Tecnura

EDITORIAL

Remote sensing applied to the geomorphological mapping of the volcanoes of the upper Chaschuil river basin in the province of Catamarca, Argentina

RESUMEN Contexto: La cuenca alta del río Chaschu¡l se encuentra en las prov¡nc¡as geomorfológ¡cas de cord¡llera Frontal y s¡stema de Famat¡na, se ext¡ende desde el lím¡te super¡or de la cuenca, a los 26° 45' 6,35" de lat¡tud S y 68° 2'22 15" de long¡tud O, hasta el volcán Aguas Cal¡entes, a los 27° 13' 25,81" de lat¡tud S y 68° 19'5 48" de long¡tud O. La zona se ¡nserta en el C¡nturón de Fuego del Pacíf¡co, que se caracter¡za por concentrar algunas zonas de subducc¡ón más ¡mportantes del mundo, donde se genera una ¡ntensa act¡v¡dad sísm¡ca y volcán¡ca. Método: A través de operac¡ones estadíst¡cas y numér¡cas apl¡cadas sobre los datos de las matr¡ces que componen una ¡magen satel¡tal, se generó la cartografía geomorfológ¡ca volcán¡ca. Para d¡cho anál¡s¡s, se ut¡l¡zó el software l¡bre SoPI 3.0, en el que se procesaron las ¡mágenes satel¡tales Landsat 7 y 8, de los años 2002 y 2015. La cartografía fue elaborada en el software l¡bre QGIS 3.2.2, con el apoyo del software l¡bre Google Earth Pro. Resultados: Los mejores resultados del procesam¡ento d¡g¡tal se d¡eron en las bandas de rango v¡s¡ble y med¡ante d¡st¡ntas comb¡nac¡ones de bandas en RGB. Se descr¡ben 13 aparatos volcán¡cos pr¡nc¡pales, altamente eros¡onados, con lavas pahoehoe asoc¡adas; y erupc¡ones secundadas, con lavas rugosas t¡po aa sobrepuestas a las lavas más flu¡das. Conclusiones: La apl¡cac¡ón del procesam¡ento d¡g¡tal de ¡mágenes satel¡tales es una herram¡enta ópt¡ma para el estud¡o de estructuras volcán¡cas, que perm¡te su del¡m¡tac¡ón y clas¡f¡cac¡ón.

ABSTRACT Context: The upper basin of the Chaschuil river is found in the geomorphological provinces of the Cordillera Frontal and the Famatina System; it extends from the upper limit of the basin (26°45'6.35" S-68°2'22.15" O) to the Aguas Calientes volcano (27°13'25,81" S-68°19'5.48" O). The zone is inserted in the Pacific Ring of Fire, which is characterized by concentrating some of the most important subduction zones in the world, where intense seismic and volcanic activity is generated. Method: The volcanic geomorphological cartography was generated by statistical and numerical operations applied on the matrix data that make up the satellite image. For this analysis, the free software SOPI 3.0 was used to process the Landsat 7 and 8 satellite images of the years 2002 and 2015. The cartography was prepared using the free software QGIS 3.2.2 and Google Earth Pro. Results: The best results of digital processing were given in the visible bands and by different combinations of bands in RGB. Thirteen main volcanic systems, highly eroded and with associated pahoehoe lavas, are described, as well as secondary eruptions with rugged aa-type lavas superimposed on the more fluid lavas. Conclusions: The application of digital satellite image processing is an optimal tool for the study of volcanic structures, which allows their delimitation and classification.

