Ingeniería e Investigación

Resilient Module Soil-Cement Prediction based on Setting Temperature

ABSTRACT This research correlates the setting temperature of the Soil Cement (SC) with its resilient modulus, based on the maturity index of three mixtures made with different types of cements: general use, High Early Resistance, and Moderate Heat of Hydration. Each mix design has a compressive strength of 4,5 MPa at 7 days of age and durability measured with the 10% wetting and drying test. The method consisted of curing the samples of the three mix designs at three different temperatures -11, 30, and 40 °C- and then monitoring the development of the temperature within the samples during the first thirty hours. At 28 days of age, the resistance modulus of the samples was measured with cyclic triaxial equipment. After analyzing the results, a linear equation was deduced which would facilitate quality control during the construction process. This prevents microcracking of the compacted layers, since their fracturing is not necessary during the extraction of nuclei and field density tests.

RESUMEN Esta investigación correlaciona la temperatura de fraguado del Suelo Cemento (SC) con su módulo resiliente, a partír del índice de madurez de tres mezclas fabricadas con diferentes tipos de cementos: uso general, Altas Resistencias Tempranas y Moderado calor de Hidratación. Cada diseño de mezcla cuenta con una resistencia a la compresión de 4,5 MPa a los 7 días de edad y una durabilidad medida con la prueba de humedecimiento y secado del 10%. El método consistió en curar las muestras de los tres diseños de mezcla en tres temperaturas diferentes -11, 30 y 40 °C- para luego monitorear el desarrollo de la temperatura al interior de las muestras durante las primeras treinta horas. A los 28 días de edad, se midió el módulo resiliente de las muestras con equipo triaxial cíclico. Tras analizar los resultados, se dedujo una ecuación lineal que facilitaría un control de calidad durante el proceso constructivo. Esto evita la micro fisuración de las capas compactadas, ya que no es necesario fracturarlas durante la extracción de núcleos y las pruebas de densidad en campo.

Refining of the solid fraction of sheep feces digestates from an anaerobic digester

ABSTRACT Anaerobic digestion is a technology used in the degradation of organic waste, with the possibility of obtaining products such as biogas and digestates, which have significant nutrient concentrations. However, using them without any prior treatment can cause various problems, due to the presence of unstabilized organic matter and excessive concentrations of nutrients reaching phytotoxic levels, as well as water and air contamination. Therefore, in this work, we present a refining process of solid digestates from a biodigester fed with sheep feces, by means of vermicomposting, in combination with plant waste, and using earthworms of the species E. andrei and E. fetida. The digestate values at the end of the vermicomposting showed to be within optimal ranges of electrical conductivity, with values ≤4 dS/m. The pH values were between 5,39 and 7. The percentage of organic matter was between 20 and 50%. It could be proven that the refining process increased the concentration of Kfor groups F 50:50, F 75:25, and A 75:25, with a value of P = 0,0001. Treatments with E. fetida showed the highest concentrations (g/L) of N = 2,71 ± 1,10, P = 0,89 ± 0,69 and K = 4,01 ± 1,57. The importance of giving added value to the products generated during anaerobic digestion processes contributes to better yields and quality in their use and commercialization.

RESUMEN La digestión anaeróbica es una tecnología utilizada en la degradación de los residuos orgánicos, con la posibilidad de obtener productos como biogás y digestatos, los cuales tienen concentraciones significativas de nutrientes. Sin embargo, usarlos sin ningún tratamiento previo puede causar varios problemas debido a la presencia de materia orgánica no estabilizada y concentraciones excesivas de nutrientes que alcanzan niveles fitotóxicos, así como la contaminación del agua y el aire. Por lo tanto, en este trabajo, presentamos un proceso de refinación de digestatos sólidos de un biodigestor alimentado con heces de oveja, mediante vermicompostaje, en combinación con desechos de plantas y utilizando lombrices de tierra de las especies E. andrei y E. fetida. Los valores de digestato al final del vermicompostaje mostraron estar dentro de los rangos óptimos de conductividad eléctrica, con valores ≤4 dS/m. Los valores de pH estuvieron entre 5,39 y 7. El porcentaje de materia orgánica estuvo entre 20 y 50%. Se podría demostrar que el proceso de refinación aumentó la concentración de K para los grupos F 50:50, F 75:25 y A 75:25, con un valor de P = 0,0001. Los tratamientos con E. fetida mostraron las concentraciones (g/L) más altas de N = 2,71 ± 1,10, P = 0,89 ± 0,69 y K = 4,01 ± 1,57. La importancia de dar un valor agregado a los productos generados durante procesos de digestión anaerobia contribuye a mejores rendimientos y calidad en su uso o comercialización.

