Ingeniería e Investigación

Economic feasibility study regarding the applicability of ultrasonic inspection of the Cuban sugar industrys sugarcane mill shafts

Se presenta un análisis económico que evalúa la factibilidad de emplear inspección ultrasónica para los árboles de los molinos de caña de azúcar. Se emplean cuatro variantes de sustitución de los árboles de los molinos que recrean los escenarios más frecuentes. Se incluye la alternativa de utilizar inspección ultrasónica, con periodos de tiempo entre inspecciones fijados según un modelo de propagación de grietas de fatiga. En la valoración económica se utiliza el criterio del costo del ciclo de vida; teniendo en cuenta los costos de operación, mantenimiento y energía que influyen sobre los árboles de los molinos de caña de azúcar. Se llega a la conclusión de que es bastante recomendable emplear inspección ultrasónica con un nivel alto en las especificaciones del procedimiento. Con la introducción de la inspección ultrasónica, según los tiempos obtenidos por el modelo de mecánica de la fractura, es posible lograr un ahorro de medio millón de dólares por año para las condiciones existentes en la industria azucarera cubana.

This article evaluates the economic feasibility of carrying out ultrasonic inspection of sugar-mill shafts. Four alternatives are considered, including the most frequently encountered scenarios. How and when inspections are carried out is analysed, periods between inspections being established by a fatigue-crack growth propagation approach. The lifecycle cost approach was applied for economic evaluation. Operation, maintenance and energy consumption costs were thus taken into consideration. The conclusion was drawn that it is highly advisable to use high performance ultrasonic inspection. Introducing ultrasonic inspection (according to the period of time obtained by fracture mechanics model) could lead to a saving of half a million dollars per year for the Cuban sugarcane industry in the current conditions.

Studying boundary elements behaviour using masonry walls built with high-resistance bricks

Esta investigación tuvo por objeto estudiar el comportamiento de muros de mampostería estructural construidos con elementos de borde en ambos extremos, y sin ningún elemento de borde, al ser solicitados ante cargas laterales monotónicas y cíclicas. Los muros se diseñaron por resistencia última, siguiendo las recomendaciones de las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98 con la excepción del refuerzo a corte. Se encontraron también las curvas capacidad carga axial-momento flector y curvas momento-curvatura, empleando el software XTRACT. Por cada tipo de muro se realizaron un ensayo monotónico y dos cíclicos. Con los ensayos de los muros y a partir de las curvas de carga lateral-desplazamiento se determinó la capacidad de disipación de energía en el rango inelástico (factor de reducción de fuerzas sísmicas R) y la ductilidad de desplazamiento y curvatura. En los ensayos se halló que las fallas presentadas en los muros sin elementos de borde fueron por corte con formación de grietas en escalerilla. Los muros con elementos de borde fallaron por cortante en el panel central con formación de grietas en escalerilla y por compresión, con presencia de grietas verticales en la parte inferior del muro y en el contacto entre el panel central y los elementos de borde. Al comparar los resultados de este estudio con otras dos investigaciones realizadas en la Universidad Nacional se encontró que el comportamiento fue similar entre todos los muros ensayados ante cargas cíclicas, sin importar la resistencia de la unidad de arcilla. Los valores obtenidos del factor R, para los dos tipos de muros ensayados fueron inferiores a los valores recomendados por la NSR-98. Los muros con elemento de borde presentaron una mayor ductilidad de desplazamiento respecto de los muros sin elementos de borde.

This research was aimed at studying the behaviour of masonry walls built with and without boundary elements at both ends when subjected to monotonic and cyclic lateral loads. The walls were designed to have the greatest resistance, following NSR-98 recommendations (normas Colombianas de diseño y construcción sismo resistente), except for shear reinforcement. XTRACT software was used for finding axial load cf bending moment and curvature cf bending moment curves. One monotonic test and two cyclic tests were performed for each type of wall. Experimental results from the walls lateral load cf displacement curves were used for determining their ability to dissipate energy on an inelastic range (R force-reduction factor for seismic loads) and displacement and curvature malleability. It was found that walls built without boundary elements suffered shear failure with cracks in a stepped configuration along the bricks edge. The type of failure for walls built with boundary elements was shear failure in the central panel with cracks in a stepped configuration, in addition to compression failure at the edge of the boundary elements with vertical cracks on the lower part of the wall and at the contact between the wall and the boundary element. Comparison with two other studies carried out at the Universidad Nacional showed similar cyclic behaviour, regardless of the clay bricks strength. The R values obtained for both types of walls were lower than the recommended values given by NSR-98. It was determined that walls having boundary element have greater displacement malleability than walls without boundary elements.

