https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20742/Ingenierias_2003_Vol_6_No_19_Abril-Junio.pdf 15efc36ccfaa3a82461b42efed5f886d PDF Text Text ���Editorial: El paradigma de la vinculación entre ciencia y sociedad Virgilio A. González González Profesor del Doctorado en Ingenieria de Materiales de la FIME-UANL E-mail: vigonzal@ccr.dsi.uanl.mx La vinculación entre el sector académico y la sociedad es en todo el mundo una actividad estratégica para el desarrollo social y económico de las naciones, las cuales requieren que la inversión que hacen en las universidades y centros de investigación se traduzca más rápidamente en satisfactores sociales y en ventajas competitivas con otras naciones, aún y cuando éstas sean socios de tratados económicos y comerciales. La vinculación de los Grupos Académicos y de Investigación (GAI) con la sociedad es un paradigma que ha servido de guía al CONACYT desde su fundación en la década de los 70, razón por la cual sus programas indicativos han tenido títulos como: “Sustitución de importaciones”, “Aprovechamiento de recursos naturales”, “Alimentos”, “Energía”, etc. En otras palabras, desde su inicio y hasta la fecha (casi 30 años), la idea del desarrollo de la investigación en México, ha sido y es concebida como necesariamente vinculada a las necesidades de la Nación. Con afortunadas excepciones, en las universidades y en los centros de investigación ha habido poca vinculación entre los grupos académicos y los sectores social y económico, lo cual se refleja en pocos ingresos por contratos, en la mínima cantidad de patentes y en la ínfima cantidad de patentes en uso. Para lograr el éxito en la vinculación de los grupos académicos y de investigación se requiere, que los GAI sean un sistema con capacidad, infraestructura y organización, orientados a este fin. Como prerequisito para conseguir estructurar dicho sistema es indispensable uniformizar los conceptos involucrados con las actividades y productos de los GAI, esto no es trivial, los ejemplos más sobresalientes de esta dificultad son los conceptos de investigación básica, aplicada, desarrollo tecnológico, innovación y servicios. Por otra parte la formación de recursos humanos se puede contemplar desde la perspectiva de los alumnos como cliente o bien como los profesionistas como producto para ofrecer a la sociedad. Ambas perspectivas, aunque válidas, determinan diferencias estratégicas en la formación académica . Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI No. 19. 3 �Editorial / Virgilio A. González González Los GAI tienen tres funciones substantivas: a) Formar recursos humanos competitivos internacionalmente, b) Generar conocimientos y tecnologías en sus áreas de especialidad mediante proyectos de investigación básica y c) Apoyar el desarrollo social y económico del país y de la región mediante proyectos de servicios técnicos, tecnológicos, de investigación aplicada y de desarrollo tecnológico para los sectores público y privado. Las tres funciones son interdependientes (figura 1) y son necesarias para el desenvolvimiento exitoso del GAI. Fig. 1.- La interdependencia de la formación de recursos humanos, la investigación básica y la investigación aplicada y el desarrollo tecnológico. Los clientes de los GAI como unidades de servicio y/o negocio se pueden englobar en tres tipos (figura 2), que son: a) Otros grupos académicos y de investigación con quienes intercambia recursos humanos y conocimientos, b) El sector público a quien se le transfieren resultados de servicios académicos y técnicos, proyectos de investigación aplicada y de desarrollo tecnológico a cambio de financiamiento y c) El sector productivo privado, a quien también se le ofrecen servicios académicos y de investigación, solamente que la relación tiene una característica de negocios mucho más acentuada. Mientras que con el sector público se establecen convenios y contratos en los que las utilidades pudieran ser marginales, con el sector productivo se establecen contratos donde los precios se rigen por las leyes del mercado. Además, con el sector productivo los tipos de servicios y proyectos que se requieren (al menos potencialmente), son mucho más diversos. Las dinámicas de cada mercado (otros GAI, sector social y sector productivo), son diferentes y el impacto o implicaciones del éxito o fracaso de los proyectos también se diferencian. 4 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol VI, No. 19. �Editorial / Virgilio A. González González Fig. 2. Relaciones de vinculación de los grupos académicos y de investigación con el resto de la sociedad. Como en toda unidad de negocios, los GAI tienen que ofrecer y promocionar sus productos, convenciendo a sus clientes que estos son de calidad, con un precio justo y que su adquisición significará ventajas en relación a la competencia, mejoras financieras (utilidades) o satisfactores sociales. En otras palabras, es necesario tener una estrategia de ventas de los productos y servicios del GAI. Es claro que para promocionar los productos, es necesario tenerlos bien definidos (descritos) y bien estructurada su producción y prestación a precios competitivos, con el máximo de calidad y en el mínimo del tiempo. En México, las instituciones que han tenido experiencias exitosas de vinculación son aquellas que han sabido atender en forma eficiente a los tres sectores en que se pueden englobar los clientes y que han apoyado y mantenido con altos estándares de calidad las tres funciones esenciales de los GAI: a) formación de recursos humanos, b) investigación aplicada y servicios, c) investigación básica. En el caso particular de la FIME-UANL, hay experiencias exitosas en proyectos con la industria, en investigación básica y en formación de recursos humanos de alto nivel. Esto se ha reflejado en la aceptación de sus egresados, los que actualmente se desempeñan satisfactoriamente en México y en países como EUA, Canadá, Francia e Inglaterra, otro indicador son los servicios y proyectos de investigación que se desarrollan a empresas de diversos ramos como la industria metal–mecánica, la eléctrica, de cerámicos y polímeros, además de la publicación de artículos técnicos y científicos en revistas nacionales e internacionales de reconocido prestigio. El éxito de este modelo puede ser considerado como el punto de partida que permita establecer estrategias para que las instituciones y sus GAI mejoren su capacidad, infraestructura y organización, lo que con seguridad permitirá acceder a estadios superiores de vinculación con los diferentes sectores de nuestra sociedad. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI No. 19. 5 �Empresas mineras y metalúrgicas en Monterrey, México. 1890-1908 Parte I. Las minas. César Morado Macías E-mail: cmorado@mail.nl.gob.mx ABSTRACT The aim of this article is to verify the assumption that the mining and metal smelting activities were factors of economic development and caused regional liaisons.We seek to explain the relations between the metal mining industry developed in the states of Coahuila and Nuevo León, Mexico with the sprouting of three metallurgical plants founded the year of 1890 on the Nuevo León state. Chronologicaly it is considered the period 1890-1908 and the city of Monterrey, as well as it’s area of economic influence.1 The work will appear in three parts: first on the mining, the second on the smelting and third on the mechanisms of integration between mining and metallurgy. KEYWORDS Mining, Smelting, Metallurgy, Monterrey, Nuevo León, México. RESUMEN El objetivo de este ensayo es comprobar el supuesto de que la actividad minera y de fundición de metales fue factor de desarrollo económico y propició lazos regionales; se busca explicar la vinculación de la minería de metales industriales desarrollada en Coahuila y Nuevo León, con el surgimiento de tres plantas metalúrgicas fundadas el año de 1890 en la capital nuevoleonesa. Cronológicamente se alude al período 1890-1908 y espacialmente a Monterrey, así como su área de influencia económica.1 El trabajo se presentará en tres partes: la primera sobre la minería, la segunda sobre las fundiciones y la tercera sobre los mecanismos de integración entre minería y metalurgia. PALABRAS CLAVE Minería, fundición, metalurgia, Monterrey, Nuevo León, México. AUGE DE LA MINERÍA DE METALES INDUSTRIALES Estabilidad política y social, capitales disponibles, infraestructura ferroviaria y legislación moderna que fomentaba el desarrollo del ramo, hicieron posible, a partir de 1885, la revitalización de la minería nuevoleonesa. A fines del siglo XIX con el auge de la industrialización, creció ampliamente la demanda de metales industriales. La industria eléctrica norteamericana requería grandes cantidades de plomo. Por esta razón y gracias al Arancel McKinley, para 1893 teníamos en Monterrey funcionando tres plantas metalúrgicas: Nuevo León Smelting, Peñoles y Asarco, conocidas popularmente como fundición 1, 2 y 3 respectivamente. 6 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Empresas mineras y metalúrgicas en Monterrey, México. 1890-1908. Parte I / César Morado Macías Los peritos mineros habían localizado en varios puntos de Nuevo León, numerosas vetas de plomo argentífero, muchas de estas propiedades mineras, o fundos, eran los mismos que fueron explotados durante el período colonial; sin embargo, las bajas leyes de plata que contenían y la disminución de su precio en el mercado hacía incosteable su explotación. Ahora interesaban más el plomo, el zinc, el cobre y el hierro. México dejaba atrás la minería de metales preciosos y se introducía en los industriales. Tan sólo en Monterrey, tenían su domicilio social más de cuatrocientas empresas dedicadas a la explotación de esta nueva minería, funcionando con capital de empresarios regiomontanos.2 Hace algunos años iniciamos una investigación en torno a la problemática de esta pequeña y mediana minería. Entre 1890 y 1908 clasificamos nueve centros mineros en función de la localización de sus fundos, ver tabla I, de estos los clasificados del I al VI están en Nuevo León y del VII al IX en Coahuila. En los protocolos notariales del Archivo General del Estado de Nuevo León, se localizaron 405 actas constitutivas de compañías mineras entre 1890 y 1908 -excluyendo las empresas metalúrgicas-, seleccionamos un universo de 400, para estudiar sus accionistas. No se intentó realizar demografía empresarial, sino sólo ubicar el monto de las inversiones y a quienes las realizan. Tabla I. Clasificación de los centros mineros. (1890 a 1908). CENTROS MINEROS NÚMERO DE FUNDOS EXPLOTADOS MINERAL I. Lampazos 16 Plomo, Hierro, Zinc, Cobre II. Cerralvo 15 Plomo, Cobre III. Villaldama 5 Plomo, Zinc, Cobre IV. Monterrey 31 Plomo, Zinc, Cobre V. Vallecillo 3 Plomo, Zinc VI. Santa Catarina 32 Plomo, Zinc, Cobre VII. Monclova 75 Plomo, Hierro, Cobre VIII. Sierra Mojada 7 Plomo, Zinc, Cobre IX. Ramos Arizpe 19 Plomo, Zinc, Cobre Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Foto 1. Estación terminal del cable transportador de metales en las Minas de San Pedro. La mayoría de las compañías fueron sociedades anónimas, como tales, regían su funcionamiento por el Código de comercio. Todas tenían domicilio legal en Monterrey, lo que evidencia la importancia de la ciudad como centro financiero, que ya por ese entonces había desarrollado una sobresaliente infraestructura bancaria, en la que destacaban el Banco Mercantil de Monterrey (1899) y el de Nuevo León (1892), además de numerosas casas que brindaron financiamiento en forma independiente. Es preciso acotar que la mayoría de los accionistas de los dos establecimientos bancarios tienen participación en compañías mineras. Su listado, sería también el de los principales empresarios mineros. Mediante una revisión exhaustiva a las actas constitutivas de las empresas, se evidenció que un grupo de 14 familias invierten en 358 empresas, es decir un contundente 89.5% del total: Zambrano, Ferrara, Rivero, Cueva, Larralde, Armendáriz, Madero, Hernández, Chapa, Maiz, Muguerza, Dresel y Santos. Encabezan el índice la familia Zambrano Eduardo, Adolfo, Onofre, Gregorio, Octaviano, Ildefonso, Francisco, Nicéforo-, con intereses en 79 corporaciones representando el 19.75% del universo de 400. Le siguen los Ferrara -Miguel, Antonio, Vicente-, con 54 participaciones, es decir un 13.75 %. Continúan los Rivero -Ramón, Víctor, Juan, Valentín Rivero y Valentín Rivero Gajá- con 31 compañías y un 7.75 %. La familia Cueva -Federico, Eusebio, Atenedoroinvierte en 23 compañias, un 5.75%; Los Larralde 7 �Empresas mineras y metalúrgicas en Monterrey, México. 