Pub Date : 2022-03-15DOI: 10.18273/revuin.v21n2-2022001
Belén Paricaguan, J. Muñoz, Laura Sáenz-Palencia
Changes in product production are limited by high costs in infrastructure, procedures, reformulations and / or substitution of raw materials. Therefore, it is necessary to develop and innovate technologies that minimize impacts, without damaging product quality standards. In paint formulations, the dispersion process is of vital importance, which is why this research evaluated the possibility of implementing the technique slurry and pigment concentrate in the traditional way of manufacturing latex-type paints of the premium line (satin and exterior), and partially eliminate the dispersion stage, maintaining the physicochemical characteristics according to Venezuelan COVENIN standards. For this, three types of slurries were used; I: Aqueous dispersion of calcium carbonate (CaCO3), magnesium silicate (MgSiO3) and Kaolin (Al2Si2O5 (OH)4), II: Aqueous dispersion of CaCO3, III: Aqueous dispersion of CaCO3 and Kaolin. Likewise, in the pigment concentrates, two types of aqueous dispersion of titanium dioxide (TiO2) of medium and high dispersibility were used. As a result, there were no significant variations in terms of the quality characteristics of the paints obtained through the process by slurry and pigment concentrate with respect to the traditional manufacturing process. In addition, a reduction of 102 minutes was achieved on the global manufacturing time, since the previous dispersion of the pigments and extenders present in the pigment concentrates and slurries was used, thus eliminating one of the four stages of the manufacturing process of the lines (scattering stage). With the use of slurries and pigment concentrates, it was possible to increase productivity by 31.20 %, becoming an alternative for paint manufacturers, without investing in new equipment.
{"title":"Implementation of the process by slurry and concentrate of pigments in latex-type paint formulas. Challenges and opportunities for planning","authors":"Belén Paricaguan, J. Muñoz, Laura Sáenz-Palencia","doi":"10.18273/revuin.v21n2-2022001","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n2-2022001","url":null,"abstract":"Changes in product production are limited by high costs in infrastructure, procedures, reformulations and / or substitution of raw materials. Therefore, it is necessary to develop and innovate technologies that minimize impacts, without damaging product quality standards. In paint formulations, the dispersion process is of vital importance, which is why this research evaluated the possibility of implementing the technique slurry and pigment concentrate in the traditional way of manufacturing latex-type paints of the premium line (satin and exterior), and partially eliminate the dispersion stage, maintaining the physicochemical characteristics according to Venezuelan COVENIN standards. For this, three types of slurries were used; I: Aqueous dispersion of calcium carbonate (CaCO3), magnesium silicate (MgSiO3) and Kaolin (Al2Si2O5 (OH)4), II: Aqueous dispersion of CaCO3, III: Aqueous dispersion of CaCO3 and Kaolin. Likewise, in the pigment concentrates, two types of aqueous dispersion of titanium dioxide (TiO2) of medium and high dispersibility were used. As a result, there were no significant variations in terms of the quality characteristics of the paints obtained through the process by slurry and pigment concentrate with respect to the traditional manufacturing process. In addition, a reduction of 102 minutes was achieved on the global manufacturing time, since the previous dispersion of the pigments and extenders present in the pigment concentrates and slurries was used, thus eliminating one of the four stages of the manufacturing process of the lines (scattering stage). With the use of slurries and pigment concentrates, it was possible to increase productivity by 31.20 %, becoming an alternative for paint manufacturers, without investing in new equipment.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2022-03-15","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"45119880","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2022-01-14DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022014
Juan Carlos Sánchez-Santos, Carlos Andrés Ossa-Jiménez