Ultrasonic techniques applied to the characterization of volcanic glass

Resumen Contexto: La caracter¡zac¡ón geoquím¡ca de mater¡ales arqueológ¡cos de obs¡d¡ana o v¡dr¡o volcán¡co, ut¡l¡zado en el pasado para la confecc¡ón de herram¡entas lít¡cas, perm¡te trazar su procedenc¡a geológ¡ca e ¡nfer¡r formas de ¡nteracc¡ón y rangos de mov¡l¡dad de ant¡guas poblac¡ones humanas. La caracter¡zac¡ón de la compos¡c¡ón geoquím¡ca de la obs¡d¡ana por análisis de activación neutrónica perm¡te determ¡nar con un buen grado de cert¡dumbre su procedenc¡a; s¡n embargo, es una técn¡ca costosa y destruct¡va, por lo que no es recomendable para p¡ezas arqueológ¡cas. Otras técn¡cas más acces¡bles como la fluorescenc¡a de rayos X o la espectrometría de masas con plasma acoplado ¡nduct¡vamente han s¡do ut¡l¡zadas con éx¡to para esta apl¡cac¡ón pero con un mayor n¡vel de ¡ncert¡dumbre. En este trabajo se busca as¡st¡r al problema por med¡o del uso de otras técn¡cas no destruct¡vas que pud¡eran ser apl¡cables al patr¡mon¡o arqueológ¡co. Método: Se exploraron las prop¡edades mecán¡cas de una muestra de obs¡d¡ana a través de métodos de ultrason¡do. Se evaluaron la veloc¡dad de fase y atenuac¡ón de ondas long¡tud¡nales, y se cuant¡f¡có la dens¡dad de las muestras por picnometría de gases, que pos¡b¡l¡ta determ¡nar los módulos elást¡cos d¡nám¡cos. Además, se rep¡t¡eron las m¡smas med¡c¡ones en probetas de v¡dr¡o de manufactura ¡ndustr¡al. Resultados: Se observó que la veloc¡dad, la dens¡dad y el módulo long¡tud¡nal son mayores para la muestra de v¡dr¡o ¡ndustr¡al que para la muestra de obs¡d¡ana. Por otro lado, la atenuac¡ón resultó ser mayor para el caso de la obs¡d¡ana y se observó una mayor dependenc¡a con la frecuenc¡a. Conclusiones: Los resultados obten¡dos demuestran la capac¡dad del método para d¡st¡ngu¡r entre mater¡ales con compos¡c¡ón quím¡ca d¡ferente, por lo que sería v¡able para ser apl¡cado a estud¡os arqueológ¡cos. Además, las d¡ferenc¡as observadas en la atenuac¡ón muestran que el método tamb¡én es sensible a la microestructura del material, por lo que aportaría información no accesible mediante técnicas convencionales de arqueometría.

Abstract Context: The geochemical characterization of archeological materials of obsidian or volcanic glass (used in the past for the preparation of lithic tools) allows to trace origin and infer forms of interaction and ranges of mobility of ancient human populations. The characterization of the geochemical composition of obsidian by analysis of Neutron Activation allows to determine with a good degree of certainty its origin; however, it is a costly and destructive technique, not recommended for archeological pieces. Other more accessible techniques, such as X Ray Fluorescence or Mass Spectrometry with inductively coupled plasma have been used successfully for this application but with a higher level of uncertainty. This work seeks to provide solutions through the use other non-destructive techniques that may be applicable to archeological heritage. Method: The mechanical properties of an obsidian sample were explored through ultrasound methods. The phase velocity and the attenuation of longitudinal waves were measured, and the density of the samples was quantified with gas pycnometry, which makes it possible to determine the dynamic elastic modules. Additionally, the same measurements were repeated on glass samples of industrial manufacture. Results: It was observed that the speed, density, and longitudinal modulus were higher for the industrial glass sample than for the obsidian sample. Conversely, the attenuation was greater in the case of obsidian, and a greater dependence on frequency was observed. Conclusions: The results obtained demonstrate the ability of the method to distinguish between materials with different chemical composition; thus, it would be useful in archeological studies. Moreover, the differences observed in the attenuation show that the method is sensitive to the microstructure of the material, so it would provide information not accessible by conventional archaeometry techniques.