1890-1908. Parte I / César Morado Macías -Adolfo y Rómulo- aparecen en 21 compañías, o sea un 5.75%. Con participación en 19 empresas cada una aparece la familia Hernández -Mariano, José y Antonio V. Hernández- y los Madero -Ernesto, Gustavo, Francisco Madero, padre, y Francisco 1. Madero, hijo- representando un 4.75%. La familia Chapa -Leobardo, Francisco, Jesús, Longino, Policarpo- figuran en 17 sociedades mineras al igual que los Sada -Francisco, Alberto, Leopoldo- lo que significa un 4.75%. Con 15 empresas aparecen 4 familias, los Maiz -Joaquín, Justo, Agustín, José-; los Muguerza -José, José Antonio y Venancio- ; los Santos -Ignacio, Apolonio, Nicolás- y solitariamente don Gustavo Dresel, cada uno representa un 3.75% del universo de 400. Otras familias que aparecen son los Ancira que invierten en 14 empresas al igual que los Castillón, los Belden participan en 13; los Robertson en 11, los Gorostieta y Canales figuran en 10 cada una. Con 9 participaciones están los Piazzini y los Coindreau, los Mendirichaga con 6 y los Milmo con sólo 4. Conviene subrayar que los empresarios mineros más destacados; Vicente Ferrara, Gustavo Dresel y las familias Maiz, Zambrano, Rivero y Madero, ver grafica 1, figuran también como accionistas de las plantas fundidoras como parte de un proceso de integración económica.3 Foto 2. Estación de embarque de los metales en los carros del ferrocarril minero en las Minas de San Pedro. LA LÓGICA DE LAS INVERSIONES: PRECIOS Y MONTOS DE PRODUCCIÓN Debemos analizar ahora, en qué medida la inversión es determinada por el mercado. Parecen destacarse 5 variables importantes -desde luego no autónomas que van a incidir en la lógica de las inversiones: 1) La existencia de capitales locales y de un clima financiero favorable a la inversión. 2) La disposición de tecnología para realizar el proceso de fundición de los metales. 3) La cercanía del mercado norteamericano y su acceso por ferrocarril. 4) La demanda del plomo en el mercado mundial. 5) Las fluctuaciones del precio. GRÁFICA I PRINCIPALES FAMILIAS DE MONTERREY QUE INVIERTEN EN MINERIA DURANTE EL PERIODO 1890-1908 DR SA MU ZA MA SD CH HE FE MA AM RI LA ZAMBRANO LARRALDE CHAPA DRESEL 8 FERRARA ARMENDARIZ SADA SANTOS CU RIVERO MADERO MAIZ CUEVA HERNANDEZ 18 MUGUERZA Foto 3. Primera estación del cable de las Minas de San Pedro. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Empresas mineras y metalúrgicas en Monterrey, México. 1890-1908. Parte I / César Morado Macías Foto 4. Edificio de la Administración de las Minas de San Pedro. Como los tres primeros aspectos los hemos subrayado en otro punto, nos limitaremos a las dos últimas variables. Nos basaremos al respecto en el subíndice de Metales industriales no ferrosos, que nos proporciona Guadalupe Nava en el capítulo sobre minería, de la Historia Moderna de México, coordinada por Daniel Cosío Villegas. Es obvio que el ritmo de industrialización que viven México y el mundo en ese período, requiere de plomo, cobre y zinc a gran escala. Sin embargo, el alza de los precios varía en cada uno de los metales industriales que suben a una tasa anual promedio de 2.1 % entre 1891-1892 y 1910-1911. En el caso que nos ocupa, el plomo, su ascenso fue a una tasa anual muy moderada (1.9 %.); con tres fluctuaciones muy importantes: 1) Una baja sensible entre 1897-1898, 2) Una enorme tendencia alcista a partir de 1898 y hasta 1901, 3) Una caída muy considerable a partir de 1906, que se prolonga hasta 1908, en que el precio continúa bajo. Con estos antecedentes es fácil relacionar los cuadros sobre número de empresas organizadas entre 1890-1908 y la magnitud de los montos invertidos. Vemos así cómo en 1890, sólo se iniciaron tres compañías, pero en cuanto se instalan las metalúrgicas, se establecen 14 con un alto promedio de inversión por empresa. Hacia 1896 suben las expectativas y se fundan 38 sociedades mineras, pero ante la baja del precio al año siguiente sólo se organizan 23 y en 1898 sólo catorce. Es a partir de la segunda parte de este año cuando se produce un repunte importante que genera 15 nuevas empresas en 1899 y 82 en 1900. Es claro que este mayor número de compañías en 1900 coincide con el punto más alto en que se encontraba el precio del plomo. El auge se mantiene en 1901 -se fundan 69 compañías-, y empieza a descender en 1903 -apenas 26-, para luego lograr una relativa estabilidad que se rompe en 1906-1908, con la caída del precio. En este último año, sólo algunos arriesgados inversionistas organizan un par de empresas. Foto 5. Entrada a las minas ubicadas en la zona de “El Diente”, Monterrey, México. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 9 �Empresas mineras y metalúrgicas en Monterrey, México. 1890-1908. Parte I / César Morado Macías Por lo que se refiere al volumen físico de la producción de metales industriales no ferrosos, su explotación, a nivel nacional creció a una tasa media anual del 7.5%. La del plomo crece de una manera considerable entre 1891 y 1893, para disminuir gradualmente su crecimiento hasta 1898 y desde ahí subir a excelentes niveles entre 1899 y 1905, momentos en que empieza a declinar la producción. En general este subíndice de Guadalupe Nava, coincide con los períodos de auge y decadencia de nuestra minería regional. Cabe destacar que Nava también apunta que las vetas nuevoleonesas rendían en general 80 kilos de plomo, 45 de cobre y 3 de plata por tonelada de mineral beneficiado. Antes de pasar a la geografía minera, debemos señalar que el 85.5 % del universo de 400 empresas estudiadas explota plomo; 2.2 % cobre; 2.5 % hierro; y resta un 9.98 % cuya explotación no fue posible determinar. UBICACIÓN DE LOS FUNDOS MINEROS La localización de los fundos mineros es importante porque: 1) Refleja el destino de las inversiones de empresarios regiomontanos. 2) Confirma la hegemonía de Monterrey como centro de negocios del noreste. 3) Define los principales centros de trabajo minero y da pie para validar, en qué medida su dinámica poblacional es impactada por la lógica del desarrollo minero. Así, del universo de 400 empresas analizadas, 162, el 40.5%, explotan fundos en Nuevo León y 123, equivalentes al 30.75%, en Coahuila, sumando estos 2 estados tenemos un 70.25 %, lo que nos muestra claramente la enorme vinculación entre ambas entidades, misma que amerita que se analice la ubicación de los principales centros mineros de estos estados, como haremos más adelante. Tenemos además, 22 fundos mineros en Zacatecas -5.5 %-; 15 en Chihuahua -3.75 %-; 14 en Tamaulipas -3.5 %-; y 14 en Durango -3.5 %-. Con menor significación, 5 compañías explotan fundos de San Luis Potosí, 2 en Puebla, 2 en Texas, y una más en Querétaro. Cabe señalar que en el caso de 54 empresas, no se encontraron elementos indicadores de la localización de los fundos, en el acta constitutiva. Como hemos venido señalando, se desarrollaron numerosas explotaciones en el norte y centro de Nue- 10 vo León. Sólo hemos considerado 5 centros mineros para estudiarlos más detenidamente: Cerralvo, Lampazos, Villaldama, Santa Catarina y Monterrey, ver gráfica 2 y tabla II. Solamente para efectos de localización de minas y en consideración a su tradición minera, incluimos a Vallecillo. GRÁFICA II UBICACION DE LOS FUNDOS MINEROS NUEVOLEONESES VALLECILLO 3% CERRALVO 13% MONTERREY 27% LAMPAZOS 16% VILLALDAMA 13% SANTA CATARINA 28% CERRALVO LAMPAZOS VILLALDAMA SANTA CATARINA MONTERREY VALLECILLO Tabla II. Explotación de los fundos mineros en Nuevo León (1980 – 1908) CENTROS MINEROS NÚMERO DE FUNDOS PORCENTAJE 1. Cerralvo 15 3.75% 2. Lampazos 19 4.75% 3. Villaldama 5 1.25% 4. Santa Catarina 32 8.0% 5. Monterrey 31 7.75% 6. Vallecillo 4 1% TOTALES 106 26.5% Nota: En Nuevo León había 162 fundos, de los cuales 126 se localizaban en 6 centros mineros principales y el resto en otras localidades. Los puntos porcentuales son respecto al universo de 400 fundos. Fuente: Notarios del A.G.E.N.L. En Coahuila localizamos tres zonas mineras que destacan ampliamente por encima de explotaciones dispersas y aisladas. Si sumamos el total de fundos en ambos estados, observaremos que estos 9 centros mineros concentran una cantidad de 207 puntos de explotación, el Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Empresas mineras y metalúrgicas en Monterrey, México. 1890-1908. Parte I / César Morado Macías Foto 6. Instalaciones de la Mina de Zaragoza, Monterrey. México. 51.75% del universo estudiado. Si elaboramos una simple deducción, habremos de calcular que por lo menos la mitad de las 54 compañías que no especifican la localización de sus minas están en estas zonas, el porcentaje aumenta a 58.50% Si reducimos el universo de referencia a cada uno de los dos estados, veremos que los seis centros mineros de Nuevo León, concentran el 65.43 % de las explotaciones. Para el caso de Coahuila las tres zonas consideradas tienen el 82.11 % de las minas, ver gráfica 3 y tabla III. GRÁFICA III UBICACION DE LOS FUNDOS MINEROS COAHUILENSES SIERRA MOJADA 7% RAMOS ARIZPE 19% MONCLOVA 74% RAMOS ARIZPE MONCLOVA SIERRA MOJADA Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Tabla III. Explotacion de los fundos mineros en Coahuila. (1890-1908). CENTROS MINEROS NÚMERO DE FUNDOS PORCENTAJE 1. Ramos Arizpe 19 4.75% 2. Monclova 75 18.75% 3. Sierra Mojada 7 1.75% 101 25.25% Totales Nota: Los puntos porcentuales son relativos al universo de 400 fundos. Para el caso de Monclova, incluye su área de influencia: Candela, Frontera y Múzquiz. Fuente: Notarios del A.G.E.N.L. NOTAS 1. Buena parte del ensayo es producto del « Seminario sobre Integración Regional de Minería y Metalurgia en el norte y centro de México, durante el Porfiriato» , convocado por el Colegio de la Frontera Norte, el Colegio de San Luis, y el Archivo General del Gobierno de Nuevo León, que sesionó en San Luis Potosí durante enero de 2002 y en abril del mismo año en Monterrey. Memoria de 11 �Empresas mineras y metalúrgicas en Monterrey, México. 1890-1908. Parte I / César Morado Macías Foto 7. Terminal del ferrocarril en las instalaciones mineras de “El Diente”, Monterrey. México. este encuentro en prensa. 2. César Morado “Economía Minera en torno a Monterrey. Tres plantas metalúrgicas”. Ponencia presentada en el Tercer Congreso Internacional de Minería. Escuela de Minas de Colorado, Denver Colorado EUA, 6-10 de junio de 1994. 35p. 3. Para dimensionar mejor la participación accionaria de las familias señaladas, ver la gráfica correspondiente. Para su realización se revisaron las actas constitutivas de 410 empresas registradas en los protocolos de los principales notarios públicos de Monterrey: Tomás Pacheco, Francisco L. Pérez, Anastacio Treviño. BIBLIOGRAFÍA Benavides Hinojosa, Artemio. El general Bernardo Reyes. Vida de un liberal porfirista. Ediciones Castillo. Monterrey, México.1998. Cerutti, Mario. Burguesía y Capitalismo en Monterrey, 1850-1910. México. Claves Latinoamericanas,1983. Covarrubias Mijares, Rosana. et-al. Tierra, fuego, aire, agua. Un estudio sobre el devenir urbanístico y arquitectónico de la Fundidora de Monterrey. 12 Gobierno de Nuevo León. Monterrey, México, 2000 García Valero, José Luis. Nuevo León una historia compartida. Coedición del Instituto Mora y el gobierno de Nuevo León. México, 1989. Gómez Serrano, Jesús. Aguascalientes: Imperio de los Guggenheim. Fondo de Cultura Económica. 