1 20 1 https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20790/Ingenierias_2015_Ano_18_No_67_Abril-Junio.pdf a759fb5fb141e2cf8537b65b35687340 PDF Text Text ��67 Contenido Abril-Junio de 2015, Año XVIII, No. 67 2 3 5 12 19 30 38 Directorio Editorial: Memoria e historia Edmundo Derbez García Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico Martín Edgar Reyes Melo, Flor Yanhira Rentería Baltiérrez, Beatriz López Walle Transformación termoquímica de biomasa residual y su actividad bactericida Leonardo Chávez Guerrero, María Elena Cantú Cárdenas, Javier A. Garza Cervantes, Margarita Ortiz Martínez, Denisse Margarita Elizondo Escamilla, Ovidio Salazar Salazar, Diana Caballero Hernández Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo de baja tensión Jaisiel Quintero Balandrán New design of distance protection for smart grid applications Blumschein Jörg, Dzienis Cezary, Yelgin Yilmaz La carga de espacio en materiales híbridos Martín Edgar Reyes Melo, Jesús Gabino Puente Córdova, Beatriz López Walle 48 Eventos y reconocimientos 53 Acuse de recibo 51 54 56 57 Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL Colaboradores Información para colaboradores Código de ética Ingenierías, Abril-Junio 2015, Año XVIII, No. 67 3 �DIRECTORIO Ingenierías, Año XVIII, N° 67, abriljunio 2015. Es una publicación trimestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Domicilio de la Publicación: Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450. Teléfono: +52 (81) 83294020 Ext. 5854, Fax +52 81 83320904. Editor responsable: Dr. Juan Antonio Aguilar Garib. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2011-101411064600-102, ISSN: 1405-0676. Número de certificado de licitud de título y contenido: 15,525, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Registro de marca ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial: En trámite. Impresa por: Desarrollo Litográfico, S.A. de C.V., M. M. del Llano 924 Ote., Centro, Monterrey, N.L., México, C.P. 64000. Fecha de terminación de impresión: 15 de abril de 2015. Tiraje: 800 ejemplares. Distribuido por: Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Prohibida su reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Editor. Impreso en México Todos los derechos reservados © Copyright 2015 revistaingenierias@uanl.mx UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel Alcocer González Secretario Académico Lic. Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Dr. Jaime A. Castillo Elizondo Director Dr. Juan Antonio Aguilar Garib Editor responsable M.C. Cyntia Ocañas Galván Redacción Gregoria Torres Garay M.C. Jesús G. Puente Córdova Tipografía y formación M.A. José Luis Martínez Mendoza Diseño M.C. Adán Ávila Cabrera Fotografía Ing. Cosme D. Cavazos Martínez Webmaster René de la Fuente Franco Impresor CONSEJO EDITORIAL INTERNACIONAL Dr. Mauricio Cabrera Ríos, Puerto Rico. UPRM / Dr. Cezar Henrique Gonzalez, Brasil. UFPE, Recife-Pernambuco / Dra. Ruth Kiminami, Brasil. UFSC, San Pablo / Dr. Juan Jorge Martínez Vega, Francia. Universidad de Toulouse III / Dr. Juan Miguel Sánchez, USA. UT-Austin / Dr. Zarel Valdez Nava, Francia. UPS-INPT-LAPLACE-CNRS CONSEJO EDITORIAL MÉXICO Dr. Jesús González Hernández, CIMAV / Dr. Benjamín Limón Rodríguez, FIC-UANL / Dr. José Rubén Morones Ibarra, FCFM-UANL / Dr. Ubaldo Ortiz Méndez, FIME-UANL / Dr. Miguel Ángel Palomo González, FACPYA-UANL / M.I.A. Roberto Rebolloso Gallardo, FFYL-UANL / Dr. Félix Sánchez De Jesús, ICBI-UAEH / Dr. Ernesto Vázquez Martínez, FIME-UANL COMITÉ TÉCNICO Dr. Efraín Alcorta García, FIME-UANL / Dr. Rafael Colás Ortiz, FIME-UANL / Dr. Jesús De León Morales, FIME-UANL / Dr. Virgilio Ángel González González, FIME-UANL / Dr. Carlos Alberto Guerrero Salazar, FIME-UANL / Dra. Oxana Vasilievna Karissova, FCFM-UANL / Dr. Francisco Eugenio López Guerrero, FIME-UANL / M.C. Gabriel Martínez Alonso, FIME-UANL / Dr. Martín Edgar Reyes Melo, FIME-UANL / Dr. Roger Z. Ríos Mercado, FIME-UANL / Dr. Juan Ángel Rodríguez Liñan, FIME-UANL. 4 Ingenierías, Abril-Junio 2015, Año XVIII, No. 67 �Editorial: Memoria e historia Edmundo Derbez García Universidad Autónoma de Nuevo León Centro de Documentación y Archivo Histórico edmundo.derbezg@uanl.mx Autores como el historiador francés de los Anales, Roger Chartier, señalan que la memoria histórica, como su nombre lo indica, se construye a partir de la memoria y la historia. La primera es la presencia del pasado en el presente de una sociedad como elemento esencial de la construcción de su ser colectivo, y la segunda, se inscribe en el orden del saber universal aceptable, sujeto a procedimientos científicos. Para Maurice Halbwachs la expresión memoria histórica asocia dos términos que se oponen. La memoria sale de la conciencia del grupo o de los grupos de una sociedad y se extiende hasta que éstos desaparecen. “La memoria […] se desmorona lentamente en los bordes que marcan sus límites –a medida que sus miembros individuales, sobre todo los más ancianos, desaparecen”, escribe en La mémoire collective. Cuando los recuerdos y los pensamientos mueren, entonces la historia tiende un puente entre el pasado y el presente y restablece la continuidad interrumpida sobre acontecimientos y personajes. Así, en la segunda mitad del siglo XIX al instituirse en Europa políticas para la valorización del patrimonio histórico y cultural, la principal preocupación fue la conservación de la memoria histórica, promoviendo la creación de archivos, bibliotecas, museos, pinacotecas e instituciones afines, “lugares topográficos” –como los llama Jacques Le Goff en Memoria– de donde parte el estudio de la historia. En los documentos está la gran mayoría de las evidencias, datos e información con la que se construye la historia, pero el documento entendido en su más amplio sentido, como explica Eric Hobsbawm, es toda fuente de información registrada en cualquier soporte que sirve de testimonio y prueba de la actividad humana, siendo al mismo tiempo memoria de una época, de un lugar, de una sociedad. A partir de estos restos del pasado –agrega– el método histórico conoce y explica el pasado. De ahí la importancia, como ocurre en países como España, Guatemala y otros sometidos en el pasado a guerras, de generar una política pública de memoria histórica o una ley de memoria histórica que la garantice como un derecho civil. En México un avance en ese sentido será la aprobación de la Ley General de Archivos que garantice la preservación del patrimonio documental del país. Pero también lo será una conciencia, no por decreto, de la importancia de guardar, preservar, organizar y difundir la memoria, no sólo como un mero acto de conservacionismo de objetos, sino como un acto de preservación de la identidad y la continuidad de un pueblo. La recuperación de la memoria Ingenierías, Abril-Junio 2015, Año XVIII, No. 67 5 �Editorial: Memoria e historia / Edmundo Derbez. histórica se constituye en uno de los principales baluartes para que las sociedades adquieran y consoliden su identidad. Por ello resulta indispensable sembrar el país de soportes, incluso pueden erigirse para las generaciones habituadas con las nuevas tecnologías, “lugares topográficos” que exploten los recursos en línea como los repositorios institucionales (RI), índices académicos, bibliotecas digitales, libros electrónicos porque el descubrimiento del pasado, aunque suene a lugar común, ayuda a la proyección del presente para sentar mejores bases para el futuro. Muchos son los autores que así pensaron y piensan. Para Le Goff, la memoria a la que atañe a la historia, que a su vez la alimenta, apunta a salvar el pasado sólo para servir al presente y al futuro. Para Todorov el uso ejemplar de la memoria permite utilizar el pasado con vistas al presente y separarse del yo para ir hacia el otro. Ambas citas adquieren mayor actualidad y relevancia cuando en los últimos años se han visto ejemplos de una memoria histórica y cultural borrada con fines de conquista y sometimiento por parte de grupos étnicos y religiosos, como los casos de la ciudad histórica de Nimrud, capital del imperio asirio; la milenaria ciudad de Hatra, la antigua Ninivé, en Irak, o Palmira en Siria, así como el mausoleo de Al Shab al Dahmani en Trípoli, Libia o los milenarios Budas del valle de Bamiyán en Afganistán. Esta amenaza revierte los fines que Le Goff concede a la memoria histórica: “sirve a la liberación y no a la servidumbre de los hombres”. Igual de grave es que de ordinario, por indiferencia o desconocimiento, existe una destrucción sistemática de testimonios del pasado, un abandono de los diversos tipos de transmisión y fijación de la memoria de base material como mapas, cuadros, fotografías, películas y monumentos; de fuentes escritas en las que entran diferentes tipos de documentos y de las orales en forma de leyendas, mitos, canciones y frases. Todas estas obras del ser humano, son elementos que conforman la memoria histórica de un pueblo. Su conocimiento resulta imprescindible en el fortalecimiento de la identidad cultural; en ese sentido el trabajo de su recuperación y conservación es una prioridad vital de un pueblo como México, porque una sociedad sin historia, sin identidad, sin cultura, sin comprensión de su presente y por tanto de su futuro, está sujeto a la dominación ideológica, política y económica. Representación artística del interior de la Biblioteca de Alejandría (O. Von Corven). 6 Ingenierías, Abril-Junio 2015, Año XVIII, No. 67 �Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico Martín Edgar Reyes Melo, Flor Yanhira Rentería Baltiérrez, Beatriz López Walle UANL, CIIDIT, FIME mreyes@gama.fime.uanl.mx RESUMEN La creciente demanda de materiales poliméricos para aplicaciones de ingeniería eléctrica, electrónica o mecatrónica requiere no solamente de la caracterización de la dependencia temporal o en temperatura de sus propiedades fisicoquímicas, sino que también es necesario complementar dicho estudio con la caracterización de su movilidad molecular, la cual es producto de su estructura amorfa alejada del equilibrio termodinámico. En este trabajo se llevó a cabo el estudio de la movilidad molecular del polivinil butiral o PVB, el cual, dadas sus propiedades fisicoquímicas, es un importante candidato para llevar a cabo funciones de tipo eléctrico, electrónico y/o mecatrónico. A partir de mediciones experimentales del comportamiento viscoelástico obtenidas mediante análisis mecánico dinámico (DMA), y utilizando la teoría de movimientos moleculares cooperativos, se determinó que la energía de activación de la transición vítrea del PVB es función de su peso molecular promedio y depende fuertemente de la temperatura en un intervalo de T*≈1.1Tg a T0≈Tg-50K. Así, la dependencia en temperatura de la energía de activación de la transición vítrea del PVB, es análoga a la dependencia en temperatura de la cooperatividad de su movilidad molecular. PALABRAS CLAVE Polivinil butiral, movilidad molecular, energía de activación. ABSTRACT The growing demand of polymeric materials for applications in electrical, electronic or mechatronics engineering requires not only characterizing the temporal or temperature dependence of their physicochemical properties, but also it is necessary to complement the study with the characterization of its molecular mobility, which is the product of its amorphous structure away from thermodynamic equilibrium. In this work, we study the molecular mobility of the polyvinyl butyral or PVB, which by their physicochemical properties, is an important candidate to perform electric, electronic and/or mechatronics functions. The experimental measurements of the viscoelastic behavior obtained by dynamic mechanical analysis (DMA), and considering the cooperative molecular motions theory, it was determined that the activation energy of the PVB glass transition is a function of the average molecular weight and strongly depends on the temperature in a range from T*≈1.1Tg a T0≈Tg -50 K. The temperature dependence of activation energy of the PVB glass transition is analogous to the temperature dependence of the cooperativity of its molecular mobility. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 5 �Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico / Martín Edgar Reyes Melo, et al. KEYWORDS Polyvinyl butyral, molecular mobility, activation energy. INTRODUCCIÓN Hoy en día las aplicaciones que tienen los materiales poliméricos en las diversas áreas de la ingeniería se han incrementado de manera muy importante, principalmente en las áreas de la ingeniería eléctrica, electrónica y/o mecatrónica.1,2 En estos casos en particular, los polímeros además de llevar a cabo la función de contenedor mecánico, también desarrollan funciones de aislante eléctrico, material dieléctrico y/o material conductor de electricidad. En este sentido, por sus propiedades viscoelásticas, térmicas, y dieléctricas, el polivinil butiral o PVB es un polímero candidato de gran potencial para aplicaciones eléctricas, electrónicas y/o mecatrónicas. Un aspecto fundamental a tomar en cuenta para las funciones antes mencionadas, es el hecho de que los polímeros, debido a su carácter macromolecular (en forma de cadenas), presentan una estructura amorfa en su mayor parte, la cual se encuentra alejada del equilibrio termodinámico. En consecuencia, los materiales poliméricos tienen una tendencia o potencial a buscar su equilibrio termodinámico y, por ende, su estructura amorfa puede desarrollar diferentes tipos de movilidad molecular localizada (movimientos moleculares de corto alcance) que, en conjunto, pueden llegar a producir movilidad molecular de largo alcance, manifestándose como cambios conformacionales a través de la formación o destrucción de entrecruzamientos físicos o temporales entre las cadenas poliméricas.3 Este proceso se conoce como envejecimiento físico y se manifiesta macroscópicamente como un decaimiento importante de sus propiedades. Cada tipo de movilidad molecular asociado a dicho proceso de envejecimiento, se caracteriza por el tiempo característico (tiempo de relajación) que requiere para llevarse a cabo, el cual es función de la temperatura. Por otra parte, también existe la posibilidad que las cadenas poliméricas modifiquen su estructura con la finalidad de disminuir su nivel energético para buscar el equilibrio; esto a través de la formación o destrucción de enlaces covalentes al interior y/o 6 entre las cadenas poliméricas. Este proceso se conoce como envejecimiento químico. De lo anterior, se establece que, aunque previo a su utilización los polímeros, sean mezclados con aditivos químicos con el objetivo de protegerlos del desarrollo de entrecruzamientos químicos, evitando con esto un decaimiento pronunciado de sus propiedades, el envejecimiento físico o cambios conformacionales de las cadenas no puede eliminarse, lo que limita el periodo de vida útil de estos materiales. Por lo tanto, es importante identificar y cuantificar la movilidad molecular del polímero en cuestión con el fin de alcanzar un mejor desempeño de sus propiedades. Por otra parte, las importantes aplicaciones industriales que el PVB tiene hoy en día, se pueden expandir al dominio de los materiales dieléctricos, semiconductores y conductores, cuando dicho material polimérico se combina de manera estratégica con materiales metálicos nanoestructurados, sintetizando de esta forma lo que se conoce como materiales híbridos.4,5 Sin embargo, como se mencionó anteriormente, esto requiere primeramente, una caracterización de la movilidad molecular de estos materiales, ya que la interacción entre el PVB y las nanopartículas metálicas define las propiedades del material híbrido resultante.5 En la figura 1a se muestra un segmento de cadena del PVB, así como el resultado obtenido mediante espectroscopia de infrarrojo o FTIR (ver figura 1b), que muestra los diferentes modos de vibración, correspondientes a los principales grupos químicos que se encuentran en las cadenas poliméricas. Mediante FTIR es posible identificar de manera cualitativa la movilidad molecular localizada en las cadenas de PVB a una temperatura constante; sin embargo, es complejo estimar un parámetro cuantitativo para dicha movilidad en función de la temperatura, por lo que el estudio debe complementarse con mediciones experimentales de tipo oscilatorio, como en el Análisis Mecánico Dinámico o DMA. El objetivo de este trabajo es desarrollar un estudio cuantitativo de la movilidad molecular del PVB, el cual está basado en la determinación de los tiempos de relajación asociados a dicha movilidad molecular. Lo anterior se llevará a cabo a partir de Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico / Martín Edgar Reyes Melo, et al. a b Fig. 1. a) Estructura del PVB con peso molecular promedio de 23,000 g∙mol-1, y su b) correspondiente espectro FTIR. mediciones experimentales del comportamiento viscoelástico del PVB, las cuales serán obtenidas mediante DMA. La relación que existe entre los tiempos de relajación calculados y la temperatura será utilizada para calcular la energía de activación de la movilidad molecular correspondiente. La energía de activación es la energía mínima que necesita un sistema antes de iniciar un determinado proceso de movilidad molecular.6 En este caso en particular, la magnitud de la energía de activación es un parámetro de gran utilidad para estudios posteriores sobre el decaimiento de las propiedades fisicoquímicas del PVB. Análisis Mecánico Dinámico (DMA) En la técnica experimental de DMA, el polímero se somete a un estímulo mecánico oscilatorio que sigue una forma sinusoidal. La respuesta obtenida se encuentra en desfase en un ángulo δ con respecto al estímulo aplicado. Este ángulo δ puede tener magnitudes que varían entre 0 y π/2, y es función de la estructura, morfología y de sus historiales mecánicos, térmicos y eléctricos. Por otra parte, el ángulo δ que Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 se produce entre el estímulo y la respuesta obtenida, permite calcular el Módulo Elástico Complejo (E*=E'+iE" ), ya sea en función de la temperatura a una frecuencia constante, o bien, en función de la frecuencia a una temperatura constante. La parte real, E′, se encuentra en fase con el estímulo mecánico aplicado y representa a la movilidad molecular del polímero que se manifiesta de manera elástica (almacenamiento parcial de energía). Por otra parte, la parte imaginaria, E″, tiene un ángulo de desfase π/2 con respecto al estímulo aplicado y representa a la movilidad molecular asociada con un proceso de disipación parcial de energía. La representación del módulo elástico en su forma compleja permite estimar tan δ=E″/E′ en función de la temperatura a una determinada frecuencia. La figura 2 muestra los resultados obtenidos, tan δ vs T, mediante DMA para una muestra de PVB a una frecuencia de 1 Hz. En los recuadros se muestran los gráficos de E′ (T) y de E″ (T) que dieron origen al gráfico de tan δ vs T. A temperaturas bajas, entre 23°C y 45°C, se identifica un comportamiento elástico, prácticamente independiente de la temperatura, el cual se asocia con E′≈5.7×108 Pa; éste corresponde a valores cercanos a cero para tan δ, mientras que E″ tiene valores con un orden de magnitud inferior al de E′. Esto es un indicador de que la disipación de energía es mínima en este intervalo de temperaturas. Por otra parte, en un intervalo de temperatura que va de 45°C a 75°C, E′ decae de manera importante cuando la temperatura Fig. 2. Resultados obtenidos mediante DMA para una muestra de PVB con un peso molecular promedio de 23,000 g∙mol-1. 