El objeto de esta investigación es el desarrollo de un equipo agrícola para tractor, cuya función es la excavación de un hoyo de profundidad variable, que permita en una sola operación: (a) Suministrar y realizar una mezcla homogénea de suelo con enmiendas; (b) Mejorar la porosidad y la densidad aparente del suelo; (c) Incrementar la capacidad de penetración radicular de la planta; (d) Normalizar las condiciones para el desarrollo inicial de la plantación; (e) Reducir costos de producción y tiempos de siembra. Procedimientos de la ingeniería inversa e ingeniería concurrente se usaron para para el tratamiento de temas de innovación, adelantando estudios de mercado, estados de la técnica y revisiones de ofertas de especializadas consignados en catálogos técnicos de empresas fabricantes de equipos agrícolas, los cuales fueron contrastados con desarrollos patentados encontrados en entornos académicos para el desarrollo de prototipos virtuales y físicos. Se utilizaron diversas técnicas, métodos de diseño y uso de programas CAD – CAE, para efectuar validaciones, cálculos y comprobaciones como: análisis CFD, construcción de prototipos rápidos (3D Print) y uso de otras tecnologías CNC que se emplearon para la construcción de prototipos físicos a escala 1:5, seleccionando aquellos que tuvieron mejor comportamiento en estudios cinemáticos de fluidos, con los cuales se realizaron pruebas en diversos tipos de suelo. Los resultados de esta investigación aplicada presentan una propuesta y prototipo de diseño a escala 1:1 de un nuevo producto, los enfoques y metodologías empleadas en este estudio se pueden replicar en investigaciones para el diseño y desarrollo equipos o maquinaria agrícola cuyo objetivo es la optimización y la eficacia de procesos de siembra de plantaciones perennes de tardío rendimiento.
{"title":"Diseño de ahoyador mecánico que mejora la mezcla de suelos y fertilizantes en una sola operación","authors":"Juan Carlos Sánchez-Santos, Carlos Andrés Ossa-Jiménez","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022014","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022014","url":null,"abstract":"El objeto de esta investigación es el desarrollo de un equipo agrícola para tractor, cuya función es la excavación de un hoyo de profundidad variable, que permita en una sola operación: (a) Suministrar y realizar una mezcla homogénea de suelo con enmiendas; (b) Mejorar la porosidad y la densidad aparente del suelo; (c) Incrementar la capacidad de penetración radicular de la planta; (d) Normalizar las condiciones para el desarrollo inicial de la plantación; (e) Reducir costos de producción y tiempos de siembra. Procedimientos de la ingeniería inversa e ingeniería concurrente se usaron para para el tratamiento de temas de innovación, adelantando estudios de mercado, estados de la técnica y revisiones de ofertas de especializadas consignados en catálogos técnicos de empresas fabricantes de equipos agrícolas, los cuales fueron contrastados con desarrollos patentados encontrados en entornos académicos para el desarrollo de prototipos virtuales y físicos. Se utilizaron diversas técnicas, métodos de diseño y uso de programas CAD – CAE, para efectuar validaciones, cálculos y comprobaciones como: análisis CFD, construcción de prototipos rápidos (3D Print) y uso de otras tecnologías CNC que se emplearon para la construcción de prototipos físicos a escala 1:5, seleccionando aquellos que tuvieron mejor comportamiento en estudios cinemáticos de fluidos, con los cuales se realizaron pruebas en diversos tipos de suelo. Los resultados de esta investigación aplicada presentan una propuesta y prototipo de diseño a escala 1:1 de un nuevo producto, los enfoques y metodologías empleadas en este estudio se pueden replicar en investigaciones para el diseño y desarrollo equipos o maquinaria agrícola cuyo objetivo es la optimización y la eficacia de procesos de siembra de plantaciones perennes de tardío rendimiento.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2022-01-14","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"47396983","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Los tornillos metálicos utilizados en osteosíntesis son fabricados con dimensiones precisas para evitar complicaciones en el procedimiento quirúrgico, y optimizar costes y tiempo de producción. Este trabajo de investigación propone un sistema de control que consta de un microscopio digital USB, una base de iluminación LED y una interfaz gráfica de usuario (GUI) desarrollada en ImageJ (software de código abierto), cuyo objetivo es validar metrológicamente la calidad de las dimensiones de los tornillos. En los resultados se comparó el largo y ancho del tornillo, obtenido con el sistema propuesto, y la misma medida obtenida con un calibrador pie de rey como un procedimiento de validación metrológica.
