Strategic Analysis of Alternatives for Waste Management

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Waste to Energy and Syngas

Getting energy from waste is one of the best alternatives for sustainable handling of waste. Mass burning is generally the preferred option. Usually, this applies to large facilities where more than 500 tons of waste per day are treated. Syngas production from waste has also been tried with mixed success. This chapter reviews the situation in this field and proposes an alternative based on co-combustion with coal as a possible route, applied preferably to treat municipal solid waste (MSW) and biosolids from small- or medium-sized municipalities, producing less than 200 tons of waste per day, with the aim of generating electric energy. For this, a theoretical model is proposed and applied to a specific case

Establecimiento de metas de uso racional de la energía y de minimización de desechos basadas en la utilización de datos de producción

Las empresas productivas acostumbran a generar conjuntos muy amplios de datos, relacionados con la producción, con los desechos, con la energía y con aspectos ambientales. Estos números tienen un potencial grande de utilización como base racional para establecer metas de  mejoramiento continuo, de minimización de desechos, de reducción en los consumos de energía y de control ambiental. Sin embargo, no ocurre esto generalmente, probablemente porque las personas responsables carecen de conocimientos específicos sobre cómo usar estos datos con estas finalidades. Lo más común es que se establezcan metas fijas sin base real, sin relación con los niveles de producción ni con los consumos de energía y de producción de desechos. Este artículo muestra cómo utilizar datos para procesos de seguimiento y establecimiento de metas aplicables a la reducción de desechos y de consumos de energía. Se basa en la experiencia del autor en más de 20 casos industriales

Evaluación de la integridad superficial del acero AISI-12L14 para maquinaria, sometido a procesos de maquinado

Existe una creciente demanda, en todos los sectores de la economía, por la fabricación de máquinas, equipos y elementos componentes con altas especificaciones técnicas, confiabilidad y desempeño sobresalientes, a precios razonables. La calidad de las superficies de los componentes que se fabrican en materiales metálicos, mediante procesos con arranque de viruta, como el torneado, depende de una adecuada combinación de las variables que gobiernan el proceso. Una manera de calificar las superficies obtenidas, se basa en la caracterización de la rugosidad y en la derivación de patrones que permitan controlar los procesos, soportados en el conocimiento de la influencia de las variables más determinantes. Este trabajo presenta el comportamiento de la rugosidad obtenida en la superficie de un acero AISI 12L14, sometido al proceso de torneado cilíndrico. / Abstract: There is a growing demand in every economical field, to produce components, equipments and machinery with high technical specifications, excellent reliability and performance with reasonable prices. The quality of the surface of metallic components elaborated by chip cutting process like turning, depends on a suitable combination of principal process parameters. A practical way to qualify the surfaces is to characterize roughness and derive standards to process control supported by more influent process variables knowledge. This work present the roughness behavior for a cylindrical turned AISI 12L14 steel.Maestrí

Efectos de la renta de suelo en el territorio, una bomba de tiempo. caso: comuna 13 Cali

Este documento realiza un análisis del efecto de la renta del suelo sobre un territorio ubicado en Cali en la comuna1 13, que se ha consolidado a partir de la informalidad. Para tal efecto, se hace un ejercicio para calcular el plusvalor generado, el cual ha sido apropiado por el propietario original de la tierra e igualmente se genera la metodología de avalúo de posesión como factor que regule un valor justo para evitar la inequidad, que permita una eficacia en los procesos de titulación y legalización en el país para que la propiedad cumpla una función social y ecológica. El conocimiento de la evolución del valor del suelo así como de sus determinantes y efectos socioespaciales, permite tener un insumo esencial para el diseño de los instrumentos de gestión y planificación del suelo y la política pública.Abstract. This document analyzes the impact and implementation of ground rent on a territory located in Cali in District2 13, which was consolidated from informality. To this end, an exercise is to calculate the surplus generated, which has been appropriated by the original owner of the land and also the valuation methodology of possession as a factor that regulates a fair value to avoid inequity is generated, allowing efficiency in the process of certification and legalization in the country so that the property fulfills a social and ecological function. Knowledge of the evolution of land value and its determinants and socio-spatial effects, can be essential for the design of management tools and land planning and public policy input.Maestrí

Diversidad de membrácidos (Hemiptera Membracidae) del Parque Eco-turístico Tehuacán, Tecoluca, San Vicente, San Salvador

Para el estudio se contemplaron tres sitios de muestreo en la vegetación colindante al río que cruza el ecoparque. Dichos sitios fueron elegidos debido a la oferta de alimento presente en cada uno. La investigación se dividió en tres aspectos fundamentales: La composición y diversidad de especies de Membrácidos, la conducta social que tienen las colonias de estos insectos y la preferencia por la planta hospedera. Se colectó un total de 1678 individuos de la familia Membracidae pertenecientes a 14 especies de la familia. Estas 14 especies se agruparon en 10 géneros, 6 tribus y dos subfamilias; siendo el género más abundante Amastris spp (Stal 1862), con 3 especies y 1 morfo-especie colectadas. La especie con mayor representación fue Guayaquila pallescens (Stal 1869) con 1025 individuos