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San Pablo # 180, Col. Reynosa, México, D. F. 02200, México. ABSTRACT Ceramic materials with both high superficial area and porosity have been frequently employed in catalytic applications such as: water treatment, gas control emissions and percolation process. The present paper describes the fabrication of a monolithic ceramic by the extrusion technique. Transversal section of the final product is formed by small equilateral triangles; the product itself is also triangular in shape. The form of the monolith allows stacking for building the catalytic reactors. Likewise, its cross section exhibit high specific surface area. The material used for the fabrication of the monolith was alumina, because of its high chemical stability in different mediums, it also allows to obtain high porosity values after sintering by an appropriated heated cycle. Aspects of the fabrication technique, as well as results of the characterization made by textural analysis, density, microscopy and mechanical properties will be analyzed. KEYWORDS Production, alumina, ceramics, extrusion. RESUMEN Los materiales cerámicos con altas áreas superficiales y porosidades son frecuentemente empleados en aplicaciones catalíticas tales como: tratamiento de aguas, control en la emisión de gases y procesos de percolación. El presente artículo describe la fabricación de un monolito cerámico por la técnica de extrusión. La sección transversal del producto final está formada por pequeños triángulos equiláteros, el producto en sí también tiene forma triangular. La forma del monolito permite su apilamiento para la construcción de reactores catalíticos. Igualmente, su sección transversal facilita la obtención de altas superficies específicas. El material usado para la fabricación del monolito fue alúmina, ya que este material es muy estable químicamente en medios acuosos, asímismo Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 13 �Producción de cerámicos triangulares base alúmina... / Enrique Rocha Rangel et al con este material es posible obtener altos valores de porosidad después de la sinterización mediante un ciclo de calentamiento apropiado. Aspectos de la técnica de fabricación, así como resultados de la caracterización hecha por análisis de texturas, densidad, microscopía y propiedades mecánicas serán aquí analizados. Palabras clave Producción, alúmina, cerámicos, extrusión. INTRODUCCIÓN El uso de materiales cerámicos en la construcción de soportes catalíticos es cada vez más común, debido a que se pueden fabricar en una gran diversidad de formas geométricas al mismo tiempo que su porosidad y área superficial específica puede ser controlada. Existen diferentes técnicas para conformar los materiales cerámicos en barras, tubos y perfiles.1-3 Para que después de acuerdo a su forma se puedan apilar para la construcción de reactores catalíticos. La extrusión es una de estas técnicas de conformado, en la cual se hace una masa constituida por una mezcla de diferentes compuestos entre los cuales se tienen: polvos cerámicos, plastificantes, solventes y dispersantes. Esta masa será deformada plásticamente haciéndola pasar a través de un dado cuya sección transversal dará a la masa la forma geométrica final deseada. Después de su extrusión el perfil cerámico es secado y sinterizado de manera controlada para obtener en el mismo las propiedades físicas deseadas. El objetivo de este trabajo es la fabricación por extrusión de perfiles cerámicos monolíticos con sección transversal triangular hechos a base de alúmina. La alúmina es una materia prima de bajo costo y su estudio ha sido tan amplio que en la actualidad puede ser sinterizada controlando sin problemas su porosidad y área superficial específica. DESARROLLO EXPERIMENTAL Fabricación del monolito cerámico La técnica empleada para la obtención del monolito cerámico es la extrusión directa combinada con un proceso de sinterizado. El dispositivo para la extrusión directa fue diseñado y fabricado por los autores y antes ya ha sido bien descrito. 4 14 Esencialmente el dispositivo consiste de un contenedor, émbolo, dado y el soporte del dado, fabricado todo en acero inoxidable 316. El sistema es ensamblado a una máquina de ensayos universales (Instron modelo, 1125, EUA). La pasta cerámica fue preparada usando un 75% peso de alúmina - Al2 O3 (A12 Alcoa, ~ 5mm, EUA), un 18% peso agua destilada y un 7% peso de un plastifícante cuyo nombre comercial es methocel (Tecnomold, S.A., México), este compuesto es un polímero cuya temperatura de descomposición es de 150ºC. Estos constituyentes fueron amasados manualmente hasta obtener una pasta homogénea y consistente. La pasta se coloca en el contenedor y se aplica en la misma una precarga de 200 Kgf para eliminar aire atrapado en la misma. A continuación la pasta es extruida aplicando presiones de 500 Kgf y velocidades de 200 mm/s. De aquí se obtienen los monolitos en verde con forma triangular, estos monolitos entonces son secados al aire durante 72 horas. El siguie nte paso consiste en la sinterización de los monolitos en verde para la cual se ocupa un horno eléctrico de resistencias con capacidad de calentamiento de 1,600ºC (Carbolite, RHF17/3E, EUA). Resultados preliminares 5-9 indican que 1,100ºC es una buena temperatura de trabajo para evitar distorsiones en la geometría del producto. Así los monolitos se sinterizan a 1,100ºC durante (2, 4, 6 y 8 horas). La variación del tiempo de sinterización tiene el propósito de determinar su efecto en la porosidad y área superficial específica del producto final. Caracterización del monolito cerámico La caracterización de los monolitos sinterizados se hace mediante las técnicas siguientes: La densidad y porosidad abierta se determinan a través del método de Arquímedes. El área superficial específica se evalúa por medio de la absorción física de nitrógeno. La morfología de la microestructura se observa por microscopia electrónica de barrido utilizando electrones secundarios. La dureza del monolito se midió con ayuda de un durómetro empleando escala Rockwell F. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tamaño y forma del monolito Observaciones visuales de las piezas recién extruidas permiten afirmar que el monolito conformado presenta la geometría y tamaño del diseño original. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Producción de cerámicos triangulares base alúmina... / Enrique Rocha Rangel et al Observaciones de las mismas después del secado al aire durante 72 horas muestran en las piezas pequeños defectos superficiales como rugosidades y rebabas. La figura 1 presenta dos vistas del monolito obtenido después de la etapa de sinterización a 1,1000 C durante 4 horas. Como puede observarse después de la sinterización la forma geométrica del monolito se mantiene, igualmente no se aprecian distorsiones en el mismo. Por esta razón es factible el apilamiento de varias piezas de manera tal que se pueden construir reactores de diferentes tamaños y formas mediante el apilamiento de varios monolitos. Cada monolito triangular mide 2.54 cm de lado, la longitud en este caso es de 15 cm. Sin embargo, la misma puede ser modificada durante la extrusión. En su sección transversal el monolito está constituido por 81 triángulos equiláteros de 0.3 cm de lado y con un espesor de pared de 0.05 cm. Esta geometría permite la obtención de un área superficial muy grande, requerimiento importante en la construcción de reactores catalíticos. a Porosidad abierta y textura La figura 2 muestra las gráficas de los valores de porosidad abierta y área superficial específica en función del tiempo de sinterizado a 1,1000 C. El efecto del tiempo en ambas curvas es evidente. Principalmente, después de 4 horas de tratamiento el valor del área superficial específica tiene una marcada disminución. Este efecto también se refleja en la porosidad y en el tamaño de poro de los monolitos sinterizados que se presenta en la tabla I. Se tiene que el tamaño de poro disminuye aproximadamente 4 Å al pasar de 2h a 8h de sinterización. Estas disminuciones con el tiempo de la porosidad abierta, área superficial específica y tamaño de poro son debidas al fenómeno de sinterización que siempre viene acompañado de la formación de cuellos entre partículas adyacentes, coalescencia de las mismas y finalmente crecimiento de ellas. Lógicamente mayores tiempos de sinterización implican que el efecto de éste sea más marcado. Como consecuencia de esto se obtendrán productos más densos, situación que también se puede corroborar al observar la tabla I en donde se presentan los valores de densidad del monolito en función del tiempo. El proceso de sinterizado es muy importante en el procesamiento de los materiales cerámicos ya que a través del mismo se consigue la consolidación de los productos y se obtienen las mejores características físicas y mecánicas en los mismos. Sin embargo, este debe ser controlado eligiendo las temperaturas y los tiempos de tratamiento de tal manera que se alcancen las propiedades deseadas en los productos. Por lo mismo, altas temperaturas o tiempos largos de tratamiento no siempre son lo mejor para la consolidación de los productos. Caso particular el de b Fig. 1. Monolitos cerámicos triangulares fabricados mediante extrusión y sinterización a 1,1000C por 4 horas. (a) vista sección transversal, (b) arreglo de varios monolitos. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Fig. 2. Gráficas que muestran la variación de la porosidad abierta y área superficial específica del monolito sinterizado a 1,100 0 C en función del tiempo de sinterización. 15 �Producción de cerámicos triangulares base alúmina... / Enrique Rocha Rangel et al Tabla I. Valores de tamaño de poro, densidad y dureza en los monolitos sinterizados a 1,100 0 C como una función del tiempo de sinterizado. Tiempo de sinterización (Horas) Tamaño de poro (A) Densidad (g/cm3) Dureza Rockwell F 2 85 +/- 3 3.06 233 4 85 +/- 2 3.10 235 6 85 +/- 4 3.17 248 8 82 +/- 3 3.20 250 a b este trabajo, en donde se desea fabricar un cerámico con fines catalíticos, para lo cual es necesario que el mismo presente áreas superficiales grandes, propiedad que a su vez depende de la porosidad y tamaño de poro en el material. Por lo que de acuerdo a la figura 2 y tabla I, tiempos de sinterizado mayores a 4h no son recomendables en la obtención del monolito cerámico aquí deseado. Fig. 3. Microestructura de los monolitos cerámicos sinterizados a 1,1000C por 4 horas. Dureza Los resultados de las mediciones de dureza se muestran en la tabla I. Aquí se observa que no hay grandes variaciones en esta propiedad toda vez que los valores son reportados en escala Rockwell F. Sin embargo, si se tiene presente una secuencia ascendente en la medida que el tiempo de sinterizado es mayor. Este comportamiento es lógico ya que una mayor consolidación del producto se obtiene con mayores tiempos de tratamiento (ver tabla I -valores de densidad- y figura 2) lo que implica mayores propiedades mecánicas en el cerámico fabricado. mejor en la foto (b) el tamaño de los poros es muy pequeño en algunos casos y esto hace que el área superficial específica sea grande. El efecto de la sinterización se alcanza a observar por la formación de cuellos entre algunas de las partículas de la figura (b). Es probable también que las partículas más grandes aquí presentes se deban al crecimiento y coalescencia de las mismas durante el sinterizado. Lógicamente los tamaños principales de poros de algunos amstrongs reportados en la tabla I no son posibles de distinguir en estas fotografías. Microestructura La microestructura del monolito triangular sinterizado a 1,1000 C durante 4h se presenta en la Figura 3. Aquí se tienen dos fotografías tomadas a diferentes aumentos en un microscopio electrónico de barrido. En ambas fotos se observa una microestructura muy homogénea constituida por partículas de alúmina con formas alargadas y tamaños que varían entre 1 y 5 µm. No se alcanza a apreciar la presencia de poros muy grandes en la muestra. Sin embargo, sí se tiene una buena distribución de la porosidad misma que se aprecia CONCLUSIONES Dos características importantes que deben reunir los soportes catalíticos son presentar grandes porosidades y áreas superficiales específicas. En este trabajo se describió la fabricación de un monolito cerámico cuya sección transversal está formada por pequeños triángulos equiláteros, y el producto en sí también tiene forma triangular, esta forma geométrica se establece con el propósito de poder apilar diferentes piezas para la construcción de reactores catalíticos en donde se vean magnificadas las dos propiedades físicas que se comentan líneas arriba. Una situación importante durante la sinterización del 16 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Producción de cerámicos triangulares base alúmina... / Enrique Rocha Rangel et al material es controlar las condiciones de tiempo y temperatura de manera tal que la forma geométrica del monolito se mantenga y se alcancen altos valores de porosidad y superficie específica en un material cuya densidad permita buenos valores de propiedades mecánicas. De esta forma para el material aquí fabricado se establecen como las condiciones de sinterizado tiempos de 4 horas a 1,100 ºC de temperatura. REFERENCIAS 1. J.S. Bradley, O. Vollmer, R. Rovai and F. Lefebre, "Microporous Silicon Nitride - Based Solid Bases", Advanced Catlytic Materials - 1998, ed. P.W. Lednor, D.A. Nagki and L.T. Thompson, vol 549, Materials Research Society. 2. K.R. Butcher and G.R. Pickrell, "A New Generation of Ceramic Foams with Small Pore Size", Advanced Catalytic Materials - 1998, ed. P.W. Lednor, D.A. Nagki and L.T. Thompson, vol 549, Materials Research Society. 3. J.W. Halloran, "Role of Powder Agglomerates in Ceramic Processing", Advances in Ceramics, vol. 9, Forming of Ceramic, ed. By J.A. Mangels and Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. G.L. Messing, pp. 67-75, 1983. 4. R. Hernández López, E. Rocha Rangel and M. Rodríguez Cruz, "Production and Characterization of Hexagonal Ceramic Packing", Ceram. Eng. Sci. Proc., 2001, vol. 22, [3], pp.209-214 5. R. Hernández López, E. Rocha Rangel and M. Rodríguez Cruz, "Production of Honey-Comb", Ceram. Eng. Sci. Proc., 2000, vol. 21, [4], pp.415420 6. J.R. Peshek, "Ceramic Components by Injection Molding", Advances in Ceramics, vol. 9, Forming of Ceramic, ed. By J.A. Mangels and G.L. Messing, pp. 220-233, 1983. 7. I.M. Lachman, R.D. Bagley and R.M. Lewis, "Thermal Expansion of Extruded Cordierite Ceramics", Am. Ceram. Soc. Bull., 60, [2], pp. 202-205, 1981. 