{"title":"Sistema de control métrico bidimensional para tornillos metálicos utilizados en osteosíntesis","authors":"Ivan Rodrigo Castillo-Cañas, Damar Nicolás Rojas-Chacón, Jaime Enrique Meneses- Fonseca, Andrés Leonardo González Gómez","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022015","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022015","url":null,"abstract":"Los tornillos metálicos utilizados en osteosíntesis son fabricados con dimensiones precisas para evitar complicaciones en el procedimiento quirúrgico, y optimizar costes y tiempo de producción. Este trabajo de investigación propone un sistema de control que consta de un microscopio digital USB, una base de iluminación LED y una interfaz gráfica de usuario (GUI) desarrollada en ImageJ (software de código abierto), cuyo objetivo es validar metrológicamente la calidad de las dimensiones de los tornillos. En los resultados se comparó el largo y ancho del tornillo, obtenido con el sistema propuesto, y la misma medida obtenida con un calibrador pie de rey como un procedimiento de validación metrológica.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2022-01-14","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"44097365","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2022-01-14DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022016
Smelinyer Dariam Rivero-Méndez, Juan David Ordoñez-Martínez, Carlos Sebastián Correa- Díaz, Hernán Darío Mantilla-Hernández, O. A. González-Estrada
Se propone una metodología basada en la física de roca digital para un grupo de imágenes tomográficas tomadas de un núcleo de arenisca extraído de un pozo de petróleo, considerando un modelo anisotrópico del material durante el proceso de segmentación. La muestra de roca, proporcionada por el Instituto Colombiano del Petróleo, está compuesta principalmente por minerales como el cuarzo y la calcita. Primero, se genera un modelo tridimensional a partir de las imágenes tomográficas. Luego, se crea una malla de elementos finitos considerando un modelo de material que relaciona la densidad y el módulo elástico con la escala Hounsfield. Finalmente, se realiza un estudio paramétrico del modelo numérico y los resultados se comparan con los valores de referencia. Se proponen tres ensayos diferentes para la evaluación de 2 propiedades elásticas, donde los minerales se estudian individualmente (cuarzo y calcita) y como compuesto (arenisca). Los resultados de estas pruebas se comparan con valores de referencia, mostrando porcentajes de diferencia entre 3 - 10% para el módulo de elasticidad y entre 0,7 - 2,1% para el coeficiente de Poisson.
{"title":"Caracterización de propiedades elásticas en una muestra de roca tipo arenisca mediante elementos finitos","authors":"Smelinyer Dariam Rivero-Méndez, Juan David Ordoñez-Martínez, Carlos Sebastián Correa- Díaz, Hernán Darío Mantilla-Hernández, O. A. González-Estrada","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022016","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022016","url":null,"abstract":"Se propone una metodología basada en la física de roca digital para un grupo de imágenes tomográficas tomadas de un núcleo de arenisca extraído de un pozo de petróleo, considerando un modelo anisotrópico del material durante el proceso de segmentación. La muestra de roca, proporcionada por el Instituto Colombiano del Petróleo, está compuesta principalmente por minerales como el cuarzo y la calcita. Primero, se genera un modelo tridimensional a partir de las imágenes tomográficas. Luego, se crea una malla de elementos finitos considerando un modelo de material que relaciona la densidad y el módulo elástico con la escala Hounsfield. Finalmente, se realiza un estudio paramétrico del modelo numérico y los resultados se comparan con los valores de referencia. Se proponen tres ensayos diferentes para la evaluación de 2 propiedades elásticas, donde los minerales se estudian individualmente (cuarzo y calcita) y como compuesto (arenisca). Los resultados de estas pruebas se comparan con valores de referencia, mostrando porcentajes de diferencia entre 3 - 10% para el módulo de elasticidad y entre 0,7 - 2,1% para el coeficiente de Poisson.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2022-01-14","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"44773531","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2022-01-14DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022012
C. Romero-Piedrahita, Luz Adriana Mejía-Calderón
