Ciencia e Ingeniería Neogranadina

APPLICATION OF NON-DESTRUCTIVE PULL-OFF AND ULTRASONIC TECHNIQUES IN REINFORCEMENT QUALITY CONTROL WITH COMPOSITE MATERIALS IN CONCRETE STRUCTURES

RESUMEN El sistema de refuerzo de estructuras de concreto mediante materiales compuestos se emplea de forma intensiva desde hace 50 años. Sin embargo, aún son numerosas las incógnitas respecto a su comportamiento a largo plazo, por lo cual es fundamental el control de la unión entre el concreto y el refuerzo para asegurar su calidad. Es un sistema de refuerzo que se realiza por adhesión, y como consecuencia de la incertidumbre sobre la tensión de adherencia, en la práctica se resuelve con anclajes que encarecen la obra y que resultan inviables en grandes superficies de refuerzo. Una correcta puesta en obra y con garantías del adecuado comportamiento del refuerzo optimiza y valoriza este sistema. La implantación de un plan de control de calidad apropiado garantiza la optimización del refuerzo y permite establecer los criterios de mantenimiento adecuados. En esta investigación se ha desarrollado un plan experimental para el control de calidad de la puesta en obra, basado en el estudio de la unión entre concreto y las bandas de refuerzo, teniendo en cuenta diferentes tipos de concreto y sistemas de preparación superficial. Un plan de control de calidad in situ con ensayos semidestructivos tipo pull-off y no destructivos tipo ultrasonidos permite verificar la efectividad del refuerzo.

ABSTRACT The reinforcement system of concrete structures using composite materials has been widely used for more than fifty years. However, there are still many unknowns regarding their long-term behavior, as the control of the bond between the concrete and the reinforcement materials being essential to ensure their quality. It is a reinforcement system that is made by adhesion, and as consequence of the uncertainty on the adhesion tension, in practice, it is solved with anchorages that make the work more expensive and which are not feasible for large areas of reinforcement. A correct installation that guarantees the proper behavior of the reinforcement materials would optimize this type of strengthening system and its applicability. The implementation of an appropriate quality control plan guarantees the optimization of the system and allows to establish the proper maintenance criteria. This research presents an experimental program for the quality control of laying, based on the study of the bond between the concrete and fiber composite sheets, taking into account different types of concrete and surface preparation techniques. An in situ quality control plan with semi-destructive pull off and non-destructive ultrasonic type tests allows verifying the effectiveness of the reinforcement.

CELL AVERAGING CFAR DETECTOR WITH SCALE FACTOR CORRECTION THROUGH THE METHOD OF MOMENTS FOR THE LOG-NORMAL DISTRIBUTION

ABSTRACT The new LN-MoM-CA-CFAR detector is introduced, exhibiting a reduced deviation of the operational false alarm probability from the value conceived in the design. The solution solves a fundamental problem of CFAR processors that has been ignored in most proposals. Indeed, most of the previously proposed schemes deal with sudden changes in the clutter level, whereas the new solution has an improved performance against slow statistical changes that occur in the background signal. It has been proven that these slow changes have a remarkable influence on the selection of the CFAR adjustment factor, and consequently in maintaining the false alarm probability. The authors took advantage of the high precision achieved by the MoM (Method of Moments) in the estimation of the Log-Normal (LN) shape parameter, and the wide application of this distribution to radar clutter modeling, to create an architecture that offers precise results and it's computationally inexpensive at the same time. After an intensive processing, involving 100 million Log-Normal samples, a scheme, which operates with excellent stability reaching a deviation of only 0,2884 % for the probability of false alarm of 0,01, was created, improving the classical CA-CFAR detector through the continuous correction of its scale factor.