8. I.M. Lachman and R.N. McNally, "HighTemperature Monolithic Supports for Automobile Exhaust Catalysis", Ceram. Eng. Sci. Proc., 2, [5-6], pp.337-351, 1981. 9. J. Vara, "Woodburning: The Catalytic Combustor Comes of Age", Country Journal, pp. 92-99, 1982. 17 �Ciencia y valores sociales Manuel Rojas Garcidueñas Profesor Emérito del ITESM y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias. Hace varios años tuve oportunidad de charlar con un grupo de profesores de secundaria para presentar un libro de texto. Introduje un cuestionamiento: considerando que la gran mayoría de egresados de la secundaria no seguirían estudios profesionales, ¿qué utilidad deben dejar los cursos de ciencia a quienes serán artesanos, choferes, empleados de comercio, etc? Porque si no van a dejarles algo, sería mejor cambiarlos por cursos de comportamiento cívico o social. La impresión que tuve (quizá errónea o no aplicable a todos los egresados de normal superior) es que no habían reflexionado sobre el tópico pues se concretaron a discutir sobre los objetivos de aprendizaje marcados en el libro. Al parecer había confusión entre instruir y educar, pero la diferencia entre ambos, es importante. Artículo publicado en la revista CiENCiAUANL, Vol. VI, No. 1, Enero-Marzo de 2003. 18 NECESIDAD DE VALORES Los valores son conceptos que norman nuestra vida personal y social. Son tan necesarios que, de hecho, siempre existen. El punto es, ¿son congruentes entre sí?, ¿conducen a una sociedad justa?, ¿a una vida de serena satisfacción? No se nace con valores, los niños son profundamente egoístas, injustos y caprichosos, y deben ser educados para actuar en sociedad. Los valores éticos (honestidad, justicia, filantropía, etc.) son fundamentales para el funcionamiento de toda sociedad. Existen valores éticos superiores, conocidos por militares pero no sólo por ellos, que pueden llegar a ser heróicos, si no es una palabra ridícula en estos tiempos, como la lealtad, la disciplina, el autosacrificio. Hay valores estéticos que deben ejercitarse para disfrutar de formas elaboradas del arte. Hay valores religiosos y filosóficos que llevan a la reflexión sobre problemas que el hombre se ha planteado siempre. La muerte, el sentido de la vida, etc. Muchos los contestan conforme una autoridad y un dogma preestablecido, otros quieren pensarlos por sí mismos. Dice Russell 1 que la filosofía oscila entre la ciencia y la teología: como teología especula sobre tópicos en los que no hay conocimiento definitivo pero como ciencia se apoya en la razón y no en la autoridad tradicional o revelada. Un buen ejemplo es la vida después de la muerte, imposible de sujetarse al método experimental y sobre la que existen diversas opiniones religiosas o filosóficas. Existen también, de manera muy importante en nuestra cultura, valores científicos. Se pensará que para poseerlos se necesita dotes de los que algunos carecen, pero esto es cierto para todos los valores pues cada individuo es un complejo de sus genes, su educación y su medio. Todos conocemos personas impermeables a la cultura artística: han acudido a conciertos y pinacotecas sin asimilar las artes; hay personas cuyos egoísmos y deshonestidad prevalecen sobre consejos y castigos familiares y sociales; a muchas personas los problemas Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Ciencia y valores sociales / Manuel Rojas Garcidueñas filosóficos les parecen locuras que no deberían preocupar al “hombre práctico”o cuya respuesta se deja a la tecnología. Sin embargo, la sociedad en general exige la existencia de valores, incluyendo los científicos, y por fortuna la mayoría de los hombres poseemos en mayor o menor grado los dotes personales necesarios para acceder a ellos. VALORES CIENTÍFICOS La enseñanza de la ciencia comprende una instrucción que comunica conocimientos, la cual se contempla en los objetivos de cada tópico o unidad y que, juzgando con optimismo quizá ingenuo, deja conocimientos útiles: por ejemplo, en biología conceptos sobre la enfermedad y la higiene, sobre el organismo humano y su cuidado, sobre ecología y conservación del ambiente. Laa enseñanza debe comprender también una educación científica que comunique una manera de pensar y de explicar el mundo y sus fenómenos. Los valores característicos de la ciencia (Rojas Garcidueñas2 ) son: a) La visión objetiva que hace ver las cosas y fenómenos en su propia realidad y no conforme al gusto o prejuicios del observador. b) El pensamiento lógico que exige explicaciones de las causas de los fenómenos que sean razonables y verificables, excluyendo causas imposibles de comprobar. c) El pensamiento crítico, comparando las construcciones teóricas con los hechos observados. Algunos han querido crear conflicto entre los valores científicos y los religiosos pero crearlos es artificioso: la ciencia se ocupa de estudiar fenómenos verificables sobre todo conforme al método experimental; las explicaciones metafísicas corresponden a la tecnología o a la filosofía. La naturaleza se conduce conforme a leyes y ello es comprobable científicamente; si esas leyes fueron dadas por un Creador y cómo conceptualizamos a dicho Creador es tema de la filosofía o de la tecnología pues no es cognoscible por el método científico. Los valores científicos se propusieron en el siglo XVII con Bacon, Descartes y Galileo, en quienes “hallamos por primera vez la convergencia de la Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. tradición práctica de los artesanos y técnicos con la gran tradición teórica y metodológica (Rossi3 ). Sobre ellos se han desarrollado la ciencia durante quinientos años para crear el mundo moderno. Con gran razón dice Pérez Tamayo4 que el mejor regalo de la ciencia no está en los resultados prácticos ni en los grandes esquemas conceptuales sino en el método científico, que es confrontar sistemática y rigurosamente los modelos teóricos con los fenómenos de la naturaleza. Este es el regalo que la enseñanza de la ciencia niega al dar solamente instrucción y no educación. STATUS DE LA ENSEÑANZA CIENTÍFICA En la vida personal y social los valores de la ciencia se suman a otros, no los sustituyen; por sí mismo el conocimiento no tiene contenido ético, puede usarse para bien o para mal. La ciencia no me dice que está mal robar a un banco; tampoco me dice que una sinfonía de Beethoven tiene mayor calidad estética que un corrido grupero. Creer que la ciencia cubre todo el espectro de valores y querer derivar de ella reglas de moral o principios metafísicos es una transposición cientificista que ha dado origen a doctrinas tan falsas como la eugenesia. Mas no por ello deja de ser cierto que la visión científica contiene valores básicos en la cultura occidental. No es fácil comunicar con éxito una educación científica y sus logros no son los deseables aún en países con alto presupuesto educativo. En un artículo desconsolador, Schermer 5 presenta datos publicados por la National Science Foundation en su Reporte Bienal de abril de 2002. En los Estados Unidos 30% 19 �Ciencia y valores sociales / Manuel Rojas Garcidueñas de la población cree en los ovnis, 60% cree en la parapsicología, 40% cree que la astrología es científica, 32% cree que hay “números de la suerte” y un 70% acepta la teoría magnética (talismanes curativos, imposición de manos por “psíquicos”, etc.). De los graduados en College con 9 o más cursos de ciencias solamente el 53% entienden el método experimental definido como comprobación de hipótesis. De los graduados en High School con 6 a 8 cursos de ciencias solamente el 38% lo entienden; en general en la población de Estados Unidos 70% no entiende el método científico. Schermer6 concluye que: “Aparentemente los estudiantes son incapaces de aplicar criterios científicos a los argumentos pseudocientíficos”; y para remediar esta triste situación propone que “...La clave es enseñar cómo funciona la ciencia y no solamente sus descubrimientos...enseñar ciencia no cómo hechos inconexos sino como un método diseñado para interpretar los fenómenos”. En México, como bien sabemos, la enseñanza media y media superior en ciencias está bastante maltrecha. El consumo masivo de alimentos chatarra, la carencia de higiene y la rapidez con que los sitios de recreo son convertidos en muladares confirman los desastrosos resultados de los exámenes rendidos por los egresados de secundaria y preparatoria y atestiguan que la instrucción en temas biológicos no ha dejado huella perceptible en la vida diaria. El impacto de la ciencia en cuanto educación de valores es prácticamente nulo. El mexicano común, que en muchos casos ha terminado secundaria, vive conforme a conceptos tradicionales, cree en el poder del “mal de ojo” y en las “limpias”; considera que los fenómenos naturales ocurren de modo caprichoso y no conforme a la existencia de leyes naturales y; así considera su propia vida como sujeta a un azar sobre el cual no tiene poder. La ciencia es razón y sigue siendo verdad el juicio de Jacob6 : “El siglo de las luces y el siglo XIX tuvieron la locura de pensar que la razón es suficiente para resolver todos los problemas. En la actualidad sería mayor locura decidir, como quieren algunos, que por no ser la razón suficiente, tampoco es necesaria”. La Academia Mexicana de Ciencias ha pedido que se elaboren programas educativos que “valoren temas científicos como componentes fundamentales 20 de la cultura”, es decir como valores sociales. Así como se presiona a los alumnos a no estudiar simplemente para pasar el examen sino para realmente obtener conocimientos, se debería concientizar al profesor de no ceñirse a explicar los objetivos de aprendizaje sino a comunicar los valores del método científico: objetividad, lógica y crítica en la enseñanza de los cursos de ciencia. REFERENCIAS 1. Russell, B.1969. La perspectiva científica. Ariel. Barcelona. 2. Rojas Garcidueñas, M. 2000. La ciencia y la sociedad mexicana. Ciencia UANL 4: 127-129. 3. Rossi, P. 1967. Los filósofos y las máquinas 14001700. Labor. Barcelona. 4. Pérez Tamayo, R. 1987. Acerca de Minerva. Fondo de Cultura Económica (Col. La Ciencia desde México). México. 5. Schermer, M. 2002. Smart people believe weird things. Scientific American Vol.287; num. 3 (september) p.19. 6. Jacob, F. 1982. El juego de lo posible. Grijalbo. Barcelona. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Obtención y caracterización de carburo y nitruro de silicio a partir de cascarilla de arroz Brenda Treviño Cardona, Idalia Gómez de la Fuente Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. E-mail: idaliagomez@fcq.uanl.mx Ventura Rodríguez Lugo Universidad Autónoma de Puebla. ABSTRACT * * * * * α - Si3N4 β − Si3N4 SiC β -β-SiC * * * * °* * ***** °° ° ° ° ° ° °° This paper presents a methodological study for the synthesis of SiC and Si3N4 from rice hulls of Tamaulipas, Mexico. Two different thermal treatments were applied to rice hull, first at 800°C during 3 hours under argon atmosphere, for the production of rice hull ash; which was then heated at 1,400°C during 8 hours in an inert atmosphere for the formation of SiC and for 6 hours at temperatures of 1,250°C to 1,400°C in a nitrogen atmosphere for the formation of Si3N4. Characterization was performed by X-Ray diffraction and scanning electron microscopy confirming the formation of b-SiC and a -Si3N4 with whisker morphology. KEYWORD Rice hull ash, silicon carbide, silicon nitrade. RESUMEN El presente trabajo muestra los resultados de un estudio metodológico para obtener SiC y Si3N4 a partir de cascarilla de arroz proveniente del sur del estado de Tamaulipas; para lo cual se realizaron dos pirólisis en muestras de cascarilla de arroz, la primera a 800°C durante 3 horas, obteniéndose así cenizas, las cuales fueron procesadas térmicamente para obtener los compuestos de interés. Para la obtención de SiC se realizó una segunda pirólisis a 1,400°C en intervalos de hasta 8 horas en atmósfera de argón y de 6 horas en atmósfera de nitrógeno en rangos de temperatura de 1,250°C a 1,400°C para la formación de Si3N4. Las muestras obtenidas se caracterizaron por difracción de Rayos X y por microscopía electrónica de barrido, confirmando la obtención del b-SiC y a -Si3N4, ambos con morfología de whiskers. PALABRAS CLAVE Ceniza de cascarilla de arroz, carburo de silicio, nitruro de silicio. INTRODUCCIÓN Debido al alto contenido de silicio en la cascarilla de arroz y sus usos potenciales como fuente de carbón activo, así como un alto contenido en fibras, cenizas crudas, además de tener propiedades abrasivas, de gran resistencia a la Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 21 �Obtención y caracterización de carburo y nitruro de silicio... / Brenda Treviño Cardona et al degradación, así como características de material puzolánico entre otros, permiten considerar a este