Biorefinery Concept Applied to Phytochemical Extraction and Bio-Syngas Production using Agro-Industrial Waste Biomass: A Review

ABSTRACT Second-generation biomass is a renewable resource that can address the increasing global energy demand and help to partially substitute the use of and dependence on fossil fuels, since it can be transformed into gas, liquid and/or solid fuels by physical, thermal, thermochemical and/or biological processes. However, its potential is not fully exploited because the process to extract the phytochemicals present in such organic byproducts has been largely omitted. Natural compounds are of interest to high value-added industries such as cosmetics and pharmaceutics. Therefore, this work proposes to thoroughly use such residual biomass in a biorefinery by a simultaneous, efficient and sustainable integration and operation of extraction processes to obtain phytochemicals and functional extracts. A thermochemical process known as gasification is implemented to produce syngas, which can be turned into fuels, chemicals, and energy such as methanol and synthetic gasoline. Furthermore, this review article describes the state of the art of each process and the concept of biorefinery.

RESUMEN La biomasa de segunda generación es un recurso renovable que puede abordar la creciente demanda mundial de energía y ayudar a sustituir parcialmente el uso y la dependencia de los combustibles fósiles, ya que puede transformarse en gas, líquidos y/o combustibles sólidos por medio de procesos físicos, térmicos, termoquímicos y/o biológicos. Sin embargo, su potencial no se explota completamente porque no se considera el proceso de extracción de los fitoquímicos presentes en dichos subproductos orgánicos. Los compuestos naturales son de interés para las industrias de alto valor agregado como la cosmética y la farmacéutica. Por lo tanto, este trabajo propone utilizar a fondo dicha biomasa residual en una biorrefinería mediante una integración y operación simultánea, eficiente y sostenible de los procesos de extracción para obtener fitoquímicos y extractos funcionales. Se implementa un proceso termoquímico conocido como gasificación para producir gas de síntesis, que puede convertirse en combustibles, productos químicos y energía tales como metanol y gasolinas sintéticas. Además, este artículo de revisión describe el estado del arte de cada proceso y el concepto de biorrefinería.

A study of the stress field generated by the contact between a sphere and a flat plate for a simplified model of deep-groove ball bearing

ABSTRACT Bearings are mechanical elements capable of transferring motion between two or more parts in a machine. When an external load is applied, the rolling elements and their rings tend to initiate a cyclical movement between themselves. Hence, they are linked by a variable type of contact, thus creating high surface stresses. As these elements are subjected to millions of cycles within their lifespan, these cyclical stresses may create cracks and cause failure by rolling contact fatigue (RCF). Due to the importance of this subject, it is vital to study the stress field caused by contact between the rolling parts in a bearing. This paper offers two approaches on the cyclical stresses in a deep-groove ball bearing: an analytical approach, using Hertz's theory for contact stresses; and a numerical simulation, using the Finite Element Method (FEM) with the software Inventor and Nastran In-CAD. The results of both approaches were compared, and stress behavior was analyzed as the depth of the inner ring was increased. It was concluded that the surface stresses are greatly superior than the strength of the materials used in the bearings, and that the area influenced by these stresses are small when compared to the dimensions of the whole.

RESUMEN Los rodamientos son elementos mecánicos capaces de transferir movimiento entre dos o más partes en una máquina. Cuando se aplica una carga externa, los elementos rodantes y sus anillos tienden a iniciar un movimiento cíclico entre ellos. Por lo tanto, están vinculados por un tipo variable de contacto, creando altas tensiones superficiales. Como estos elementos están sujetos a millones de ciclos en su vida útil, estas tensiones cíclicas pueden crear grietas y causar fallas debido a la fatiga por contacto. Debido a la importancia de este tema, es vital estudiar el campo de tensión causado por el contacto entre las partes rodantes en un rodamiento. Este documento ofrece dos enfoques sobre las tensiones cíclicas en un rodamiento rígido de bolas: un enfoque analítico, utilizando la teoría de Hertz para las tensiones de contacto; y una simulación numérica, utilizando el Método de Elementos Finitos con el software Inventor y Nastran In-CAD. Los resultados de ambos enfoques se compararon y se analizó el comportamiento de las tensiones a medida que aumentaba la profundidad del anillo interior. Se llegó a la conclusión de que las tensiones superficiales son muy superiores a la resistencia de los materiales utilizados en los rodamientos, y que el área influenciada por estas tensiones es pequeña en comparación con las dimensiones del conjunto.