RESUMEN Se presenta el nuevo detector LN-MoM-CA-CFAR que tiene una desviación reducida en la tasa de probabilidad de falsa alarma operacional con respecto al valor concebido de diseño. La solución corrige un problema fundamental de los procesadores CFAR que ha sido ignorado en múltiples desarrollos. En efecto, la mayoría de los esquemas previamente propuestos tratan con los cambios bruscos del nivel del clutter mientras que la presente solución corrige los cambios lentos estadísticos de la señal de fondo. Se ha demostrado que estos tienen una influencia marcada en la selección del factor de ajuste multiplicativo CFAR, y consecuentemente en el mantenimiento de la probabilidad de falsa alarma. Los autores aprovecharon la alta precisión que se alcanza en la estimación del parámetro de forma Log-Normal con el MoM, y la amplia aplicación de esta distribución en la modelación del clutter, para crear una arquitectura que ofrece resultados precisos y con bajo costo computacional. Luego de un procesamiento intensivo de 100 millones de muestras Log-Normal, se creó un esquema que, mejorando el desempeño del clásico CA-CFAR a través de la corrección continua de su factor de ajuste, opera con una excelente estabilidad alcanzando una desviación de solamente 0,2884 % para la probabilidad de falsa alarma de 0,01.

SELECTIVE CATALYTIC OXIDATION FOR METHANE CONVERSION TO METHANOL: A REVIEW

RESUMEN La oxidación de metano a metanol por medio de una forma directa, económica y con bajo gasto energético es un objetivo perseguido por la industria desde sus orígenes. El metano es el principal componente del gas natural, mientras que el metanol es combustible y materia prima en la industria química. En el presente artículo de revisión se presentan los resultados de trabajos realizados para lograr dicho proceso, identificando los aspectos más relevantes que se involucran. Se encontraron bajos valores de conversión de metano y selectividad a metanol debido, principalmente, a dos factores: el primero es la dificultad de activar el metano y, el segundo, poder controlar el proceso para evitar reacciones secuenciales de oxidación que generen otros productos. Para incrementar el rendimiento del proceso, es necesario optimizar las condiciones de síntesis de los materiales, incluyendo temperatura, tiempo y cargas del componente activo, lo cual influirá en el comportamiento físico y químico de los catalizadores. También es necesario controlar las variables del proceso de oxidación catalítica, como el tipo de material del reactor, flujos de alimentación, tiempos de permanencia de los gases dentro del reactor, y evitar así reacciones competitivas que disminuyan la selectividad al alcohol.

ABSTRACT The oxidation of methane to methanol using a direct, economical and low energy cost is an objective pursued by the industry since its inception. Methane is the main component of natural gas, while methanol is both fuel and raw material in the chemical industry. This review article presents the results of work done to achieve this process, identifying the most relevant aspects involved. Low values of methane conversion and selectivity to methanol were found mainly due to two factors: the first is the difficulty of activating methane and the second, being able to control the process to avoid sequential oxidation reactions that generate other products. To increase the performance of the process is necessary to optimize the synthesis conditions of the materials including temperature, time and loads of the active component, which will influence the physical and chemical behavior of the catalyst. It is also necessary to control the variables of the catalytic oxidation process, such as the type of reactor material, feed flows, the residence times of the gases inside the reactor, and thus avoid competitive reactions that decrease the selectivity to the alcohol.

PROPOSAL FOR TECHNOLOGICAL IMPROVEMENT OF GREEN ROOFS FOR THE ANDEAN TROPICAL CLIMATE

RESUMEN La gestión de riesgos por el aumento de la escorrentía superficial en zonas urbanas requiere intervención desde múltiples enfoques, ambientales, sanitarios, sociales y económicas. La infraestructura verde aporta soluciones de creciente interés por sus beneficios ambientales y potencial aprovechamiento económico. Este artículo propone un mejoramiento tecnológico para la adaptación de los techos verdes al clima tropical andino, en términos de su comportamiento hidrológico, para lo cual se desarrolló un montaje experimental con seis módulos de techos verdes extensivos y un módulo testigo (solo cubierta). El montaje experimental permitió la obtención de datos de 21 eventos de precipitación, modificando la configuración de dos factores experimentales, tipo de planta con seis variaciones y altura de sustrato con tres variaciones y tres eventos más para verificar el efecto de la variación de la pendiente de la cubierta, como tercer factor. Los datos obtenidos se procesaron para el cálculo de las variables hidrológicas de interés (precipitación, escorrentía, duración del evento, tiempo anterior seco), que expresan las características del evento y los indicadores del comportamiento hidrológico (coeficientes de escorrentía basado en volumen Cv y en el caudal pico Cp y tiempo de retraso K) y su análisis estadístico permitió identificar cuáles factores experimentales tienen o no influencia significativa en dichos indicadores. Finalmente, se desarrollaron herramientas para la simulación de variables e indicadores hidrológicos a partir de series de precipitación externas y su implementación en una herramienta de diseño que seleccione las configuraciones de techos verdes que presenten el mejor comportamiento hidrológico.

