Ingeniería y Desarrollo

La Ingeniería y el TLC

Corrosion resistance of transition metal nitride films deposited on AISI M2 steel

En este trabajo se estudia el comportamiento frente a la corrosión de películas de nitruro de zirconio (ZrN), nitruro de titanio (TiN), nitruro de cromo (CrN), nitruro de niobio (NbN) y nitruro de tantalio (TaN) depositadas sobre acero para herramientas AISI M2 mediante la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM). La resistencia a la corrosión fue evaluada con ensayos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una solución al 3% de NaCl variando el tiempo de ensayo desde 1 h hasta 7 d. En general, los mejores resultados de resistencia a la corrosión se presentaron en las películas de ZrN y NbN cuando son producidas en la configuración de menor bombardeo iónico en un sistema UBM. Los recubrimientos muestran degradación en el tiempo de ensayo debido a los defectos presentes en su microestructura, que se convierten en canales de difusión por los que la solución corrosiva llega a la superficie del sustrato. Los mecanismos de corrosión para los recubrimientos producidos son discutidos en esta investigación.

In this work the corrosion behavior of zirconium nitride (ZrN), titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), niobium nitride (NbN) and tantalum nitride (TaN) films deposited on commercial AISI M2 steel using unbalanced magnetron system (UBM) was investigated. The corrosion resistance was evaluated by testing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on a 3% solution of NaCl, changing the test time from 1 h to 7 d. The higher resistance to corrosion was obtained for NbN and ZrN films when these materials were deposited in the lower unbalanced configuration of UBM system. The coatings show degradation with the immersion time due to the microstructure defects, which become diffusion channels so that the corrosive solution can react with the substrate surface. Corrosion mechanisms in the coatings produced are discussed in this research.

FACTS location to improve voltage stability

En este artículo se presenta una comparación de la respuesta de compensadores FACTS (Flexible AC Transmission Systems) ante diferentes condiciones de operación, ubicados por medio de métodos de análisis estáticos para el mejoramiento de la estabilidad de tensión en estado estacionario. El desarrollo de la investigación se dividió en tres etapas: la primera de modelado y estudio de la operación inicial del sistema de potencia; la segunda de ubicación de compensadores FACTS con técnicas como el análisis modal, sensibilidad e índice de flujo de línea; y la tercera de simulaciones para conocer las respuestas de los compensadores ante condiciones de operación inicial, carga máxima y contingencia crítica. La comparación de la efectividad de la compensación se realizó en el sistema de prueba IEEE 39, utilizando análisis modal, márgenes de estabilidad y curvas PV. Como resultado se estableció que para la operación inicial y carga máxima, los cuatro métodos de ubicación compensan adecuadamente y presentan un mejoramiento de estabilidad con pequeñas diferencias, pero para la contingencia crítica hay una mejor respuesta de los compensadores ubicados por medio de la técnica del índice de flujo de línea (LFI), siendo de gran importancia la capacidad de compensación de reactivos.

This article presents a comparison of the response of FACTS (Flexible AC Transmission Systems) at different operating conditions, located by means of static analysis methods to improve steady-state voltage stability. The development of this research was divided into three stages: the first one to model and study the initial operation of the power system, the second one to locate FACTS with techniques such as modal analysis, sensitivity and line flow index, and the third one to simulate the response of compensators during the initial condition, maximum load, and critical contingency. The comparison of the effectiveness of compensation was performed in the IEEE 39-bus power system case using modal analysis, stability margins, and PV curves. The results showed that for the initial operation and maximum load, the four location methods improved stability with slight differences, but for the critical contingency the response of compensators is better when they are located using the line flow index (LFI), being of great importance the capacity of reactive compensation.