7 �Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico / Martín Edgar Reyes Melo, et al. aumenta y, tanto E″ como tan δ, presentan un pico en la región donde E′ (T) tiene la mayor tasa de decaimiento. Continuando con la figura 2, la temperatura en la que se presenta el pico de tan δ se utiliza como una estimación de la temperatura de transición vítrea, Tg, del PVB. Por definición, el pico de tan δ corresponde a un máximo de la relación entre la energía disipada y la energía almacenada; por lo tanto, el punto en la temperatura de dicho pico corresponde también a un máximo de movilidad molecular asociada a una disipación de energía para una frecuencia de 1 Hz. A temperaturas superiores a 75°C, E″ y tan δ tienen valores cercanos a cero, y corresponden a un valor E′≈1.7×106 Pa, cuya dependencia de la temperatura es mínima. Así, las curvas obtenidas de la dependencia en temperatura para E′,E″ y tan δ, son coherentes con el hecho de que la transición vítrea en los polímeros corresponde a un cambio de movilidad molecular de corto alcance, a una movilidad molecular de largo alcance cuando la temperatura aumenta.5,6 Mediciones experimentales de los tiempos de relajación Con la finalidad de identificar de una manera más clara los parámetros que definen los tiempos de relajación del PVB, se analizaron dos muestras con diferente peso molecular promedio, PVB-BL 23,000 g∙mol-1 y PVB-BM 53,000 g∙mol-1. Estos fueron suministrados por Sekisui Chemical Co., Ltd. En ambos casos, las probetas utilizadas fueron manufacturadas en forma de película delgada con las siguientes dimensiones: 21 mm de largo, 7 mm de ancho y 0.08 mm de espesor. Las mediciones experimentales de E* se llevaron a cabo utilizando un DMA 8000 Perkin Elmer utilizando el modo de tensión, siendo las frecuencias analizadas de 0.1, 1, 10 y 100 Hz, y empleando una rampa de calentamiento de 2°C/min. En la figuras 3a y 3b se muestran, para las dos muestras, los espectros obtenidos de tan δ en función de la temperatura a las diferentes frecuencias analizadas. En ambos casos se logra identificar de manera clara que la forma, la amplitud y la posición en temperatura de los picos de relajación, asociados a la transición vítrea, son función de la frecuencia. Por 8 a b Fig. 3. Espectros de tan δ en función de la temperatura: a) muestra PVB-BL, b) muestra PVB-BM. otra parte, se identifica el efecto del peso molecular promedio sobre los picos de relajación: cuando el peso molecular aumenta, las temperaturas de transición vítrea también aumentan. Así mismo, la amplitud de los picos de relajación también aumenta. La amplitud y la forma de estos picos se relacionan, no solamente con la frecuencia, sino también con el peso molecular promedio o, mejor dicho, con la curva de distribución de pesos moleculares. En la tabla I se muestran los valores de Tg estimadas para las dos muestras estudiadas a las cuatro frecuencias mencionadas. Tomando como referencia la posición en temperatura de cada pico de relajación, se identifica que para las dos muestras, los espectros de tan δ vs T tienen un deslizamiento hacia altas temperaturas a medida que la frecuencia aumenta. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico / Martín Edgar Reyes Melo, et al. Tabla I. Valores estimados de la Tg mediante mediciones experimentales de DMA. Muestra PVB-BL PVB-BM 0.1 61.6°C 66.36°C Frecuencia (Hz) 1 65.53°C 72.86°C 10 69.95°C 80.8°C 100 77.28°C 85.1°C Este comportamiento es una manifestación clara de que la transición vítrea y, por ende, sus movimientos moleculares correspondientes constituyen un proceso térmicamente activado,6-8 el cual puede ser caracterizado mediante el cálculo de su energía de activación. Cada uno de los picos observados en los gráficos de tan δ vs T corresponde al punto en la temperatura y frecuencia donde se presenta con mayor intensidad la movilidad molecular, asociada con la transición vítrea del PVB. Para cada pico de relajación, es posible estimar el tiempo de relajación (τ) correspondiente, considerando la siguiente expresión matemática: a (1) De acuerdo con (1), para cada pico de relajación se obtiene la magnitud de τ y la temperatura a la que se presenta dicho pico. Con estos datos calculados, en la siguiente sección se calculará la energía de activación correspondiente para cada muestra analizada. Análisis de los tiempos de relajación A partir de la magnitud de τ y la temperatura a la que se presenta cada pico de relajación, se construye un diagrama de tipo Arrhenius . La figura 4 presenta los gráficos de tipo Arrhenius correspondientes a las figuras 3a y 3b. En un comportamiento de tipo Arrhenius, la energía de activación, E a, es independiente de la temperatura, y el tiempo de relajación correspondiente, τ, se representa matemáticamente mediante la siguiente ecuación:6,8 (2) En la ecuación 2, el parámetro τ0 se relaciona con el inverso de la frecuencia de vibración atómica, kB es la constante de Boltzman y T es la temperatura absoluta. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 b Fig. 4. Diagramas de tipo Arrhenius obtenidos para cada una de las muestras de PVB analizadas: (a) PVB-BL, (b) PVB-BM. Los gráficos de la figura 4 muestran que, para las dos muestras analizadas, existe una tendencia a alejarse de un comportamiento de tipo Arrhenius. Este comportamiento se explica por el hecho de que la movilidad molecular asociada a la transición vítrea sigue la teoría de movimientos moleculares cooperativos.9-11 El modelo de movimientos cooperativos establece que los movimientos moleculares a temperaturas superiores a una temperatura T*, se realicen de una manera independiente (sin cooperatividad), con una probabilidad directamente proporcional al inverso de τ. Sin embargo, cuando la temperatura comienza a descender, para que los movimientos moleculares se lleven a cabo, se requiere que los segmentos 9 �Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico / Martín Edgar Reyes Melo, et al. de cadena (confórmeros) vecinos se muevan de manera coordinada. A medida que el número de confórmeros que se deben mover cooperativamente se incrementa, la probabilidad para que dichos movimientos se efectúe con éxito debe seguir la siguiente ecuación: (3) De acuerdo a la ecuación anterior y considerando que P mov cooperativos es proporcional al inverso de τmov cooperativos, se establece la siguiente expresión matemática: (4) Si tomamos en cuenta que la probabilidad para que un confórmero se mueva de manera independiente sigue la siguiente expresión matemática: (5) Entonces, a partir de la ecuación 4 y considerando la ecuación 5, podemos establecer la ecuación 6 para los tiempos de relajación de movimientos cooperativos: (6) En la ecuación 6, Ea representa a la energía de activación de un confórmero que se mueve sin cooperatividad, el parámetro Z define el número de Tabla II. Parámetros utilizados para describir los tiempos de relajación de movimientos cooperativos. Parámetros Valores PVB-BL Valores PVB-BM T0 288.15 K 292.2 K τ0 5.5×10-13s T* Ea 360.5 K 0.57 eV a aumentar, tendiendo a un valor infinito cuando T tiende a T0. A partir de las ecuaciones 6 y 7 es evidente que la energía de activación correspondiente a la movilidad molecular de la transición vítrea, depende significativamente de la temperatura. En la tabla II se muestran los parámetros calculados correspondientes al ajuste de los datos experimentales de las figuras 4a y 4b. Las magnitudes de T* y T 0 son coherentes con los valores calculados para otros materiales poliméricos;10,11 se obtiene que es una relación empírica ligeramente mayor a la unidad y T0≈Tg-50 K. El parámetro Ea que corresponde a la energía de activación de confórmeros que se mueven de manera independiente también asemeja al calculado para otros polímeros,9-11 y se obtiene el mismo valor de factor pre-exponencial τ0, el cual se encuentra en el mismo orden de magnitud del valor inverso de la frecuencia de la vibración atómica. Finalmente, en la figura 5 se muestra la dependencia en temperatura de la energía de activación para las dos muestras analizadas, y se identifica de manera clara que la energía de activación aumenta cuando el peso molecular se incrementa. Este comportamiento puede explicarse por el hecho de que los grupos químicos asociados a la movilidad molecular requieren más energía debido a que están anclados a cadenas moleculares más grandes (mayor peso molecular promedio). 372.5 K 0.57 eV 5.5×10-13s confórmeros que se mueven de manera cooperativa y se estima de la siguiente manera:9,10 (7) En la ecuación 7, cuando T≥T* los movimientos moleculares se llevan a cabo de manera independiente, sin cooperatividad y Z=1. Cuando la temperatura empieza a descender por debajo de T*, Z empieza 10 Fig. 5. Dependencia en temperatura de la energía de activación para las dos muestras analizadas. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Estudio de la movilidad molecular de PVB mediante análisis mecánico dinámico / Martín Edgar Reyes Melo, et al. En ambos casos, la energía de activación se incrementa considerablemente cuando la temperatura disminuye y tiende a T0, y por otra parte, la energía de activación tiende a su valor mínimo cuando la temperatura tiende a T*. Desde un punto de vista molecular, la cooperatividad se presenta entre estas temperaturas y, a medida que la temperatura disminuye partiendo de T*, la cooperatividad aumenta de manera importante, provocando un aumento considerable de la energía de activación. CONCLUSIONES Los tiempos de relajación calculados a partir de los resultados experimentales obtenidos mediante DMA corresponden a movimientos moleculares cooperativos y la energía de activación correspondiente es función de la temperatura. El peso molecular promedio afecta de manera directa a la movilidad molecular del PVB. Este estudio servirá de base para el desarrollo de materiales híbridos PVB-nanopartículas metálicas, con potenciales aplicaciones en electricidad, la electrónica y la mecatrónica. 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Garza CervantesA, Margarita Ortiz MartínezA, Denisse Margarita Elizondo Escamilla A, Ovidio Salazar SalazarB, Diana Caballero HernándezA A B Universidad Autónoma de Nuevo León Universidad Autónoma de Tamaulipas leonardo.chavezgr@uanl.edu.mx RESUMEN El hidróxido de calcio [Ca(OH)2] se reconoce como un bactericida eficaz y además se aplica ampliamente en materiales de construcción y en la industria de alimentos. El Ca(OH)2 es principalmente producido por la hidratación del óxido de calcio (CaO), es cual es obtenido mediante la descomposición térmica del carbonato de calcio (CaCO3) proveniente de fuentes como la piedra caliza. En este trabajo, se sintetizó hidróxido de calcio mediante la transformación termoquímica de residuos de biomasa de la industria tequilera (bagazo). Las muestras se caracterizaron por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido, que muestran que la biomasa procesada a 600 °C se compone principalmente de CaCO3 y que el Ca(OH)2 se produce después de la calcinación a 900°C seguida de hidratación. Se evaluó la actividad bactericida del Ca(OH)2 obtenido de bagazo mediante los ensayos de difusión en agar y viabilidad por turbidez, en contra de las bacterias Escherichia coli y Enterococcus faecalis. Esta es la primera vez que Ca(OH)2 obtenido a partir de bagazo de agave se ha propuesto y evaluado como bactericida, con resultados positivos, introduciendo una fuente alternativa y sustentable para este compuesto. PALABRAS CLAVE Sustentabilidad, bagazo de tequila, ceniza, hidróxido de calcio, carbonato de calcio, bactericida. ABSTRACT Calcium hydroxide [Ca(OH)2] is recognized as an efficient bactericide and is widely applied in construction materials and the food industry. Ca(OH) 2 is mainly produced by hydration of calcium oxide (CaO), where CaO is obtained via thermal decomposition of calcium carbonate (CaCO 3), from sources such as limestone. In this work, calcium hydroxide was synthesized by the thermochemical transformation of waste biomass from the tequila industry (bagasse). The samples were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, showing that the processed biomass at 600°C is composed mainly of CaCO3 and Ca(OH)2 is produced after calcination at 900 °C followed by hydration. Bactericidal properties were investigated using the agar diffusion 12 Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Transformación termoquímica de biomasa residual y su actividad bactericida / Leonardo Chávez Guerrero, et al. assay and viability test against Escherichia coli and Enterococcus faecalis. This is the first time that Ca(OH)2 obtained from agave bagasse has been proposed and tested as a bactericidal, introducing an alternative source of this compound. KEYWORDS Sustainability, tequila bagasse, ash, calcium hydroxide, calcium carbonate, bactericidal. INTRODUCCIÓN La cosecha de biomasa de las tierras semiáridas es una fuente muy prometedora de bienes,1 ya que el uso de las mismas, aumenta las tierras cultivables disponibles para la producción de alimentos.2 Las plantas xerófitas de la familia Agavaceae como Agave americana o Agave tequilana, que crecen en tierras semiáridas, son utilizadas como fuente de alimentos, fibras, energía y bebidas espirituosas como el tequila y el mezcal.3,4,5 Las 300 especies de agave conocidas son todas nativas del continente americano y se sabe qué hace 7,500 años, los humanos las utilizaban para fabricar calzado, tejiendo fibras de la penca empleando espinas como agujas.6 La industria tequilera produce diversos desechos; sólidos (bagazo), líquidos (vinazas) y gaseosos, como el CO2.7 A principios de la década de 1990 se registró un aumento en la popularidad del tequila en todo el mundo, haciéndola una industria atractiva a nivel mundial. La producción de bebidas alcohólicas procedentes de agave típicamente sigue 5 pasos: cocción, molienda, fermentación, destilación y añejamiento. Recientemente, se han desarrollado diversas aplicaciones que toman ventaja del bagazo de agave; como combustible,8-9 en fabricación de papel,10 en alimentación de animales y como composta para la agricultura ecológica.4 Convenientemente, como fuente de compuestos de calcio, el bagazo de tequila, una biomasa renovable,11 tiene el potencial de mitigar el calentamiento global como lo han demostrado otros tipos de biomasa, como la jatrofa, aceite de palma y cáscara de coco.12 Una práctica común en el manejo de los residuos generados por la industria del tequila es secar al sol el bagazo, seguido de su incineración para reducir volumen, esto permite la recuperación de energía, pero produce grandes cantidades de ceniza. En la actualidad, hay un interés creciente Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 en la recuperación de hidróxido de calcio, óxido de calcio y carbonato de calcio a partir de recursos renovables, como la ceniza de bagazo. Hoy en día, el hidróxido de calcio se obtiene principalmente por la calcinación de piedra caliza a 900 °C, que es posteriormente hidratada. Este método es costoso, debido al consumo de energía, debido al uso de combustibles fósiles, necesaria para alcanzar la temperatura de calcinación, lo que también produce altas cantidades de CO2, una de las principales causas del calentamiento global.13 El Ca(OH)2 tiene una amplia gama de aplicaciones; se ha utilizado desde la antigüedad como un componente del cemento9 y más recientemente como antifúngico,14 como relleno bactericida de los conductos radiculares en los tratamientos de endodoncia,15 degradación fotocatalítica frente al azul de metileno,16 como almacén de calor de las plantas solares concentradas,13 moduladores del pH en los suelos y en la industria del papel para recristalizar CaCO3.17 El objetivo principal de este trabajo ha sido evaluar el uso potencial del bagazo calcinado de la industria del tequila como agente bactericida, utilizando Escherichia coli (E. coli) y Enterococcus faecalis (E. faecalis) como modelo de estudio. También tiene como objetivo introducir una fuente alternativa y renovable de Ca(OH)2 que tiene el potencial de reducir el impacto ecológico de la industria del tequila y la piedra caliza en todo el mundo. MATERIALES Y MÉTODOS Producción de Ca(OH)2 a partir del bagazo de agave El bagazo recibido se introdujo en un horno Thermolyne dentro de un contenedor (crisol de alúmina) y se calcinó a 600 °C durante 2 horas hasta obtener ceniza; esta muestra fue denominada C600. A continuación, la ceniza (C600) se cribó utilizando un tamiz estándar de cobre y se calcinó a 900 °C durante 5 horas. Entonces, la ceniza se vació en agua desionizada durante 30 minutos, finalmente, el material se dejó secando a 100 °C durante 5 horas; esta muestra fue nombrada C900. Para comparar la actividad antimicrobiana se utilizó Ca(OH)2 grado analítico adquirido en Sigma-Aldrich, el cual se identifica de aquí en adelante como COM. 13 �Transformación termoquímica de biomasa residual y su actividad bactericida / Leonardo Chávez Guerrero, et al. Microscopía Electrónica de Barrido y Difracción de Rayos X La morfología y composición de las muestras se determinaron utilizando un microscopio electrónico de barrido (MEB) de alta resolución Philips FEI XL30 Sfeg, con un sistema de microanálisis y dispersión de energía por rayos X, y una energía de aceleración de 10 kV. Todos los compuestos se analizaron por difracción de polvo de rayos X (DRX) en un difractómetro Bruker D8 Advance. Los difractogramas se obtuvieron de 2θ = 20-60° utilizando una radiación Cu Kα (λ = 1.5406 Å). Evaluación de la actividad bactericida Para probar la eficacia de los compuestos para inhibir el crecimiento microbiano, se utilizó el ensayo de difusión en agar utilizando para ello dos bacterias, E. coli, ATCC 25922 (American Type Culture Collection, Rockville, MD) y E. faecalis, ATCC 29212. Los cultivos de prueba se prepararon mediante subcultivo en caldo de tripticasa de soya (Merck), la pureza del cultivo se controló por observación al microscopio. Para el ensayo de difusión en agar, se inocularon doscientos microlitros (µL) del cultivo directo o de una dilución 1:10 en una placa de agar, el cultivo fue esparcido cuidadosamente en la superficie de agar Muller-Hinton (Bioxon) usando un triángulo de vidrio estéril. Se prepararon aproximadamente 10 µL de pasta a partir de cada muestra, y se colocaron en posiciones equidistantes en la superficie del agar. Las placas se incubaron a 37 °C durante 24 horas y posteriormente se examinaron para determinar la presencia de halos de inhibición alrededor de los compuestos. Todas las pruebas se realizaron por triplicado para cada microorganismo. Prueba de viabilidad por turbidez Se prepararon tubos con 2 ml de Caldo LB (Bioxon), los cuales se inocularon con 20μL de la dilución 1:10 del cultivo microbiano y posteriormente se adicionaron 0.05 g de cada uno de los compuestos a evaluar o el compuesto de referencia. La incubación se realizó en agitación a 150 rpm a 37°C y se les determinó la absorbancia a una densidad óptica de 596 nm a los 3 y 6 días. Para hacer las mediciones de absorbancia se realizó una 14 dilución 1:10 en condiciones de asepsia en solución isotónica. Las pruebas se realizaron por triplicado, se llevó un control de cultivo sin tratar y como blanco se utilizó medio de cultivo sin inocular. Adicionalmente se realizó un conteo de células vivas mediante