Class entities from the timber house production sector in Brazil

ABSTRACT Corporate representativeness is an important issue for engineering and its industrial sectors, considering that producer associations can defend represent the rights and ambitions of their members. This study aims to investigate timber housing producer participation in generalist organizations, as well as to identify which examples of class entities could be created to consolidate this industry in the Brazilian scenario. A short survey was personally applied to entrepreneurs from the timber house production sector in Brazil. This survey was based in four qualitative queries, whose responses were converted into percentage. The studied producers revealed that the sector does not have an official organization to represent them, forcing them to search for different representation mechanisms from other sectors related to this industry. The lack of corporate and/or labor representation is visible to the point where several interviewed entrepreneurs declared the need to create unions for workers, as well as class associations for producers. Thus, suggestions for a new organization were described to establish a direction for organizing this sector in Brazil.

RESUMEN La representatividad corporativa es un tema importante para la Ingeniería y sus sectores industriales, teniendo en cuenta que la asociación de productores puede defender los derechos y ambiciones de sus miembros. Este estudio tiene como objetivo investigar la participación de los productores de viviendas de madera en organizaciones generalistas, así como identificar qué ejemplos de entidades de clase podrían ser creadas para consolidar esta industria en el escenario brasileño. Se aplicó personalmente una breve encuesta a los empresarios del sector de producción de casas de madera en Brasil. Esta encuesta se basó en dos consultas cualitativas, cuyas respuestas se convirtieron en porcentajes. Los productores estudiados revelaron que el sector no tiene una organización oficial que los represente, lo que tiene obligado en buscar diferentes mecanismos de representación de otros sectores relacionados con esta industria. La falta de representación corporativa y/o laboral es visible al punto en que muchos empresarios entrevistados declararon la necesidad de crear sindicatos para los trabajadores y asociaciones de clase para los productores. Así, se describieron sugerencias de nuevas organizaciones para establecer una dirección en la organización de este sector en Brasil.

Ten-year evolution on credit risk research: a Systematic Literature Review approach and discussion

ABSTRACT Given its importance in financial risk management, credit risk analysis, since its introduction in 1950, has been a major influence both in academic research and in practical situations. In this work, a systematic literature review is proposed which considers both "Credit Risk" and "Credit risk" as search parameters to answer two main research questions: are machine learning techniques being effectively applied in research about credit risk evaluation? Furthermore, which of these quantitative techniques have been mostly applied over the last ten years of research? Different steps were followed to select the papers for the analysis, as well as the exclusion criteria, in order to verify only papers with Machine Learning approaches. Among the results, it was found that machine learning is being extensively applied in Credit Risk Assessment, where applications of Artificial Intelligence (AI) were mostly found, more specifically Artificial Neural Networks (ANN). After the explanation of each answer, a discussion of the results is presented.

RESUMEN Dada su importancia en la gestión del riesgo financiero, el análisis del riesgo crediticio, desde su introducción en 1950, ha tenido una gran influencia tanto en investigaciones académicas como en situaciones prácticas. En este trabajo se propone una revisión bibliográfica sistemática que considere "Credit Risk" y "Credit risk" como parámetros de búsqueda para responder dos preguntas de investigación principales: ¿se están aplicando efectivamente las técnicas de aprendizaje automático en las investigaciones sobre la evaluación del riesgo de crédito? Incluso, ¿cuáles de estas técnicas cuantitativas se han aplicado mayoritariamente en los últimos diez años de investigación? Se siguieron diferentes pasos para seleccionar los artículos para el análisis, así como los criterios de exclusión para verificar solo los artículos con enfoques de aprendizaje automático. Entre los resultados, se encontró que el aprendizaje automático se está aplicando ampliamente en la Evaluación de Riesgo de Crédito, donde en su mayoría se encontraron aplicaciones de Inteligencia Artificial (AI), más específicamente, de Redes Neuronales Artificiales (ANN). Después de la explicación de cada respuesta, se presenta una discusión sobre los resultados.

Alkali-activated concretes based on fly ash and blast furnace slag: Compressive strength, water absorption and chloride permeability

ABSTRACT Concretes based on alkali-activated binders have attracted considerable attention as new alternative construction materials, which can substitute Portland Cement (OPC) in several applications. These binders are obtained through the chemical reaction between an alkaline activator and reactive aluminosilicate materials, also named precursors. Commonly used precursors are fly ash (FA), blast furnace slag (GBFS), and metakaolin. The present study evaluated properties such as compressive strength, rate of water absorption (sorptivity), and chloride permeability in two types of alkali-activated concretes (AAC): FA/GBFS 80/20 and GBFS/OPC 80/20. OPC and GBFS/OPC* concretes without alkali-activation were used as reference materials. The highest compressive strength was observed in the FA/GBFS concrete, which reported 26,1% greater strength compared to OPC concrete after 28 days of curing. The compressive strength of alkali-activated FA/GBFS 80/20 and GBFS/OPC 80/20 was 61 MPaand 42 MPaat 360 days of curing, respectively. These AAC showed low permeability to the chloride ion and a reduced water absorption. It is concluded that these materials have suitable properties for various applications in the construction sector.