Hexagonal chiral structures with negative Poisson's ratio under in-plane uniaxial loading

El estudio y las aplicaciones de estructuras deformables con formas celulares y relación de Poisson efectiva negativa son de interés en la actualidad para los sectores automotriz y aeroespacial, como también para la aplicación en componentes ópticos, biológicos, micro electrónicos, estructurales y termo mecánicos. Estas estructuras poseen baja densidad, alta rigidez a cortante en el plano y la capacidad de sufrir grandes deformaciones en el rango elástico del material constitutivo, comparada a una estructura solida del mismo material. Este documento presenta un análisis numérico, utilizando el método de elementos finitos, del comportamiento estático en el plano de estructuras hexaquirales con coeficiente de Poisson efectivo negativo. Los resultados obtenidos sugieren un mejor control de los parámetros de las estructuras porque tienen en cuenta sus restricciones geométricas en aplicaciones reales, facilitando un diseño más flexible y confiable según el tipo de aplicación deseada.

Currently, the study and applications of morphing structures with cellular configurations and negative effective Poisson's ratio are of interest for the automotive and aerospace field, as also applications in optical, biological, microelectronic, structural and thermo-mechanical components. These structures have light weight, large shear stiffness and they resist large deformations in the elastic range of the constitutive material, if compared to a solid structure with the same material. This paper presents a numerical study of in-plane static behavior of hexachiral structure with negative effective Poisson's ratio, using the finite element method. The results obtained suggest a better control of the parameters of the structures because the geometrical restrictions of real applications are taken into account, making the design more flexible and reliable by the type of desired

Micromilling of biocompatible polymers

En este artículo se presentan resultados de una investigación llevada a cabo en micromecanizado de polímeros biocompatibles. Se describen los procesos de fabricación de micropartes con el fin de mostrar los niveles de precisión y escalas dimensionales alcanzables con un centro de micromecanizado Kern Evo. Adicionalmente, se muestran los resultados de una serie de pruebas de microcorte realizadas con fresas de tungsteno de 100 µm de diámetro sobre probetas de PMMA (Polimetilmetacrilato), grado médico para determinar los parámetros que minimizan el tamaño de las rebabas generadas. Para caracterizar tanto superficies generadas, como condiciones iniciales y finales de las herramientas se emplearon técnicas de microscopía óptica y electrónica. Los resultados referentes a las primeras pruebas de mecanizado indican que en el control de las características dimensionales se deben vigilar aspectos como la profundidad de corte establecida, el método de sujeción seleccionado y la tolerancia de alineación de la pieza; incluso deben controlarse las condiciones ambientales del recinto donde opera el equipo.

In this paper results from a research in micromachining of biocompatible polymers are presented. The paper describes the fabrication process for biocompatible polymers components and shows the accuracy levels and the dimensional scales that can be achieved with a Kern Evo micromachining center. Furthermore the paper also shows the results obtained from a microcutting test using carbide end mills of 100 microns diameter on medical-grade PMMA (Polymethyl methacrylate) specimens to determine the parameters that minimize the burrs size. To characterize the final surfaces state and the condition of the tools, optical and electronic microscopy techniques were used. The results for the first machining tests show that to control the dimensional characteristics of the component, aspects like the setting depth of cut, the selected fastening method and the alignment tolerance must be watched over; even the environmental conditions of the place where the machining center operates must be also controlled.

Design of CNC Turret Punch for small batches production

This article presents the results of a research in the field of precision machines design. The main design criteria used is the production of small batches. A classical type of punching machine was designed, built and tested. The construction was carried out using numerically controlled machine tools without the use of complex assemblies. The results showed high levels of dimensional and geometrical errors. Therefore, it is considered a modified and original design with a smaller accumulative error rate and the same method of manufacture. This index is compared in relation to the variation in design parameters so that does not change the final cost of the equipment. The aim is to increase production workshops precision machines in emerging markets.

