Thermal Behaviour under Service Loads of a Thermo-Active Precast Pile

[EN] A research project was developed in Spain to undertake some studies on the geothermal use of pile foundations (PITERM PROJECT). The experiment consists of a specifically designed, constructed and fully monitored geothermal precast pile driven at Polytechnic University of Valencia. An important distinctive feature of the developed pile was the fact that it was assembled from two identical sections connected with a specific joint, developed by Rodio-Kronsa. This allows the installation of much longer precast piles into the ground. The pile is under two types of loads: mechanical and thermal. The mechanical load was applied by means of a mechanical frame anchored to the ground and three additional anchors used to induce an active compressive force. The thermal load was produced by means of a thermal rig able to inject heat or extract heat from the pile at any desired programable heat injection/extraction rate. One of the features of this precast pile is its geometry, similar to a single U borehole heat exchanger (BHE) which is not common in thermoactive piles, usually equipped with probes attached to the armatures. In our study, we have characterized the thermal behaviour of the precast pile experimentally and simulated its temperature response by means of a TRNSYS model. This article describes part of a test series carried out where the mechanical and thermal behaviour of a pile subjected to thermal and mechanical loads simulating a real pile in a building was studied. Therefore, this publication has only focused on the thermal performance of the pile and its thermal modelling by computer. From this model, the thermal parameters of the soil¿pile system have been extracted and compared with those of a single standard single U BHE. In essence, our assessment points to a quite similar thermal behaviour of the studied precast pile compared to a conventional single U borehole heat exchanger of the same length and equivalent diameter, while the installation costs of such elements would be substantially lower due to its double, structural and thermal, function.We thank the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness for its financial support, through the program INNPACTO 2011 (IPT-2011-1214-380000), for the design, installation and instrumentation of the geothermal pile in Valencia. We thank Rodio Kronsa, CEDEX and Energesis for their dedication and participation in the project.Badenes Badenes, B.; Magraner Benedicto, MT.; De Santiago, C.; Pardo, F.; Urchueguía Schölzel, JF. (2017). Thermal Behaviour under Service Loads of a Thermo-Active Precast Pile. Energies. 10(9). https://doi.org/10.3390/en10091315S109Olgun, C. G., Ozudogru, T. Y., Abdelaziz, S. L., & Senol, A. (2014). Long-term performance of heat exchanger piles. Acta Geotechnica, 10(5), 553-569. doi:10.1007/s11440-014-0334-zMurphy, K. D., McCartney, J. S., & Henry, K. S. (2014). Evaluation of thermo-mechanical and thermal behavior of full-scale energy foundations. Acta Geotechnica, 10(2), 179-195. doi:10.1007/s11440-013-0298-4Abdelaziz, S. L., & Ozudogru, T. Y. (2016). Selection of the design temperature change for energy piles. Applied Thermal Engineering, 107, 1036-1045. doi:10.1016/j.applthermaleng.2016.07.067Magraner, T., Montero, Á., Quilis, S., & Urchueguía, J. F. (2010). Comparison between design and actual energy performance of a HVAC-ground coupled heat pump system in cooling and heating operation. Energy and Buildings, 42(9), 1394-1401. doi:10.1016/j.enbuild.2010.03.00

A geotecnia na valorização de agregados siderúrgicos inertes reciclados : um projecto nacional

A estratégia de gestão para os resíduos em que ainda não é praticável a prevenção da sua produção, deve privilegiar a recuperação destes, nomeadamente através de soluções de valorização. É neste contexto que está em curso o Projecto de Investigação & Desenvolvimento Aplicação de resíduos em infraestruturas de transporte e obras geotécnicas – Valorização de escórias de aciaria, coordenado pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil, com a participação da Universidade do Minho e do Centro para a Valorização de Resíduos, e financiado pela FCT. Pretende-se contribuir para a criação de uma metodologia mecanicista e ambiental que promova a reutilização dos resíduos, em geral, e das escórias de aciaria, em particular, através da sua aplicação na construção de infraestruturas viárias e de obras geotécnicas. Seguindo as recomendações mais relevantes de vários projectos da Comunidade Europeia, este programa de investigação privilegia os ensaios de laboratório relacionados com as propriedades mecânicas e as ambientais. De modo a calibrar os resultados laboratoriais e a avaliar o desempenho das escórias de aciaria, quando colocadas em obra, realizar-se-á um trecho experimental com diversas secções transversais, nas quais se aplicarão materiais naturais e escórias de aciaria, ao nível do aterro, da sub-base e da base do pavimento.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCI/ECM/56952/2004Programa Operacional Ciência e Inovação 2010 - POCI 2010Fundo Comunitário Europeu (FEDER

La reutilización en geotecnia de agregados siderúrgicos inertes producidos en Portugal