RESUMEN Los concretos basados en cementantes activados alcalinamente han atraído una atención considerable como nuevos materiales de construcción alternativos que pueden sustituir al cemento Portland (OPC) en diferentes aplicaciones. Estos cementantes se obtienen de la reacción química entre un activador alcalino y materiales aluminosilicatos reactivos, también denominados precursores. Los precursores más habituales son cenizas volantes (FA), escoria de alto horno (GBFS) y metacaolin. El presente estudio evaluó propiedades tales como la resistencia a la compresión, la velocidad de absorción de agua (succión capilar) y la permeabilidad a cloruros de dos tipos de concreto activados alcalinamente (AAC): FA/GBFS 80/20 y GBFS/OPC 80/20. Como materiales de referencia se usaron los concretos OPC y GBFS/OPC*. La mayor resistencia a la compresión se observó en el concreto FA/GBFS, que reportó una resistencia 26,1 % mayor en comparación con el concreto OPC después de 28 días de curado. La resistencia a la compresión de los concretos álcali-activados FA/GBFS 80/20 y GBFS/OPC 80/20 fue de 61 MPa y 42 MPa a los 360 días de curado respectivamente. Estos AAC mostraron una baja permeabilidad al ion cloruro y una absorción de agua reducida. Se concluye que estos materiales presentan propiedades que son adecuadas para diversas aplicaciones en el sector de la construcción.

Soft Skills in Engineers, a Relevant Field of Research: Exploring and Assessing Skills in Italian Engineering Students

ABSTRACT Soft skills are important for any career and are necessary to access and face the labor market. This research focuses on soft skills by exploring engineer profiles. It also determines how soft skills are developed through the study of a representative sample of 314 undergraduate engineering students from 15 different Italian universities. The instrument used is a questionnaire that investigates soft skills and is based on the Business-focused Inventory of Personality (BIP). Answers are grouped into four areas: intrapersonal, interpersonal, activity development, and impression management. Results show that these engineers have more self-confidence than the reference sample; they demonstrated a great commitment in setting job goals and pursuing projects, a good emotional adaptation to social situations, and enough attitudes in terms of problem solving and openness to change. Perception on the ability to work under pressure is in the average, and they seem ready to take on challenging tasks. The score shows that engineers from the sample are able to express positive and negative ideas and feelings in balance with the reference average, but sometimes they have difficulties in establishing personal relationships. Therefore, they are unable to understand the moods of those who around them and may also have difficulty in understanding their expectations. This results in some difficulties in teamwork. The general result underlines the opportunity of empowerment programs regarding soft skills.

RESUMEN Las habilidades transversales son importantes para cualquier carrera y son necesarias para acceder y afrontar el mercado laboral. Esta investigación se enfoca en el tema de las habilidades transversales explorando los perfiles de los ingenieros. También determina cómo se desarrollan las habilidades sociales a través del estudio de una muestra representativa de 314 estudiantes de ingeniería de 15 universidades italianas diferentes. El instrumento utilizado es un cuestionario que investiga las habilidades interpersonales basado en el Business-focused Inventory of Personality (BIP). Las respuestas se agrupan en cuatro áreas: intrapersonal, interpersonal, desarrollo de la actividad y gestión de la impresión. Los resultados muestran que estos ingenieros tienen más confianza en sí mismos que la muestra de referencia; demostraron un gran compromiso en establecer metas laborales y seguir proyectos, una buena adaptación emocional a las situaciones sociales y actitudes suficientes en términos de solución de problemas y apertura al cambio. La percepción sobre la capacidad de trabajar bajo presión se encuentra en el promedio, y ellos parecen dispuestos a asumir tareas desafiantes. El puntaje muestra que los ingenieros de la muestra son capaces de expresar ideas y sentimientos positivos y negativos en equilibrio con el promedio de referencia, pero a veces tienen dificultades para establecer relaciones personales. Como resultado, no pueden comprender los estados de ánimo de quienes los rodean y pueden tener dificultades para comprender sus expectativas. Esto resulta en algunas dificultades para el trabajo en equipo. El resultado general subraya la oportunidad de un programa de empoderamiento en habilidades transversales.