Sorbent biomaterials for cleaning up hydrocarbon spills on soil and bodies of water

Este estudio está encaminado a identificar y evaluar materiales orgánicos naturales que puedan ser utilizados como sorbentes en las operaciones de limpieza de derrames de hidrocarburos tanto en suelos como en cuerpos de agua. Se evaluó la capacidad de sorción de tres materiales: fibra de caña, fibra de coco y buchón de agua, con tres hidrocarburos: 35, 30 y 25°API, y dos tipos de agua: destilada y marina artificial, adaptando la norma ASTM F-726 y siguiendo la metodología sugerida por el protocolo canadiense Oil SpilI Sorbents: Testing Protocol and Certification Listing Program. Se encontró que los tres materiales evaluados tienen una capacidad de sorción igual o superior a un material comercial contra el cual fueron comparados. Se observó que los resultados de la capacidad de sorción dependían de algunas variables como la viscosidad del hidrocarburo, granulometría (tamaño de partícula en malla tyler) y estructura del material. En la sorción de agua, la fibra de caña fue la que mostró la mayor hidrofobicidad, a diferencia del buchón, el cual es bastante hidrofílico. Por otro lado, se determinó y modeló la cinética de sorción de los materiales con los tres hidrocarburos,, 35, 30 y 25°API. Se encontró que los materiales alcanzan su saturación en menos de un minuto, lo que permite tener una alternativa rápida para la limpieza y control de derrames de hidrocarburos. Finalmente, se realizó un tratamiento térmico a los materiales con el fin de mejorar su hidrofobicidad y comportamiento en derrames sobre cuerpos de agua. La fibra de caña fue el material que presentó mejores resultados con el tratamiento térmico, seguido por el buchón de agua; la fibra de coco no presentó un cambio significativo en su hidrofobicidad.

This study was aimed at identifying and evaluating natural organic materials which could be used as sorbents in clean-up operations following hydrocarbons spills on both soils and bodies of water. The sorption capacity of three materials (sugarcane fibre, coco fibre and water buchón was evaluated with three hydrocarbons (35°, 30° and 25°API) and two types of water (distilled and artificial marine water) adopting the ASTM F-726 standard and following the methodology suggested in the Oil spill sorbents: testing protocol and certification listing programme Canadian protocol. It was found that the three materials being evaluated had a sorption capacity equal to or greater than that of the commercial material to which they were compared. It was observed that sorption capacity results depended on some variables such as hydrocarbon viscosity, granulometry (particle size in Tyler sieve) and the structure of the material. Sugarcane fibre sorption in water showed the greatest hydrophobicity, different to buchón which is extremely hydrophilic. The materials sorption kinetics were determined and modelled with the three hydrocarbons (35°, 30° and 25°API). It was found that the materials became saturated in less than a minute, leading to a rapid alternative for cleaning-up and controlling hydrocarbon spills. Materials were also thermally treated for improving their hydrophobicity and behaviour during spills on bodies of water. Sugarcane fibre was the material which presented the best results with the thermal treatment, followed by water buchón. Coco fibre did not present any significant change in its hydrophobicity.

A study of butyl acetate synthesis: 4- reaction kinetics

En este trabajo se adelantó un estudio de la reacción de esterificación de ácido acético y n-butanol en fase líquida (Patm = 0,76 Bar), utilizando unas resinas de intercambio catiónico (Lewatit K-2431) como catalizador. Se estableció la ausencia de efectos de transferencia de masa dentro y fuera de las partículas de catalizador en las condiciones estudiadas. Se efectuaron ensayos para determinar la influencia de la carga del catalizador (0.5 %, 1%, 2% p/p), la temperatura (73°C, 80°C, 87°C) y la relación molar de alimentación (ácido/alcohol 1:2, 1:1, 2:1) sobre la velocidad de la reacción, y se obtuvieron dos expresiones cinéticas del tipo LHHW y seudohomogéneo que representa adecuadamente los datos experimentales.

This work was aimed at studying liquid-phase acetic acid and butyl alcohol esterification reaction (Patm=0.76 Bar), using an ion exchange resin (Lewatit K-2431) as catalyst. The effect of the absence of internal and external mass transport on catalyst particles was established in the research conditions used here. A set of assays to determine the effect of catalyst load (0.5%, 1%, 2% w/w) temperature (73°C, 80°C, 87°C) and molar ratio (1:2, 1:1, 2:1 acid/alcohol) on reaction rate was carried out and both LHHW and pseudo-homogeneous kinetic expressions were obtained, these being in good agreement with the experimental data.