la técnica de dilución y siembra en placa empleando como medio agar LB (Bioxon). RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la figura 1, los resultados de rayos X muestran los principales compuestos encontrados en los tres materiales estudiados. Para C600, el perfil muestra un pico que coincide con carbonato de calcio (PDF 00-004-0636), un hallazgo no del todo inesperado, ya que las plantas extraen minerales del suelo, entre ellos calcio. En el caso de C900, el perfil se corresponde con hidróxido de calcio, el producto de la descarboxilación del CaCO 3. Al analizar los difractogramas de las muestras estudiadas, teóricamente, sería de esperar que el perfil para la muestra COM coincidiera con el perfil disponible en las bases de datos para Ca(OH)2, sin embargo, de acuerdo con los resultados, la muestra COM se compone de una combinación de hidróxido de calcio y carbonato de calcio, por ejemplo, el pico observado a 28.5° puede explicarse por la exposición repetida del polvo grado reactivo al CO2 en el medio ambiente, una vez se ha abierto el recipiente, lo que produciría una carbonatación parcial de la muestra. En la ecuación 1 se muestra la reacción que sufre la ceniza de bagazo durante el proceso de calcinado. Durante este proceso el 56% (p/p) permanece como óxido de calcio, mientras que el 44% restante corresponde al dióxido de carbono. Luego por cada 1,000 kg de ceniza generada se producirán 560 kg de CaO, pero las emisiones netas de CO2 no se verán afectadas, dado la fuente renovable utilizada (bagazo). (1) En la ecuación 2 se indica la reacción exotérmica intermedia necesaria para obtener hidróxido de calcio, donde la cal se mezcla con agua para obtener Ca(OH)2 más calor. De acuerdo con esto, 560 kg de CaO producirán 740 kg de hidróxido de calcio. La ecuación 3 muestra la reacción de carbonatación Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Transformación termoquímica de biomasa residual y su actividad bactericida / Leonardo Chávez Guerrero, et al. de hidróxido de calcio, que se produce de forma espontánea al aire o un medio ambiente con presencia de CO2. La ecuación 3 explica el comportamiento de la muestra COM, que es expuesto a CO2, y que fue corroborado por los resultados de rayos X en la figura 1. (2) (3) En la figura 2 se muestra la morfología de las muestras después de las transiciones químicas. En la figura 2(a) la muestra COM presenta formas de partícula irregulares, esto se puede atribuir a la utilización de piedra caliza molida durante el proceso de síntesis de Ca(OH)2. En la figura 2(b) todavía es posible discernir la estructura del agave, con pequeñas partículas semicirculares.8 Finalmente, en la figura 2(c) se puede observar el proceso de cristalización del CaO, obteniéndose morfologías regulares (hexagonales) de hidróxido de calcio. La presencia de CaCO 3 en el bagazo podría explicarse por la capacidad de las plantas para romper y disolver la roca circundante mediante la excreción de compuestos ácidos presentes en exudados de las raíces,18 este mecanismo es utilizado por las plantas para obtener minerales de suelos pobres que posteriormente pueden recuperarse para diversas aplicaciones. Del material que resta de la planta (a) (a) Fig. 1. Patrones de difracción (DRX) de las muestras estudiadas. (ceniza), una vez que el bagazo ha sido usado como biocombustible, es posible proporcionar compuestos con aplicación potencial en el área médica y diversas industrias. La tabla I indica la composición de las muestras (en porcentaje atómico - At%) obtenida por microanálisis, durante la adquisición de imágenes en el MEB. Los resultados coinciden con la información obtenida por rayos X y corroborados por las ecuaciones 1 y 3. Las diferencias en la composición entre C900 y COM son evidentes. La composición inusual mostrada por la muestra (b) (b) (c) (c) Fig. 2. Imágenes de MEB mostrando la morfología de COM en (a), C600 en (b) y C900 en (c). Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 15 �Transformación termoquímica de biomasa residual y su actividad bactericida / Leonardo Chávez Guerrero, et al. Tabla I. Resultados del microanálisis que muestran la composición elemental de las muestras estudiadas. Elemento C O Ca C600 C900 COM 26.50 10.13 24.00 At% 52.39 21.11 At% 60.49 29.38 At% 45.06 30.94 COM, en comparación con C900, se puede explicar considerando la presencia de Ca(OH)2 y CaCO3 durante el análisis. La información detallada sobre la caracterización de la ceniza de agave se puede obtener en González-López et al 2015. Evaluación de la actividad bactericida Usando el ensayo de difusión en agar, se observó un halo de inhibición alrededor del Ca(OH)2 tanto en cultivos de E. coli como de E. faecalis, tanto en las placas inoculadas con cultivo sin diluir y con cultivos diluidos 1:10 también, mientras que este efecto no fue observado con el carbonato de calcio (figura 3). Sin embargo, los mecanismos por los que el Ca(OH)2 inhibe el crecimiento bacteriano no se conocen o comprenden bien, se han propuesto al menos tres mecanismos, pero la controversia continua.19 En la figura 3(a), se presenta un acercamiento de los halos de inhibición de los diferentes tratamientos. En el caso de E. faecalis, el tamaño de radio del halo es aproximadamente el mismo que el observado para COM y C900, respectivamente. Con C600 no se observó un efecto sobre el crecimiento bacteriano, lo que excluye la posibilidad de actividad bactericida inherente de la ceniza sin procesar. En el caso de E. coli, el tamaño del halo de inhibición es muy similar para C900 y COM, lo que sugiere que la ceniza obtenida C900 posee una potencia muy parecida a COM, a pesar de las diferencias en su composición sobre esa bacteria. Sin embargo, el tamaño de halo no es el principal factor a tener en cuenta para la mayoría de las aplicaciones, ya que los mecanismos de actividad bactericida putativos de Ca(OH)2 son mediados por contacto.19 En la figura 3 (b) se puede observar el crecimiento microbiano en los cultivos experimentales, representado como la viabilidad de los cultivos a diferentes tiempos, la viabilidad se determinó 16 midiendo la absorbancia de los cultivos a 596 nm por el método de turbidez en tubo; se puede observar que los resultados fueron similares para C900 y Ca(OH)2 comercial y claramente distintos con respecto a C600. Se determinó la viabilidad a los días 3 y 6 y se empleó un cultivo control sin tratamiento, el cual representa el crecimiento “total” a cada uno de los tiempos analizados (100% de células viables) y sirvió como referencia para el cálculo de viabilidad de las muestras estudiadas. La principal diferencia en los resultados de actividad bactericida entre las muestras analizadas, podría deberse a que el material comercial fue intensivamente procesado, mientras que C900, contiene todavía trazas de elementos o impurezas tales como K, P, Mg11 normalmente contenidas en la planta.18 Para el año 2012, el promedio de producción de tequila fue de 253 millones de litros. La producción de un litro de tequila requiere 7 kg de agave, lo que equivale a una demanda de aproximadamente 1,771 millones de toneladas de agave tan solo ese año. El subproducto generado durante el proceso representa el 40% del peso húmedo del agave utilizado en la fabricación de tequila, es decir, se generaron 708,400 toneladas de bagazo durante el 2012. A partir de este material, aproximadamente el 16% del peso húmedo de bagazo se puede recuperar como ceniza cuando se calcina a 900 °C,11 mientras que el manejo inadecuado de estos residuos podría ser perjudicial para el ambiente y la salud humana. Por todo esto, es de gran importancia encontrar alternativas sustentables para el manejo de subproductos potencialmente contaminantes, utilizando procedimientos y aplicaciones como el que se propone en el presente trabajo. CONCLUSIONES Según los resultados, se puede concluir que es posible obtener Ca(OH)2 a partir de la combustión de residuos de agave utilizando un método sencillo, además, este hidróxido de calcio posee actividad antimicrobiana contra E. coli y E. faecalis, dos microorganismos patógenos de importancia para la salud dental y donde el Ca(OH) 2 ha sido tradicionalmente usado como bactericida. El uso de cenizas procesadas a base de bagazo de agave posee varias ventajas para su uso sustentable: 1) Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Transformación termoquímica de biomasa residual y su actividad bactericida / Leonardo Chávez Guerrero, et al. Fig. 3. (a) Halo de inhibición visto con microscopía óptica a 8x. Barra de escala de 2 mm. En (b) se muestra el crecimiento microbiano en los cultivos bajo los diferentes tratamientos. hay un flujo continuo de subproductos industriales. 2) dado que el agave es una xerofita no requiere de riego continuo y 3) al crecer en tierras semiáridas donde otros cultivos no pueden desarrollarse permite el uso de superficies no usualmente percibidas como útiles. Lo más importante, la biomasa de agave está disponible en abundancia en México, por lo tanto, el uso de bagazo procesado para aplicaciones médicas podría proporcionar un destino útil para la disposición de residuos peligrosos con un valor añadido para el cuidado del ambiente. Futuros trabajos se centrarán en determinar la extensión de las propiedades bactericidas del Ca(OH)2 obtenido a partir del bagazo de agave. Estas Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 propiedades se compararán con las del Ca(OH)2 comercial, durante períodos más largos de tiempo, y empleando una variedad de bacterias patógenas. REFERENCIAS 1. 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PALABRAS CLAVE Falla a tierra, motor de inducción, protección de sobrecorriente, corriente de secuencia cero, huecos de tensión. ABSTRACT This paper is focused on the ground protection in motors of low voltage and the causes of the premature failure due to insulation failure. KEYWORDS Phase-to-ground fault, induction motor, overcurrent protection, zero-sequence current, sags. INTRODUCCIÓN En el presente documento se presenta una explicación teórica a la problemática presentada en equipos de baja tensión instalados principalmente en el área de carbón y cenizas de las centrales termoeléctricas de la Zona Norte de Coahuila en donde se observa la operación del elemento de sobrecorriente a tierra; se eligió la observación de los motores a un nivel de 480 V por ser estos los que tienen una mayor cantidad de arranques diarios, y por ende presentan la tasa de mortandad más grande así como las reparaciones subsecuentes. Artículo publicado en el XII Simposio Iberoamericano sobre Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia, 2015. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA Motores Los motores observados en este estudio son de diversas capacidades, mismos que oscilan entre 60 y 300 HP, con distintas armazones y aplicaciones. Para fines de categorización y por conveniencia del estudio se engloban en función a su aplicación siendo catalogados de la siguiente manera: -Bombas para manejo de lodos. -Bombas para manejo de aguas turbias. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 19 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. -Reductores acoplados a transportadores de bandas de diferentes longitudes (entre 30 m y 1500 m). -Ventiladores, soplantes y compresores de diferentes capacidades. Elementos de protecciones Los relevadores de sobre corriente empleados son las unidades de disparo Digitrip, en sus diferentes versiones desde 520 hasta el 1150, dichas protecciones en su mayoría cuentan con los ajustes en base al cálculo de corto circuito elaborado para la puesta en servicio. Transformadores de corriente Los transformadores de corriente (TC´s) se encuentran montados en la salida de potencia de los interruptores en el lado de la carga, con relación de transformación a 5A secundarios, mismos que se encuentran montados en los interruptores en las barras de salida de fuerza al motor, otra parte de los interruptores en cuestión se encuentran alojados en el interior del mismo interruptor y una pequeña parte se encuentra montado en los conductores de potencia, esta sección de TC´s corresponde a los de secuencia negativa mismos que tienen una relación de 1000/1A. encuentra sólidamente aterrizada (Ver figura 1), esto trae como ventaja el poder portar el neutro a través del mismo cableado, aunque cabe destacar el riesgo de la magnitud que originaría un arco por falla a tierra. EL ELEMENTO DE SOBRECORRIENTE DE SECUENCIA CERO Para el caso de estudio del presente documento, la detección de la falla a tierra, típicamente es lograda mediante el uso de un elemento de sobrecorriente que tiene su respuesta a la I0 del sistema que monitorea. La corriente de secuencia cero tiene lugar en una falla que implica un desbalance de tensión, así como una referencia a tierra y aunque se genera en la operación normal del equipo cuando estos trabajan en sistemas desbalanceados, esto no implica una condición de falla,2 pero se entiende el hecho de que las cargas desbalanceadas ocasionan flujos de corriente cero, adicionalmente, existe la recomendación de que los elementos de protección para falla a tierra sean ajustados en un nivel que permita la operación del equipo tomando en cuenta que este se encuentre por sobre el desbalance del sistema, lo cual, trae como consecuencia el segado de la sensibilidad del elemento de I0. El relevador de sobrecorriente Condiciones ambientales El clima de la región es extremoso, registrando temperaturas que oscilan entre los 0°C en temporada invernal y los 50 °C en temporada de verano, la altitud relativa oscila los 300 msnm, los equipos se encuentran totalmente expuestos a la intemperie o parcialmente encapsulados, cabe mencionar este dato en virtud de que esto representa considerables esfuerzos mecánicos en los equipos y tienen inferencia directa en el comportamiento tanto del desempeño como de la degradación de la vida útil, así como en las diferenciales de temperatura que se originaran en el arranque de los motores.1 Tipo de sistema El sistema se encuentra alimentado a través de transformadores reductores de 6900 V a 480 VCA, conectados en delta-estrella, la parte de baja se 20 Fig. 1. Diagrama unifilar típico. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. I0 mide la suma de las tres corrientes de fase, esta comúnmente se refiere como corriente residual y su ecuación característica es: Ir=3I=IA+IB+IC (1) La ventaja de los elementos de I0 son la amplia cobertura a fallas resistivas, su simplicidad para el ajuste y que no son afectadas por la corriente de carga ya que el impacto sobre I0 es pequeño,3 no obstante cabe mencionar que es susceptible a las variaciones en las fuentes de alimentación, además del desbalance normal del sistema. Modelo de la falla a tierra En el modelado de la falla a tierra es importante analizar los efectos de diferentes tipos de aterrizaje a fin de predecir los efectos de las fallas a tierra del sistema. El modelo más común es el que involucra a las componentes simétricas,1 y particularmente el uso del circuito de corriente de secuencia cero. Históricamente el vector de corriente de secuencia cero I0 y el V0 han sido usados con los relevadores para la protección de falla a tierra. Parte del motivo por el cual se han usado por un largo tiempo se debe a que los valores de secuencia cero son directamente proporcionales a la suma de las tres fases y las tres corrientes como podemos apreciar en las ecuaciones. (2) (3) Al observar las ecuaciones se puede entender el principio de funcionamiento de la sobrecorriente residual, por lo que es necesario analizar el contexto en el que se desarrolla la aplicación del motor eléctrico para poder entender la relación respecto a la operación de la protección eléctrica, no obstante debido a que el caso de estudio se encuentra enfocado en la operación de la protección residual, es pertinente que avancemos analizando las causas que pueden ocasionar que se generen las corrientes de secuencia cero. EFECTOS DE I0 EN MOTORES Habitualmente los efectos de las fallas eléctricas incipientes no son fácilmente perceptibles, por lo cual cuando se hace evidente un problema eléctrico, Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Fig. 2. Principales causas de falla: (a) EPRI; (b) IEEE. se considera que el mecanismo de evolución del daño será muy agresivo,4 y se podrá sospechar de una falla inminente en el equipo en un intervalo de tiempo que normalmente será corto. Dentro de la categorización de fallas tanto EPRI como de IEEE, ya que en motores de inducción la segunda falla más común se encuentra en el estator, misma que se encuentra caracterizada por tener un mecanismo degenerativo originado en el corto circuito entre espiras de una misma fase, hasta que trasciende a una falla más severa que produce la falla final.5 Las principales causas de falla pueden ser observadas en las gráficas tanto de EPRI como de la IEEE.6,7 A su vez, las fallas en las que se encuentra implicado el corto circuito en el devanado, regularmente se encuentra asociada con un cambio en la corriente de secuencia negativa, así como en la impedancia de secuencia inversa, los componentes de secuencia de un motor se encuentran dadas por8 (4) Los índices p, n y o, representan la secuencia positiva, negativa y cero respectivamente en tanto en fasores de corriente como de tensión, Zij representa la impedancia de secuencia i debido a la secuencia j. 21 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. Comúnmente los motores son alimentados como se aprecia en la figura 4, sin neutro, por tal motivo la corriente de secuencia cero es nula y la ecuación puede ser reducida a: (5) Cabe destacar que In es sensible a las variaciones de la fuente, las asimetrías del motor y de la carga. Al existir una falla, la impedancia de la matriz se verá afectada debido a la asimetría que experimenta el motor, de modo que la falla se puede detectar mediante la comparación de In de motor y fuente sin falla, y la In con falla; la desviación entre estas dos variables será un indicador de falla, así mismo para el cálculo de la impedancia de secuencia inversa se puede emplear la siguiente fórmula:9 Fig. 3. Fallas en las que se encuentra implicado el corto circuito en el devanado. (6) El arranque de un motor eléctrico supone un esfuerzo electromagnético de una magnitud tal que consume una corriente lo suficientemente grande como para iniciar la rotación de un eje, en el que pudiera llegar a darse el caso de que por condiciones propias del proceso en el que se encuentre inmersa la maquina en cuestión, se pudiera encontrar cargado o sobrecargado, y dado que el arranque del motor representa un subtransitorio de hasta 10 veces la corriente a plena carga seguido de un transitorio de entre 6 y 7 veces la corriente nominal, lo que origina la demanda de una gran cantidad de corriente que se verá traducido en un hueco de tensión con una duración determinada por el tiempo de arranque del motor. Cabe considerar que la puesta en marcha de un motor produce un incremento en la potencia activa del circuito en el cual se encuentra alojada la máquina que está arrancando, el motor de inducción presenta grandes efectos sobre los huecos de tensión con la peculiaridad de una perturbación subsecuente derivada de la aceleración de la máquina (ver figura 5). En el instante en que un transformador es energizado se tiene la aparición de transitorios de flujo magnético derivado de la demanda de corriente implicada en la magnetización, a su vez esta corriente consumida por el transformador puede tener su origen en tres causas principales que a continuación son enunciadas: 22 Fig. 4. Conexión típíca de un motor. a) La energización que tiene lugar cuando un transformador previamente desenergizado vuelve a ser alimentado. b) La recuperación originada por la recuperación del nivel de tensión normal posterior a un abatimiento de tensión originado por un transitorio en el sistema. c) Empatía (sympathetic inrush) originada por la operación paralela de dos transformadores, con la peculiaridad de que este tipo de consumo de corriente se encuentra asociada a un periodo de recuperación más lento que las anteriores debido a sus características inusuales y la generación de armónicos de voltaje11 (ver figura 6). Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. Cabe mencionar que la corriente de energización del transformador presenta gran asimetría resultante de la saturación del núcleo del transformador ocasionada por el crecimiento excesivo del flujo magnético en una sola dirección.12 Una característica de los huecos de tensión cuando son originados por el inrush de transformadores, es el desbalance que presenta entre el voltaje de fase y los armónicos inyectados por el transformador, y esto constituye la diferencia comparativa con relación a los huecos ocasionados por los motores, ya que la recuperación del hueco tiende a seguir la curva de aceleración por lo que presenta una característica tipo exponencial con la diferencia de no inyectar armónicos a la red, caso que tiene lugar con los transformadores.10 Fig. 5. Hueco de tensión originado por la puesta en servicio de un motor eléctrico.10 Fig. 6. Formas de onda típicas de las corrientes (a) de inrush y (b) de inrush de empatía. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Perturbaciones de tensión De acuerdo a 13 las perturbaciones se encuentran catalogadas en tres grupos generales: a) Variaciones en el valor RMS de voltaje o corriente. b) Perturbaciones transitorias, a su vez contiene la siguiente subdivisión a. Transitorios b. Variaciones de corta duración c. Variaciones de larga duración d. Desbalances de voltaje o corriente e. Distorsión en la forma de onda f. Fluctuaciones de tensión g. Variaciones de frecuencia c) Deformaciones de la forma de onda. En el caso concreto de los huecos de tensión, estos se encuentran categorizados en perturbaciones de corta duración no repetitivas o transitorias caracterizadas por un voltaje residual referido al voltaje inicial que se denomina profundidad, y una duración temporal. Un hueco de tensión es una disminución de potencial que se encuentra entre el 90% y el 10% de la nominal entre fases, que se encuentra acompañada de una subsecuente recuperación posterior a un breve intervalo que típicamente se encuentra entre los 0.5 ciclos y 1 minuto, dicho fenómeno puede tener su origen en: descargas atmosféricas que afectan a un sistema concreto, maniobras en alta tensión que inestabilicen los flujos de potencia, variaciones de carga por energización de equipo eléctrico y fallas de corto circuito.13 Efectos de los huecos de tensión en motores de inducción y su relación con la operación de la falla a tierra Las perturbaciones de tensión tienen un efecto sobre los motores de inducción, entre las perturbaciones mas importantes que podemos encontrar los armónicos, los huecos de tensión y desequilibros de tensión. El efecto que tienen los armónicos en los motores de inducción es el de afectar variables como: corriente, par-velocidad, factor de potencia, eficiencia y potencia, con las consecuentes reducción 23 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. a su vida útil.14 Dicho fenómeno no es estudiado tan extensamente en el presente documento, en virtud de que la topología de la red en cuestión tiene mayoritariamente cargas inductivas, además de que la utilización de agentes generadores de armónicos es relativamente baja, contrastado con el hecho de que la fuente de energía se encuentra “aguas arriba” con sólo un nivel de tensión de transformación. Hablando del término concreto de los huecos de tensión, encontramos sus definiciones como: *Disminución brusca de alimentación a un valor situado entre el 90% y el 1% de la tensión declarada Ucm seguida del restablecimiento de la tensión después de un corto lapso de tiempo. Por convenio, un hueco de tensión dura de 10ms a 1min. La profundidad de un hueco de tensión es definida como la diferencia entre la tensión eficaz mínima durante el hueco de tensión y la tensión declarada. Las variaciones de tensión, que no reducen la tensión de alimentación a un valor inferior al 90% de la tensión delcarada Uc no son consideradas como huecos de tensión.15 *Disminución de tensión o la intensidad, en un valor eficaz, entre 0.1 y 0.9 PU a la frecuencia de la red, para duraciones comprendidas entre 0.5 ciclos y 1 minuto.13 Los huecos de tensión ocasionan sobrecorrientes transitorias, súbitos incrementos del par y también pueden ocasionar pérdida de velocidad, 16 así mismo si los huecos son simetricos estos tienen una dependencia directa con la profundidad y la duración del hueco, en tanto que los huecos asimétricos tienen relación con el punto en que inicia el evento, tal es el caso del arranque de un motor que presenta asimetría la impedancia, para efectos prácticos mediante simulaciones se pueden apreciar la recuperación del nivel normal de tensión una vez que el motor alcanza su velocidad nominal.17 Los sistemas de tensión con desequilibrio es un caso muy común tanto en instalaciones industriales como en el seno de la misma central generadora, y esta condición tiene efecto directo sobre el rendimiento de la máquina, en tanto que el motor propiamente aporta reactivos18 que se traduce en el equilibrio de tensión de la red además se documenta el hecho de que el aumento de niveles de carga en los motores de inducción modifica el factor de desequilibro de 24 secuencia negativa de tensión (VUF) en el punto de conexión, en comparación con los motores de inducción de carga ligera.19 Otra conclusión importante es que las variaciones en el deslizamiento del motor tienen efecto sobre el voltaje o corriente de secuencia positiva en el punto de evaluación mientras que el valor de secuencia negativa permanece casi constante, entre los efectos nocivos que se pueden tener derivados de esta condición podemos mencionar el corto entre espiras.20-22 Cabe destacar que existen estudios en los que se relaciona la tercer armónica de la componente fundamental con la magnitud de la corriente y el votaje de alimentación para inferir el porcentaje de falla del aislamiento en diferentes condiciones de carga, esto derivado de desbalances de voltaje,21 dicho desequilibro puede tener efecto sobre el par y la corriente generando alto rizado en el par de torsión, dicho efecto se puede traducir a la interrupción de la operación de los equipos23 y derivado del debalance de corriente se tendrán salidas de equipo derivados de la operación del respectivo esquema de protección, cabe destacar que también se tienen efectos en la potencia aprovechada por el proceso, con el consecuente impacto económico debido que desequilibrios de un 5% pueden ser traducidos en una disminución de la eficiencia de entre 1 y 3%.24 Adicionalmente la operación de un motor en condiciones de desbalance de corriente trae como consecuencia una creciente diferencial de temperatura que implica otra fuga de potencia.25 Al respecto, los huecos de tensión pueden ser caracterizados por medio de dos métodos, uno llamado Clasificación ABC y otro que se conoce como clasificación de componentes simétricas, por cuestiones de simplicidad y utilización en la literatura especializada, se enuncia el que corresponde a la clasificación ABC. A continuación observamos las siete tipologías generales en las que se engloban los huecos de tensión: Se encuentra sustentado que en un motor, la contribución de potencia reactiva debido al enlace de flujo magnético atrapado en el motor, evita un colapso en el voltaje y da como resultado un hueco de tensión no rectangular, por su parte el torque negativo inducido durante el intervalo de falla ocasiona la pérdida de velocidad en conjunto con el esfuerzo Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. mecánico que representa en si la carga impulsada por el motor, lo cual prolonga el tiempo de reaceleración y aumenta el tiempo de retardo en la recuperación de voltaje.18 Cabe mencionar que en los motores trifásicos de inducción el par electromagnético se encuentra en función del cuadrado de la tensión del estator,26 lo cual confirma la sensibilidad ante los huecos ya que se ve comprometida la estabilidad en la velocidad frente a una variación de tensión de la red de alimentación. Fallas en devanados Cuando un motor presenta espiras en corto circuito, se ve modificada la impedancia efectiva de secuencia inversa,27 dicho parámetro tiene una gran utilidad como indicador de falla en las bobinas, y en conjunto con la teoría de componentes simétricas, represente una herramienta de diagnóstico de fallas.28 En términos prácticos, los niveles de tensión que pueden ser observados en campo, hacen manifiesto el hecho de que se operan en condiciones de desequilibrio tanto de voltaje como de ángulos de fase. El análisis de un motor de inducción que se encuentra en un sistema desequilibrado puede ser modelado en base a su circuito equivalente de secuencia directa e inversa. En la figura 8 observamos un circuito equivalente donde las variables Rs y Rr representan las reactancias de estator y rotor respectivamente. Las reactancias de dispersión de estator y rotor y la reactancia de magnetización corresponden a Xs, Xr y Xm respectivamente. La componente variable de la resistencia del rotor Rl1, es la que hace posible el cálculo de la potencia mecánica del motor como una función del deslizamiento del rotor (S). (7) resultante puede ser observado en la figura, donde la impedancia es expresada como: (9) En donde podemos observar que ya no es tan afectada por los cambios de deslizamiento dicho evento es apreciable en la siguiente ecuación: (10) Y debido que la mayoría de los motores de inducción tienen poco deslizamiento (del orden del 3%), cabe destacar que la impedancia de secuencia negativa es mucho menor que la impedancia positiva, por lo que para un nivel bajo de tensión de secuencia inversa, circula un nivel relativamente Dicho parámetro se encuentra afectado por los cambios de deslizamiento, tal como se observa en la función derivada. (8) Por el hecho de que el campo de secuencia inversa se encuentra contrapuesto con el campo directo, el equivalente del circuito se obtiene al sustituir, S, en el circuito de secuencia directa por (2-S), y el circuito Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Fig. 7. Siete tipologías generales en las que se engloban los huecos de tensión. 25 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. Fig. 8. Circuito equivalente de secuencia positiva del motor de inducción. alto de secuencia inversa, lo que ocasiona que al monitorear la corriente en línea, está sea afectada por pequeños desequilibrios de tensión y por tal motivo oculte una falla incipiente, también se puede observar que la impedancia de secuencia inversa es poco sensible a los cambios de deslizamiento, por lo que la impedancia de secuencia inversa es constante a las variaciones de carga y al flujo de corriente de secuencia inversa. Dicha impedancia se calcula al obtener el cociente entre la componente de secuencia inversa de voltajes y la componente de secuencia inversa de corrientes, como se ve en la ecuación. Fig. 9. Circuito equivalente de secuencia negativa del motor de inducción. (11) Donde: V r2 e I r2 son las componentes de secuencia inversa de voltajes y las corrientes respectivamente, calculados con la teoría de componentes simétricas como se ve en las ecuaciones. (12) (13) Cuando el aislamiento comienza a tener daños, se tiene una pérdida de la simetría en las impedancias, por lo que se presenta un afluente de componentes de distinta secuencia, ocasionando caídas de voltaje atribuibles a la circulación de componentes de cualquier secuencia. Por tal motivo la Z2ef se puede 26 ver alterada frente a fallas incipientes, y en base a experimentación han concluido que la impedancia de secuencia negativa presenta una tendencia de evolución determinado por el daño del aislamiento del estator, con lo que se asevera que el módulo cambia de valor frente a un corto, aun cuando este solo tenga efecto sobre un par de espiras. Fallas en estator y su detección mediante corrientes de secuencia negativa Dentro de las fallas ocurridas en el estator de un motor de inducción, ocupa un papel preponderante la falla por cortocircuito entre espiras, ya que el aislamiento entre dos espiras de una misma bobina suele ser el más frágil, y bajo ciertas condiciones de operación, puede estar sometido a grandes esfuerzos electromagnéticos y/o térmicos; esto lo convierte en el elemento más débil del sistema de aislamiento de un motor, adicionalmente pueden existir factores externos como la abrasión que puede estar determinada por el tipo de contaminación en el que se encuentra el equipo. Las consecuencias de un cortocircuito entre espiras pueden ser catastróficas, porque aparece una corriente circulante localizada de un valor significativamente alto (varias veces la corriente nominal), que no se refleja en los terminales del motor y que produce un efecto de aumento local de la temperatura. El incremento de temperatura hace que el aislamiento exterior se deteriore progresivamente, lo que lleva en poco tiempo a un cortocircuito de mayor magnitud, como el que ocurre entre fase y tierra o entre bobinas de diferentes fases dentro de la misma ranura.29 El signo exterior de la falla es operación de la protección de falla a tierra, pero el factor determinante de la falla incipiente es la degradación degenerativa del aislamiento entre espiras. En condiciones en que existiera una buena simetría, se esperaría que el voltaje y la corriente de secuencia negativa fueran nulos, no obstante, en el sistema puede ser inducida una corriente de secuencia negativa que puede tener su origen en la asimetría natural del devanado del motor producto del modo de embobinado, además que es un proceso fuera de medición puesto que implicaría el control de la cantidad de cobre en cada fase del estator. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. Si la fuente de alimentación no presenta balance en los voltajes, se genera una componente de secuencia negativa que induce una corriente desbalanceada y que genera una componente de corriente negativa circulante por el devanado. La corriente total de secuencia negativa puede ser calculada por: (14) Donde: Isf: componente de la corriente generada por la condición de falla. I0n: corriente de secuencia negativa debida a imperfecciones, defectos de fabricación o bobinado inherentes al motor, es decir, no relacionada con la situación de falla o de alimentación asimétrica. Ivuf: corriente de secuencia negativa asociada al desequilibrio de tensiones de alimentación expresado a través del coeficiente VUF como indicador de dicho desbalance.13 (15) Las componentes de resistencia y reactancia del rotor se refieren al estator usando el deslizamiento, las pérdidas en el núcleo son despreciables al sustituir una rama de magnetización por una reactancia.30 La componente variable de la resistencia del rotor reflejada representa la potencia mecánica del motor en la secuencia positiva y negativa respectivamente (Rp y Rn). La resistencia Rr es la resistencia de rotor bloqueado obtenido en la prueba del mismo nombre según aparece en.31 La relación entre resistencia de secuencia positiva y negativa es alta, es decir, aún que se tenga un voltaje de secuencia negativa bajo, se genera corriente de secuencia negativa alta en donde existe bajo deslizamiento. No obstante, si observamos en el circuito de secuencia negativa, la reactancia del devanado del rotor, esta es proporcional al doble de la frecuencia de alimentación, con lo que se limita la corriente de secuencia negativa por el rotor, y con ello su consecuente valor reflejado al estator, de modo que un incremento en el factor de desblance de voltaje se refleja como un incremento proporcional en la corriente de secuencia negativa. La constante de proporcionalidad se encuentra en función a los parámetros de diseño y construcción del motor.32 Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 CONCLUSIONES Con base a la presente investigación y a los fenómenos observados en campo se argumenta que la corriente de secuencia negativa es un indicador de las fallas en el devanado del estator por cortocircuito entre espiras, por lo que puede ocasionar la operación de la protección de sobrecorriente a tierra de manera asertiva pero debe descartarse la circulación de dicha corriente, ocasionada por otros problemas como el desbalance de tensiones en la alimentación del motor. El desbalance de tensiones, aun en pequeña escala, impulsa corrientes de secuencia negativa de magnitud considerable, comparable a la corriente de falla ocasionada por un cortocircuito entre espiras. Haciendo un uso del principio de transitividad de la implicación, y observando el fenómeno que tiene lugar en un motor eléctrico cuando este es sometido a un hueco de tensión, las variables que se ven afectadas son el torque y velocidad, por lo que, cuando por causas atribuibles al sistema al cual se encuentra acoplado el motor, se realizan modificaciones a las caracterisitcas normales de operación, se esperaría que se tuviera un respuesta en el lado de la alimentación, que pudiera encontrarse relacionada con la sobrecarga del circuito derivado en el cual se encuentra alimentado el equipo, ocasionando la operación de la protección de sobrecorriente a tierra, sin que esta tuviera un indicativo concreto de la falla incipiente en un motor, esto con términos no limitativos, puesto que un fenómeno de esta naturaleza con un patrón repetitivo, influye directamente en que se generen las fallas a largo periodo. La operación de la protección de falla a tierra, se encuentra acompañada de una posible indicación de falla final del aislamiento que en algunos casos, si es debidamente detectable, puede ser reparable para incrementar la vida del equipo, estos casos son: • Cuando opera la falla a tierra y que se encuentra acompañado de un desbalance muy grande de corriente, que puede ser indicativo de un empalme flojo, o terminales del motor mal ponchadas, o bien mala conexión del motor. • Cuando la falla a tierra se encuentra acompañada de una lectura de aislamiento que gira en 27 �Análisis de la operación del elemento de sobrecorriente residual: Estudio en equipo... / Jaisiel Quintero Balandrán, et al. torno a los megaohms, que pudiera ser indicativo de un aislamiento recalentado, donde se puede rescatar el equipo a través de un mantenimiento bien aplicado. • Cuando la falla a tierra se encuentra franca y se tiene una lectura de kilo ohms y hasta cientos de ohms, y cuando el equipo en cuestión se encuentra inmerso en un ambiente con un alto grado de humedad, en este caso el equipo detectado a tiempo, le pueden ser restituidas las condiciones de operación mediante la aplicación de calor al devanado. 