desecho agro industrial como materia prima potencial en la obtención de compuestos cerámicos de diversas propiedades tanto químicas como físicas que pueden ser de utilidad industrial.1-7 Entre éstas se pueden considerar la obtención de carburo de silicio (SiC) y de nitruro de silicio (Si3N4), los cuales se definen como los cerámicos con más futuro para aplicaciones de ingeniería a altas temperaturas debido a sus excelentes propiedades mecánicas que son resultado de enlaces químicos con una elevada naturaleza covalente.8-10 Las reacciones involucradas para la obtención de SiC según June y Cutler11 son las siguientes: SiO2 ® SiO + ½ O2 ½ O2 + C ® CO SiO + C ® Si + CO Si + C ® SiC Obteniéndose la ecuación global: SiO2 + 3C ® SiC + 2 CO Siendo la disociación del SiO2 la reacción más importante para la posterior combinación con el C; para lo cual se utiliza atmósfera inerte para evitar la oxidación, favoreciendo así la formación de SiC.7,11 Para la obtención de Si 3N 4 se somete a la cascarilla de arroz a nitruración carbotérmica, a través de diversos procesos de pirólisis, en los cuales las reacciones más importantes son las siguientes:12 SiO2(s) + C(s) ® SiO(g) + CO(g) SiO2(s) + CO(s) ® SiO(g) + CO2(g) CO2(s) + C(s) ® 2CO(g) 3SiO(g) + 3C(s) + 2N2(g) ® Si3N4(s) + 3CO(g) Aquí podemos ver que la reacción más importante es la disociación del SiO2. DESARROLLO EXPERIMENTAL La cascarilla de arroz utilizada en este trabajo corresponde a una especie híbrida de arroz índico, obtenido especialmente para su producción en la zona Sur del Estado de Tamaulipas y fue caracterizada por diferentes técnicas físicas y químicas tales como Absorción Atómica (AA), Análisis Térmico (DTADTG), Espectrometría de Infrarrojo (FTIR) y 22 Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) con una sonda de microanálisis acoplada (EDS). La cascarilla de arroz se sometió a un proceso de lavado con una solución de HCl:H2O 1:1 molar, posteriormente se lavó con agua destilada hirviendo durante 2 horas, y se secó a 100°C en un horno eléctrico, esto con la finalidad de eliminar algunas impurezas tales como iones alcalinos que se encuentran en baja proporción.13 La cascarilla de arroz fue sometida a dos procesos de pirólisis, el primer tratamiento térmico se realizó para obtener la ceniza de cascarilla de arroz en condiciones de atmósfera inerte de argón durante 3 horas a una temperatura de 800°C.14 La ceniza obtenida fue caracterizada por AA, DRX, FTIR, MEB y EDS. Para la obtención de SiC se realizó una segunda pirólisis a la ceniza previamente obtenida, en atmósfera de argón a 1,400°C, variando el tiempo de residencia de 3 a 8 horas. Para la síntesis de nitruro de silicio se realizó también una segunda pirólisis a otra muestra de ceniza previamente obtenida, a temperaturas desde 1,250°C hasta 1,400°C pero en atmósfera de nitrógeno, variando el tiempo de residencia de 2 a 6 horas. Para eliminar el carbono excedente en ambos tipos de muestras procesadas, éstas se sometieron posteriormente a un tratamiento térmico a 900°C por 6 horas en un horno eléctrico.14,15 Los productos de reacción fueron caracterizados por DRX, FTIR, MEB y EDS. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Cascarilla de Arroz La tabla I muestra los resultados del análisis químico realizado por Absorción Atómica (AA) a la cascarilla de arroz. En ésta se puede observar que el Tabla I. Composición química de la cascarilla de arroz. Componente Valor obtenido (%P) SiO2 42.16 K 2O 0.472 MgO 0.053 CaO 0.127 PPI 57.188 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Obtención y caracterización de carburo y nitruro de silicio... / Brenda Treviño Cardona et al contenido de SiO2 es bastante alto comparado con el resto de los componentes (42.16% en peso). Se realizó el análisis térmico (DTA-DTG) para conocer la estabilidad térmica de la cascarilla de arroz, bajo dos tipos de condiciones: 20°C/min hasta 1,300°C, uno en atmósfera de aire extra seco y otro en atmósfera de argón, esto con la finalidad de obtener la razón de C/SiO2. En estos análisis se observaron tres eventos térmicos importantes: el primero ocurre aproximadamente a 80°C caracterizado por una pérdida en peso de 7.25% el cual corresponde a pérdida de humedad de la muestra; un segundo evento térmico se presenta a 323°C en el que existe una pérdida del 39% en peso debido a la degradación de los componentes orgánicos, principalmente celulosa, hemicelulosa y lignina; la tercera etapa representa una pérdida en peso del 29%, debida a la oxidación de residuos de carbón ocurrida aproximadamente a 454°C. Quedando al final del tratamiento térmico en aire extra seco un residuo (cenizas) de 24.66% en peso, el cual representa el contenido de sílice e impurezas inorgánicas en la cascarilla de arroz. En el análisis térmico en atmósfera de argón quedó un residuo de 34.3% en peso, correspondiente al contenido de sílice, carbón e impurezas de la cascarilla de arroz, determinándose de estos dos análisis que la cantidad de carbono contenido en la cascarilla de arroz es de 9.68% en peso, lo cual da una relación C/SiO2 = 2.61. La figura 1 muestra un espectro FTIR para la cascarilla de arroz, donde se puede observar la presencia de bandas de absorción características de los grupos funcionales de compuestos orgánicos. La banda de 3,515 cm-1 corresponde a OH que originan 0 2 4 6 8 10 1 54 3347 -OH % Transmitancia 52 3515 -OH 50 528 2930 -CH 2365 C=O 8 657 Si-O 6 787 Si-O 1310 C=O 48 4 1712 C=O 1649 C=C 46 2 44 1082 Si-O 4000 3000 2000 1000 -1 nœmero de onda (cm ) Fig. 1. Espectro FTIR de cascarilla de arroz. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 0 nitroxilos; en tanto la banda a 3,347 cm -1 es consecuencia de la presencia de agua, así mismo la aparición de bandas a 2,930 cm-1, 1,712 cm-1, 1,649 cm-1 y 1,310 cm-1 corresponden a enlaces C=O, C=C y C–H característicos de materiales orgánicos tales como la celulosa, hemicelulosa y lignina, por otra parte el modo de vibración a 2,365 cm-1 es característico del CO2 en el ambiente, así como también se observa la presencia de las bandas del enlace Si–O en 1082 cm-1, 787 cm-1 y 657 cm-1.16,17 En la figura 2 se muestra una micrografía en electrones retrodispersados de la parte externa de la cascarilla de arroz, donde se puede apreciar que está constituida por estructuras rectangulares de 60 mm perfectamente alineadas, con los contornos ondulados y esponjosos. Fig. 2 Micrografía de electrones retrodispersados de cascarilla de arroz. Cenizas de cascarilla de arroz Una vez caracterizada la cascarilla de arroz limpia y seca, se le dieron tratamientos térmicos (primera pirólisis) en atmósfera de argón a 800°C por 3 horas. En la figura 3 se muestra el espectro de absorción infrarroja de las cenizas de cascarilla de arroz, donde se observa la desaparición de las bandas de absorción de los compuestos orgánicos, quedando solamente las bandas de absorción características del enlace Si–O que se identifican a 1100 cm-1, 792 cm-1, y 465 cm-1.17 Esto concuerda con lo encontrado en el análisis térmico realizado a la cascarilla, pues a 800°C sólo se tiene la presencia de SiO2, C e impurezas. 23 �Obtención y caracterización de carburo y nitruro de silicio... / Brenda Treviño Cardona et al 0 2 4 6 8 10 10 70 60 8 50 6 counts 40 30 4 20 2 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2θ Fig. 3 Espectro de Difracción de Rayos X de las cenizas de cascarilla de arroz. La figura 4 presenta el análisis por difracción de rayos X realizado a la ceniza de cascarilla de arroz en el cual se identificó que la muestra, después de la primera pirólisis, tiene una estructura amorfa, debido a la observación de un cúmulo de intensidades (sin llegar a la cristalización), aproximadamente en 2q = 22° el cual corresponde a una reflexión característica de la sílice vítrea.18 Esta falta de cristalinidad conlleva a tener un sólido con una energía de activación más baja,19 lo que puede resultar en un mejoramiento de las condiciones de reacción tanto cinéticas como termodinámicas para la producción de los materiales de interés: SiC y Si3N4.8-10,19 0 2 4 6 8 10 20 15 8 792 Si-O 6 de arroz, después de haber sido sometida a la primera pirólisis, donde se pueden apreciar gran cantidad de conductos en forma de fibras con un diámetro de 1.5mm y longitudes de 92mm conformando una red de entrecruzados en forma de cuadros, sobre los cuales se observan estructuras en forma de aglomerados del orden de 30mm. Carburo de Silicio Para la obtención de SiC, se realizó una segunda pirólisis a las cenizas de cascarilla de arroz a 1,400°C en atmósfera de argón, variando los tiempos de reacción de 3 a 8 horas, en la figura 6 se presenta un espectro de FTIR de las cenizas tratadas a 1,400°C durante 8 horas, en éste se puede observar la presencia de las bandas de absorción características del Si-O; así como la presencia de una banda a 810 cm1, característica del SiC.20 5 85 4 80 75 Si-O 1100 0 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 403 -5 70 65 60 454 465 2 Si-O % Transmitancia 0 681 593 575 % Transmitancia 10 Fig. 5 Micrografía de la parte interna de la cascarilla de arroz después de ser sometida a la primera pirólisis. 55 -1 Fig. 4 Espectro infrarrojo de las cenizas de cascarilla de arroz. 492 50 1105 1040 928 881 852 nœmero de onda (cm ) 45 40 2500 2000 1500 1000 500 -1 nœmero de onda (cm ) En la figura 5 se presenta una micrografía en el modo de electrones retrodispersados de las cenizas en la que se observa la parte interna de la cascarilla 24 Fig. 6 Espectro infrarrojo de las cenizas tratadas a 1400°C en argón por 6 horas. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Obtención y caracterización de carburo y nitruro de silicio... / Brenda Treviño Cardona et al En la figura 7 se presenta la evolución de la reacción por difracción de rayos X en la segunda pirólisis, de 3 a 8 horas en atmósfera de argón a un flujo de 100 mL/min a 1,400°C, en donde se observa que la fase de SiC–3C, la cual corresponde a la fase b del arreglo cristalino cúbico, aparece desde las tres horas de tratamiento térmico, además no se observa la presencia de algún polimorfo de SiO2 que haya quedado sin reaccionar, por lo que se puede inferir que la reacción tiene un rendimiento superior al 90%. 350 300 Nitruro de Silicio Para la obtención de Si3N4 se realizó una segunda pirólisis a las cenizas de cascarilla de arroz a 1,400°C en atmósfera de nitrógeno, variando los tiempos de reacción de 3 a 8 horas. La figura 9 presenta un espectro FTIR de una muestra para la obtención de Si3N4, donde se puede observar que las bandas de absorción que resultan de enlaces Si–N, se encuentran entre 850 a 1,000 cm-1, las frecuencias de estiramiento asimétrico característico se encuentran en la región que va desde 900 a 1,000 cm-1, y las frecuencias de estiramiento simétrico para el mismo grupo es de 400 a 600 cm-1.21 250 80 8 H rs. 150 3 H rs. 0 SiC 403 70 65 60 454 5 H rs. 50 681 593 575 75 100 % Transmitancia counts 85 200 55 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2θ 50 Fig. 7 Evolución de los difractogramas de las cenizas de cascarilla de arroz tratadas en atmósfera de argón a 1,400°C. Element Wt % At % CK 23.97 38.43 OK 19.07 22.95 SiK 55.44 38.01 CaK 0.62 0.3 FeK 0.89 0.31 Total 100 100 45 40 2500 2000 500 Fig. 9 Espectro infrarrojo de las cenizas tratadas a 1,400°C en nitrógeno por 6 horas. La figura 10 muestra el análisis por difracción de rayos X de una muestra obtenida después de 6 horas de tratamiento térmico, en éste se pudo identificar la presencia de 3 fases: a - Si3N4, b- Si3N4 y b - SiC, pero esta última no se esperaba encontrar en este 1000 * * * * 800 * α - Si3N4 β − Si3N4 β -β-SiC SiC 600 * 400 * * * °* ° * ***** ° ° ° ° ° ° °° 0 0 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 1000 -1 200 Fig. 8 Micrografía de electrones secundarios de whiskers de SiC con tabla del microanálisis de EDS. 1500 nœmero de onda (cm ) counts La figura 8 presenta la micrografía de una muestra de ceniza de cascarilla de arroz, tratada a 1,400°C por 8 horas, en donde se observa el crecimiento de fibras con un diámetro de 0.16mm y de largo 3.52mm, sobre una matriz en forma de conglomerados, formados por partículas menores de 0.5mm de diámetro, estas fibras son de SiC de acuerdo al microanálisis por EDS, la morfología que presentan permiten identificarlas como whiskers, debido a la relación longitud - diámetro que presentan, la cual es de 22 en este caso. 492 10 1105 1040 928 881 852 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2θ Fig. 10 Espectro de Difracción de Rayos X de las cenizas tratadas a 1,400°C en nitrógeno por 6 horas. 