Fe/SiO₂ catalysts for the selective oxidation of methane to formaldehyde

La oxidación selectiva de metano a formaldehído fue analizada con catalizadores de hierro soportados sobre sílice preparados por el método sol-gel, el cual permite obtener gran área superficial del soporte facilitando una alta dispersión del hierro sobre la matriz amorfa de la sílice. Se prepararon siete (7) catalizadores, uno de ellos correspondiente al soporte de sílice, otros cinco (5) con cargas de hierro entre 0,1-0,5 % en peso. El catalizador No. 7 (0,5% Fe en peso) se prepara con control de pH neutro y resultó de características más homogéneas ya que no se presentaron especies aisladas de hierro, corroborado por análisis SEM y TEM. Las áreas BET mayores son del orden de 1 757 y 993 m²⋅g-1 para los catalizadores de 0,5% Fe, con porcentajes promedio del 36% de microporosidad y 43% de mesoporosidad. La difracción de rayos X confirma la estructura amorfa del catalizador. La actividad catalítica es realizada con el catalizador No. 7 a presión atmosférica en reactor de cuarzo, mezcla de reacción CH4/O2/N2 =7.5/1/4, intervalo de temperatura 400-750°C. Los productos de reacción son analizados por cromatografía de gases con TCD. Los catalizadores heterogéneos presentan mayor conversión de metano pero con selectividad al metanol, mientras que el catalizador homogéneo No. 7 da mejores resultados en formaldehído. Para el catalizador 7, el porcentaje más alto de conversión (8,60 mol%) se presenta a 650°C. La selectividad al formaldehído está en 50 mol% entre 600-650°C y en este intervalo se encuentra el máximo rendimiento (0,31 g HCHO/Kg catalizador), considerando así que la temperatura de operación es de 650°C.

Selective oxidation of methane to formaldehyde was analysed with iron catalysts supported on silica prepared by the sol-gel method, leading to obtaining a large support surface area facilitating high dispersion of iron on silicas amorphous surface. Seven catalysts were prepared; one of them corresponded to the silica support and another five having an iron load 0.1-0.5% in weight. Catalyst 7 (0.5% Fe in weight) was prepared with neutral pH control and had the most homogeneous characteristics since it did not present isolated iron species, corroborated by SEM and TEM analysis. The highest BET areas were 1,757 and 993 m²⋅g-1 for 0.5% Fe catalysts, having an average 36% microporosity and 43% mesoporosity. X-ray diffraction confirmed the catalysts amorphous structure. Catalytic activity was carried out with catalyser 7 at atmospheric pressure in a quartz reactor using a CH4/O2/N2=7.5/1/4 reaction mixture at 400-750°C temperature range. Reaction products were analysed by gas chromatography with TCD. The heterogeneous catalysts displayed greater methane conversion (but with methanol selectivity) whereas homogenous catalyst 7 gave better results regarding formaldehyde. The highest conversion percentage (8.60% mol) for catalyser 7 was presented at 650°C. Formaldehyde selectivity was 50% mol in the 600-650°C range and maximum yield (0.31g HCHO/Kg catalyst) was found in this range; it was thus considered that 650°C for the reaction was thereby the best operating temperature.

Organisations evolutionary dynamics: a group dynamics approach

La actividad de las firmas, como unidad socioeconómica, en el marco evolucionista está orientada integralmente por procesos de identidad, cohesión y mecanismos de adaptación y evolución; en este orden, el presente documento ilustra, a través de un modelo por dinámica de sistemas, cómo la orientación e integración estratégica basada en el conocimiento para la innovación se constituye como un imperativo de desarrollo que, a partir de un pequeño apalancamiento, permite distinguir entre dos trayectorias de evolución, a saber: firmas económicas tradicionales (inerciales, pues introducen mejoras incrementales esporádicas) y modernas (dinámicas y radicalmente innovadoras), hecho a partir del cual se obtienen reveladoras conclusiones y desafíos para intervenir y adecuar el comportamiento de las empresas.2

Colombian entrepreneurs straggling, reactionary and inertial orientation has been inconsistently justified by the availability of internal and leveraged resources, a concept intensifying deficient technological capacity. Company activity (seen as being a socioeconomic unit) has been integrally orientated within an evolutionary framework by company identity and cohesion as well as adaptation and evolutionary mechanisms. The present document uses a group dynamics model to illustrate how knowledge-based strategic orientation and integration for innovation have become an imperative for development, from slight leverage, distinguishing between two evolutionary company forms: traditional economic (inertial, as they introduce sporadic incremental improvements) and modern companies (dynamic and radical innovators). Revealing conclusions obtained from such model may be used for intervening in and modernising company activity.

