Piezoelectric elements subjected to low frequency excitation. Empirical determination of stress and frequency influence on piezoelectric parameters

Designing optimum energy harvesting devices is the aim of several developments based on numerical or analytical studies of different piezoelectric configurations that usually consider constant piezoelectric properties. Experimental tests on bending piezoelectric patches showed that the electrical response depended on the frequency and amplitude of the mechanical excitation for displacement-imposed systems. Analytical and numerical calculations required adapting piezoelectric parameters to properly represent experimental results. A novel formulation to calculate piezoelectric parameters using the mechanical stress and the excitation frequency as inputs is proposed and discussed. A linear dependency on the mechanical stress of the piezoelectric ceramic and a logarithmic dependency on the excitation frequency have been combined to propose a unique calculation procedure. Later, this procedure was applied to compute different piezoelectric parameters to set numerical (2% error) and analytical (1% error) calculations that accurately represented experimental results. Finally, the practical implications of considering or not considering the frequency and stress dependency of the piezoelectric properties was evaluated for a theoretical bimorph cantilever configuration, whose excitation frequency decreased whereas the amplitude was kept constant. Results showed that only 1/3 of the energy production that was predicted with constant piezoelectric properties can be expected when considering frequency and stress influence.Open Access funding provided thanks to the CRUE-CSIC agreement with Springer Nature. Partial financial support was received from COMSA company. Partial financial support was received from SORIGUÉ, S.A. (research contract PIEZOROAD)Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Data mining for the diagnosis of type 2 diabetes

Diabetes is the most common disease nowadays in all populations and in all age groups. diabetes contributing to heart disease, increases the risks of developing kidney disease, blindness, nerve damage, and blood vessel damage. Diabetes disease diagnosis via proper interpretation of the diabetes data is an important classification problem. Different techniques of artificial intelligence has been applied to diabetes problem. The purpose of this study is apply the artificial metaplasticity on multilayer perceptron (AMMLP) as a data mining (DM) technique for the diabetes disease diagnosis. The Pima Indians diabetes was used to test the proposed model AMMLP. The results obtained by AMMLP were compared with decision tree (DT), Bayesian classifier (BC) and other algorithms, recently proposed by other researchers, that were applied to the same database. The robustness of the algorithms are examined using classification accuracy, analysis of sensitivity and specificity, confusion matrix. The results obtained by AMMLP are superior to obtained by DT and BC

Diseño de instalación solar térmica para producción de ACS en edificio de vivienda y análisis comparativo con instalaciones tradicionales en Ecuador

El presente trabajo expone en la primera parte del mismo una investigación teórico-técnica relacionada con los conceptos de eficiencia energética en la edificación y las posibilidades de aprovechamiento de las energías renovables en la misma. Posteriormente, se enfoca en lo referente al aprovechamiento de la energía solar y específicamente en las instalaciones solares térmicas para la producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS). A continuación como parte de la investigación práctica se realiza el dimensionamiento de las necesidades energéticas y principales componentes de una instalación solar térmica para la obtención de ACS en un edificio plurifamiliar a construirse en la ciudad de Quito – Ecuador, basado en el uso del método de curvas f o f-Chart. Finalmente como última parte del trabajo se expone un análisis que busca comparar en cuanto a aspectos económicos, técnico-constructivos, sociales y medioambientales, la propuesta de implantación de la instalación solar térmica en contra posición de aquellas tradicionales y aún vigentes en Ecuador. De este proceso investigativo se desprende que las condiciones geográficas y los niveles altos de radiación propios de la ciudad de Quito y de Ecuador en general, favorecen considerablemente a la implantación de instalaciones solares térmicas. Pero por otro lado un análisis económico realizado con la ayuda de los índices VAN, TIR y Pay-Back, muestran que basados en las condiciones político-económicas actuales del medio ecuatoriano, la implantación de las mismas no será rentable. Sin embargo factores medioambientales muestran resultados alentadores como por ejemplo el hecho de que en el caso ecuatoriano las emisiones de CO evitadas con el uso de estas nuevas instalaciones en reemplazo de los sistemas eléctricos y de GLP tradicionales, equivalentes a 39,50 tCO /año y 43,60 tCO /año respectivamente, representarían el 18,90 y 20,86 % de las emisiones atribuidas anualmente a cada uno de los 95 habitantes de la edificación en estudio.English: This work presents in a first part a theoretical and technical research related to the concepts of energy efficiency in buildings and possibilities for use of renewable energies in it. Afterwards, the concept of use of the solar energy and specifically the Solar Hot Water Systems (DSHWS) are presented. Then as part of the practical research by using the f-Chart method, this work show a sizing of energetic needs and a description of the major components of a solar hot water system in a multi-family residential building to be built in Quito-Ecuador. Finally, in the last part of the work a comparative study in economic, environmental, technical and social terms between the proposed solar hot water system and those traditional and still valid water heating systems in Ecuador is presented. The results showed that the geographical conditions and the high levels of radiation in Quito, greatly favor the introduction of solar hot water systems. But on the other hand an economic analysis based on the study of NPV, IRR and Pay-Back indices show that in the current economic and political conditions of Ecuador, the implementation thereof will not be profitable. However environmental factors show encouraging results such as the fact that in the case of Ecuador the avoided CO2 emissions with the use of these new systems, replacing the electricity and natural gas systems, equivalents to 39,50 tCO2/year and 43,60 tCO2/year respectively would represent a 18,90% and 20,86% of the emissions attributed annually to each of the 95 users of the building under study