25 �Obtención y caracterización de carburo y nitruro de silicio... / Brenda Treviño Cardona et al proceso, debido a que el experimento se diseñó para la completa formación de nitruro de silicio, sin embargo, la literatura reporta que cuando la relación molar C/SiO2 es inferior a 3, se forma SiC incluso por debajo de los 1,450°C22,23 y de acuerdo al análisis térmico realizado en la cascarilla, mencionado anteriormente, la relación C/SiO2 es de 2.61, por lo que se puede explicar la formación de la fase b SiC. Debido a que también se encontraron estas tres fases, en el experimento donde las cenizas fueron tratadas a 1,400°C a un tiempo de 2 horas, se realizaron experimentos a diferentes temperaturas, con la finalidad de determinar las condiciones a las cuales se obtiene fundamentalmente la fase a Si3N4, y establecer la frontera termodinámica y cinética de transformación de fases entre SiC y Si3N4. La figura 11 muestra en forma comparativa los patrones de difracción de Rayos X de los experimentos realizados a diferentes temperaturas en tiempos de 6 horas, en éstos se puede observar que a 1,250°C y 1,300°C aparecen solamente las difracciones de las fases de a-Si3N4 y SiO2, mientras que a 1,350°C y 1,400°C aparecen además las de SiC. Fig. 12 Micrografía de la ceniza pirolizada a 1,250°C por 6 horas. en atmósfera de nitrógeno. En la figura 13 se presenta la micrografía de una muestra tratada a 1,400°C por 6 horas en atmósfera de nitrógeno en donde se pueden apreciar granos con morfologías de whiskers de 2.3mm de longitud y 0.16mm de diámetro, pero en este caso aparecen aglomerados en una matriz constituida principalmente por Si, C, N y O, además de Fe y Ca, de acuerdo al microanálisis realizado a la misma. 800 600 counts 400 1400 C 1350 C 200 1300 C 1250 C 0 α - Si3N4 0 20 40 60 80 100 2θ Fig. 11 Evolución de los difractogramas de las cenizas de cascarilla de arroz tratadas en atmósfera de N2 por 6 horas. La figura 12 muestra una micrografía en el modo de electrones retrodispersados de la ceniza de cascarilla de arroz pirolizada en atmósfera de nitrógeno por 6 horas a 1,250°C, la cual contiene a Si3N4 y SiO2 residual. El grano con morfología de barra que aparece en el centro de 26mm de longitud y 4mm de diámetro, está constituido de acuerdo al microanálisis por EDS, mayormente por Si, N y O, además de contener trazas de Fe y Ca; los aglomerados que aparecen alrededor son de SiO2 que quedó sin reaccionar. 26 Fig. 13 Micrografía de electrones secundarios de whiskers y aglomerados de Si3N4. CONCLUSIONES El análisis y la discusión de los resultados encontrados permiten concluir que la cascarilla de arroz utilizada en este trabajo puede utilizarse como materia prima para la obtención de SiC y Si3N4. Siendo las condiciones mínimas para la síntesis de SiC de una temperatura de 1,400°C y un tiempo de exposición de 3 horas en atmósfera de argón, obteniéndose una morfología de grano de whiskers con una relación longitud –diámetro de 22. Al utilizar atmósfera de Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Obtención y caracterización de carburo y nitruro de silicio... / Brenda Treviño Cardona et al nitrógeno a 1,400°C por 6 horas se determinó la presencia de a-Si 3 N 4 , b-Si 3 N 4 y b-SiC. Encontrándose que despues de 6 horas a 1,250°C se obtenía la frontera termodinámica y cinética de formación entre el Si3N4 y SiC, siendo las morfologías de los granos de Si3N4 obtenido de whiskers y barras. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el apoyo para el desarrollo de este trabajo a los Laboratorios del Posgrado en Ingeniería Cerámica de la UANL, a los Proyectos PAYCT 387-00 y 540-01, a los Proyectos de la Red Nacional de Cerámica INFOTEC – CONACYT 6003-1 y 600-2-1, al Proyecto RI-600-2-2, así como a la Q. Leticia Carapio y al Ing. Omar Garza por su colaboración en la operación del MEB. Tanto en la Gerencia de Materiales del ININ como en los Laboratorios del PDIM en la FIME. BIBLIOGRAFÍA 1. F. Rodríguez Reinoso y F.J. Narciso Romero, Sintesis de SiC y Si3N4 a partir de cascarilla de arroz, Anales de Química, 1991, Vol. 87. 2. Weimer, A.W., Cassiday, J.R., Susnitzky, D.W., Black, C.K. & Beaman, D.R., Carbothermal nitridation synthesis of a-Si3N4 powder from pyrolysed rice hulls, Journal of Materials Science, Vol. 31, (1996). 3. Jose James and M. Subba Rao, Reaction product of lime and silica from rice husk ash, Cement and Concrete Research, 1986, Vol. 16, pp. 67-73. 4. Yolanda Pliego, Vicente Lemus, Pedro Cabrera, Aprovechamiento de la cascarilla de arroz para la obtención de cemento, Revista IMCYC, 1987, Vol. 25, No. 199, pp. 13-16. 5. V. I. E. Ajiwe, C. A. Okeke, F. C. Akigwe, “A preliminary study of manufacture of cement from rice husk ash”, Bioresource Technology, 73, 2000, 37-39. 6. Treviño Cardona B., Síntesis de SiC y Si3N4 a partir de la cascarilla de arroz, Tesis de Maestría, CIDEMAC, FCQ, UANL, (2002). 7. Treviño Cardona B., Gómez I., Obtención de fases del cemento utilizando desechos agrícolas e industriales, CIENCIA, UANL; Vol. V, No. 2, pp. 59-65, Abril-Junio (2002). Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 8. Engineered Materials Handbook, Vol. 4, Ceramics and Glasses, ASM International 1991. 9. Ceramic Microstructures, William E. Lee and W. Mark Rainforth, Chapman & Hall, 1994. 10. Yet Ming Chiang, Dunbar Birnie III, W. David Kingery, Physical Ceramics, John Wiley & Sons 1997. 11. Formation of Silicon Carbide from Rice Hulls, June-Gunn Lee and Ivan B. Cutler, Am. Ceram Soc., 1975. 12. Kumari Mishra, P., Bihari Nayak, B. & Mohanty, B., Synthesis of Silicon Carbide from Rice Husk in a Packed Bed Reactor, Journal American Ceramic Society, Vol. 78, (1995). 13. F.J. Narciso-Romero, F. Rodríguez-Reinoso, Synthesis of SiC from rice husks catalysed by iron, cobalt or nickel, Journal of Materials Science, 1996, 779-84. 14. 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Shi-Chang, Z. & Cannon, W.R., Journal American Ceramics Society, pp. 67, 691, 1984). 23. Vlasova, M., Journal of Materials Science, Vol. 30, pp. 5263 – 5271, (1995). 27 �La función de la ASME en la sociedad moderna Susan H. Skemp Presidenta 2002-2003 de ASME International. E-mail: skemps@asme.org ABSTRACT As the American Society of Mechanical Engineers nears its 125th anniversary, the Society’s 2002-2003 president reflects on the core programs that define ASME’s integral role in the engineering community and the world. These include public safety, education and training, lifelong learning, and professional ethics. KEYWORDS ASME, international, mechanical engineering, society, functions. RESUMEN Cuando la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) se acerca a su 125 aniversario, la presidenta de la Sociedad para el periodo 2002-2003, reflexiona sobre los programas que definen el papel del ASME en la comunidad ingenieril y en el mundo. Estos incluyen seguridad pública, educación y entrenamiento, educación continua y ética profesional. PALABRAS CLAVE ASME, internacional, ingeniería mecánica, sociedad, funciones. INTRODUCCIÓN La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (American Society of Mechanical Engineers, ASME) fue establecida en 1880 con el fin de ofrecer un punto de confluencia para la discusión entre los ingenieros sobre los aspectos clave y las preocupaciones que se derivaban de la creciente industrialización y mecanización en dicha época, particularmente en las áreas de la seguridad de las máquinas y su confiabilidad. Desde su fundación, líderes industriales, educadores e ingenieros de campo se han involucrado en las actividades de ASME, incluyendo a Alexander Holley, Robert H. Thurston, George Westinghouse, Willis H. Carrier y Thomas Edison entre muchas otras personalidades. La ASME actualmente ha establecido alrededor de 600 normas industriales y apoya un gran número de programas relacionados con educación, investigación, desarrollo tecnológico y realización profesional. La ASME desempeña un papel significativo en la sociedad global la cual busca utilizar la tecnología para mejorar sus condiciones de vida, garantizar la seguridad y crear oportunidades enriquecedoras y benéficas para todas las per- 28 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �La función de la ASME en la sociedad moderna / Susan H. Skemp sonas. Dos de los principales objetivos de la Sociedad son el contribuir al bienestar de la raza humana y hacer que la tecnología esté realmente al servicio de todas las personas. Desde hace 123 años la ASME ha llevado a cabo programas para alcanzar estos objetivos. NORMAS El proceso de desarrollo de códigos y normas de ASME beneficia a la sociedad de dos modos importantes. Las normas aseguran un criterio uniforme y generalmente aceptado para diseñar, fabricar y probar una amplia selección de herramientas y sistemas mecánicos, procurando la intercambiabilidad de las piezas, lo que constituye la base misma de la producción en masa de las mercancías utilizadas en todo el mundo. Las normas no sólo proporcionan pautas técnicas comunes y universales que resultan esenciales, sino que reflejan el acuerdo general de las muchas partes interesadas respecto de procesos de ingeniería más efectivos para diseñar y probar equipos mecánicos. De esta manera, los productos que ingresan al mercado son de primera calidad, confiables y seguros. ASME se enorgullece de su rol en la seguridad pública. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. GUÍA DE NUEVAS GENERACIONES Otra manera en la que ASME desempeña un papel en la sociedad es al brindar su ayuda a los estudiantes que son los ingenieros potenciales del mañana. De acuerdo con los expertos, muchas economías mundiales enfrentarán una escasez de ingenieros, científicos y técnicos en ingeniería. Las comunidades académicas y comerciales están cada vez más preocupadas porque, en los próximos 20 años, no habrá suficiente personal capacitado para satisfacer los requisitos de una nueva era tecnológica. La industria mundial, lista para introducir la próxima generación de tecnología, teme que pueda carecer de los recursos necesarios para el desarrollo, fabricación y prueba de los productos... un panorama que dejaría muchos descubrimientos científicos útiles sin aprovechar. ASME se compromete a guiar a los jóvenes hacia las carreras de ingeniería y ciencias, así como a mantener a los estudiantes universitarios en el camino de la tecnología a pesar de los rigores de la educación técnica y el atractivo de otras profesiones. La Sociedad mantiene 441 secciones estudiantiles en todo el mundo. Estas secciones conectan a los estudiantes de ingeniería con una amplia gama de recursos y oportunidades, entre los que se incluyen tutoría y asesoramiento sobre la profesión vía Internet. Un comité para jóvenes profesionales (Early Career Committee) recién formado tiene como meta aumentar la contratación y retención de estudiantes y jóvenes ingenieros en ASME. La Sociedad se centra cada vez más en los estudiantes. Al llegar a estudiantes de todas las edades, ASME está trabajando para que haya cada vez más ingenieros graduados, Competencia Estudiantil de Diseño durante el congreso del ASME del 2002 en New Orleans. 29 �La función de la ASME en la sociedad moderna / Susan H. Skemp que ingresen a carreras profesionales satisfactorias y contribuyan al desarrollo de la tecnología. INGENIEROS ACTUALIZADOS La mayoría de los programas de la ASME y de otras sociedades similares apuntan a proporcionar nuevos conocimientos y nuevas herramientas que les permitan a los ingenieros crecer profesionalmente y convertirse en verdaderos activos para los lugares donde trabajan. Esto no quiere decir que los programas de ASME orientados a los miembros no desempeñan un papel importante para mejorar la sociedad en la que vivimos. Un ingeniero que aprende un nuevo concepto o metodología en una publicación, curso de educación continua, conferencia técnica, seminario o taller de ASME se encuentra en condiciones de diseñar una nueva tecnología o pulir una ya existente, que pueda brindar mayor seguridad, confiabilidad, confort y oportunidad al público en general. Un colega mío de ASME, que se desempeñaba como investigador en una compañía de motores de aeronaves, dijo que una serie de artículos científicos sobre plasticidad publicados en la revista de mecánica aplicada de ASME, Journal of Applied Mechanics, contribuyó al inicio de ciertas mejoras en el diseño de las estructuras de los sistemas de transporte supersónicos que en ese momento desarrollaban su empresa y la Administración Nacional Espacial y Aeronáutica. SOCIEDAD GLOBAL Al reconocer la creciente globalización de las economías, en años recientes la ASME ha trabajado para apoyar los intereses transnacionales de los ingenieros y sus empleadores. ASME organiza conferencias y talleres técnicos alrededor del mundo y mantiene acuerdos de cooperación en 60 países, incluyendo España y otros países de habla hispana. ASME posee 17 secciones y 6,000 miembros fuera de América del Norte, además de 30 corresponsales activos en más de 50 países. En 1994, la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos se transformó en ASME International. No obstante, la globalización de nuestra organización está reflejada en más que un mero cambio de nombre. COMENTARIOS FINALES ASME promueve un comportamiento profesional ético y sólido, y menciona estos criterios al otorgar todos los años premios de reconocimiento a los logros. En mi opinión, éste es un importante servicio a la sociedad. No puede negarse el valor que tiene para la sociedad un ingeniero que no sólo es hábil para diseñar sistemas, sino que también está motivado por una ética firme y un sólido sentido de ciudadanía. A nombre de ASME Internacional invito a los ingenieros mecánicos en formación y a quienes ya ejercen esta profesión a que visiten la página web de ASME: www.asme.org, donde podrán conocer las múltiples facetas de esta organización. 