En este trabajo se presentan los resultados del diagnóstico de desempeño de un grupo motor-generador de 6 cilindros, originalmente diseñado para funcionar con combustible diésel o con gas natural, operando en modo de encendido por chispa y alimentado con gas licuado de petróleo (GLP) de alto contenido de butano. Con el fin de evaluar la operación en estados estacionarios y transitorios del motor-generador, se ha diseñado un protocolo original de prueba y registro de variables de operación, basado en una secuencia escalonada de cargas, que comprende el arranque en frío, la operación en vacío, la operación en unos puntos de carga media y a una limitada plena carga. Durante las pruebas se registraron continuamente la variación de la velocidad de rotación del cigüeñal, el tiempo de calentamiento, las temperaturas del motor, las vibraciones del bloque, la potencia activa/reactiva y frecuencia del motor-generador, así como las emisiones de escape. Los resultados evidencian que, durante el arranque en frío el motor tarda en alcanzar la velocidad nominal, su tiempo de calentamiento es largo y su respuesta de revoluciones durante los transitorios de carga también es lenta, reflejándose esto último en las desviaciones de voltaje y frecuencia de la energía de salida; también durante los transitorios se intensifican los niveles de vibración, aunque los valores se inscriben dentro de los rangos aceptables según la normativa. El desempeño del par del grupo motor-generador es bueno cuando opera con GLP, satisfaciendo las exigencias para las unidades de motor-generador de clase G2, pero durante los cambios transitorios no cumple con las especificaciones requeridas para la clase G1, en términos de desviaciones de frecuencia y voltaje. A la luz de los límites de emisiones sugeridos por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para las unidades estacionarias, se puede concluir que, sin ajustes y regulaciones apropiados particulares para el GLP, el conjunto motor-generador no cumple con los límites de emisión de monóxido de carbono.
{"title":"Evaluación del desempeño de un motor-generador que utiliza GLP de alto contenido de butano como combustible","authors":"C. Romero-Piedrahita, Luz Adriana Mejía-Calderón","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022012","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022012","url":null,"abstract":"En este trabajo se presentan los resultados del diagnóstico de desempeño de un grupo motor-generador de 6 cilindros, originalmente diseñado para funcionar con combustible diésel o con gas natural, operando en modo de encendido por chispa y alimentado con gas licuado de petróleo (GLP) de alto contenido de butano. Con el fin de evaluar la operación en estados estacionarios y transitorios del motor-generador, se ha diseñado un protocolo original de prueba y registro de variables de operación, basado en una secuencia escalonada de cargas, que comprende el arranque en frío, la operación en vacío, la operación en unos puntos de carga media y a una limitada plena carga. Durante las pruebas se registraron continuamente la variación de la velocidad de rotación del cigüeñal, el tiempo de calentamiento, las temperaturas del motor, las vibraciones del bloque, la potencia activa/reactiva y frecuencia del motor-generador, así como las emisiones de escape. Los resultados evidencian que, durante el arranque en frío el motor tarda en alcanzar la velocidad nominal, su tiempo de calentamiento es largo y su respuesta de revoluciones durante los transitorios de carga también es lenta, reflejándose esto último en las desviaciones de voltaje y frecuencia de la energía de salida; también durante los transitorios se intensifican los niveles de vibración, aunque los valores se inscriben dentro de los rangos aceptables según la normativa. El desempeño del par del grupo motor-generador es bueno cuando opera con GLP, satisfaciendo las exigencias para las unidades de motor-generador de clase G2, pero durante los cambios transitorios no cumple con las especificaciones requeridas para la clase G1, en términos de desviaciones de frecuencia y voltaje. A la luz de los límites de emisiones sugeridos por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para las unidades estacionarias, se puede concluir que, sin ajustes y regulaciones apropiados particulares para el GLP, el conjunto motor-generador no cumple con los límites de emisión de monóxido de carbono.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2022-01-14","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"46270769","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2022-01-14DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022011
Eva María Sánchez-Orgaz, Iolanda Maronda-Tarrasa, David Muñoz-Pellicer, Sandra Martínez-Sanchís
Los aerogeneradores domésticos son una fuente de energía limpia que no está siendo explotada por la población debido, en parte, a su elevado coste. El objetivo de este artículo es encontrar un perfil optimizado de pala para potenciar la producción de aerogeneradores domésticos. Cumpliendo con los ensayos a estática y dinámica, se pretende obtener un producto con menores costes asociados al material y producción de este. Para dicha optimización se empleará el algoritmo genético ya que presentan algunas fortalezas como que encuentra el óptimo global o su posibilidad de manipular muchos parámetros al mismo tiempo.