Uso de la gamificación en el desarrollo del pensamiento lógico matemático en estudiantes de educación superior en una universidad privada de Lima, 2020

La investigación cuyo objetivo fue determinar de qué manera influye el uso del software “Kahoot” como estrategia de gamificación en el desarrollo del pensamiento lógico matemático. La metodología de investigación empleada fue; de método hipotético deductivo, de enfoque cuantitativo, de tipo aplicada, de diseño experimental, de sub-diseño cuasi experimental. Se utilizó como variable independiente la gamificación y como variable dependiente: el pensamiento lógico matemático. La población seleccionada para realizar esta investigación la conformaron 60 estudiantes del semestre 2020 – I. Se utilizó la técnica de evaluación y como instrumento de recolección de datos un pre post ficha de evaluación a la muestra para la recolección de datos. Para la validez del instrumento se aplicó el juicio de expertos cuya calificación dio aplicable. Para la confiabilidad del instrumento se utilizó el Test de Kuder Richardson-20 por ser variables con respuestas de tipo dicotómicas. Para el procesamiento de datos y análisis estadístico se considerará el test U de Mann-Whitney de acuerdo al diseño de la investigación y la aplicación de la prueba de normalidad

Evaluación del comportamiento productivo de pollos camperos en diferentes sistemas de manejo en el sector Buena Fe de la provincia del Guayas

El presente proyecto de investigación fue ejecutado en la provincia del Guayas, sector Buena Fé, con el objetivo de evaluar el comportamiento productivo de pollos camperos (Gallus gallus domesticus) en diferentes sistemas de manejo en el cual se utilizaron 75 pollos camperos de 21 de edad. Los tratamientos fueron distribuidos bajo un diseño completamente al azar en donde por cada tratamiento se tuvo 5 repeticiones. Los datos se organizaron en una hoja de cálculo de Excel, para su análisis estadístico se utilizó el software SPSS versión 21 y para la determinación de medias se utilizó la prueba de Tukey al 95%. Se evaluaron diferentes variables como peso en fase inicial (g), fase de crecimiento (g) y fase final (g), ganancia de peso (g), consumo de alimento (g) y conversión alimenticia (g). En el trabajo experimental se evidencio que el T1 alcanzó los mejores resultados en el peso inicial fase final con un peso final de 292.24 g, en el peso de crecimiento fase final con 1743.84 g, y en el peso final fase engorde con 3399.03 g, a diferencia del T2 y T3 los cuales alcanzaron pesos finales de 288.58 y 289.11 g en la fase inicial, el peso de crecimiento fase final con 1458.85 y 1270.39 g, y en el peso final fase de engorde con 2935.98 y 2469.22 g, las variables presentadas no presentaron diferencias significativas, según la investigación realizada se debe utilizar balanceado comercial al 100% en sus diferentes fases debido al mejor resultado que se obtiene

Influencia del tipo de agregado y el tipo de cemento MS en las propiedades físicas y mecánicas del concreto, Trujillo

No es novedad que el concreto es uno de los materiales más utilizados en la industria de la construcción a nivel mundial, el cuál para su elaboración tiene como insumos principales los agregados (finos y gruesos), así como también el cemento. Al elaborar el concreto, éste se encuentra inicialmente en su estado fresco, luego al pasar el tiempo va endureciendo a la vez que va ganando resistencia. La presente investigación tiene como propósito determinar la influencia del tipo de agregado y el tipo de cemento MS en las propiedades físicas y mecánicas del concreto en la ciudad de Trujillo, para lo cual se determinaron primero, las propiedades físico – mecánicos de los agregados de las canteras Bauner SA, San Martín y Yauri ubicadas en la provincia de Trujillo, luego de ello se realizó el diseño de mezcla por el método ACI, utilizando los agregados de cada cantera analizada y considerando tres tipos de cementos distintos como son: Cemento Pacasmayo MS, Cemento Inka MS y Cemento Nacional MS a fin de verificar si alcanza la resistencia a la compresión y flexión deseadas. De los resultados obtenidos se verifica que los agregados de las tres canteras analizadas están aptos para ser utilizadas en nuestro diseño de mezcla, así también se procedieron a elaborar los especímenes con los agregados de cada cantera con cada tipo de cemento los cuáles fueron sometidas a pruebas de compresión y flexión a las edades de 7, 14 y 28 días obteniendo como resultados que todos los diseños elaborados cumplen con llegar a la resistencia deseada

Comportamiento mecánico de compuestos de matriz cementicia y tejidos de fibras vegetales