30 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Diseño de una máquina de fatiga para el estudio de alambres con memoria de forma base Ti-Ni Enrique López Cuéllar FIME, Universidad Autónoma de Nuevo León, A.P. 076 Suc. “F”, Cd. Universitaria C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, N.L., México. e-mail: enlopez_73@yahoo.com 0 20 40 60 80 100 120 Temperatura (°C) 28 (d) 24 20 Pendiente 16 12 8 4 0 -4 -1 0 1 2 3 ε (%) 4 5 6 Carlos J. de Araújo Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Paraíba, Caixa Postal: 10069, Cep: 58109-970, Campina Grande, PB, Brasil. e-mail: carlos@dem.ufpb.br Gerard Guénin, Michel Morin GEMPPM-Bât.502, UMR CNRS 5510, INSA de Lyon, Bât. Blaise Pascal, 7 av. Jean Capelle, F-69621 Villeurbanne, France. e-mail: gerard.guenin@insa-lyon.fr , Michel.Morin@insa-lyon.fr ABSTRACT Shape memory alloys can be used in the field of activators due to their properties. When shape memory wires are submitted to thermal changes under constant load, the austenite to martensite or martensite to austenite transformations lead to strain (ε) and electrical resistivity (∆ρ ) changes. The linear relationship and the hysteresis of ∆ρ−ε coupled measurements are two very important parameters because they are related with the precision of the control of position, for example in robotic devices. To follow the behavior of ∆ρ−ε coupled measurements, both parameters have to be measured at the same time during thermomechanical cycles. In this work is described a fatigue machine developed by the authors to study this behavior for Ti-Ni wires. The results of ∆ρ−ε coupled measurements for two different alloys, Ti-Ni and Ti-Ni-Cu5%, are presented and discussed. KEYWORDS Fatigue machine, shape memory effect, Ti-Ni, Ti-Ni-Cu5%, activators. RESUMEN Las aleaciones con memoria de forma pueden emplearse como activadores debido a sus propiedades. Cuando un alambre con memoria de forma es sometido a ciclos térmicos bajo carga constante, las transformaciones austenita → martensita o martensita → austenita provocan un cambio en la deformación (ε) y en la resistividad eléctrica (∆ρ ). En el campo de los activadores de aleaciones con memoria de forma, la relación lineal y la histéresis de las curvas ∆ρ−ε , son dos parámetros Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 31 �Diseño de máquina de fatiga para el estudio de alambres... / Enrique López Cuéllar et al muy importantes que determinan la precisión del control de la posición del activador, por ejemplo en dispositivos de robótica. Para analizar el comportamiento de las curvas ∆ρ−ε, ambos parámetros tienen que ser medidos al mismo tiempo durante los ciclos termomecánicos. En este trabajo se describe una máquina de fatiga desarrollada por los autores para el estudio de este comportamiento en alambres base Ti-Ni. Los resultados de las curvas ∆ρ−ε para dos aleaciones distintas, Ti-Ni y Ti-Ni-Cu5%, son presentados y discutidos. PALABRAS CLAVE Máquina de fatiga, efecto memoria de forma, Ti-Ni, Ti-Ni-Cu5%, activadores. INTRODUCCIÓN Las aleaciones con memoria de forma (AMF) poseen propiedades completamente distintas a las de las aleaciones metálicas comunes como: el efecto memoria de forma, el efecto superelástico, el efecto cauchótico y una capacidad elevada de amortiguamiento. 1-2 El efecto memoria de forma permite contemplar a las AMF como posibles activadores dentro del campo de la robótica. Cuando un alambre con memoria de forma es sometido bajo ciclos térmicos a esfuerzos constantes, se producen cambios en la deformación y la resistividad eléctrica de la muestra debido a la transformación austenita → martensita. En algunos casos, bajo ciertas condiciones y composiciones de las muestras, se pueden presentar una correlación lineal y una histéresis despreciable en las curvas de la correlación entre la deformación (ε) y los cambios relativos de resistividad (∆ρ/ρ) de la muestra. Si ambas condiciones se dan, el material puede ser contemplado como un fuerte candidato para ser empleado como un activador debido a que el control de la posición depende directamente de ambos parámetros. Lo citado con anterioridad puede resumirse de la siguiente manera, “mientras mayor linealidad y menor histéresis existan en las curvas de ε−∆ρ/ρ , mejor es la calidad del control de la posición”.3 Además, otro parámetro importante a considerar, es la estabilidad en las propiedades mecánicas, térmicas y eléctrica durante el ciclo de trabajo termomecánico que realiza el activador. 32 Para estudiar el comportamiento de la correlación entre las medidas de ε−∆ρ/ρ de las aleaciones con memoria de forma, es necesario medir ambas propiedades simultáneamente con una cierta precisión cuando las muestras son sometidas a los ciclos térmicos de trabajo. Con esta finalidad una máquina de fatiga fue diseñada por los autores. En este trabajo se describe el funcionamiento y componentes de dicha máquina, así como el grado de error en las mediciones y los resultados que pueden ser obtenidos. Además se analizan y discuten los resultados de las curvas ε−∆ρ/ρ para una aleación binaria Ti-Ni y una aleación Ti-Ni-Cu5%. DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA DE FATIGA La máquina de fatiga que se describe, fue diseñada con la finalidad de caracterizar el comportamiento mecánico y eléctrico hasta la ruptura de alambres con memoria de forma durante ciclos de efecto de memoria doble sentido asistido 4-5 (EMDSA). El principio de funcionamiento es simple, una carga constante se aplica sobre la muestra y durante los ciclos térmicos de transformación es posible medir la deformación (ε) y las variaciones de la resistencia eléctrica (∆ρ/ρ) de la muestra en función de la temperatura y del número de ciclos. Descripción general de la máquina En la figura 1 se muestra un esquema de la máquina de fatiga. La muestra (12) se encuentra fija entre dos pinzas de joyero empleadas como mordazas. Una de las mordazas (10) que se encuentra insertada al eje de tensión (9) es móvil, la otra es fija (11) y está unida a la columna o soporte principal de la máquina (5). La carga se aplica mediante pesas (3) que van unidas a los ejes de tensión (9) mediante un hilo de Nylon (2) y guiadas por un sistema de poleas (1). Este sistema se puede desplazar verticalmente en el vástago (4). El soporte principal (5) y el eje de tensión (9), fueron maquinados en INVAR para minimizar los problemas de dilatación térmica durante los ciclos lentos. Las variaciones de longitud de las muestras son adquiridas con un captor de desplazamiento magnético (8) de tipo LVDT con una precisión de ± 1 µm. El valor de la posición (l) del captor de desplazamiento es restado al valor de Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Diseño de máquina de fatiga para el estudio de alambres... / Enrique López Cuéllar et al Fig. 1. Esquema de la máquina de fatiga. 1 Sistema de poleas, 2. Hilo de Nylon, 3. Pesas, 4. Vástago, 5. Soporte principal, 6. Contacto móvil, 7. Fuente de CA, 8. Captor LVDT, 9. Eje de tensión, 10. Mordaza móvil, 11. Mordaza fija, 12. Alambre, 13. Baño Rhodorsil 47V50, 14. Cryotermostato HAAKE, 15. Termopar, 16. Computadora, 17. Contacto fijo, 18. Fuente de CD. Descripción a detalle sobre la obtención de la variación de resistividad En la figura 2 se muestra un esquema más a detalle de la máquina de fatiga. Durante los ciclos lentos, la fuente de corriente directa es puesta en operación mediante el contacto fijo, lo que provoca el paso de una corriente continua (i) muy pequeña a través del alambre (<0.1 A). La caída de tensión (U) que genera la resistencia eléctrica del alambre es tomada de las mordazas. “U” es medida y amplificada por un 181 Nanovoltmeter Keithley y es enviada a un sistema de adquisición de datos. Mediante la computadora se controla el cryotermostato y se mide al mismo tiempo la temperatura del baño (T), la señal del captor LVDT que corresponde al cambio en la longitud del alambre (d) y la señal amplificada de “U”. la posición al inicio (li) de la prueba y comparado con la longitud inicial de la muestra (l0) y de esta manera se obtiene la deformación ε de la muestra, ecuación 1. ε= l − li ×100 l0 (1) Los ciclos de temperatura son realizados ya sea por convección forzada en un medio líquido (ciclos lentos) o bien por efecto Joule en el mismo ambiente mantenido el baño a una temperatura constante e inferior a la temperatura Mf (ciclos rápidos). Para los ciclos lentos se utiliza un baño de aceite de silicón Rhodorsil 47V50 (13) controlado por un cryotermostato HAAKE (14). El calentamiento por efecto Joule se realiza mediante un transformador de bajo voltaje y alta corriente (15 A max) (7) con un contacto móvil (6) que permite minimizar la fricción. Además, una fuente de corriente directa (18) se emplea para medir los cambios de resistencia eléctrica y se encuentra unida a la máquina por contactos fijos ligeros (17). La máquina se controla desde una computadora (16). El sistema de adquisición de datos esta formado por una interfase AD/DA, Eurosmart PC-MES2, 12 bits. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Fig. 2. Detalle de la máquina de fatiga. El cálculo de la deformación (ε) y del cambio de la resistencia eléctrica (∆R/R) se realizan en comparación a los valores del alambre obtenidos en el estado austenítico a la temperatura máxima del primer ciclo. La siguiente relación se utiliza en el programa para determinar ∆R/R0 . Además es posible hacer la medición en función del tiempo (t). 33 �Diseño de máquina de fatiga para el estudio de alambres... / Enrique López Cuéllar et al U (T ) − U amp (Tmax ) ∆R (T ) = amp × 100 R0 U amp (Tmax ) (2) Durante el ciclo térmico bajo esfuerzo, las muestras cambian su forma por lo que la caída de voltaje no solo depende de la variación de la resistividad eléctrica sino también del cambio en la geometría, y éste tiene que contemplarse para el cálculo del cambio de resistividad eléctrica. Para esto se considerará que el cambio en la geometría se da sin cambio de volumen, o sea que se considera que el aumento de la longitud del alambre (ε ) va acompañado por una reducción del diámetro de tal forma que el cambio de volumen es cero (∆V=0), y que la dilatación térmica es despreciable .6 De esta manera, la resistividad eléctrica se puede obtener a partir de la ecuación 3. ∆ρ ∆R (T ) = (T ) − 2 × ε(T ) ρ0 R (3) Modos de calentamiento La máquina de fatiga está diseñada para trabajar en dos modos de calentamiento distintos, por convección o ciclos lentos y por efecto Joule o ciclos rápidos: • Ciclos por convección (lentos). La muestra se encuentra inmersa en un baño de aceite de silicón con termostato. La temperatura del baño se programa en función de los rangos de temperatura del ciclo térmico a realizar, en este caso entre los 10 a 150° C. La ventaja de este método es que permite medir de manera continua durante el ciclo térmico, la temperatura, la deformación y el cambio de voltaje en los extremos de la muestra. El inconveniente es que su duración es de aproximadamente una hora. • Ciclos por efecto Joule (rápidos). La muestra sigue sumergida en el baño de aceite de silicón, pero en este modo, el baño es mantenido a una temperatura constante < 10° C. Y esta vez, el calentamiento de la muestra se realiza por efecto Joule, haciendo pasar una corriente a través del alambre que oscila entre 4 a 7 A. El valor de la corriente y de la duración de la pulsación eléctrica son predeterminados de tal forma que se asegure la completa transformación austenítica del alambre. 