ha sido objeto de estudio durante muchos años y en los últimos lustros se ha demostrado la aplicabilidad de la transformada wavelet con dicho propósito. Este trabajo presenta una transformada wavelet invariante a la traslación como una alternativa para aumentar la relación señal a ruido en señales provenientes de espectrofotómetros y por ende mejorar la calidad del análisis espectrofotométrico y la cuantificación de sustancias biológicas. La técnica propuesta se aplicó a señales generadas artificialmente y provenientes de dos espectrofotómetros, uno con fuente de radiación continua y otro con fuente de radiación láser. Los resultados obtenidos con esa técnica se compararon con los obtenidos a partir de filtros tradicionales: gaussianos, Wiener y wavelets ortogonales. Las principales ventajas derivadas de la aplicación de esta técnica son: un sustancial aumento de la relación señal a ruido y la preservación de la ubicación y el ancho de los picos espectrales. Estas ventajas incrementan la calidad y veracidad en el proceso de detección y cuantificación de sustancias biológicas y posibilitan un análisis automático del espectro. Además, conducirán a comprender las limitaciones experimentales y permitirán un estudio cuantitativo sobre la influencia de los cambios en la concentración de una sustancia determinada en enfermedades relacionadas.

Diseases such as cancer, hepatitis and AIDS cause body fluid concentration and amount to become modified; their measurement can thus be useful as a diagnostic technique. Spectroscopy is one of the most widely used techniques for biological substance detection and quantification. The presence of unwanted signals is the main limiting factor for sensitivity and quality; this is called noise. Noise has different backgrounds which range from physical assumptions to environmental influence. Eliminating or reducing noise in spectroscopy has thus been studied for many years and the applicability of wavelet transform has been demonstrated in recent decades. This paper presents invariant wavelet transform for increasing signal to noise ratio in spectrophotometer signals and thus improve the quality of spectrophotometric analysis and biological substance quantification. The proposed technique was applied to artificially-generated signals and signals from two spectrometers, one having a continuum source and another with a laser radiation source. The results obtained with this technique were compared to those obtained from traditional filters: Gaussian, Wiener and orthogonal wavelets. This technique's main advantages are a substantial increase in signal to noise ratio and preservation of spectral peak location and width. These advantages increase biological substance detection and quantification quality and accuracy and allow automatic analysis of the spectrum. They can also lead to better understanding of experimental limitations and allow a quantitative study of the influence of changes in substance concentration in related diseases.