Multichannel instrumentation system with optical fiber heterodyne interferometer: application to the detection and localization of ultrasound acoustic emissions generated by partial discharges

Mención Internacional en el título de doctorLa monitorización en línea de los transformadores resulta imprescindible para garantizar su funcionamiento seguro y estable. Para este propósito, uno de los métodos más fiables es la observación de la actividad de descargas parciales. Éstas son un tipo de descargas producidas por rupturas localizadas en el aislamiento eléctrico que lo cortocircuitan parcialmente. Su actividad está involucrada en el proceso de degradación del sistema de aislamiento y proporciona información acerca del estado interno de los transformadores, la cual se utiliza para su mantenimiento predictivo y diagnóstico. Las descargas parciales generan emisiones de ultrasonidos que se utilizan para medir su actividad mediante técnicas acústicas. De este modo, un fallo en el aislamiento se manifiesta como una fuente de emisión acústica. La monitorización acústica de descargas parciales no sólo detecta la actividad, sino que además aprovecha este comportamiento para localizar los fallos, siempre y cuando se utilicen varios sensores espacialmente distribuidos. Para ello es imprescindible disponer de sistemas de instrumentación multicanal capaces de obtener medidas de los tiempos de llegada de las señales acústicas a los múltiples sensores y de utilizarlas en un algoritmo de localización para encontrar las posiciones de las fuentes de emisión acústica. La monitorización acústica de descargas parciales se realiza normalmente con sensores piezoeléctricos colocados en las paredes del tanque del transformador. Sin embargo, este método presenta inconvenientes derivados de que la instalación de los sensores en el exterior: las señales detectadas son débiles y están distorsionadas. Además, se producen múltiples caminos de llegada de las señales acústicas a los sensores y reflexiones en las paredes del tanque, lo cual dificulta la localización de descargas parciales. Con el fin de evitar estos inconvenientes, en la última década se han propuesto nuevos sensores que pueden instalarse en el interior del tanque del transformador. Estos sensores emplean tecnología de fibra óptica para poder soportar las condiciones que se presentan en dicho entorno. Se han propuesto varios tipos: sensores basados en cavidades Fabry-Perot, sensores interferométricos de fibra óptica y sensores basados en redes de Bragg en fibra. Con el desarrollo de estos sensores internos de fibra óptica también se ha despertado un interés creciente en investigar nuevos sistemas de instrumentación multicanal para detectar y localizar las descargas parciales con sensores de fibra óptica. Esta tesis está dedicada a ambos temas. El primer aporte principal es el diseño y desarrollo de un sistema de instrumentación interferométrico multicanal para la monitorización acústica de descargas parciales y su localización usando sensores de fibra óptica. El diseño del sistema multicanal está basado en un interferómetro heterodino de fibra óptica siguiendo un esquema de Mach-Zehnder con múltiples brazos de medida en paralelo y un brazo de referencia común. Este sistema interferométrico multiplexado se ha demostrado con una implementación de cuatro canales en la que se obtiene muy alta resolución en la medida de presión acústica de ultrasonidos (1 Pa @ 150 kHz). También se ha demostrado experimentalmente la capacidad que tiene para localizar las fuentes de emisión acústica por medio de la medida simultánea con varios sensores. Adicionalmente, en estos experimentos de localización se ha añadido ruido sintético a la medida de los tiempos de llegada con el fin de evaluar las prestaciones del sistema. En los resultados de localización se obtiene la posición de la fuente de emisión acústica con una desviación típica menor que 1 cm en cada uno de los ejes (~1% de la dimensión normalizada del tanque). El segundo aporte principal es la investigación sobre una nueva sonda de fibra óptica y su desarrollo, la cual es capaz de medir descargas parciales acústicamente en el interior y es compatible con el sistema interferométrico multicanal. El diseño de la cabeza del sensor está basado en una bobina de fibra óptica compuesta por múltiples capas. Este diseño es compacto, robusto y de bajo coste. Se obtuvo una sensibilidad adecuada para la detección acústica de descargas parciales utilizando 17 m de fibra dispuestos en una bobina con 5 capas. La sonda de fibra óptica, junto con el interferómetro heterodino, tiene la capacidad de detectar las emisiones acústicas generadas por descargas parciales a 150 kHz con una resolución de 1 Pa dentro de un rango de 17 kPa. Se ha realizado una caracterización completa de la sonda de fibra óptica en una plataforma diseñada para ensayos acústicos de ultrasonido, en la cual se pueden reproducir emisiones acústicas con características similares a las generadas por las descargas parciales. También se ha caracterizado la sonda de fibra óptica en experimentos de alta tensión, en los cuales se han generado diversos tipos de descargas parciales en aceite de transformador y bajo diferentes condiciones. En estos experimentos se midió con la sonda en instalaciones eléctricas de alta tensión en AC, con descargas parciales internas y superficiales, y también en instalaciones eléctricas de alta tensión DC. Por lo tanto, se ha demostrado su efectividad para detectar descargas parciales en un rango amplio de condiciones. Es importante resaltar que en los experimentos de alta tensión se demostró por primera vez la detección acústica de descargas parciales internas con un sensor de fibra óptica.On-line monitoring of power transformers is essential to guarantee their stable and safe operation. Partial discharges monitoring is one of the reliable methods used for this purpose. Partial discharges are local electrical breakdowns that only partially break the insulation. Their activity is involved in the degradation process of the transformers and provides information about the internal conditions of the insulation system, which is used for the diagnosis of power transformers. Partial discharges generate ultrasound