The management strategy for waste, in which the prevention of its production is not yet feasible, should privilege the valorization measurements, namely through re-use solutions. In this framework, a Research and Development Project (R&D) is under way in Portugal, which is intended to re-use steel slag produced in the two Portuguese Iron and Steel Companies. The project is joint-subsidized by the Portuguese Foundation for Science and Technology and the main entities involved are the Laboratório Nacional de Engenharia Civil (supervising body), the University of Minho and the Centre for Re-use of Waste. The main purpose of the research program is to contribute to create a mechanistic and environmental approach intended to promote the re-use of waste, in general, and of steel slag, in particular, through their application in the construction of transport infrastructures and geotechnical works. Following the most relevant recommendations of various European Community projects, this research program favors the laboratory tests related with mechanical and environmental properties. In order to calibrate the laboratory results and to assess the performance of steel slag when placed in situ, a trial road section will be performed with various cross-sections, on which natural raw materials and steel slag are to be placed, at the level of the sub-base and the base layers, and of the embankment.La estrategia de gestión para los residuos en que aún no es practicable la prevención de su producción, debe privilegiar las operaciones de valorización, por ejemplo a través de soluciones de reutilización. Es en este contexto, que está en curso en Portugal un Proyecto de Investigación y Desenvolvimiento para la valorización de las escorias de acería producidas en las dos Siderurgias portuguesas. Participan en el proyecto, cofinanciado por la Fundación Portuguesa por la Ciencia y la Tecnología, el Laboratório Nacional de Engenharia Civil, que coordina, la Universidad del Minho y el Centro para la Valorización de Residuos. Se pretende contribuir para la creación de una metodología mecanicista y ambiental que promueva la reutilización de los residuos, en general, y de las escorias de acería, en particular, a través de su aplicación en la construcción de infraestructuras de transporte y de obras geotécnicas. Considerando las recomendaciones más relevantes de varios proyectos de la Comunidad Europea, este programa de investigación privilegia los ensayos de laboratorio relacionados con las propiedades mecánicas y ambientales. De modo a calibrar los resultados de laboratorio y a valorar el desempeño de las escorias de acería cuando son colocadas en obra, se realizará un trecho experimental con diversas secciones transversales, en las cuales se aplicarán materiales naturales y escorias de acería en el relleno, y en la base y la sub-base del pavimiento

PLC programming and SCADA display for automation of a material load system

RESUMEN: El objetivo es la programación de un sistema automatizado para la carga de camiones en una fábrica. La instalación consta de una tolva y tres cintas transportadoras del material hasta la descarga de este en el camión. A partir de aquí se trata de aumentar el conocimiento sobre autómatas programables y la programación de estos, así como el diseño de sistemas SCADA para el control de procesos. El proyecto se va a centrar en el desarrollo de la programación del autómata Siemens S7-300 y de el diseño y programación del sistema SCADA para su simulación en este caso. El diseño de las cintas transportadoras, de la tolva y de la trampilla de descarga, así como el cálculo de sus características mecánicas quedan fuera del alcance de este proyecto. Por lo tanto este proyecto llegaría hasta la programación del PLC y su simulación con un sistema SCADA. A lo largo del proyecto se plantean todos los requisitos establecidos para la instalación. Tiempos de activación de la cinta, seguridades, tiempos de vigilancia, selección en pantalla de cantidad de material, etc. A parte de toda la programación de la instalación en SIMATIC STEP 7 y WinCC Flexible, se le añade un direccionamiento a fichero de todo el runtime (Tiempo de funcionamiento) de todas las eventualidades del proceso para su posterior uso en administración de entrada y salida de camiones con la cantidad de peso que lleva cada uno de ellos. También se incluye un acercamiento a el control a distancia de la instalación mediante un dispositivo movil, en nuestro caso un dispositivo Android que es capaz de conectarse a el PC o pantalla que controla la instalación. En el caso a tratar, este proyecto se centra en los sistemas de transporte de mercancías. Como ejemplos de aplicación se podrían citar, descargas de contenedores de barcos mercantes o pesqueros desde un muelle, carga y descarga en grandes almacenes de mercancías, salida de productos en grandes fábricas desde las líneas de producción hasta las zonas de almacenamiento, distribución e incluso venta. En todo sistema de automatización, ya sea en líneas de fabricación o de transporte, el uso de cintas transportadoras y cintas de rodillos es muy común ya que permite un movimiento uniforme y controlado en toda su superficie, facilita la entrada y salida de mercancías en el proceso y sus diferentes diseños permiten que se puedan integrar fácilmente en un ambiente industrial. Se ha enfocado el proyecto a la programación de PLC y a su simulación, con lo que para empezar a aprender a programar estos apartados, hemos visto que no es necesario tener el autómata para ello, sino que solamente con el software se puede empezar a programar y ver sus resultados. En el presente proyecto también se ha hecho una inclusión en los sistemas SCADA de manera satisfactoria debido a que, se han realizado un programa mediante el software específico WinCC. Esto ha permitido obtener una buena experiencia en cuanto al futuro profesional ya que resulta una herramienta de suma importancia debido a los avances de los procesos de manufactura. Un SCADA facilita la labor del operario mostrándole con más claridad, y de una forma cercana a la realidad, en el manejo del proceso así como de los componentes del proceso. También de la importancia de estos dispositivos dentro de la industria y las infinitas posibilidades que estos aportan al futuro de esta.Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriale

The use of hyperbolic and Asaoka’s methods to estimate the moisture diffusivity and the hydraulic conductivity of unsaturated soils from tests to determine the SWRC

The equation governing the unsaturated transient flow in a soil sample when subjected to suction (ψ) at its base and that of the classical 1-D consolidation are exactly alike (equation of diffusion). The former can be arrived at by Richards’ equation, being in this case the moisture diffusivity (D), instead of the coefficient of consolidation (cv), the governing parameter. D need not be constant, but rather a function of the volumetric water content, D=D(θ), and is defined as the ratio of the hydraulic conductivity, k(θ), over the specific water capacity, C(θ)=dθ/dψ, i.e., the slope of the SWRC. The hyperbolic method has been used for several geotechnical purposes and, most importantly, as an alternative to Asaoka’s method for predicting the final settlement and cv of soft soils undergoing consolidation, improved by preloading. This paper shows that both methods prove to be very useful as a means of obtaining D(θ) and k(θ) at a certain range of θ, provided that a reduced number of water contents at known elapsed times are determined over the medium stage of this transient flow. It is addressed in the paper both by theoretical grounds and on the light of experimental data of 4 soils