ABSTRACT Risk management through increased surface run-off in urban areas requires intervention from multiple environmental, public health, social and economic approaches. The green infrastructure provides solutions of growing interest for its environmental benefits and potential financial advantage. This article proposes a technological improvement for the adaptation of green roof to the Andean tropical climate, regarding its hydrological behavior, for which an experimental setup was developed with six modules of extensive green roof and one control module (roofing sheet only). The experimental setup allowed the obtaining twenty-one data precipitation events, modifying the configuration of two experimental factors, plant species with six variations and substrates heights with three variations and three additional events to verify the effect of the roof slope variation as a third factor. The obtained data were processed for the calculation of hydrological variables of interest (precipitation, run-off, duration of the event, previous dry time) expressing event characteristics and the hydrological behavior indicators (runoff coefficients based on volume Cv and peak flow Cp and lagtime K) and their statistical analysis, allowed to identify which experimental factors have or do not have significant influence on these indicators. Finally, tools were developed for the simulation of hydrological variables and indicators from external precipitation series and their implementation in a design tool that selects the green roof configurations that present the best hydrological behavior.

COMPARATIVE ANALYSIS OF GUIDES FOR ACCESSIBLE WEB DEVELOPMENT

RESUMEN En la actualidad los sitios web no cumplen con requerimientos mínimos de accesibilidad, lo que impide que cualquier persona sin importar sus condiciones pueda acceder a los contenidos y servicios disponibles a través de estos sitios. Este problema se da en parte porque los desarrolladores no tienen conocimientos de los criterios y pautas de accesibilidad existentes o no saben cómo implementarlas. Como una alternativa, en este trabajo se presenta un análisis de guías para el desarrollo accesible, donde se evalúan diferentes criterios como las discapacidades que son atendidas, el nivel de conocimientos técnico que se requiere para su comprensión y la forma como se presentan los contenidos. A partir de esta evaluación se genera un cuadro comparativo y se hace la selección de las guías que pueden ser de mayor utilidad en la creación de sitios web accesibles, lo que puede servir como un apoyo a los desarrolladores al decidir cuál guía utilizar.

ABSTRACT Currently, the websites do not meet minimum accessibility requirements, which prevents anyone, regardless of their conditions, from accessing the contents and services available through these sites. This problem is, partly because developers are not aware of existing accessibility criteria and guidelines or do not know how to implement them. As an alternative, this article presents an analysis of guideslines for approachable development, which assesses different criteria like the disabilities that are addressed, the level of technical knowledge required to understand the guides and the way the contents are presented. From this evaluation, a comparative table is generated, and the selection of the guides that can be most useful in the creation of accessible websites is made, which can serve as a support to the developers when deciding which guide to use.

EVALUATION OF A HETEROGENEOUS PHOTOCATALYSIS AND PASTEURIZATION SYSTEM FOR RAINWATER DISINFECTION

RESUMEN La fotocatálisis heterogénea y la pasteurización para la desinfección del agua se presentan como una alternativa de potencial implementación y operación, porque buscan el aprovechamiento de la radiación y la temperatura, y la hacen apta para emplearla en múltiples locaciones, principalmente donde existan fuentes de abastecimiento que presenten bajos niveles de turbiedad. Para verificar la efectividad de estas técnicas, se evaluó una unidad compuesta por un sistema de captación de aguas lluvias, un filtro lento de arena y un sistema de desinfección solar compuesto por fotocatálisis heterogénea, que emplea como catalizador dióxido de titanio (TiO2) en forma de anatasa 99 % en un lecho fijo, y pasteurización con un proceso de recirculación, en una comunidad ubicada en la zona sur de Bogotá. La caracterización del afluente mostró valores de turbiedad iguales a 3,29 UNT, pH de 6,4, alcalinidad de 2,5 mg CaCO3 L-1 dureza de 0,65 mg CaCO3 L-1 y presencia de coliformes identificados en placas de petrifilm. La eliminación de microorganismos se hizo efectiva en días con índices de radiación por encima de 4UV (longitudes de onda de 315400 nm), estados del tiempo soleados o parcialmente nublados y valores de turbiedad de 4 UNT para cargas hidráulicas por debajo de 60 m3 m-2-d-1. El efluente presentó efectividad próxima al 60 % en la remoción de turbiedad y 100 % en coliformes. Los resultados obtenidos permiten el uso del agua tratada en actividades complementarias, excluyendo el consumo humano.