acoustic emissions that are used for the acoustic measurement of their activity. In other words, a fault in the insulation behaves as a localized acoustic emission source. The acoustic monitoring of partial discharges exploits this characteristic in order to localize faults in the insulation system. The localization of partial discharges is only possible using a multichannel system able to obtain the times of arrival of the acoustic signals at the multiple sensors and use them in a computational localization algorithm. The conventional acoustic monitoring of partial discharges is done with piezoelectric sensors mounted on the transformer tank walls. However, the method suffers from some problems due to the external installation of the sensors. The detected signals are weak and distorted. There are multiple paths to the sensors and reflections at the tank walls. In the last decade, new sensors have been proposed for their internal installation within the transformer tank in order to avoid such problems. These sensors use optical fiber technology to withstand the harsh environment inside the transformers. A variety of them have been proposed: sensors based on Fabry-Perot cavities, fiber-optic interferometric sensors and sensors based on fiber Bragg gratings. With the development of these fiberoptic internal sensors a new research interest has also arisen about the development of new multichannel instrumentation systems for the localization of partial discharges using fiber-optic sensors. This dissertation is devoted to these both topics. A major contribution is the design and development of a multichannel interferometric instrumentation system for acoustic monitoring of partial discharges and their localization by using fiber-optic sensors. The design of the multichannel system is based on a fiber-optic heterodyne interferometer that is configured as a Mach-Zehnder scheme with multiple sensing arms in parallel and a common reference arm. This interferometric multiplexing system has been demonstrated with four channels in which a high resolution is obtained in the measurement of acoustic pressure (1 Pa @ 150 kHz). The capability of this system for localizing the acoustic emission sources by means of the simultaneous measurement with multiple sensors has also been demonstrated experimentally. In addition, in these experiments synthetic noise was added to the measurements of the times of arrival in order to evaluate the performance of the system. The results of the acoustic source localization show a standard deviation better than 1 cm in each axis (~1% of the normalized dimension of the tank). The second major contribution is the research and development of a fiber-optic probe, compatible with the multichannel interferometric system. The design of the fiberoptic sensing head is based on a coil of optical fiber with multiple layers. It is compact, rugged and cost-effective. An adequate sensitivity was achieved with 17 m of fiber disposed in a coil with 5 layers. Combined with the heterodyne interferometer the fiberoptic interferometric sensor is able to detect the acoustic emission of partial discharges at 150 kHz with resolution of 1 Pa in a range of up to 17 kPa. The complete characterization of the fiber-optic probe was performed in an acoustic test bench that was designed for ultrasound tests with acoustic emissions that reproduce the characteristics of those generated by partial discharges. The fiber-optic sensing probe has also been characterized in high voltage experiments, where different types of partial discharges were generated in transformer oil and in different conditions. It was tested in high voltage AC setups, with internal partial discharges, with surface partial discharges, and also in high voltage DC setups, thus its effectiveness for detecting partial discharges under a wide range of conditions was demonstrated. It is worth mentioning that the acoustic detection of internal partial discharges in a transformer with a fiber-optic sensor was demonstrated for the first time.El presente trabajo de investigación ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación dentro del proyecto coordinado “Sistema de instrumentación multicanal para la medida de descargas parciales en campo mediante la integración de sensores acústicos y eléctricos. Aplicación a su localización y análisis en transformadores de alta potencia,” (DPI2009-14628-C03-0, coordinador Prof. José Antonio García Souto), y el subproyecto “Interferómetro multicanal con fibra óptica para medida de descargas parciales en el interior de transformadores. Nueva instrumentación de ultrasonidos para detección y localización continua en campo,” (No. DPI2009-14628-C03-01, I.P. Prof. José Antonio García Souto). Las medidas acústicas de DP en experimentos con HVAC fueron realizadas en el Laboratorio de Investigación y Ensayos en Alta Tensión (LINEALT) de la Universidad Carlos III de Madrid, en colaboración con el Grupo de diagnóstico de máquinas eléctricas y materiales aislantes (DIAMAT), Departamento de Ingeniería Eléctrica, dentro del contexto del proyecto coordinado (DPI2009-14628-C03-0). Las medidas acústicas de DP en experimentos con HVDC fueron realizadas en colaboración con el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Bolonia. Estas fueron llevadas a cabo durante una estancia de investigación de I. Búa-Núñez y una visita corta del autor, bajo la supervisión del Prof. Andrea Cavallini en 2013. En colaboración con INESC – Porto, Portugal, durante una estancia de investigación del autor en 2013, bajo la supervisión del Prof. José Luis Santos se realizó una investigación enfocada en los sistemas rápidos de interrogación de sensores FBG para la medida de ultrasonidos. En colaboración con el Applied Optics Group de University of Kent, UK, bajo la supervisión del Prof. David A. Jackson y durante una estancia de investigación de tres meses realizada por el autor en 2014, se realizó una investigación enfocada al desarrollo de un interferómetro heterodino de FO para la medida simultánea con cuatro canales.Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y AutomáticaPresidente: José Miguel López Higuera.- Secretario: María Carmen Vázquez García.- Vocal: Brian Culsha