Using recycled materials in cementitious composites

Resumen Contexto: La producción de hormigón se caracteriza por una importante demanda de energía y materias primas, emitiendo grandes cantidades de gases de efecto invernadero (GEI). Asimismo, la construcción, mantenimiento y demolición de edificios genera enormes cuantías de residuos que requieren costosos y ambientalmente sensibles procedimientos de disposición final. Por tanto, en la actualidad se están investigando diversas soluciones para reducir el impacto ambiental de los procesos asociados al ciclo de vida del hormigón. Metodología: Se estudiaron, mediante ensayos experimentales, las propiedades físicas y mecánicas de los siguientes materiales sustentables: hormigón con agregados reciclados, hormigón con reemplazo parcial de cemento Portland por cenizas volantes y compuestos cementicios reforzados con fibras recicladas. Resultados: El uso de agregados gruesos reciclados degradó las características mecánicas del hormigón debido a su mayor porosidad y capacidad de absorción de agua. Sin embargo, su combinación con cenizas volantes mostró un efecto sinérgico, mitigando las consecuencias adversas mencionadas. La respuesta posfisuración del hormigón reforzado con fibras de acero recicladas se caracterizó por una menor tenacidad y ductilidad respecto a los compuestos con fibras industriales. Específicamente, las mezclas con fibras recicladas mostraron una etapa de ablandamiento más pronunciada. Esto reveló una eficiencia menor de las fibras recicladas con respecto a las industriales. Conclusiones: Los resultados experimentales demostraron que la incorporación de materiales reciclados condujo a un deterioro en el comportamiento físico y mecánico-resistente de los compuestos analizados. No obstante, las propiedades resultantes superaron los valores mínimos recomendados para su aplicación como materiales estructurales.

Abstract Context: Concrete production is characterized by a significant demand of energy and raw materials, and by emitting large amounts of greenhouse gases (GHG). Moreover, the processes of construction, maintenance, and demolition of buildings generate huge quantities of waste that require costly and environmentally sensitive disposal procedures. Therefore, several solutions are being investigated to reduce the environmental impact of the processes associated with the life cycle of concrete. Methodology: Through experimental tests, the physical and mechanical properties of three sustainable concrete mixtures were studied: concrete with recycled aggregates, concrete with partial replacement of Portland cement by fly ash, and cementitious composites reinforced with recycled fibers. Results: The use of coarse recycled aggregates degraded the mechanical characteristics of the concrete due to their greater porosity and water absorption capacity. However, the mixture made out of recycled aggregates and fly ash showed a synergistic effect, mitigating the adverse consequences mentioned. The post-cracking response of concrete reinforced with recycled steel fibers was characterized by a lower tenacity and ductility compared to composites with industrial fibers. Specifically, mixtures with recycled fibers showed a more pronounced softening stage. This revealed a lower efficiency of recycled fibers compared to industrial fibers. Conclusions: The experimental results showed that the incorporation of recycled materials led to a deterioration in the physical and mechanical behavior of the analyzed composites. However, the resulting properties exceeded the recommended minimum values required for their application as structural materials.

Darcy-Weisbach resistance coefficient determination using Newton-Raphson approach for android 4.0

Abstract Context: The art¡cle presents the fr¡ct¡on coeff¡c¡ent calculat¡on for pressure p¡pes, from Newton-Raphson numer¡cal method, under JavaScr¡pt source code for Andro¡d 4.0 or h¡gher. Methodology: The code development ¡s based on Colebrook-Wh¡te model for turbulent flows. The app also establ¡shes the fr¡ct¡on coeff¡c¡ent for lam¡nar flows from the Po¡seu¡lle equat¡on and determ¡nes the range for the enter flow ¡n a trans¡t¡on zone (unstable flow). An algor¡thm of success¡ve approx¡mat¡ons was ¡mplemented for non-l¡near equat¡on solut¡on based on the relat¡ve roughness and Reynolds number. Results: In the Newton-Raphson method, ¡f the ¡n¡t¡al value moves away from zero or presents d¡fferent ¡nflect¡on po¡nts, the probab¡l¡ty of d¡vergence of the method ¡ncreases s¡gn¡f¡cantly. To overcome th¡s anomaly, a fr¡ct¡on coeff¡c¡ent equal to 0.015 was proposed as ¡n¡t¡al (seed) value; thereby we guarantee the convergence for turbulent flows w¡th an approx¡mat¡on of 0.0000001. The values calculated by the app were cal¡brated w¡th the Excel analys¡s tool (Goal Seek). Conclusion: The app ¡s ava¡lable for free ¡n Google Play Store, and ¡s a tool to support educat¡onal processes and the profess¡onal f¡eld.