{"title":"Diseño optimizado del perfil de pala de un aerogenerador doméstico de 700 W mediante algoritmo genético","authors":"Eva María Sánchez-Orgaz, Iolanda Maronda-Tarrasa, David Muñoz-Pellicer, Sandra Martínez-Sanchís","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022011","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022011","url":null,"abstract":"Los aerogeneradores domésticos son una fuente de energía limpia que no está siendo explotada por la población debido, en parte, a su elevado coste. El objetivo de este artículo es encontrar un perfil optimizado de pala para potenciar la producción de aerogeneradores domésticos. Cumpliendo con los ensayos a estática y dinámica, se pretende obtener un producto con menores costes asociados al material y producción de este. Para dicha optimización se empleará el algoritmo genético ya que presentan algunas fortalezas como que encuentra el óptimo global o su posibilidad de manipular muchos parámetros al mismo tiempo.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2022-01-14","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"42994468","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2022-01-14DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022013
S. Gómez-Suarez, Edwin Córdoba-Tuta
Fique is a fiber of South American origin that has adequate properties to be used as reinforcement in composite materials, recently there have been various research for the development of composite materials with this fiber type. This article compiles different studies into composite materials reinforced with fique fiber. Initially discussed the issues related to the properties and treatments most commonly used to fiber to improve their quality and adhesion, then the types of matrix and the main manufacturing techniques that have been used for the manufacture of composites reinforced with fique fiber are described, followed by the different tests and characterization tests that have been applied to them to know their main properties and finally, their applications and the use of micromechanical models to describe them.
{"title":"Composite materials reinforced with fique fibers – a review","authors":"S. Gómez-Suarez, Edwin Córdoba-Tuta","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022013","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022013","url":null,"abstract":"Fique is a fiber of South American origin that has adequate properties to be used as reinforcement in composite materials, recently there have been various research for the development of composite materials with this fiber type. This article compiles different studies into composite materials reinforced with fique fiber. Initially discussed the issues related to the properties and treatments most commonly used to fiber to improve their quality and adhesion, then the types of matrix and the main manufacturing techniques that have been used for the manufacture of composites reinforced with fique fiber are described, followed by the different tests and characterization tests that have been applied to them to know their main properties and finally, their applications and the use of micromechanical models to describe them.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2022-01-14","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"48956067","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2021-11-23DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022009
Suany Vázquez-Valdés, R. Juárez-Aguirre, R. Woo-García, P. Argüelles-Lucho, A. Herrera-May, J. Estrada-López, F. López-Huerta
Wearable energy harvesters have potential application in the conversion of human-motion energy into electrical energy to power smart health-monitoring devices, the textile industry, smartwatches, and glasses. These energy harvesters require optimal rectifier circuits that maximize their charging efficiencies. In this study, we present the design of a novel complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) reconfigurable rectifier for wearable piezoelectric energy harvesters that can increase their charging efficiencies. The designed rectifier is based on standard 0.18 µm CMOS process technology considering a geometrical pattern with a total silicon area of 54.765 µm x 86.355 µm. The proposed rectifier circuit has two transmission gates (TG) that are composed of four rectifier transistors with a charge of 45 kΩ, a minimum input voltage of 500 mV and a maximum voltage of 3.3 V. Results of numerical simulations of the rectifier performance indicate a voltage conversion efficiency of 99.4% and a power conversion efficiency up to 63.3%. The proposed rectifier can be used to increase the charging efficiency of wearable piezoelectric energy harvesters.