Los compuestos de matriz cementicia reforzados con fibras (fibre reinforced cementitious matrix: FRCM) han demostrado ser un material de refuerzo con un prometedor futuro, debido a su facilidad de aplicación, resistencia al fuego y su capacidad de disipar energía a través de un patrón de multifisuras. El auge que viene desarrollando el estudio de fibras vegetales como refuerzo dentro de los materiales compuestos debido a su bajo costo, baja densidad, reciclabilidad y biodegradabilidad, hace que estas fibras se presenten como una opción de refuerzo a considerar dentro los materiales compuestos. En este estudio se han elaborado especímenes FRCM de diferentes fibras vegetales (lino, cáñamo, sisal y algodón), utilizando un tratamiento a base de poliéster para evitar la degradación de las fibras y mejorar su eficacia dentro de los compuestos cementicios. Estos especímenes fueron sometidos a ensayos de tracción directa, donde los resultados mostraron una excelente interacción entre los tejidos y la matriz utilizada, pues el poliéster además mejorar las propiedades mecánicas de los hilos, aumenta la adherencia con la matriz, y con ello mejora las prestaciones mecánicas del FRCM. Los resultados presentan los FRCM de fibras de cáñamo y lino como los compuestos que alcanzaron mayor resistencia a traccion, y a los FRCM de fibras de algodón como los de mayor capacidad de alargamiento y multifisuración.Peer ReviewedPostprint (published version

Propiedades mecánicas de compuestos de matriz cementicia reforzados con tejidos pretensados (PFRCM)

La matriz cementicia reforzada con tejidos (FRCM) es un material de refuerzo compuesto que se usa para reforzar estructuras de mampostería y de hormigón de forma pasiva, debido al requisito de activación de fisuras. Se propone pretensar el tejido para superar esta limitación, aumentar la resistencia a la fisuración y obtener una respuesta más rígida. Con este objetivo, se realizaron más de 200 ensayos de tracción en especímenes FRCM para analizar la influencia de los tejidos pretensados. También se analizaron otras variables, como el sistema de fijación, la velocidad de ensayo, el tipo de matriz y el tipo de tejidos. Las evidencias llevan a la conclusión de que pretensar el tejido del FRCM es una forma eficaz de aumentar su resistencia a la fisuración (más del 30%) y la rigidez a tracción.Postprint (published version

In-plane cyclic loading of masonry walls strengthened by vegetal-fabric-reinforced cementitious matrix (FRCM) composites

Fabric-reinforced cementitious matrix (FCRMs) are promising composite materials for the retrofitting and reinforcement of existing structures. In this study, vegetal meshes consisting of hemp and cotton coated with epoxy were manufactured and combined with a cementitious matrix to strengthen masonry walls. A synthetic glass fibre mesh was also tested. Several walls were manufactured, strengthened, and tested under cyclic loading. The results allow us to compare the performances of different mesh configurations in terms of size and materials. All strengthening solutions significantly increased shear strength capacity and the ability to dissipate energy compared to unreinforced walls. Further, all strengthened walls exhibited multi-track pattern distributions and achieved distortion capacity improvements of up to 300%. Indicators of stiffness, energy dissipation, damping, residual deformation, and damage allow us to compare the strengthening performances of different solutions. The vegetal solutions provided superior efficiency compared to the glass-FRCM strengthened walls. Additionally, the use of a larger volume of vegetal fibres reduces the consumption of cement and can provide a sustainable solution. The main failure mechanism of the vegetal-FCRMs was debonding, which can be remedied by improvements to material interfaces.The authors gratefully acknowledge financial support from the Ministerio de Economía y Competitividad of the Spanish Government and the European Regional Development Fund through the MULTIMAS project (ref. num. BIA2015-63882-P). The first author also acknowledges the Ministry of Education Science and Technology of the Dominican Republic for financial support through its international scholarship program.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Numerical simulation of masonry walls strengthened with vegetal fabric reinforced cementitious matrix (FRCM) composites and subjected to cyclic loads

The growing concern for the preservation of old buildings and the wide use of masonry in the construction of civil works has led to a great development of specific techniques to strengthen masonry structures. FRCM (fabric reinforced cementitious matrix) of vegetal fibres arises as a strengthening option to be considered because low cost, low density, recyclability and biodegradability brought by vegetal fibres. In this study, numerical models were used to represent masonry walls unreinforced and strengthened with FRCM (hemp, cotton and glass). The numerical model presents a new way of simulation of FRCM systems and their failure pattern. This was validated by comparison to previous experimental and analytical results. Results showed that proposed model is an effective calculation tools to reproduce the maximum shear of masonry walls strengthened with FRCM and subjected to cyclic loads, with variations between 7 and 15% with respect to the experimental and analytical. The numerical model was also useful to reproduce the walls hysteresis behavior, although showed some inability to reproduce the reversible crack opening-closing that was observed in the experimental tests.Authors want to thanks the research project SEVERUS (RTI2018-099589-B-I00) of the Spanish Research Agency. Authors also want to acknowledge the support provided by Bernat Almenar Muns during experimental testing. Second author is a Serra Húnter Fellow.Peer ReviewedObjectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i InfraestructuraPreprin