Resumen Contexto: El artículo presenta el cálculo de coef¡c¡ente de fr¡cc¡ón para tubos de pres¡ón, ut¡l¡zando el método numér¡co Newton-Raphson, usando cód¡go JavaScr¡pt para Andro¡d 4.0 o super¡or. Metodología: El desarrollo del Cód¡go está basado en el modelo de Colebrook-Wh¡te para flujos turbulentos. La apl¡cac¡ón tamb¡én establece el coeficiente de fricción para flujos laminares utiliando la ecuación de Poiseuille, y determina el rango de flujo de entrada en zona de trans¡c¡ón (flujo ¡nestable). Se ¡mplementó un algor¡tmo de aprox¡mac¡ones suces¡vas para soluc¡ón de ecuac¡ones no lineales basado en la rugosidad relativa y en el número de Reynolds. Resultados: En el método de Newton-Raphson, la probabilidad de divergencia aumenta considerabemente si el valor inicial es diferente de cero o presenta distintos puntos de inflección. Para superar esta anomalía, se propone un coeficiente de fricción de 0.015 como valor inicial (valor semilla). De esta manera se garantiza la convergencia de flujos turbulentos con aproximación de 0.0000001. Los valores calculados por la aplicación fueron calibrados utilizando la herramienta de análisis de Excel© (Goal Seek). Conclusión: La aplicación está disponible en Google Play Store y es gratuita. Es una herramienta para apoyar procesos educativos y trabajos en sector productivo.

Performance of a granular .material stabilized with cement when compressive loading is applied

Resumen Contexto: Esta ¡nvest¡gac¡ón evalúa la res¡stenc¡a a la compres¡ón de un mater¡al granular mezclado compuesto por arc¡lla y arena, con el objet¡vo de opt¡m¡zar su d¡seño. Métodología: Los factores estud¡ados fueron el conten¡do de cemento, la humedad, los golpes de compactac¡ón y la relac¡ón arc¡lla/arena. Además, se real¡zó un d¡seño exper¡mental ¡n¡cal de 24. Resultados: Los resultados perm¡t¡eron ¡dent¡f¡car que el factor s¡gn¡f¡cat¡vo es el conten¡do de cemento. Por otro lado, se exploró para la opt¡m¡zac¡ón un d¡seño de un solo factor con tres n¡veles (175; 200; y 225 Kg/m3) y dos répl¡cas. Conclusiones: El d¡seño exper¡mental perm¡t¡ó ¡dent¡f¡car el valor ópt¡mo del factor conten¡do de cemento en la frontera de la reg¡ón de exper¡mentac¡ón selecc¡onada (150 Kg/m3).

Abstract Context: Th¡s research evaluates the compress¡ve strength of a m¡xed granular mater¡al composed of clay and sand, ¡n order to opt¡m¡ze ¡ts des¡gn. Methodology: The factors stud¡ed were the cement content, the hum¡d¡ty, the compact¡on blows, and the clay/sand rat¡o. Add¡t¡onally, an ¡n¡t¡al exper¡mental des¡gn of 24 was performed. Results: The results allowed to ¡dent¡fy that the s¡gn¡f¡cant factor ¡s the cement content. On the other hand, a s¡ngle-factor des¡gn w¡th three levels (175; 200; and 225 Kg/m3) and two repl¡cas was explored for opt¡m¡zat¡on. Conclusions: The exper¡mental des¡gn allowed to ¡dent¡fy the opt¡mal value of the cement content factor ¡n the border of the selected experimental reg¡on (150 Kg/m3).