可穿戴能量采集器在将人类运动能量转换为电能以为智能健康监测设备、纺织行业、智能手表和眼镜供电方面具有潜在应用。这些能量采集器需要最佳的整流器电路，以最大限度地提高其充电效率。在这项研究中，我们提出了一种用于可穿戴压电能量采集器的新型互补金属氧化物半导体（CMOS）可重构整流器的设计，该整流器可以提高其充电效率。设计的整流器基于标准0.18µm CMOS工艺技术，考虑到总硅面积为54.765µm x 86.355µm的几何图案。所提出的整流电路有两个传输门（TG），由四个整流晶体管组成，电荷为45kΩ，最小输入电压为500mV，最大电压为3.3V。整流器性能的数值模拟结果表明，该整流器的电压转换效率为99.4%，功率转换效率高达63.3%。该整流器可用于提高可穿戴式压电能量采集器的充电效率。
{"title":"A Novel CMOS reconfigurable rectifier for wearable piezoelectric energy harvesters","authors":"Suany Vázquez-Valdés, R. Juárez-Aguirre, R. Woo-García, P. Argüelles-Lucho, A. Herrera-May, J. Estrada-López, F. López-Huerta","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022009","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022009","url":null,"abstract":"Wearable energy harvesters have potential application in the conversion of human-motion energy into electrical energy to power smart health-monitoring devices, the textile industry, smartwatches, and glasses. These energy harvesters require optimal rectifier circuits that maximize their charging efficiencies. In this study, we present the design of a novel complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) reconfigurable rectifier for wearable piezoelectric energy harvesters that can increase their charging efficiencies. The designed rectifier is based on standard 0.18 µm CMOS process technology considering a geometrical pattern with a total silicon area of 54.765 µm x 86.355 µm. The proposed rectifier circuit has two transmission gates (TG) that are composed of four rectifier transistors with a charge of 45 kΩ, a minimum input voltage of 500 mV and a maximum voltage of 3.3 V. Results of numerical simulations of the rectifier performance indicate a voltage conversion efficiency of 99.4% and a power conversion efficiency up to 63.3%. The proposed rectifier can be used to increase the charging efficiency of wearable piezoelectric energy harvesters.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2021-11-23","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"49405582","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2021-11-23DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022007
Natalia Prieto-Jiménez, J. Fuentes, G. González-Silva
A natural gas droplet is generated at certain thermodynamic conditions through three stages: supersaturation, where the gas has more molecules than it should have in equilibrium, forming “embryos” of liquid phase; nucleation, where embryos form groups of different shapes and sizes of nanometer order; and the droplet growth, where the number of molecules increases until equilibrium is reached. In this paper, the homogeneous nucleation and droplet growth of natural gas applied to gravitational separators operating at high pressure conditions (7MPa) are analyzed. The results showed that at a high pressure, the initial drop size reached was 8.024 nanometers and the final diameter of the drop was 4.18 micrometers.