Perspectives in developing industrial enzymes by using technological intelligence

El desarrollo de tecnologías emergentes implica el reto permanente de utilizar nuevas herramientas de gestión tecnológica. La ingeniería de enzimas y su respectiva tecnología, en el contexto de la biotecnología, es una de las áreas del conocimiento sobre las cuales reiterativamente se plantean grandes expectativas como posible generador de ventaja competitiva en economías emergentes como la colombiana. Sin embargo, varias décadas de investigación en este campo aún no arrojan resultados importantes en la producción de enzimas y su aplicación en procesos industriales. El presente artículo se propone aplicar los componentes de un sistema de inteligencia tecnológica para el desarrollo de la tecnología de enzimas. Inicialmente se hace énfasis en los procesos de cienciometría retomados en ejercicios de mapeo de patentes, vigilancia tecnológica y evaluación de proyectos colombianos en la red ScienTI de Colciencias, realizados para las enzimas utilizadas, tanto en la industria de alimentos en la obtención de hidrolizados, como en la industria de textiles. Se documenta un ejemplo de estudio Delphi en el contexto de la prospectiva de las enzimas industriales en la biotecnología en general. Posteriormente, se evidencia el aprendizaje que se puede generar a partir del análisis de un líder del sector, a través de un benchmarking organizacional. Finalmente, retomando las bases del sistema de inteligencia tecnológica se discute su aporte a la generación de estrategias de productividad y competitividad de la aplicación de las enzimas industriales.

Developing emergent technologies implies an ongoing challenge involving using new technological management tools. Enzyme engineering and its respective technology (within the context of biotechnology) is one of the areas of knowledge from which great expectations are constantly arising, such as providing competitive advantage in emergent economies like that of Colombia. However, several decades of research in this field have still not led to important results in terms of enzyme production and their application in industrial processes. This article proposes applying the components of a technological intelligence system to developing enzyme technology. Initial emphasis is placed on scientometrics, using exercises for mapping patents, technological monitoring and evaluating Colombian projects forming part of Colciencias ScienTI network, carried out for the enzymes being used in both the food industry for obtaining hydrolysed products and in the textile industry. An example of Delphi study is documented within the context of industrial enzymes future within biotechnology in general. The learning which can arise from analysing a sector leader is stressed by using organisational benchmarking. The basis of a technological intelligence system is then discussed in terms of how it can provide productive and competitive strategies aimed at applying industrial enzymes.

X3d2pov: Traductor of X3D to POV-Ray

El problema de representar objetos tridimensionales en medios digitales es un campo de estudio en computación gráfica que presenta diversos enfoques de solución. Hoy en día existen herramientas que permiten llevar a cabo esta representación de objetos, teniendo en cuenta el tipo de aplicación que se requiera. X3D (extensible 3D) es un estándar extensible que puede ser soportado fácilmente por Web Browsers y que está diseñado para ser de alto rendimiento, con el fin de conseguir una interacción eficiente del usuario con el modelo en tiempo real. El trazador de rayos POV-Ray (Persistence of Vision Raytracer), por el contrario, genera imágenes tridimensionales fotorrealistas de alta calidad con un bajo rendimiento. En este artículo se expone el diseño de una solución en desarrollo que pretende facilitar la traducción del código XML utilizado para la representación de objetos descritos mediante el estándar X3D a código interpretable por el trazador de rayos POV-Ray, con el fin de conseguir generar dichos objetos con una alta calidad.

High-quality and low-quality interactive graphics represent two different approaches to computer graphics 3D object representation. The former is mainly used to produce high computational cost movie animation. The latter is used for producing interactive scenes as part of virtual reality environments. Many file format specifications have appeared to satisfy underlying model needs; POV-ray (persistence of vision) is an open source specification for rendering photorealistic images with the ray tracer algorithm and X3D (extendable 3D) as the VRML successor standard for producing web virtual-reality environments written in XML. X3D2POV has been introduced to render high-quality images from an X3D scene specification; it is a grammar translator tool from X3D code to POV-ray code.