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Algunos criterios basados en magnitudes y cambios de los voltajes y corrientes, componentes simétricos o impedancias se aplican en paralelo. Los resultados de cada criterio individual se ponderan y se combinan para obtener el resultado final para la selección del lazo con falla. Con este principio de eficiencia, la selección del lazo ha sido optimizada para diferentes topologías de red mediante el cambio en la ponderación de cada criterio. Se aplica el mismo principio al elemento direccional. PALABRAS CLAVE Redes inteligentes de protección, relevo de protección. ABSTRACT This paper presents a new design of distance protection which perfectly fits to the requirements of the smart grid of the future, regarding selectivity and dependability. The impedance measurement is based on the calculation of the load compensated fault reactance X and from line resistance separated fault resistance. This method is applied for phase to ground as well as phase to phase faults. Separation of the fault resistance improves the accuracy of the impedance calculation. The method reduces the negative influence of fault resistance during high load flow and minimizes the risk of wrong pickup during high load condition. Several criteria based on magnitudes and changes of voltages and currents, symmetrical components or impedances are applied in parallel. The results of each single criterion are weighted and combined to get a final result for the selection of the faulted loop. With this principle the efficiency, the loop selection has been optimized to different network topologies by changing the weights of each criterion. The same principle is applied to the directional element. KEY WORDS Smart grid distance protection, protection relay. 30 Artículo publicado en el XII Simposio Iberoamericano sobre Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia, 2015. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �New design of distance protection for smart grid applications / Jörg Blumschein, et al. INTRODUCTION Distance protection is used worldwide to protect the lines for the transmission and distribution of electrical energy against consequences of electrical faults. The distance protection has to detect these faults and initiate a trip command to isolate the faulted line. Fig. 1. Basic principle of distance protection. These faults can be phase to phase which are short circuits between different phases or phase to ground which are short circuits between one or more phases and ground. In most cases there will be an arc flash between the faulted phases or between phases and ground. Figure 1 illustrates the basic principle of distance protection. The distance protection D determines the fault impedance ZF from the voltage UA and the current IA measured at the relay location according to Ohm’s law: (1) The measured fault impedance Z F will be compared afterwards with the so called zone setting resulting from the line impedance. If the fault impedance is less than the configured setting the fault is on the line. In this case a trip command is issued to the local circuit breaker CB to isolate the faulted line from system operation as shown in figure 1. Fig. 2. Principle of stepped distance protection. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Figure 2 shows the principle of a stepped distance protection. For the selectivity it is important that only the faulted line is separated from operating network. That means that the relay D1 in 2 should only issue a non-delayed trip command if the fault is inside the protected zone Z1. Due to some uncertainty of the network parameters as well as measurement errors, this zone is normally configured to 80% of the protected line. Faults on adjacent lines should be tripped by the related relays D2 or D3 in 2. The relay D1 works only as a backup function for faults on these lines. Most faults on transmission and distribution lines are not pure metallic faults but faults with a so called fault resistance like shown in 3. This fault resistance can be an arc flash for phase to phase faults or the combination of an arc flash and the grounding resistance for phase to ground faults. Fig. 3. Single phase diagram for a resistive fault. In reality the model of an arc flash is much more complicated but for simplicity it will be modeled as a fault resistance RF in this paper. In case of faults including resistance RF, the equation for the faulted loop can be obtained based on 3 as follows: (2) According to (2), the impedance measured by the distance protection consists of two parts. The first part m*ẔL is the impedance of the line between the relay and the point of the fault. The second part RF is the fault resistance, representing the resistance of the arc flash for phase to phase faults or the combination of an arc flash and the grounding resistance for phase to grounding resistance for phase to ground faults. Figure 4 shows the graphical representation of both impedances in the complex plane. The phasor of m*ẔL is shown at the line angle which is close to 90° for high voltage overhead lines. The phasor representing fault resistance RF is added in parallel to the R-axis. 31 �New design of distance protection for smart grid applications / Jörg Blumschein, et al. Z2 is delayed by 300 ms to have a backup function. The green marked zone Z4 is a backup zone for the reverse direction and the black marked zone Z5 is another unidirectional backup zone. The distance protection has the great advantage of selectivity which can be achieved by local measurement only without any communication. IMPEDANCE MEASUREMENT ON HEAVY LOADED LINES The classical impedance measurement according to (2) is only accurate for lines with single ended infeed as well as without significant load. Fig. 4. Graphical representation resistive fault in the complex plane. Depending on the fault position m the fault impedance m*ẔL can vary between zero for faults close to the relay and 0.8*ẔL for faults at the end of the protected zone. The polygonal characteristic is the best choice because this characteristic has a constant reach in R-direction for all faults on the protected line. Fig. 5. Typical polygonal characteristic of a stepped distance protection. Figure 5 represents a typical polygonal characteristic of a stepped distance protection. According to the principle explained in 2 the red marked zone Z1 is responsible to detect faults up to 80% of the protected line. In this case a non-delayed trip command is issued. The blue marked zone Z2 has the same reach in R-direction but can detect faults up to 150% of the protected line. Normally zone 32 Fig. 6. Single line diagram for a resistive fault, feeded from both ends of the line. Figure 6 shows the single line diagram for a resistive fault, feeded from both ends of the line. In this case the fault current IF is the sum of the fault current IA from the local end and the fault current IB from the remote end. The local relay at bus A can only measure the current IA from the local end. But with regard to 6 the fault current from the remote end causes an additional voltage drop at the fault resistance RF (3) This additional voltage drop caused by the fault current from the remote end has an impact on the accuracy of impedance measured by the distance protection at bus A. This voltage drop results in an additional impedance component which depends on the relation between the local fault current IA and the fault current ḻB from the remote end. (4) According to (4) this additional impedance is increasing with increasing fault current contribution from the remote end. The additional impedance can have a reactive component if the fault currents IA and ḻB have different angles. This reactive component will result in a measuring error ΔX if the classical Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �New design of distance protection for smart grid applications / Jörg Blumschein, et al. impedance measuring method (2) is applied in distance protection: (5) Transmission of active power requires a phase difference between the voltages of the equivalent sources at sending and receiving end. During load flow the phase angle of the sending end leads the phase angle of the receiving end. In case of a fault the phase angles of the fault current contributions from both ends are related to the phase angles of the feeding voltages in a first approach. teleprotection. 9 illustrates the measured impedance in the complex plane. The fault was applied at 50% of the line length but according to the principle explained in 7 the measured impedance is located outside the red marked zone Z1 which is configured to 80% of the line length. According to (5) the phenomenon of overreach or underreach for resistive faults only effects heavy loaded lines with infeed from both ends. In the past this effect was compensated by changes to the characteristic of the zones. Fig. 7. Influence of the remote end infeed on the impedance calculation of a resistive fault using the classical impedance calculation method. Figure 7 illustrates the influence of the load flow on the calculated impedance of a resistive fault using the classical impedance calculation method. In case of load export the phase angle of IA leads the phase angle of IB. According to (5), ΔX becomes negative for a normal load angle of 30° which results in an overreach of the distance protection. A simulated case from the network of Colombia is used to explain the opposite case. A fault ABN with 5 Ω fault resistance is applied at 50% line length of a heavy loaded line. This case was tested with a distance protection relay using the classical impedance calculation method. Referring to 8 there is a load import of 122 MW before the fault occurred. At fault inception the load flow is changing the direction to feed the fault from the local source. The binary signals indicate that this fault was not seen in zone Z1 even if the fault was applied at 50% of the line length, whereas the reach of zone Z1 was configured to 80% of the line length. A trip command was issued by the overreach zone Z1B supported by the receive signal from Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Fig. 8. Fault record of a resistive fault at 50% of the line length which is not seen in Z1 using the classical impedance calculation method. Fig. 9. Impedance plane of a resistive fault at 50% of the line length which is not seen in Z1 using the classical impedance calculation method. 33 �New design of distance protection for smart grid applications / Jörg Blumschein, et al. Today and in the smart grids of the future such a static compensation is not sufficient because the load often changes in magnitude or direction. IMPEDANCE MEASUREMENT WITH LOAD COMPENSATION The general idea of the impedance measurement with load compensation is the elimination of the reactance measurement error ΔX given in (5). According to 6, ec. (3) can be written in the following form: (6) To eliminate the reactance measurement error ΔX caused by the fault resistance RF multiplied with the complex fault current IF, eq. (6) will be multiplied with a compensation quantity which is the conjugate-complex value of the fault current IF. This compensation quantity consists a compensation current ICmp which should be already very closed to IF and a compensation angle δCmp for the final adjustment (7) Due to the multiplication of IF with its conjugatecomplex replacement the term RF*IF* I*Cmp*e-jδCmp becomes a real value. For the calculation of the fault Fig. 10. Sequence network for a single phase to ground fault. 34 reactance only the imaginary part of (7) needs to be considered (8) Solving for X, which is the imaginary part of m*ZL, we get (9) It is shown, that the zero sequence current I0 or the negative sequence current I2 can be used as a compensation current for the fault current IF because they are not influenced by load flow. In case of different impedance angles in the zero or negative sequence network a final adjustment can be done using as example for the zero sequence. (10) Using this compensation angle δCmp,0 the measured zero sequence current I0,A can be adjusted to the angle of the fault current IF if the zero sequence impedances Z0,A, Z0,B and Z0,L have different angles. IMPEDANCE MEASUREMENT FOR PHASE TO PHASE LOOPS USING REACTANCE METHOD The basic idea to compensate the influence of load flow can be extended to phase to phase faults. 11 Fig. 11. Sequence network for a phase to phase fault. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �New design of distance protection for smart grid applications / Jörg Blumschein, et al. shows the current flow for a phase to phase fault with the fault resistance RF in the sequence network. For a phase to phase fault the negative sequence network is connected in parallel to the positive sequence network. Since the zero sequence component does not exist for a phase to phase fault and the positive sequence network includes the sources only the negative sequence current can be used as compensation quantity. The determination of the compensation quantity for phase to phase faults will be explained using an AB fault as example. For an AB fault the fault current IF is the difference between the current of phase A and the current of phase B (11) Replacing the phase currents by the sequence components we get the following result: (12) For the AB fault the relation between positive sequence current and negative sequence current is given as: (13) Considering this transformation factor the compensation current for the AB fault based on the negative sequence current can be derived: (14) For other fault types the compensation quantity will be determined accordingly. In case of different impedance angles in the negative sequence network a final adjustment can be done using Fig. 12. Impedance plane for a resistive fault at 50% of the line length which is seen in Z1 using impedance calculation according to the reactance method. lines a trip command in zone Z1 for the fault simulated for a network in Colombia is issued as shown in 13. According to 1 the method of reactance compensation can also be applied for 3 phase fault using the adequate compensation quantity. MULTICRITERIAL LOOP SELECTION The proper selection of the faulted loops is a precondition for each distance protection algorithm. Different criteria are applied to select the faulted loops like: (15) The exact reactance for a resistive fault AB on heavy loaded lines can be calculated using the following equation. (16) This method was applied to the fault explained in section 2. As shown in 12 the fault is seen in zone Z1 using the impedance calculation based on the reactance method. Consequently with the new method of reactance compensation for resistive faults on heavy loaded Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Fig. 13. Fault record of a resistive fault at 50% of the line length which is seen in Z1 using impedance calculation based on the reactance method. 35 �New design of distance protection for smart grid applications / Jörg Blumschein, et al. • magnitude of currents and delta currents, • magnitudes of voltages and delta voltages, • impedances, • symmetrical components. In the past these different criteria were applied in form of a decision tree like illustrated in 14. This decision tree was optimized to get the final result as fast as possible. Due to the structure of the decision tree not all criteria are evaluated to get a final result. From 14 it is obvious that a wrong loop can be determined if only one criterion gives a wrong result. Sometimes the result of a single criterion is not very strong but in the decision tree it must be reduced to binary information. Additional to this it was shown by simulations and analysis of real events Fig. 16. Quality of criteria voltage. are applied in parallel creating the so called multicriteria loop selector. Each criterion can have an output quality which is a value between 0.0 ---which means the criterion is not fulfilled--- and 1.0 ---which means the criterion is completely fulfilled. Figure 16 gives an example of the output quality of the voltage criterion. A strong voltage drop in case of a fault results in a high quality of the voltage criterion for the related loop. If the voltage drop is Fig. 14. Decision tree as classical structure for the loop selection. that different criteria have different importance for different network topologies. All these considerations lead to another structure of the loop selection like shown in 15. With the new concept all criteria of loop selection Fig. 15. Multi-criteria loop selection. 36 Fig. 17. Quality of criteria impedance. only marginal the quality of the voltage criteria of the related loop will have a low quality. Figure 17 illustrates the output quality of the impedance criterion. If the measured loop impedance is closed to the zone limit the quality of the impedance criteria is low. However if it is clear that the impedance is in the zone the related quality is high. According to equation (17) a final quality Qloop for each loop will be calculated. The weighted quality outputs of N criteria qi,loop will be summated to get the final quality Qloop. (17) Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �New design of distance protection for smart grid applications / Jörg Blumschein, et al. Fig. 18. Calculation of loop quality. Fig. 19. Weights of multi-criteria loop selector depending on different infeed. Figure 18 gives a graphical explanation of equation (17). It is shown that each criterion is weighted according to its significance. It was found by simulations and analysis of real events that depending on network topologies different criteria have different significance. Figure 19 gives an example for the best adaption of the weights for a network with strong infeed compared to a network with weak infeed. It is obvious that the current based criteria have a higher weight in a network with strong infeed however the voltage based criteria have a higher weight in networks with weak infeed. By implementing the Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Fig. 20. Operation of the multi-criteria loop selector. weighting factors between the boundaries shown in 19 the loop selection is optimized for all system conditions. Figure 20 illustrates the operating principle of the multi-criteria loop selector. After fault inception the qualities for all loops are calculated. A loop is selected if the quality of the loop extends an adaptive threshold like shown in figure 20. CONCLUSION It was shown that the reach of the classical impedance calculation method is significantly influenced by resistive faults on heavy loaded lines. Using the reactance method this reach error can be eliminated. Additionally a new method of loop selection was presented which is optimized for all network topologies. The same philosophy is applied for directional element where different algorithm are weighted and depended on network topology. BIBLIOGRAFÍA C. Dzienis, Y. Yelgin, G. Steynberg, et al., Novel impedance determination method for phase-tophase loops, 18th Power Systems Computation Conf., Aug. 2014. 