Editorial

Este número de Razón Crítica dedicado a China llega en un momento histórico crucial, el del regreso a una nueva bipolaridad como desenlace de una guerra fría no concluida. No se trata del fin de la historia, que algunos auguraban, sino más bien del fin de una historia y el comienzo de otra, esta última marcada por tensiones económicas y comerciales. El desarrollo de las cosas indica claramente que el foco de la disputa no son los aranceles, sino quién predomina en el campo tecnológico. Parafraseando a Bill Clinton, diríamos: “¡y la tecnología es la política, estúpido!

Multichannel detection of acoustic emissions and localization of the source by using a hybrid programming system

The detection of acoustic emissions with multiple channels and different kind of sensors (ultrasound electronic sensors and optical fiber sensors) is presented. The source localization based on the times of arrival is also carried out and different strategies for solving the location equations are compared. The most efficient strategy in terms of computational and complexity costs versus performance has been selected and the error propagation is analyzed. The errors of the acoustic emission source location (localization process) are evaluated from the errors of the times of arrival (detection process). For that, a hybrid programming architecture is proposed. It is formed by a virtual instrumentation system for the acquisition and the detection of multiple acoustic channels and an algorithms-oriented programming system for the implementation of the localization techniques (back-propagation and multiple-source separation algorithms could also be implemented in this system). Finally the communication between both systems is performed by a packet transfer protocol that allows remote operation (e.g. a local monitoring and a remote analysis and diagnosis).This work has been supported by the Spanish National Ministry of Science and Innovation, under the R&D project No. DPI 2009-14628-C03-01 and the scholarship FPI No. BES-2010-042083

Multichannel detection of acoustic emissions and localization of the source with external and internal sensors for partial discharge monitoring of power transformers

The detection of acoustic emissions with multiple channels and different kinds of sensors (external ultrasound electronic sensors and internal optical fiber sensors) for monitoring power transformers is presented. The source localization based on the times of arrival was previously studied, comparing different strategies for solving the location equations and the most efficient strategy in terms of computational and complexity costs versus performance was selected for analyzing the error propagation. The errors of the acoustic emission source location (localization process) are evaluated from the errors of the times of arrival (detection process). A hybrid programming architecture is proposed to optimize both stages of detection and location. It is formed by a virtual instrumentation system for the acquisition, detection and noise reduction of multiple acoustic channels and an algorithms-oriented programming system for the implementation of the localization techniques (back-propagation and multiple-source separation algorithms could also be implemented in this system). The communication between both systems is performed by a packet transfer protocol that allows continuous operation (e.g., on-line monitoring) and remote operation (e.g., a local monitoring and a remote analysis and diagnosis). For the first time, delay errors are modeled and error propagation is applied with this error source and localization algorithms. The 1% mean delay error propagation gives an accuracy of 9.5 mm (dispersion) and a maximum offset of 4 mm (less than 1% in both cases) in the AE source localization process. This increases proportionally for more severe errors (up to 5% reported). In the case of a multi-channel internal fiber-optic detection system, the resulting location error with a delay error of 2% is negligible when selecting the most repeated calculated position. These aim at determining the PD area of activity with a precision of better than 1% (less than 10 mm in 110 cm).This work was supported by the Spanish National Ministry of Science and Innovation, under the R&D project No. DPI 2009-14628-C03-01 and the scholarship FPI No. BES-2010-042083