ABSTRACT Heterogeneous photocatalysis and pasteurization for water disinfection, are presented as an alternative to potential implementation and operation, because they seek the use of radiation and temperature making it suitable for use in multiple locations, principally where there are sources of supply that low levels of turbidity. To verify the effectiveness of these techniques, we evaluated a composite unit of a rainwater harvesting system, a slow sand filter and a solar disinfection system composed of heterogeneous photocatalysis, which uses as a catalyst of titanium dioxide (TiO2) in the form of anatase 99% in a fixed bed, and pasteurization with a recirculation process, in a community located in the South zone of Bogota. The characterization of the tributary showed turbidity values equal to 3.29 NTU, pH 6.4, alkalinity (CaCO3) 2.5 mg L-1 hardness of 0.65 mg CaCO3 L-1 and presence of coliforms identified in petrifilm plates. Elimination of microorganisms became valid on days with indices of radiation above 4UV (wavelengths of 315 400 nm), sunny or partially cloudy weather and values of Turbidity 4 NTU to hydraulic loads below 60 m3 m-2d-1. The effluent presented to the 60% effectiveness in the removal of turbidity and coliform 100%. The results obtained allow the use of the treated water in complementary activities excluding the human consumption.

EFFECTS OF HYDRAULIC STIMULATION (FRACKING) ON WATER RESOURCES: IMPLICATIONS IN THE COLOMBIAN CONTEXT

RESUMEN La contribución de la extracción de gas lutita en la sostenibilidad energética ha sido evaluada de manera independiente, sin tener en cuenta su relación con la seguridad hídrica ni sus impactos en las fuentes de agua. Por esta razón, en la presente investigación se realizó un análisis de estos impactos a través de una revisión bibliográfica de carácter nacional e internacional. Si bien el análisis hecho sugiere dos aspectos fundamentalmente importantes: 1) impactos en el recurso hídrico asociados a la cantidad y calidad de este y 2) efectos sísmicos o sismicidad inducida, este estudio se enfoca principalmente en el primero. Los resultados de la revisión demuestran un creciente aumento de investigaciones sobre el impacto del fracking; sin embargo, se encontró que hay deficiencias en el uso de modelos numéricos para cuantificar los efectos ambientales. Adicionalmente, los resultados muestran que los consumos asociados a la estimulación hidráulica no parecen ser significativos comparados con los usos típicos en otras prácticas económicas, como la agricultura (riegos). En este sentido, en el contexto colombiano los retos se basan en consolidar una mejor red de información piezométrica y en general un sistema de monitoreo más robusto para mejorar la toma de decisiones respecto al fracking, ya que este tipo de información representa el primer paso hacia la construcción de modelos hidrogeológicos que soporten la evaluación del riesgo y contribuyan a la reducción de la posible vulnerabilidad del recurso hídrico en el desarrollo de proyectos de aprovechamiento de gas lutita.

ABSTRACT The contribution of shale gas extraction to energy sustainability has been evaluated independently regardless of its relation with water security and its impacts on water sources. For this reason, in the present investigation, we carried out an analysis of these impacts through a bibliographical review of national and international references. Although the analysis made suggests two fundamental aspects: 1) impacts on the water resource associated to the quantity and quality of this and 2) seismic effects or induced seismicity, this research focuses mainly on the first. The results of this review demonstrate a growing increase in research on the impact of fracking; however, it was found that there are deficiencies in the use of numerical models to quantify the environmental effects. Also, the results show that the consumption associated with hydraulic stimulation does not seem to be significant compared to typical uses in other economic practices such as agriculture (irrigation). In this context, in the Colombian context, the challenges are based on consolidating a better network of pie-zometric information and, in general, a more robust monitoring system to improve decision making regarding fracking, since this type of information represents the first step towards the construction of hydrogeological models that support the risk evaluation and contribute to the reduction of the vulnerability of the water resource in the development of projects of exploitation of shale gas.