37 �La carga de espacio en materiales híbridos Martín Edgar Reyes Melo, Jesús Gabino Puente Córdova, Beatriz López Walle Universidad Autónoma de Nuevo León CIIDIT-FIME mreyes@gama.fime.uanl.mx RESUMEN Utilizando el marco teórico del módulo eléctrico complejo, M*, se analizaron resultados experimentales de la permitividad eléctrica compleja, εr*, para una matriz polimérica de PVB y un material híbrido (PVB-Fe2O3), lo que permitió identificar de manera clara el fenómeno de carga de espacio. A partir de los diagramas isocrónicos de las partes real e imaginaria de M*, se obtiene como resultado que la dispersión de nanopartículas de Fe 2O3 disminuye considerablemente la carga de espacio del PVB. Por otra parte, la manifestación eléctrica de la transición vítrea del PVB se desliza hacia las altas temperaturas en el material híbrido; la temperatura de transición vítrea aumenta considerablemente de 70 a 90°C. PALABRAS CLAVE Carga de espacio, PVB, nanopartículas magnéticas, dieléctricos. ABSTRACT Using the theoretical framework of the complex electric modulus, M*, experimental results of the complex permittivity, ε r*, were analyzed for a polymeric matrix of PVB and a hybrid material PVB-Fe2O3. By this analysis, it was possible to clearly identify the space charge phenomenon. From isochronous diagrams of the real and imaginary parts of M*, it was obtained that the dispersion of Fe2O3 nanoparticles result in a reduction of the space charge of the PVB. On the other hand, the electrical manifestation of the glass transition of the PVB shifts to high temperatures in the hybrid material; glass transition temperature increases considerably from 70 to 90°C. KEYWORDS Space charge, PVB, magnetic nanoparticles, dielectrics. INTRODUCCIÓN Los avances científicos en nanotecnología, 1,2 permiten la síntesis de nanopartículas cuya estructura define propiedades diferentes, y potencialmente superiores, a las exhibidas por tamaños de partícula mayores a su escala mesoscópica.3-5 Tal es el caso de nanopartículas de Fe2O3 que, con un tamaño característico alrededor de 20 nm, presentan propiedades de superparamagnetismo.4-9 38 Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. Cabe mencionar que el proceso de síntesis para estas nanopartículas requiere de un proceso de dispersión en algún medio para evitar su aglomeración. En este sentido, los polímeros constituyen una alternativa importante, ya que la dispersión de nanopartículas en películas delgadas de dicho material genera un tipo de material híbrido en el cual las propiedades que ofrecen las nanopartículas magnéticas de manera individual, se combinan con la elasticidad entrópica de la matriz polimérica. Bajo este contexto, en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, se sintetizó un material híbrido magnético a base de nanopartículas de Fe2O3 dispersas en una matriz polimérica de polivinil butiral o PVB. En el proceso de síntesis de este material híbrido, se estableció como principal objetivo producir películas delgadas, mecánicamente flexibles y sensibles a campos magnéticos.7,8 Este material híbrido (PVBFe2O3) puede deformarse de manera controlada bajo la acción de un campo magnético,9 debido a que dicho campo interacciona con el momento magnético de las nanopartículas dispersas y, éstas a su vez, transmiten la fuerza magnética a la matriz polimérica a través de las interfaces nanopartícula-polímero. Por lo anterior, se establece que el PVB-Fe2O3 ofrece importantes aplicaciones en las áreas de ingeniería eléctrica, electrónica y mecatrónica.8-11 Sin embargo, a pesar de los logros obtenidos, todavía se tienen interrogantes por resolver, las cuales están relacionadas con un fenómeno de polarización interfacial, también conocido como carga de espacio. El comportamiento eléctrico y, por ende, las propiedades eléctricas (conductividad y permitividad) son muy diferentes entre las nanopartículas de Fe2O3 y el PVB y, se ha demostrado que, para un sistema híbrido similar, epoxi/aluminio, estas diferencias se relacionan fuertemente con la carga de espacio.12 Lo anterior nos permite plantear como hipótesis que, en el PVBFe2O3, las nanopartículas alteran el comportamiento aislante y dieléctrico del PVB, modificando con esto su carga de espacio. Es importante remarcar que, a la fecha, no existe una definición con sustento científico que describa el fenómeno de carga de espacio. Sin embargo, se acepta en la literatura que dicho fenómeno se relaciona con el estado eléctrico de un material semiconductor o mal conductor, y se manifiesta como una distribución espacial de portadores de carga eléctrica relativamente Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 inmóviles, lo que a su vez se traduce como un momento dipolar eléctrico.13-16 Por otra parte, es bien conocido que la carga de espacio en sistemas poliméricos se relaciona con varias aplicaciones en ingeniería, como electrets (lámina de polímero que al estar polarizada eléctricamente no requiere de alimentación), películas conductoras, o materiales flexibles capaces de absorber las ondas de radar.12-13 En contraparte a las aplicaciones antes mencionadas, la carga de espacio en materiales poliméricos incide directamente en su proceso de envejecimiento eléctrico, el cual se manifiesta mediante un decaimiento de sus propiedades en función del tiempo. 13-16 En este trabajo, mediante Análisis Dieléctrico Dinámico, se llevó a cabo el estudio del comportamiento dieléctrico de una matriz polimérica de PVB y de un material híbrido magnético a base de PVB, el PVB-Fe2O3. A partir de estas mediciones experimentales se construyeron gráficos de la permitividad eléctrica compleja (εr*=εr’-jεr’’) y del módulo eléctrico complejo (M*=M’+jM’’), lo que permitió identificar la carga de espacio en ambas muestras. LA CARGA DE ESPACIO EN POLÍMEROS En general, la carga de espacio se asocia a una nube de portadores de carga eléctrica, por ejemplo, electrones, protones, iones, y dipolos eléctricos; y se manifiesta como un fenómeno de polarización interfacial.15,17 La nube en cuestión puede estar localizada en un “espacio vacío”, en un gas, en un líquido, en un sólido, o en un material amorfo, como los polímeros. El ejemplo más claro de carga de espacio que podemos encontrar en la vida cotidiana, es el efecto luminoso que caracteriza a una bombilla eléctrica (ver figura 1). Este efecto luminoso es originado por carga de espacio en un “espacio vacío”, y corresponde a un fenómeno de emisión termoiónica, conocido también como efecto Edison.18 La emisión termoiónica se produce a partir de una superficie metálica “al vacío”, la cual se somete a energía térmica para incrementar su estado vibracional, produciendo así una fuerza electrostática que empuja a los electrones hacia la superficie, generando la nube de electrones antes mencionada. La carga de espacio en la bombilla eléctrica es consecuencia de que los electrones de valencia 39 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. Fig. 1. Esquema de la carga de espacio generada en una superficie metálica y su analogía con la carga de espacio producida en un material aislante eléctrico de tipo polimérico. de los metales tienen un nivel energético que les permite transitar, con alta probabilidad, de la banda de valencia a la banda de conducción. Sin embargo, para los materiales poliméricos la situación es diferente, ya que sus electrones de valencia tienen menos libertad, y el enlace químico que se puede formar entre dos átomos es de tipo covalente. Por lo anterior, un material polimérico con estructura ideal (sin defectos) y libre de aditivos químicos o contaminantes, carece de “electrones libres” que puedan generar una corriente eléctrica con un mecanismo de conducción como el de los metales; así mismo, por la misma razón, el efecto de emisión termoiónica es muy poco probable. En la realidad, la presencia de defectos en los polímeros, el uso de aditivos químicos para preservar sus propiedades, la presencia de dipolos eléctricos permanentes y la factibilidad de generar dipolos temporales en su estructura, hacen posible, entre otros aspectos, que se presente el fenómeno de carga de espacio.13-17 Es importante remarcar aquí, que el escenario anterior utilizado para explicar la presencia de carga de espacio en los polímeros, se modifica de manera importante cuando estos materiales se combinan con materiales conductores, como es el caso de la síntesis de materiales híbridos poliméricos.12-13 Por otra parte, el efecto macroscópico que caracteriza a los sistemas poliméricos debido a la carga de espacio es que, en ausencia de un campo eléctrico externo, el campo eléctrico al interior del polímero es diferente de cero. La presencia de este campo eléctrico interno afecta de manera importante el comportamiento dieléctrico de la matriz polimérica. Por lo anterior, es fundamental identificar las condiciones o escenarios que generan carga de espacio en los materiales poliméricos. Por lo general, los portadores de carga 40 eléctrica en estos materiales tienen una distribución espacial tal, que su campo eléctrico global no es importante. Sin embargo, se ha demostrado que cuando los polímeros se exponen a campos eléctricos elevados, y/o se exponen a determinadas radiaciones electromagnéticas, la carga de espacio producida es importante.14 Otro caso particular que puede generar y modificar la carga de espacio en los polímeros, es su combinación estratégica con un material conductor,12 tal es el caso del uso de nanopartículas de Fe2O3 para la síntesis del PVB-Fe2O3. Si consideramos que este material híbrido puede modelarse o representarse como un sistema con un número infinito de pequeños capacitores eléctricos, los cuales se forman entre las nanopartículas metálicas y la matriz polimérica, es evidente que puedan existir al interior del material híbrido, regiones en el espacio donde se intensifique el fenómeno de carga de espacio. En base a lo anterior, se establece que la carga de espacio puede alterar de manera importante el comportamiento dieléctrico de los polímeros, y se ha demostrado que, a partir de mediciones experimentales de su comportamiento dieléctrico, se puede caracterizar su carga de espacio.13,19 C O M P O RTA M I E N TO D I E L É C T R I C O E N POLÍMEROS Los materiales dieléctricos tienen dos aspectos importantes. Por una parte, deben ser aislantes eléctricos. Por la otra, su estructura (electrónica y atómica) debe permitir un proceso de polarización eléctrica cuando dicho material se expone a un campo eléctrico externo; una vez que el campo se elimina, la polarización inducida también debe eliminarse. Este proceso de polarización y despolarización se traduce como un proceso de almacenamiento de carga eléctrica, y representa la principal función de los capacitores eléctricos. Algunos ejemplos de materiales dieléctricos son: vidrio, cerámica, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico, y la baquelita. Existen también materiales en estado gaseoso que se utilizan como dieléctricos, como ejemplo se tiene el aire, nitrógeno y el hexafluoruro de azufre.17 Desde un punto de vista industrial, particularmente en las áreas de la electrónica y mecatrónica, los materiales cerámicos son los dieléctricos más importantes. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. Tab la I. P ermi tiv idad eléctrica de materiales dieléctricos. Material Aire H20 TiO2 Polietileno Poliestireno PVB Permitividad eléctrica relativa εr 1.02 78 100 2.3 – 2.7 2.5 - 2.9 1.5-4 Sin embargo, los polímeros, a pesar de tener una capacidad de almacenamiento de carga eléctrica inferior a la de los materiales cerámicos, hoy en día han cobrado mucha importancia, debido a que son menos costosos y mecánicamente más flexibles que los cerámicos.17,21 La tabla I presenta la magnitud de la permitividad eléctrica relativa, εr, para algunos materiales; a medida que εr aumenta, su capacidad de almacenamiento de carga eléctrica también aumenta. Además de los bajos valores de εr que caracterizan a los polímeros, su comportamiento eléctrico va acompañado por el hecho de que no son aislantes ideales ya que, dependiendo de la intensidad del campo eléctrico aplicado, pueden llegar a conducir la electricidad en un orden de magnitud de los picoamperes (pA).7,17 La figura 2 muestra la dependencia temporal de la corriente eléctrica, I, obtenida para una película de PVB de 15 µm de espesor, la cual ha sido sometida a una diferencia de potencial constante de 50 volts. Se observa en dicha figura, que I disminuye en función del tiempo. Este comportamiento corresponde a una corriente de polarización. Cuando el voltaje (o campo eléctrico) es eliminado, se obtiene una corriente de despolarización cuya dirección es contraria a la corriente de polarización. La magnitud de esta corriente también disminuye y tiende a cero en función del tiempo. Los mecanismos de polarización y despolarización en las curvas de la figura 2 pueden corresponder a varios fenómenos: la formación y posterior orientación de dipolos temporales, la orientación de dipolos permanentes, la inyección y posterior atrapamiento de portadores de carga eléctrica en el polímero, o radiación. Considerando el espesor de la muestra y el campo eléctrico utilizado para Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 Fig. 2. Curva I “vs” t para una película de PVB con 15 µm de espesor a temperatura constante de 25°C. obtener estos resultados (figura 2), ambos procesos, el de polarización y el de despolarización, son principalmente el resultado de la orientación de dipolos eléctricos. Como se mencionó anteriormente, los dipolos pueden ser permanentes o temporales. Los dipolos permanentes existen como tales en el material polimérico, y son el resultado de imperfecciones y defectos en su estructura, así como de la presencia de aditivos químicos y otras sustancias contaminantes. En contraparte, los dipolos eléctricos temporales son inducidos a formarse por acción del campo eléctrico aplicado, y son el resultado de distorsiones geométricas de las nubes electrónicas de átomos, grupos químicos, o moléculas que forman parte de la estructura de los polímeros. En la figura 3a se muestra la estructura del PVB, así como los grupos químicos que presentan momento dipolar eléctrico. La figura 3b representa de manera esquemática un segmento de cadena polimérica así como la posible orientación de sus dipolos en ausencia o en presencia de un campo eléctrico aplicado, representa el momento dipolar eléctrico de un grupo químico y representa el valor promedio del momento de los dipolos que conforman el material polimérico colocado entre los electrodos. La curva descendiente de I(t) en el proceso de polarización (figura 2) se explica por el hecho de que I(t) es directamente proporcional al número de dipolos (temporales o permanentes) que aún no se han orientado por acción del campo eléctrico aplicado. Cuando I(t) alcanza su mínimo valor se dice que el polímero está completamente polarizado, y los dipolos eléctricos tienen un potencial o 41 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. a) b) Fig. 3. a) Estructura del PVB, b) esquema de dipolos eléctricos en cadenas poliméricas. tendencia a volver a su posición original. Debido a la viscoelasticidad del polímero, cuando el campo eléctrico es eliminado, los dipolos que fueron orientados regresan de manera parcial a su posición original. De tal manera que, una cantidad de carga eléctrica se puede almacenar y otra se disipa en forma de corriente eléctrica. La magnitud de carga eléctrica almacenada, le da al polímero lo que se conoce como comportamiento dieléctrico. Lo anterior significa que además de aislante eléctrico, el polímero puede llevar a cabo la función de dieléctrico. Dicho de otra manera, la corriente eléctrica (sea de polarización o despolarización) producida en un material polimérico, debe tener dos componentes, una corriente asociada al almacenamiento de cargas eléctricas (efecto capacitivo), y otra corriente relacionada con un proceso de disipación de cargas eléctricas (efecto resistivo). Separar el efecto capacitivo del efecto resistivo en las curvas de la figura 2, es un proceso complejo pero necesario para el estudio de la carga de espacio. Para tal efecto, se recurrió al uso de un dispositivo eléctrico en el que se aplicó un campo eléctrico oscilatorio que sigue una forma sinusoidal. Esta técnica de caracterización es el Análisis 42 Dieléctrico Dinámico, y en la siguiente sección se describe su principio físico de funcionamiento. ANALISIS DIELÉCTRICO DINÁMICO En el Análisis Dieléctrico Dinámico (DDA por sus siglas en inglés), la muestra (película delgada de espesor uniforme) se somete a un campo eléctrico oscilante, E, de forma sinusoidal, a una determinada frecuencia de pulsación angular ω (ecuación 1), la cual es proporcional a la frecuencia f. (1) El estímulo sinusoidal (ecuación 1) induce a los portadores de carga eléctrica del polímero, un determinado movimiento para tratar de seguir la dirección del estímulo aplicado. Esto produce como respuesta una corriente eléctrica, I, que también sigue una forma sinusoidal pero, debido a la viscoelasticidad del material polimérico, se encuentra desfasada en un ángulo θ con respecto a la ecuación 1. La figura 4 es un esquema del DDA, así como de su funcionamiento. La muestra se debe posicionar entre dos electrodos conductores, los cuales deben ser planos y paralelos entre sí; con esto se busca producir un campo eléctrico uniforme y perpendicular entre los planos. Fig. 4. Esquema del dispositivo experimental utilizado para el DDA. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. La distancia entre los electrodos, d, es función del espesor de la muestra, y se relaciona con el campo eléctrico a través de la diferencia de potencial, V, entre los planos, de tal manera que la ecuación 1 se transforma en: (2) Considerando el ángulo de desfase, θ, entre V e I (ver figura 4), se pueden expresar tanto el voltaje, V, como la corriente, I, y la admitancia, Y, dentro del marco de los números complejos. A continuación se presentan las expresiones matemáticas correspondientes: (3) El comportamiento dieléctrico del material polimérico se desvía del comportamiento de un capacitor eléctrico ideal; dicha desviación es directamente proporcional al ángulo A partir de δ, también conocido como ángulo de pérdida, y considerando un modelo RC en paralelo,20 se pueden calcular la capacitancia, C, y la resistencia equivalente, R, para el material estudiado. Las expresiones matemáticas de estos dos parámetros son las siguientes: (4) Por otra parte, a partir de Y* se puede calcular la capacitancia compleja, C*, o la permitividad relativa compleja, εr*, ver ecuación 5. Es importante remarcar aquí que εr* se relaciona de manera directa con el comportamiento dieléctrico del polímero, y no depende de la geometría (espesor y área) de la muestra.20,21 (5) Las ecuaciones anteriores consideran que la temperatura es constante, por lo que se pueden obtener mediciones experimentales de la parte real, εr’, y la parte imaginaria, εr’’, de εr*, para diferentes valores de ω. Lo anterior permite construir dos gráficos isotérmicos, εr’ y εr’’. Las formas de estas curvas experimentales expresan el comportamiento dieléctrico del material estudiado. Por otra parte, también se pueden realizar mediciones experimentales a una frecuencia constante para un intervalo de temperatura, obteniéndose gráficos isocrónicos: εr’ (T) y εr’’ (T), que reflejan el comportamiento dieléctrico en temperatura del material estudiado. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 En la siguiente sección se muestran los resultados experimentales obtenidos mediante DDA para el PVB y el PVB-Fe2O3. RESULTADOS DEL ANÁLISIS DIELÉCTRICO DINÁMICO PARA EL PVB Y EL PVB-Fe2O3 Los resultados obtenidos mediante DDA para el PVB y PVB-Fe2O3 se muestran en la figura 5. Se realizaron mediciones experimentales isotérmicas de εr*, para un intervalo de frecuencias de 20 Hz a 2 MHz, siendo diez las temperaturas constantes estudiadas, las cuales se encuentran en un intervalo de 50 a 150°C. Ambas muestras analizadas fueron sintetizadas de acuerdo con las directivas de Puente Córdova,7 conservando un espesor aproximado de 15 µm. En la figura 5a se muestra que en las curvas isotérmicas obtenidas para la muestra de PVB, εr’ tiene un comportamiento descendiente entre 4 y 1 cuando la frecuencia aumenta. Esto se explica por el hecho de que los dipolos eléctricos tienen menos tiempo para orientarse y almacenar carga eléctrica cuando la frecuencia aumenta. Por otra parte, se identifica también que la capacidad de almacenar carga eléctrica aumenta cuando la temperatura de las curvas isotérmicas aumenta. En las curvas de la figura 5a, se identifica que a muy altas frecuencias existe una tendencia a volver a incrementarse los valores de εr’, este comportamiento se observa de manera más clara cuando la temperatura aumenta, y está asociado a la interface que se forma entre los electrodos y el material estudiado. En lo que respecta a los gráficos isotérmicos de εr’’ para el PVB, en la figura 5b se observa que la disipación de carga eléctrica a temperaturas bajas (T=60°C) tiene un valor máximo a una frecuencia de 8 kHz. Este máximo se desliza hacia frecuencias más elevadas cuando la temperatura de las curvas isotérmicas aumenta. Por tal razón, este comportamiento debe ser considerado como térmicamente activado. Aunado a lo anterior, se observa en las curvas de la figura 5b que, a la temperatura más elevada, εr’’ se incrementa cuando la frecuencia disminuye. Este comportamiento es menos pronunciado para las curvas con menor temperatura, y debe estar asociado a la conductividad iónica y la carga de espacio del PVB. Es importante remarcar que de esta manera no es posible identificar por separado estos dos fenómenos. 43 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. a) b) c) d) Fig. 5. Resultados experimentales de ε* para la muestra de: (a) y (b) PVB, (c) y (d) PVB-Fe 2O3. Po otra parte, las figuras 5c y 5d corresponden a los resultados isotérmicos εr’ y εr’’ para la muestra de PVB-Fe2O3. Se observa de manera clara en la figura 5c que las curvas εr’ son globalmente superiores a los gráficos correspondientes a la muestra de PVB (figura 5a), esto significa que la capacidad de almacenar carga eléctrica se incrementó en el material híbrido. Sin embargo, el efecto disipativo de carga eléctrica también aumentó y se muestra de manera clara en la figura 5d, ya que las curvas isotérmicas de εr’’ son superiores a las correspondientes de la muestra de PVB (figura 5b). Otro aspecto importante entre las curvas de PVB y las de PVB-Fe2O3 es el cambio en la forma de las curvas, lo cual es función de las nanopartículas dispersas en la matriz polimérica. A partir de las curvas experimentales de la figura 5, se identifica de manera clara la capacidad de almacenar y disipar carga eléctrica tanto en 44 la muestra de PVB como en la de PVB-Fe2O3, pero no es posible identificar la carga de espacio. Para tal efecto fue necesario calcular el módulo eléctrico complejo, M*. Para esto, en primer lugar se construyeron los gráficos isocrónicos de εr’ y de εr’’. Posteriormente, a partir de estos, se calculó la parte real y la parte imaginaria de M*. En la figura 6 se muestran los gráficos isocrónicos εr’ (T) y εr’’ (T) con una frecuencia de 20 Hz para ambas muestras. Las figuras 6a y 6b corresponden a εr’ (T) y εr’’ (T) respectivamente para la muestra de PVB, y las figuras 6c y 6d corresponden a εr’ (T) y εr’’ (T) respectivamente para la muestra de PVB-Fe2O3. Las figuras 6a y 6b muestran de manera muy clara la manifestación eléctrica de la transición vítrea del PVB, la cual se identifica con el valor máximo de εr’’ (T) entre 60 y 100 °C, y que está relacionada con un incremento de εr’ (T) cuando la temperatura Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. a) b) c) d) Fig. 6. Resultados isocrónicos de la εr* a una frecuencia de 20 Hz, en un intervalo de temperaturas de 50°C a 150°C para una muestra de: (a) y (b) PVB, (c) y (d) PVB-Fe2O3. aumenta en este mismo intervalo de temperatura. A temperaturas superiores a 100 °C, tanto εr’ (T) como εr’’ (T) se incrementan cuando la temperatura aumenta. Esto se relaciona con la conductividad iónica, la que a su vez eclipsa el fenómeno de carga de espacio, el cual se debería identificar como un máximo o pico de relajación a una temperatura superior a la temperatura de transición vítrea del PVB. Debido a que en los diagramas de las figuras 5 y 6, no se aprecia de manera clara el fenómeno de carga de espacio, para identificar dicho fenómeno se calculó el módulo eléctrico complejo, M*, el cual se relaciona con la permitividad relativa compleja mediante la ecuación 6.12, 22 (6) Considerando que para los polímeros la permitividad relativa compleja se define mediante Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 la ecuación 7: (7) Sustituyendo la ecuación 7 en 6 se obtiene una expresión matemática para M*: (8) A partir de la ecuación 8, se definen la parte real y la parte imaginaria de M*. (9) Las ecuaciones 8 y 9 se utilizaron para construir los gráficos de M’ y M’’ en función de la temperatura a una frecuencia constante. Los resultados obtenidos se muestran en la siguiente sección. EL MÓDULO ELÉCTRICO COMPLEJO En la figura 7 se muestran los diagramas isocrónicos obtenidos para M’ (T) y M’’ (T) para una frecuencia de 20 Hz. 45 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. a) resultados obtenidos para el PVB b) resultados obtenidos para el material híbrido PVB-Fe2O3 Fig. 7. Dependencia en temperatura de la parte real y parte imaginaria del módulo eléctrico complejo, M*. En la figura 7a, se muestran los gráficos M’(T) y M’’ (T), mediante los cuales se identifican dos fenómenos de relajación dieléctrica. El primero, a una temperatura de 65°C, que se identifica como un máximo de M’’ (T), y que está asociado con un descenso de M’ (T) cuando la temperatura aumenta de 50 a 110°C. Este fenómeno de relajación es la manifestación eléctrica de la transición vítrea del PVB. El segundo fenómeno de relajación se manifiesta en M’’ (T) como un pico de mayor amplitud a una temperatura de 130°C, y corresponde a un descenso pronunciado de M’ (T). Este segundo fenómeno de relajación corresponde a la carga de espacio del PVB. Por otra parte, los gráficos obtenidos de M’(T) y M’’ (T) para la muestra de PVB-Fe2O3, muestran que tanto la transición vítrea como la carga de espacio se ven modificados por la dispersión de nanopartículas de Fe2O3. El pico de relajación correspondiente a la transición vítrea se desliza hacia las altas temperaturas, mientras que la amplitud del pico de relajación asociado a la carga de espacio disminuye considerablemente. Este último comportamiento, puede interpretarse como una disminución de la carga de espacio debido a que las nanopartículas de Fe2O3 facilitan la disipación de carga eléctrica, evitando su acumulación en la matriz polimérica. CONCLUSIONES A partir de mediciones experimentales obtenidas mediante DDA se construyeron las curvas de la parte real y la parte imaginaria del módulo eléctrico complejo, mediante las cuales se logró identificar de 46 manera clara la manifestación eléctrica de la transición vítrea del PVB, así como la carga de espacio a temperaturas superiores a su temperatura de transición vítrea. Efectuando el mismo análisis para una muestra del material híbrido PVB-Fe2O3 se concluyó que la carga de espacio disminuyó considerablemente en el material híbrido, lo cual es producto de las nanopartículas de Fe2O3 dispersas en el PVB. Estos resultados permitirán darle un aprovechamiento más adecuado a los materiales híbridos en aplicaciones eléctricas, electrónicas y mecatrónicas. REFERENCIAS 1. G.C. Delgado-Ramos; Nanotechnology in Mexico: Global trends and national implications for policy and regulatory issue; Technology in Society, 2014, Vol. 37, pp. 4–15. 2. F.C. Adams, C. Barbante; Nanoscience, nanotechnology and spectrometry; Spectrochimica Acta Part B, 2013, Vol. 86, pp. 3–13. 3. M. Colombo, S. Carregal-Romero, M.F. Casula, L. Gutiérrez, M.P. Morales, I.B. Böhm, J.T. Heverhagen. D. Prosperi, W.J. Parak; Biological applications of magnetic nanoparticles; Chem. Soc. Rev., 2012, Vol. 41, pp. 4306–4334. 4. D. Stanicki, L. Vander Elst, R.N Muller, S. Laurent; Synthesis and processing of magnetic nanoparticles; Current Opinion in Chemical Engineering, 2015, Vol. 8: pp. 7–14. 5. M.E. Reyes Melo, V.A. González González, J.F. Luna Martínez; Materiales híbridos magnéticos; Ingenierías, 2011, Vol. XIV, No. 53, pp. 6-12. Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 �La carga de espacio en materiales híbridos / Martín Edgar Reyes Melo, et al. 6. J.F. Luna-Martínez, E. Reyes-Melo, V. Gonzalez-Gonzalez, C. Guerrero-Salazar, A. Torres-Castro, S. Sepúlveda-Guzmán; Synthesis and characterization of a magnetic hybrid material consisting of iron oxide in a carboxymethyl cellulose matrix; Journal of applied polymer science, 2013, Vol. 127, No. 3, pp.2325-2331. 7. J.G. Puente Córdova; Síntesis y caracterización de un material híbrido de matriz polimérica de polivinil butiral. Tesis de Maestría, 2013, Universidad Autónoma de Nuevo León, México. 8. J.G. Puente Córdova, M.E. Reyes Melo, B.C. López Walle, V.A. González González; Materiales poliméricos dieléctricos; Ingenierías, 2012, Vol. XV, No. 57, pp. 29-37. 9. B. López-Walle, J. Romo-Rico, J. PuenteCórdova, M. Reyes-Melo; Synthesis and mechanical characterization of magnetic hybrid materials with PVB as polymeric matrix for micro-actuation applications; MRS Proceedings, 2014, Vol. 1708, mrss14-1708-vv04-37. 10. A.B. Salunkhe, V.M. Khot, J.M. Ruso, S.I. Patil; Synthesis and magnetostructural studies of amine functionalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles; Royal Society of Chemistry Adv., 2015, Vol. 5, pp. 18420–18428. 11. M. Carraro S. Gross; Hybrid materials based on the embedding of organically modified transition metal oxoclusters or polyoxometalates into polymers for functional applications: A review; Materials, 2014, Vol. 7, pp. 3956-3989. 12. L.I. Ramajo, M.S.I .Castro, M.M.I. Reboredo; Fenómenos de relajación interfacial en compuestos epoxi/aluminio; Revista Matéria, 2008, Vol. 13, No. 2, pp. 405 – 411. 13. M. Mudarra López; Estudio de la carga de espacio en polímeros amorfos por espectroscopia Ingenierías, Abril-Junio 2015, Vol. XVIII, No. 67 dieléctrica; Tesis Doctorado, 2000, Universitat Politècnica de Catalunya, España. 14.C. Perrin, V. Griseri, Ch. Laurent; Space charge detection in KaptonR and PTFE polymer films by the open pulsed electro-acoustic method; High Performance Polymers, 2008, Vol. 20, pp. 535–548. 15.D.K. Das-Gupta; Space charge and dielectric polarization in polymers; Proc. of the 6th International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials; 2000, pp. 24-29. 16.M. Carmo Lança, E.R. Neagu, R.M. Neagu, C.J. Dias, J.N. Marat-Mendes; Space charge studies in LDPE using combined isothermal and non-isothermal current measurements; IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation; 2004, Vol. 11, No. 1, pp. 25-34. 17.C. Laurent; Diélectriques solides et charge d’espace; Techniques de l’ingénieur, 1999, pp. D 2 305 1-13. 18.P.T. McCarthy, R.G. Reifenberger, T.S. Fisher; Thermionic and photo-excited electron emission for energy-conversion processes; Frontiers in energy research - Nanoenergy technologies and materials; 2014, Vol. 2, No. 54, pp.1-15. 19.M. Arous, F. Karray, H. Hammami, G. Perrier; Study of the space charge relaxation in poly ether ether ketone (PEEK); Phys. Chem. News 10, 2003, pp. 05-07. 20.J.C. Dubois; Propriétés diélectriques des polymères; Techniques de l’Ingénieur, 1998. 21.R. Coelho; Physics of dielectrics for the engineer; Elsevier Scientific Publishing Co.; 1979. 22.R. Richert, H. Wagner; The dielectric modulus: relaxation versus retardation; Solid State Ionics, 1998, Vol. 105, pp. 167-173. 47 �Eventos y reconocimientos CURSO ASHRAE MONTERREY El pasado 15 de enero, se inauguró el Curso de Refrigeración organizado por el Capítulo Monterrey de ASHRAE Monterrey en acuerdo con la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. La pintora Irma Herrera frente a una de sus obras en la exposición “Sensaciones de color”. El Ing. Enrique Garay de la Garza (de frente), durante la exposición del curso de refrigeración ofrecido por el Capítulo Monterrey de ASHRAE en acuerdo con la FIME. EXPOSICIÓN “SENSACIONES DE COLOR” El pasado 18 de febrero, se inauguró dentro del Espacio del Arte de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, la exposición individual de la pintora Irma Herrera, titulada “Sensaciones de color”. La inauguración finalizó con un mensaje del Director de la FIME, Dr. Jaime A. Castillo Elizondo, quien agradeció ampliamente a la pintora por compartir con la comunidad su talento, a través de esta muestra. 48 SIMPOSIO IBEROAMERICANO El pasado 23 de febrero, el M.C. Fernando Banda Muñoz, Subdirector de Vinculación y Relaciones, en representación del Dr. Jaime A. Castillo Elizondo, Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, llevó a cabo la inauguración del XII Simposio Iberoamericano sobre Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia. Este evento se organizó en conjunto con la Comisión Federal de Electricidad con la FIME coordinado por el Dr. Ernesto Vázquez Martínez. Entre los asistentes se contó con la presencia del Ing. Ricardo Orozco Mendoza, Gerente de Protección de la Subdirección Transmisiones de la CFE y el Ing. Rivero Rivera Payan, Subgerente de Protección de la Gerencia Regional Transmisión del Noreste. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año. XVIII, No. 67 �Eventos y reconocimientos El Dr. Ernesto Vázquez Martínez, dando un mensaje durante la inauguración del simposio. RECONOCIMIENTO INTERNACIONAL El pasado 4 de marzo, el Rector Jesús Ancer Rodríguez, dio a conocer a la comunidad universitaria, el logro que la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica obtuvo por parte del Consejo de Acreditación para la Ingeniería y la Tecnología (ABET, por sus siglas en inglés), que avala la calidad internacional del Programa de Ingeniero en Materiales que se ofrece en esta facultad. En este acto estuvieron presentes también el Dr. Daniel González Spencer, Secretario de Relaciones Desde la izquierda: Dr. Daniel González Spencer, Lic. María Elena Barrera Bustillos, Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Dr. Jaime A. Castillo Elizondo, MEC. Rogelio G. Garza Rivera, y el Lic. Jorge E. Valle de la Cruz. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año XVIII, No. 67 Internacionales de la UANL; la Lic. María Elena Barrera Bustillos, Directora General del Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI); Dr. Jaime A. Castillo Elizondo, Director de la FIME; el MEC. Rogelio G. Garza Rivera, Secretario General de la UANL, y el Lic. Jorge E. Valle de la Cruz, Director de Acreditación y Evaluación Internacional de la UANL. El Dr. Castillo Elizondo expresó que este logro se debe al trabajo de un equipo sólido de maestros, administrativos y estudiantes, reconociendo al MC. Esteban Báez Villarreal, quien en su momento, como director, se comprometió con esta experiencia. GALERÍA DE LOS PROFESORES EMÉRITOS El pasado 4 de marzo, el Rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Dr. Jesús Ancer Rodríguez, acompañado del Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Dr. Jaime Arturo Castillo Elizondo, develaron una serie de placas con los nombres de los profesores eméritos, en la Galería de Profesores Eméritos, que se encuentra ubicada en un lugar especial junto a las oficinas administrativas de la FIME. En la galería lucen los nombres de los 8 profesores de la FIME que cuentan con este reconocimiento a su trayectoria profesional y aporte académico: el MC. Guadalupe Evaristo Cedillo Garza (conferido en 1987), Ing. Jorge Manuel Urencio Ábrego (1995), Ing. Antonio Cayetano Garza Garza (1998), El Dr. Jaime A. Castillo Elizondo (izq.), develando junto con el Dr. Jesús Ancer Rodríguez, inaugurando la Galería de los Profesores Eméritos. 49 �Eventos y reconocimientos MC. René Mario Montante (1998), MC. Fernando Javier Elizondo Garza (2006), MC. Cástulo E. Vela Villarreal (2008), MC. Manuel Amarante Rodríguez (2010) y el Dr. José Lis Cavazos García (2011). FERIA UNIVERSITARIA DEL LIBRO UANLeer El pasado 11 de marzo, el Rector de la Universidad Autónoma de Nuevo Léon, Dr. Jesús Ancer Rodríguez, inauguró la Feria Universitaria del Libro UANLeer 2015 en el Centro Cultural Colegio Civil, acompañado del Dr. Celso José Garza Acuña, Director de Publicaciones de la UANL; M. Stéphane Gaillard, Director de la Alianza Francesa de Monterrey, el Dr. Mario Humberto Rojo Flores, Director de la Facultad de Ciencias de la Comunicación; y del Premio Nobel de Literatura 2008, Jean Marie Le Clézio; a quien se le entregó la presea denominada “La Flama”, distinción que otorga la UANL a los invitados más 50 ilustres. Este año la Alianza Francesa es el invitado de honor en esta celebración dedicada a la lectura. Desde la izquierda: Dr. Mario Humberto Rojo Flores, Dr. Celso José Garza Acuña, M. Stéphane Gaillard, M. José Manuel Blanco, Director Cultural de la Alianza Francesa. En la rueda de prensa en la que se anunció la Feria Universitaria del Libro UANLeer 2015. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año. XVIII, No. 67 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL * Enero - Marzo 2015 Pablo Emilio Pimentel Villasmil, Maestría en Ingeniería Aeronáutica con orientación en estructuras. Tesis: “Estudio del comportamiento del cuerpo y aletas plegables en un cohete de un sistema lanza cohetes múltiples”, 13 de enero. Víctor Hugo Oropeza Cárdenas, Maestría en Ingeniería en orientación Eléctrica, (Por materias) 14 de enero. Manuel Medrano Contreras, Maestría en Ingeniería de la Información con orientación en Informática. Proyecto: “Metodología para la Implementación de BI (Bussines InteligenceInteligencia de Negocios) en las empresas”, 15 de enero. Héctor Javier García Rodríguez, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Diseño y Análisis (Por materias), 21 de enero. Francisco Javier Cavazos García, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecánica (Por materias), 22 de enero. Miguel Ángel González Leal, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operación (Por materias), 26 de enero. Adán Orlando González Ugalde, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad, (Por materias), 27 de enero. Reyes Alejandro Paura Rodríguez, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad. Tesis: “Planificación libre de Gluten”, 9 de febrero. * Información proporcionada por la Coordinación de Titulación de Posgrado. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año XVIII, No. 67 Anakita Nanda, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Tesis: “Fitting phase type distributions to service process with sequential phases”, 10 de febrero. Edgar Alejandro Rodríguez Castro, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura. Tesis: “Tipo de fractura presente en bielas”, 11 de febrero. Carlos Enrique Gutiérrez Durán, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con orientación en Materiales. Tesis: “ Estudio del comportamiento eléctrico (corriente vs tiempo) de materiales poliméricos”, 13 de febrero. Daniel Tovar Díaz, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales, (Por materias), 17 de febrero. Yareth Gutiérrez Molina, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operación, (Por materias), 17 de febrero. Melissa Selene Moreno Sánchez, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad. Proyecto: “Dirección empresarial”, 18 de febrero. Rodrigo Villareal Manrique, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad. Proyecto: “Reducción de arranques”, 18 de febrero. Martha Idalia Rodríguez Matamoros, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operación. Tesis: “Minimización de faltantes por temporalidad mediante un manejo en el pronóstico de las demandas”, 20 de febrero. 51 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL Rodolfo Castillo López, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura. Tesis: “Diseño de cable submarino para alta tensión de corriente alterna”, 23 de febrero. José Eduardo Trejo de la Torre, Maestría en Logística y Cadenas de Suministro con orientación en Dirección y Operación. Proyecto: “Optimización de costos de distribución para una empresa de clase mundial”, 23 de febrero. Pedro Omar Molina Sauceda, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura. Tesis: “Fallas de tiempo de ciclo en máquinas de hielo”, 27 de febrero. Eric Arvey Garza Rodríguez, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con orientación en Materiales. Tesis: “Propiedades mecánicodinámicas de nanopartículas termofijas”, 27 de febrero. Jessica Alejandra Eng Gómez, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Diseño y Análisis. Proyecto: “Análisis de los clusters en China y su influencia en la cadena de valor”, 2 de marzo. Héctor Treviño Castro, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en 52 Relaciones Industriales, (Por materias), 6 de marzo. Laura Karina Saldaña Rojo, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operación. Proyecto: “Optimización de Manejo y costos para materiales de los tipos B y C”, 9 de marzo. Carlos Alberto Flores Martínez, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operación. Tesis: “Mejora de la velocidad de inventario mediante la implementación de un sistema de conteo periódico”, 15 de marzo. José Antonio Ramírez Figueroa, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Tesis: “Ahorro de energía en compresores de aire”, 18 de marzo. Enrique Alejandro Díaz Torres, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura. Tesis: “Reducción de sobreconsumo de compuesto de PVC”, 26 de marzo. Miguel Francisco Durón Martínez, Maestría en Ingeniería con orientación en Eléctrica, (Por materias), 27 de marzo. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año. XVIII, No. 67 �Acuse de recibo Journal of Water Resource and Protection Revista EIA El Journal of Water Resource and Protection (JWARP) está dedicado a los últimos avances en la protección de recursos hidráulicos. Se publica mensualmente en línea e impreso (ISSN: 19453094) y en línea (http://www.scirp.org/Journal/ Home.aspx?JournalID=46), por Scientific Research. Su objetivo es registrar el estado del arte y promover la investigación en estas áreas. Un ejemplo del contenido de esta revista se puede apreciar en el primer número de 2015, volumen 7, número 1, con el artículo: “Spatial-Temporal Dynamics of Runoff Generation Areas in a Small Agricultural Watershed in Southern Ontario”, el cual muestra una metodología para identificar la generación de escurrimientos en ciertas áreas dentro de las cuencas, validada mediante mediciones en una cuenca localizada en el sur de Ontario. La Revista EIA es una publicación científica y tecnológica de la Escuela de Ingeniería de Antioquia, Colombia (ISSN: 1794-1237) que divulga resultados de investigación en el campo de la ingeniería, el desarrollo tecnológico y la innovación. La revista se publica semestralmente y se puede consultar en http://revista.eia.edu.co/ . Un ejemplo del material que presenta es el artículo “Calibración de los parámetros de un modelo de horno de arco eléctrico empleando simulación y redes neuronales“ que apareció en el volumen. 11, número 22 (2014), que presenta un modelo que permite determinar su comportamiento con respecto al tipo de carga. Se hace énfasis en el problema de la calibración de los parámetros utilizando redes neuronales con resultados que muestran un error máximo de 4.1 %. JAAG Ingenierías, Abril-junio 2015, Año XVIII, No. 67 MAGG 53 �Colaboradores Blumschein, Jörg Graduado de ingeniero de la Universidad de Magdeburg, Alemania (1992), en donde estudió Cibernética Técnica y Medición de Procesos. Desde 1992 trabaja en el Departamento de Desarrollo de Relevadores de Protección Eléctrica de SIEMENS, como experto en sistemas de protección. Caballero Hernández, Diana Profesor Investigador en la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. Biólogo (2000), maestría en Inmunobiología (2003), Doctorado en Microbiología (2009) por la UANL. Postdoctorado en el Instituto de Neurobiología, UNAM, México (2009-2010), postdoctorado en el Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa, Sevilla, España (2010-2012). Cantú Cárdenas, María Elena Maestría en Ciencias con especialidad en Microbiología Industrial (2000). Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León. Doctorado en Ciencias con orientación en Farmacia (2010). Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León. Coordinadora del Posgrado en Microbiología de 2010 a la fecha. Jefe del Laboratorio de Biotecnología de 2011 a la fecha. Chávez Guerrero, Leonardo Ingeniero Mecánico Metalúrgico (2001) y Maestría en Materiales, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (2004). Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología por el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (2008). Postdoctorado en ParisTech de Paris, Francia 54 (2011). Postdoctorado en la escuela de Química de la Universidad de St Andrews, Escocia (2012). Derbez García, Edmundo Licenciado por la Facultad de Ciencias de la Comunicación (1988) y por la Facultad de Filosofía y Letras de la UANL (2002), además cuenta con un diplomado en Apreciación de las Artes, MARCOUANL (2003). Ha sido reportero, enviado especial, editor y directivo informativo y colaborador en revistas de la UANL y externas. De 1985 a 1995 trabajó en el Diario de Monterrey; de 1997 a 2009 en Vida Universitaria y actualmente es director del Centro de Documentación y Archivo Histórico de la UANL. Dzienis, Cezary Ingeniero Electricista de la Universidad de Tecnología de Varsovia, Polonia, en 2003. Trabajó en la División de Electrónica Industrial y Sistemas de Control hasta 2004. Obtuvo su doctorado en 2007, en la Universidad de Magdeburg, Alemania, trabajando en la Coordinación de Redes de Potencia Eléctrica y Fuentes de Energía Renovables. A partir de 2008 es investigador en el área de algoritmos de control de SIEMENS Berlín. Elizondo Escamilla, Denisse Margarita Químico Farmacéutico Biólogo (2014), Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León. Garza Cervantes, Javier A. Químico Farmacéutico Biólogo (2014), Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León, estudiante de Maestría en Ciencias Ingenierías, Abril-junio 2015, Año. XVIII, No. 67 �Colaboradores con orientación en Microbiología Aplicada, FCQ-UANL. López Walle, Beatriz Ingeniera Mecánica -opción Mecatrónica- (2003) por la UNAM. Doctora en Microrobótica (2008) en la Université de France-Comte, en Besançon, Francia. Catedrático Investigador de la FIME y el CIIDIT de la UANL. Miembro del SNI nivel I. Ortiz Martínez, Margarita Químico Farmacéutico Biólogo (2008), Maestría en Ciencias con orientación en Farmacia, Facultad de Ciencias Químicas (2011). Puente Córdova, Jesús Gabino Ingeniero Mecánico Electricista (2010) y Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales (2013) por la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Actualmente es estudiante de doctorado en Ingeniería de Materiales en la misma institución. Catedrático investigador en la FIME. Quintero, Jaisiel Egresado de la Licenciatura en Ingeniería Electrónica en 2008 en el Instituto Tecnológico de Saltillo; obtuvo la Maestría en Planeación con Acentuación en Capital Humano en la UA de C en 2009. Actualmente trabaja en la SGRTNE, C.T. Carbón II, de la Comisión Federal de Electricidad. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año XVIII, No. 67 Rentería Baltiérrez, Flor Yanhira Ingeniería Industrial con especialidad en Calidad y Manufactura (2008), Instituto Tecnológico de Delicias, Chih., México. Maestría en Ciencia de Materiales (2012), Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C., Chih., México. Estudiante de Doctorado en Ingeniería de Materiales, en la FIME-UANL. Reyes Melo, Martín Edgar Ingeniero en Industrias Alimentarias por la Facultad de Agronomía de la UANL. Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales por la FIME-UANL. Doctorado en Ciencia de Materiales (2004) en la Universidad Paul Sabatier de Toulouse, Francia. Ha obtenido el Premio de Investigación UANL en 1999, 2004, 2009, 2011 y 2012. Es catedrático investigador en la FIME y el CIIDIT de la UANL. Es miembro del SNI nivel I. Salazar Salazar, Ovidio Profesor Investigador de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Autónoma de Tamaulipas. Yelgin, Yilmaz Estudió ciencias computacionales en la Universidad Técnica de Berlín, Alemania, graduándose en 2004, y desde 2006 trabaja en el Departamento de Desarrollo de Relevadores de Protección Eléctrica de SIEMENS. 55 �Información para colaboradores Se invita a profesionistas, profesores e investigadores a colaborar en la revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril y reportes de investigación. El envío de artículos a la revista Ingenierías para su publicación implica el ceder los derechos de autor a la UANL. Es requisito que las colaboraciones sean producto del trabajo directo de los autores estableciendo claramente su contribución; y que estén escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. Las contribuciones no deberán estar redactadas en primera persona. Todos los artículos recibidos estarán sujetos a arbitraje de tipo doble anónimo siendo el veredicto inapelable. Los criterios aplicables a la selección de textos serán: originalidad, rigor científico, precisión de la información, el interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo. CRITERIOS EDITORIALES Los autores de artículos de revisión o divulgación deberán contar con una producción directa reconocida en la temática de interés de la revista. Estos trabajos deben ofrecer una panorámica del campo temático, separar las dimensiones del tema, mantener la línea de tiempo y presentar una conclusión que derive del material presentado. No se aceptan reportes que muestren solamente mediciones. Los artículos deben presentar los resultados de las mediciones acompañados de su análisis detallado, un desarrollo metodológico original, una manipulación nueva de la materia o ser de gran impacto y novedad social. Sólo se aceptan modelos matemáticos que sean validados científicamente dentro del propio trabajo. No se aceptarán trabajos basados en encuestas de opinión o entrevistas, a menos que aunadas a ellas se realicen mediciones y se efectúe un análisis de correlación 56 para su validación. No se aceptan protocolos de investigación, proyectos, propuestas o trabajos de carácter especulativo. Los artículos a publicarse en partes, deben enviarse al mismo tiempo, pues se arbitrarán juntos. LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar para su consideración editorial: artículo, material gráfico, fichas biográficas de cada autor con un máximo de 100 palabras, en formato electrónico .doc en Word, en CD o por e-mail a la dirección: revistaingenierias@gmail.com El título del artículo no debe exceder de 80 carácteres. El número máximo de autores por artículo es cinco. La extensión de los artículos no deberá exceder de 15 páginas tamaño carta (incluyendo gráficas y fotos) en tipografía Times New Roman de 11 puntos a espacio sencillo. Los artículos deben incluir un resumen tanto en español como en inglés, de no más de 100 palabras, así como un máximo de 5 palabras clave tanto en español como en inglés. Las referencias deberán ir numeradas en el orden citado en el texto. Las fichas bibliográficas incluirán, en orden, los siguientes datos: Autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de publicación, volumen y número de páginas. Debe incluirse al menos una imagen o gráfica por página, con resolución de al menos: 300 dpi y 15 cm en su lado más pequeño. Las imágenes además de estar incluidas en el artículo, deben enviarse en archivos individuales en formato .tif, .eps o .jpg CONTACTO Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio 7, 1er. piso, ala norte. Tel.: 8329-4000 Ext. 5854 Fax: 8332-0904 E-mail: revistaingenierias@gmail.com Ingenierías, Abril-junio 2015, Año. XVIII, No. 67 �Código de ética Autores Los autores deben presentar una narración concisa y exacta del trabajo desarrollado, así como una discusión objetiva de su significado intelectual y científico. Los autores deben abstenerse de ofrecer los mismos manuscritos que se encuentren en consideración por otras publicaciones. Los autores deben incluir en su manuscrito detalles suficientes y referencias a fuentes de información públicas para hacer posible la reproducción del trabajo por terceros. Los autores deben abstenerse de presentar críticas personales en sus trabajos. Los autores deben citar aquellas publicaciones que son antecedentes esenciales para comprender el trabajo. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo de las instituciones y organismos que hayan contribuido significativamente al desarrollo del trabajo, así como a colaboradores que hayan contribuido de manera importante, pero sin que hayan llegado a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo a colaboradores fallecidos que hayan contribuido de manera importante, pero sin que lleguen a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera, señalando la fecha de su muerte. Los autores deben abstenerse de utilizar nombres ficticios o seudónimos. Los autores deben responsabilizarse del material que presentan en su manuscrito. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido mediante comunicación privada que no se localice en publicaciones. Revisores Los autores deben abstenerse de incluir información obtenida en el proceso de servicios confidenciales, tales como documentación para concursos o solicitudes de becas. Los revisores deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido de manera confidencial sin el permiso explícito correspondiente. Los autores deben abstenerse de citar publicaciones que no se relacionen o que sólo se relacionen remotamente con la materia. Los autores deben abstenerse de incluir como autores a terceros que no cumplan con el criterio de coautoría, el cual consiste en la contribución significativa al desarrollo y preparación del trabajo. Los autores deben incluir a los coautores fallecidos que cumplan con el criterio de coautoría, asentando la fecha de su muerte. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año XVIII, No. 67 Los revisores deben declinar cualquier invitación para evaluar un manuscrito si no se consideran calificados, carecen de tiempo para juzgar o se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los revisores deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los revisores deben abstenerse de expresar críticas personales. Los revisores deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los revisores deben abstenerse de utilizar o difundir información, argumentos o interpretaciones no publicadas contenidas en un manuscrito bajo consideración, 57 �excepto con el consentimiento expreso de los autores posteriormente al proceso de evaluación. Los revisores deben considerar en su revisión posibles errores o fallas de los autores al citar el trabajo relevante de otros. Los revisores deben informar al editor si encontraran alguna semejanza substancial entre el manuscrito y cualquier otro trabajo. Los revisores no deberán intentar contactar a los autores, si hubieran inferido su identidad, previamente a haber emitido su fallo. Editor El editor debe dar consideración justa e imparcial a todos los manuscritos ofrecidos para su publicación, juzgando cada uno de sus méritos científicos o tecnológicos, sin prejuicios de raza, género, religión, creencia, origen étnico, ciudadanía, filosofía o política del autor. El editor debe considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. El editor debe abstenerse de expresar crítica personal. El editor debe explicar y apoyar su juicio final para que los autores comprendan el fundamento de las observaciones. El editor debe abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando cuente con el permiso del autor. El editor deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a ninguna persona fuera de aquellos a los que se les solicite consejo profesional. El editor debe respetar la independencia intelectual de los autores. El editor debe procesar los manuscritos con diligencia. El editor debe ejercer su responsabilidad y la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación. 58 El editor debe delegar en los miembros del consejo editorial o comité técnico la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación en casos en que se presente conflicto de interés con el editor. El editor debe delegar la responsabilidad y autoridad editorial a alguno de los miembros de los consejos editoriales cuando él sea autor o coautor de un manuscrito que se somete a consideración de la revista. Cuerpo Editorial (Consejos Editoriales y Comité Técnico) Los miembros del cuerpo editorial deberán estar dispuestos a otorgar consejo al editor en las situaciones requeridas. Los miembros del cuerpo editorial deben declinar cualquier invitación para brindar consejo si se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los miembros del cuerpo editorial deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los miembros del cuerpo editorial deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de expresar críticas personales. Los miembros del cuerpo editorial deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando se cuente con el permiso del autor. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a cualquier persona fuera de aquellos que se les solicite consejo profesional. Los miembros del cuerpo editorial deberán respetar la independencia intelectual de los autores. Ingenierías, Abril-junio 2015, Año. XVIII, No. 67 �Ingenierías, Abril-junio 2015, Año XVIII, No. 67 59 �60 Ingenierías, Abril-junio 2015, Año. XVIII, No. 67 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2015 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 18 Número Número de la revista 67 Mes de publicación Mes cuando se publicó Abril-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2015, Año 18, No 67, Abril-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Aguilar Garib, Juan Antonio, Editor Ocañas Galván, Cyntia, Redacción Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/04/2015 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020830 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Carga de espacio Dieléctricos Nanopartículas magnéticas PVB Sustentabilidad