Este artículo presenta los resultados de una investigación en el campo del diseño de máquinas de precisión. El principal criterio de diseño es la producción de pequeños lotes. Un tipo clásico de máquina de punzonado fue diseñada, construida y probada. La construcción se llevó a cabo utilizando máquinas-herramientas controladas numéricamente sin el uso de montajes complejos. Los resultados mostraron altos niveles de errores dimensionales y geométricos. Por lo tanto, es considerado un diseño modificado y original con un índice de error acumulativo más pequeño y utilizando el mismo método de fabricación. Este índice se compara con relación a la variación de los parámetros de diseño de forma que no cambie el coste final del equipo. El objetivo es aumentar la precisión de la producción de maquinas en los talleres de fabricación en mercados emergentes.

Analysis of quality of service metrics for CSMA/CA protocol configuration in wireless body area networks

Dado que la calidad de servicio es un aspecto fundamental en las diferentes aplicaciones de las redes de sensores inalámbricas, y en particular en redes de área corporal, este artículo analiza algunas métricas para garantizar la calidad de servicio en una red orientada al monitoreo de pacientes. Mediante la definición de un diseño experimental y el análisis de resultados utilizando el análisis de varianza (ANOVA), se encuentra una configuración de parámetros del protocolo de acceso múltiple de sensado de portadora con evasión de colisión (CSMA/CA), para optimizar la calidad de servicio de una red de área corporal en cuanto a consumo de energía, retardo y pérdida de paquetes. Los parámetros analizados son el tráfico, el macMinBE (BE) y el macSuperFrameOrder (SO). Se implementó el diseño experimental en el simulador OMNeT++ y luego en una plataforma real de red de sensores. De esta forma, se concluyó que las tres variables elegidas influyen en el desempeño de la red, y se encontraron los valores óptimos para los parámetros seleccionados.

The guarantee of Quality of Service (QoS) is a fundamental aspect in the implementation of Wireless Sensor Networks, particularly in Wireless Body Area Networks (WBAN). This paper analyzes several QoS metrics in order to guarantee the performance of a WBAN used to monitor patients. Through the definition of an experimental design and using Analysis of Variance (ANOVA) to analyze the results, we find the configuration of the Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance protocol (CSMA/ CA) that optimizes the performance in terms of energy consumption, packet loss and delay. We focused on the following parameters: traffic load, macMinBE (BE) and macSuperFrameOrder (SO).The experimental design was implemented both in a simulation environment (OMNeT++) and in a real hardware platform. The result analysis showed that the performance of the network is affected by the three variables, and allowed us to find the optimal values.

Engineering Education: From traditional teaching to the active learning pedagogy

Ante las necesidades de un mundo cambiante que demanda el refuerzo de procesos creativos e innovadores, la formación de ingenieros se convierte en uno de los ejes estratégicos para una nación que quiera insertarse en la sociedad del conocimiento y potenciar su desarrollo. En este sentido, las metodologías activas de aprendizaje fungen como las herramientas más adecuadas para conducir al ingeniero de hoy a un entorno educativo que lo prepare para los retos que la sociedad actual enfrenta. Este trabajo es una revisión de literatura sobre las metodologías activas más comúnmente implementadas y su uso en el proceso de enseñanza-aprendizaje en ingenierías. Se encuentra que el uso de las metodologías activas y las TIC han resultado ser muy exitosas en la formación de ingenieros y se presentan resultados de la aplicación de algunas de ellas.

In view of the needs of a changing world that demands the reinforcement of creative and innovative processes, engineering education becomes one of the most relevant issues for a nation pursuing its insertion and survival into knowledge society. In this respect, active learning methodologies are perceived as the most appropriate tools leading engineers to an educational environment that prepares them for the challenges faced by society. Our work is a review of the active learning methodologies frequently used by engineering colleges and their success like a sort of appropriate tools for inspiring motivation and creativity in student and teachers alike. Also, it finds that the implementation of active learning practices backed by technologies of information and communication has become in a recent source of good experiences and discoveries. The results of the implementation of some of them are presented.