{"title":"Computational analysis of homogeneous nucleation and droplet growth applied to natural gas separators","authors":"Natalia Prieto-Jiménez, J. Fuentes, G. González-Silva","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022007","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022007","url":null,"abstract":"A natural gas droplet is generated at certain thermodynamic conditions through three stages: supersaturation, where the gas has more molecules than it should have in equilibrium, forming “embryos” of liquid phase; nucleation, where embryos form groups of different shapes and sizes of nanometer order; and the droplet growth, where the number of molecules increases until equilibrium is reached. In this paper, the homogeneous nucleation and droplet growth of natural gas applied to gravitational separators operating at high pressure conditions (7MPa) are analyzed. The results showed that at a high pressure, the initial drop size reached was 8.024 nanometers and the final diameter of the drop was 4.18 micrometers.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2021-11-23","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"47995782","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2021-11-23DOI: 10.18273/revuin.v21n1-2022005
S. Muñoz-Pérez, Antonny Luis Cabrera-Alcántara, Carlos César Delgado- Bravo, Paula Alejandra Renilla-Lau
En la actualidad, el interés por usar materiales de desecho y subproductos provenientes del hormigón ha incrementado, debido a la necesidad de minimizar la contaminación en el planeta. El presente documento tiene como objetivo la revisión sistemática de la literatura con respecto a la implementación de los residuos de acero en la mezcla de hormigón, y cómo esto influye en su comportamiento físico-mecánico. Se ha enfocado el interés principalmente en los residuos de acero en forma de escoria, limadura, viruta y fibras, incorporados en todo tipo de hormigón estructural, utilizado en columnas, vigas, zapatas, losas y muros. El uso de estos materiales tiene un alto impacto, pues no solo ayuda a reducir el costo de fabricación de cemento y hormigón, sino que a la vez otorga numerosos beneficios ecológicos, como reducir el costo de los vertederos, ahorrar energía y proteger el medio ambiente de una posible contaminación. Se efectuó la búsqueda de artículos indexados en las diversas bases de datos, tales como ASCE, EBSCO, Google Scholar, ScienceDirect, Scopus y SpringerOpen; se seleccionó finalmente un total de 60 artículos publicados desde el año 2014. Se concluye que el uso de residuos de acero es una alternativa para incorporar a la mezcla de hormigón, pues puede reemplazar parcial o totalmente al agregado y lograr la producción de hormigones que no presenten afección en sus propiedades físico-mecánicas; e incluso, en algunos casos, mejorar dichas características.
{"title":"Comportamiento físico-mecánico del hormigón adicionando residuos de acero: una revisión literaria","authors":"S. Muñoz-Pérez, Antonny Luis Cabrera-Alcántara, Carlos César Delgado- Bravo, Paula Alejandra Renilla-Lau","doi":"10.18273/revuin.v21n1-2022005","DOIUrl":"https://doi.org/10.18273/revuin.v21n1-2022005","url":null,"abstract":"En la actualidad, el interés por usar materiales de desecho y subproductos provenientes del hormigón ha incrementado, debido a la necesidad de minimizar la contaminación en el planeta. El presente documento tiene como objetivo la revisión sistemática de la literatura con respecto a la implementación de los residuos de acero en la mezcla de hormigón, y cómo esto influye en su comportamiento físico-mecánico. Se ha enfocado el interés principalmente en los residuos de acero en forma de escoria, limadura, viruta y fibras, incorporados en todo tipo de hormigón estructural, utilizado en columnas, vigas, zapatas, losas y muros. El uso de estos materiales tiene un alto impacto, pues no solo ayuda a reducir el costo de fabricación de cemento y hormigón, sino que a la vez otorga numerosos beneficios ecológicos, como reducir el costo de los vertederos, ahorrar energía y proteger el medio ambiente de una posible contaminación. Se efectuó la búsqueda de artículos indexados en las diversas bases de datos, tales como ASCE, EBSCO, Google Scholar, ScienceDirect, Scopus y SpringerOpen; se seleccionó finalmente un total de 60 artículos publicados desde el año 2014. Se concluye que el uso de residuos de acero es una alternativa para incorporar a la mezcla de hormigón, pues puede reemplazar parcial o totalmente al agregado y lograr la producción de hormigones que no presenten afección en sus propiedades físico-mecánicas; e incluso, en algunos casos, mejorar dichas características.","PeriodicalId":42183,"journal":{"name":"UIS Ingenierias","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.3,"publicationDate":"2021-11-23","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"42723313","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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