Obtaining decorative chromium plating from trivalent chromium solutions

El presente trabajo tiene como objetivo evaluar de forma cualitativa, a escala de laboratorio, diferentes alternativas para el montaje y operación de un baño de cromo trivalente para obtener recubrimientos de cromo decorativo. Fueron empleadas soluciones de diferentes concentraciones de cromo y diversos agentes formadores de complejos. Este análisis arrojó como resultado inicial que de las soluciones compuestas de cloruros, formiatos y acetatos se obtienen los mejores resultados. Se evaluaron las condiciones de preparación de la soluciones: temperatura y tiempo de formación del complejo de cromo III; también la operación durante proceso de recubrimiento: pH y temperatura. El trabajo experimental fue desarrollado en la empresa Alfacrom Ltda., los parámetros de evaluación fueron: apariencia del depósito de cromo y densidad mínima de corriente a la que aparece el mismo. Se evaluó la resistencia a la corrosión en cámara salina, tomando como referencia un recubrimiento de cromo hexavalente convencional; este ensayo se realizó en el laboratorio de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia. Se concluyó que el recubrimiento con soluciones de cromo trivalente puede ser una alternativa viable técnica y económicamente para cambiar los procesos de cromado convencionales que son altamente tóxicos y contaminantes; sin embargo, se debe continuar la investigación para encontrar las condiciones óptimas del proceso.

The present work was aimed at a qualitative evaluation, in the laboratory, of different alternatives for assembling and operating a trivalent chromium bath for decorative chromium plating. Different chromium concentration solutions and different complexing agents were used. The initial result of this analysis was that chloride, formate and acetate solutions produced the best results. Solution preparation conditions were evaluated: temperature, chromium III complex formation time and also operation during the plating process: pH and temperature. The experimental work was done in the Alfacrom Ltda company; the parameters evaluated consisted of the appearance of chromium deposit and the minimum current density at which it appeared. Resistance to corrosion was tested in a saline-spray chamber, taking conventional hexavalent chromium plating as reference. This assay was done in the Universidad Nacional de Colombias Chemical Engineering Laboratory. It was concluded that trivalent chromium plating may represent a technical and economic alternative to conventional hexavalent chromium plating, this being a highly toxic and contaminant process. However, research should be continued into finding optimal process conditions.

Technological innovation: rather than a successful project. Regarding the national prize for innovation

El presente artículo presenta los resultados del Premio Colombiano a la Innovación Tecnológica Empresarial para las Mipyme-2005,2 del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo, del que el autor tuvo a su cargo la dirección científica y técnica. El modelo usado es una aplicación de la visión Hiper 666© desarrollada en un proceso investigativo realizado por el autor y del concepto de innovación propuesto por el Grupo de Investigación Complexus, de la Universidad Nacional de Colombia. El método pretende equilibrar la forma de avaluación cuantitativa (por puntaje) con criterios cualitativos que muestran las interrelaciones que la empresa construye dentro de sí misma, con el exterior y con el proyecto mismo, para desarrollar la innovación. Este artículo busca, además, explicitar los elementos comunes (basados en promedios) encontrados en las micros, pequeñas y medianas empresas para realizarlas; por lo tanto, excluye la riqueza de formas de hacer las innovaciones que cada empresa construye.

This article presents the results of the Colombian Ministry of Industry, Trade and Turisms Premio Colombiano a la Innovación Tecnológica Empresarial para las MIPYMES-2005 (the Colombian prize for Company Technological Innovation for Small- and Medium-sized Companies, 2005). The model used is a Visión Hiper 666 application developed by the author, who was also the scientific and technical director for the aforementioned prize. The innovatory concept was proposed by the Universidad Nacional de Colombias Complexus research group. The method applied tried to balance quantitative evaluation (scores) with qualitative criteria showing the interrelationships constructed by a company within itself with those outside it and its projected aims for introducing innovation. This article also seeks to explain common (average-based) elements found in small- and medium-sized companies for promoting innovation, often precluding the rich variety of ways of promoting innovation constructed by each company.

The universitys socioeconomic setting related to innovation

La interacción universidad-industria-Gobierno es clave para mejorar las condiciones de innovación en una sociedad basada en el conocimiento. También una segunda revolución académica, integrando una misión para el desarrollo económico y social ("tercera misión"), está transformando la tradicional universidad de formación e investigación hacia una universidad empresarial. Por lo anterior, en este artículo, se expone un análisis sobre la relación universidad-entorno socioeconómico, los modelos para explicar el proceso de innovación y para fomentar la innovación. A continuación se presentan los debates que se han generado alrededor de las nuevas misiones: la investigación y la tercera misión. Los anteriores elementos pueden ser de ayuda para determinar los nuevos retos de la universidad latinoamericana.

University-industry-government interaction is the key to improving conditions for innovation in a knowledge-based society. A second academic revolution aimed at integrating economic and social development (third mission) is transforming traditional university teaching and research into a university education intended for entrepreneurs. This paper thus analyses the evolution of the university/socio-economic environment relationship, the models used for explaining innovation and those encouraging innovation. Debate concerning new missions, research and a third mission are then presented. The previous elements may help determine new challenges facing Latin-American universities.