34 Debido a la corta duración de estos ciclos, el contacto de calentamiento se realiza vía un contacto eléctrico en un pequeño recipiente con mercurio (figura 2), esto con la finalidad de evitar perturbaciones ocasionadas por posibles frotamientos en la medición de la deformación obtenida por el LVDT. La ventaja de estos ciclos es su duración (12 a 15 ciclos/minuto). La desventaja es que no es posible medir la temperatura del alambre ni el cambio de voltaje en la muestra, solo son obtenidos los valores de deformación a baja y a alta temperatura. La máquina está diseñada para realizar los dos modos de manera independiente o bien combinarlos. El programa que combina los ciclos se estableció bajo las siguientes condiciones, cuando: N = 2 n ⇒ Ciclos lentos N ≠ 2 n ⇒ Ciclos rápidos en donde N es el número de ciclo y n es un entero. Por lo que para N = 1, 2, 4, 8, ..., se obtendrán curvas continuas de ε-T y de ∆R-T como las que se muestran en las figuras 3 (a y b), mediante ciclos lentos y en el resto de N, solo se obtendrán las deformaciones a baja y alta temperatura. Este método combinado de ciclos permite seguir el comportamiento de la muestra hasta su ruptura en tiempos relativamente cortos (una semana). Para poder llevar a cabo la combinación de los ciclos, la computadora está programada para conectar el circuito de la fuente de corriente directa y el nano-voltímetro con amplificador de señal durante los ciclos lentos y desconectar mediante una serie de relevadores, el circuito de corriente alterna. O bien, durante los ciclos rápidos realiza la operación opuesta (figura 1 y 2). CONDICIONES DE EXPERIMENTACIÓN La máquina está diseñada para trabajar con aleaciones con transformaciones de fase que oscilen entre una temperatura Mf > 15° C y una Af < 135° C. Con un diámetro de muestras entre 0.8 y 0.2 mm y una longitud entre 45 y 25 mm. El grado de error en la medición de la variación ε y la medición de ∆R/R0 es de ± 0.05 % y ±0.1 % respectivamente. El coeficiente de dilatación de las mordazas fue estimado entre 26 y 29x10-6° C-1. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Diseño de máquina de fatiga para el estudio de alambres... / Enrique López Cuéllar et al B Tratamiento Termomecánico 5 Deformado por el fabricante y después tratado a 485° C dos horas 1 ∆R/R 0 (%) εβ-m 2 εm-β ε 0 20 40 60 80 P 100 120 140 ∆R β-m/R 0 80 100 120 140 40 ∆R/R0 (%) (a) ε (%) 4 2 0 20 40 60 80 100 Temperatura (°C) 28 24 25 20 15 10 5 120 0 20 28 24 (c) ∆ρ/ρ0 (%) 20 ∆ρ/ρ0 (%) (b) 35 30 0 -5 0 Las figuras 4 y 5 muestran las curvas de ε-T, ∆R/R0-T, ∆ρ/ρ 0 -T y la correlación entre ∆ρ/ρ 0 −ε de la muestra A y B respectivamente a 125 MPa. Af 60 Figura 3. (a y b) Curvas de ε-T y ∆R/R0-T respectivamente a 125 MPa para la muestra A. RESULTADOS (3) 40 Temperatura (°C) ε P 20 16 12 8 40 60 80 100 Temperatura (°C) 120 (d) 20 16 Pendiente 12 4 8 4 0 0 -4 0 20 40 60 80 -4 120 -1 100 0 1 2 3 4 5 6 ε (%) Temperatura (°C) Fig. 4. (a, b y c) Curvas de ε-T, ∆R/R0-T, ∆ρ/ρ 0 -T respectivamente de los primeros 20 ciclos térmicos a 125 MPa de la muestra A. (d) Correlación entre ∆ρ/ρ0 −ε. 6 25 (a) ∆R/R0 (%) ε (%) (b) 20 4 2 15 10 5 0 0 Fase R 0 20 20 40 60 80 Temperatura (°C) 100 -5 120 16 ∆ρ/ρ0 (%) 12 8 Fase R 0 20 40 60 80 Temperatura (°C) 20 (c) 16 ∆ρ/ρ0 (%) Ciclos en modo lento En la figura 3 se muestra una curva típica de ε-T y ∆R/R0 -T obtenida con la máquina de fatiga de una AMF sometida a un ciclo térmico bajo esfuerzo. En este caso se trata de la muestra A. El ciclo térmico se realizó entre los 10 y 120° C bajo un esfuerzo de 125 MPa. En la figura se pueden observar los distintos parámetros que pueden obtenerse a partir de estas curvas y que son de suma importancia para la caracterización de las AMF y de sus condiciones de trabajo. En la figura 3 (a) se observa como se cuantifican el EMDSA (ε m−β), la deformación sufrida durante el enfriamiento (ε β-m) y la deformación plástica (ε ρ ). En la figura 3 (b) además de las variaciones de resistencia eléctrica (∆R/R0 ) se muestran las temperaturas de transformación martensíticas durante el enfriamiento (Ms y Mf) y austeníticas durante el calentamiento (As y Af) y la histéresis térmica de la transformación. Como se mencionó anteriormente, a partir de la información de las curvas ε-T y ∆R/R0 -T puede determinarse también la variación de la resistividad eléctrica del material (∆ρ/ρ 0 ) mediante la ecuación 3. ∆R β/R 0 Ms 20 Temperatura (°C) En este trabajo se presentan los resultados obtenidos con dos aleaciones distintas. En la tabla I se presentan algunas características de cada muestra. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 10 ∆R m-β/R 0 Ht -10 0 6 ∆ρ ∆R (T ) = (T ) − 2 × ε(T ) ρ0 R 20 0 0 -1 Tabla I. Algunas características de las muestras analizadas As Mf (b) 30 3 Enfriamiento Deformado 30 % y Ti-45.0Ni-5.0Cu después tratado a 485° C una hora 50Ti-50Ni 40 (a) 4 Calentamiento A Composición (%at) Deformación (%) Muestra 4 100 120 (d) 12 H 8 4 0 0 -4 -4 120 - 1 0 20 40 60 80 Temperatura (°C) 100 0 1 2 3 4 5 ε (%) Fig.5. (a, b y c) Curvas de ε-T, ∆R/R 0-T, ∆ρ/ρ 0 -T respectivamente de los primeros 20 ciclos térmicos a 125 MPa de la muestra B. (d) Correlación entre ∆ρ/ρ0 −ε. 35 �Diseño de máquina de fatiga para el estudio de alambres... / Enrique López Cuéllar et al En las figuras 6 y 7 se presenta la continuación de los ciclos térmicos de la muestra A, pero combinando los ciclos del modo lento (por convección) con los ciclos del modo rápido (por efecto Joule). Lo anterior con el objetivo de llegar a la ruptura del material en un tiempo corto y a su vez evaluar la evolución de sus propiedades (punto 2.3) 30 (a) ε (%) 6 4 0 32 28 15 10 0 -5 20 40 60 80 100 120 140 0 32 Temperatura (°C) 28 (c) 24 20 16 12 8 20 24 ∆ρ/ρ0 (%) ∆ρ/ρ0 (%) 20 5 εP 2 (b) 25 ∆R/R0 (%) 8 4 40 60 80 100 Temperatura (°C) 120 140 (d) 20 16 12 8 4 0 0 -4 0 20 40 60 80 -4 100 120 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ε (%) Temperatura (°C) Fig. 6. (a, b y c) Curvas de la muestra A de e-T, ∆R/R0-T, ∆ρ/ρ0-T respectivamente a partir del ciclo 21 hasta la ruptura mediante el modo combinado a 125 MPa. (d) correlación entre ∆ρ/ρ0 −ε. Ciclos todos los 2n. 9 8 ε % Baja Temp. 7 6 ε % Alta Temp. ε% 5 4 3 EMDSA 2 1 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Num. de Ciclo Fig. 7. Curva de la muestra A de “ε-Número de ciclo térmico por efecto Joule” durante el modo combinado a 125 MPa a partir del ciclo 21 hasta la ruptura del alambre. Ciclos rápidos. Ciclos combinados En las figuras 6 (a, b, c y d) se muestran las curvas de ε -T, ∆R/R 0 -T, ∆ ρ / ρ 0 -T y ε − ∆ ρ / ρ 0 respectivamente de la muestra A, del ciclo 21 hasta la ruptura del alambre, mediante el modo de calentamiento lento. En la figura 7 se muestra la curva 36 de “ε-Número de ciclo térmico por efecto Joule” o modo de calentamiento rápido. En esta curva se aprecia que los valores de deformación que se obtienen son solamente los valores de las posiciones del captor LVDT a alta y baja temperatura, y la diferencia proporciona la recuperación de deformación, es decir el EMDSA. DISCUSIÓN El equipo está diseñado para trabajar en dos modos distintos de calentamiento: por convección o por efecto Joule. Ambos tipos de ciclos pueden ser combinados con éxito. La precisión de los resultados que se obtienen con la máquina de fatiga es adecuada para el estudio de las AMF. Además con este equipo, la ruptura del material es alcanzada en tiempos cortos obteniendo también la evolución de los parámetros más importantes durante la fatiga termomecánica. Al observar el comportamiento de la muestra A en la figura 4 se aprecia una transformación simple durante el enfriamiento y el calentamiento de la muestra. Tanto en la curva de ε-T, como en la de ∆R/R0 -T y la de ∆ρ/ρ 0 -T. Esto bajo las condiciones de traba jo establecidas, se ve reflejado en un comportamiento lineal de la correlación entre los valores de la deformación y del cambio de resistencia eléctrica, así como en una histéresis prácticamente nula en la figura 4 (d). Esto indica por lo tanto que, la posición de un activador elaborado con la aleación A, puede ser localizada con una excelente precisión midiendo el cambio de resistividad eléctrica de la muestra. El comportamiento de la muestra B es distinto al de la muestra A como se aprecia en la figura 5. En la figura 5 (a) se puede observar durante los primeros ciclos térmicos, una transformación en dos etapas durante el enfriamiento. La primera transformación provoca un pequeño incremento en ε entre los 47 y 25°C aproximadamente, a esta transformación se le conoce como la fase R.7 La transformación que se da posteriormente es a la fase martensítica y ésta provoca un incremento mayor de ε . Durante el calentamiento se observa una transformación simple martensita austenita. En las figuras 5 (b y c) se puede observar que, a diferencia del efecto en la deformación, la fase R provoca un incremento en la resistencia y resistividad eléctrica mucho mayor que el que provoca la transformación a fase martensítica. Lo anterior se ve reflejado en una geometría Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Diseño de máquina de fatiga para el estudio de alambres... / Enrique López Cuéllar et al Fig. 8. Fotografía de la máquina de fatiga y su equipo periférico. triangular de la correlación entre ∆ρ/ρ 0 -e, debido a la diferente influencia de la fase R sobre ambas propiedades. Por lo que la muestra B, bajo estas condiciones de trabajo, complica de manera determinante el control de la posición del activador. Además en la figura 5 (a), se puede hacer otra observación importante. Conforme los ciclos térmicos avanzan, el incremento de ε ocasionado por la fase R va disminuyendo hasta desaparecer por completo aproximadamente en el ciclo 14. Lo anterior no sucede con la resistencia ni con la resistividad eléctrica del material, ya que la fase R sigue provocando el incremento de ambas, como se puede observar en las figuras 5 (b, c y d). Es decir, el cambio de forma que provoca la fase R (incremento de ε), desaparece conforme se introducen dislocaciones (ε p ) ocasionadas por los ciclos térmicos bajo esfuerzo (Figura 5 (a)). Pero la introducción de dislocaciones no impide que se de transformación de la fase R y ésta sigue provocando el incremento de resistencia (∆R/R0 ) y resistividad eléctrica (∆ρ/ρ 0 ) que se da aproximadamente a los 50°C en las figuras 5 (b y c). La transformación austenita fase R no puede confundirse con la transformación fase R martensita ya que esta última se da hasta los 30°C aproximadamente, como se puede apreciar claramente en la figura 5 (a). Otro fenómeno que se puede observar en ambas muestras, es el aumento clásico de las temperaturas de transformación conforme se avanza en el número de ciclos y la disminución de la histéresis térmica. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Para analizar los resultados que se pueden obtener a partir del ensayo de fatiga, solo se presentan los resultados de la muestra A combinando el tipo de ciclos. En la figura 6 (a, b, c y d) se muestran las curvas de ε -T, ∆R/R0 -T, ∆ρ/ρ 0 -T y ε−∆ρ/ρ 0 respectivamente desde el ciclo 21 hasta el 32788, respetando la condición de programación establecida anteriormente. En la figura 6 (a) se puede apreciar a simple vista, una evolución fuerte de las curvas en función del número de ciclos, impactando en un aumento de la plasticidad (ε p ), en un aumento de las temperaturas de transformación martenísticas (Ms y Mf) y una disminución de la histéresis térmica. La evolución de propiedades térmicas también puede apreciarse en las curvas de ∆R/R0 −Τ, ∆ρ/ρ0 −Τ, sin embargo la introducción de dislocaciones (ε p ) parece afectar en menos medida estas propiedades como se aprecia en las figuras 6 (b y d) en la parte derechainferior a alta temperatura. Un dato interesante se puede obtener a partir de la figura 6 (d), y es que a pesar de la evolución de las propiedades, la pendiente de la correlación ε−∆ρ/ρ 0 permanece constante. Esto quiere decir que si se emplea la medida de variación de resistividad como control de posición, ésta será precisa durante todo el tiempo de vida del activador. Finalmente, los resultados obtenidos mediante el modo de calentamiento por efecto Joule que se muestran en la figura 7, además de permitir conocer el tiempo de vida del activador, permiten llegar a la ruptura del material en tiempos relativamente cortos (< una semana) y confirmar que los ciclos térmicos se efectúen completamente. CONCLUSIONES • El equipo es capaz de medir simultáneamente la deformación del material y el cambio de resistencia eléctrica durante los ciclos térmicos bajo esfuerzo. El equipo cuenta con dos modos de calentamiento: por convección y por efecto Joule. Ambos pueden combinarse de tal forma que se pueda llegar a la ruptura del material en tiempos cortos y siguiendo la evolución de las propiedades más importantes del activador durante su fatiga termo-mecánica. • Los parámetros relevantes para el estudio de las AMF que se pueden obtener con este equipo 37 �Diseño de máquina de fatiga para el estudio de alambres... / Enrique López Cuéllar et al durante los ensayos son los siguientes: efecto memoria de forma doble sentido asistido EMDSA (ε µ − β), deformación sufrida durante el enfriamiento (ε β−µ ), deformación plástica (ε p ). Cambios de resistencia (∆R/R0 ) y resistividad eléctrica (∆ρ/ρ 0 ) a alta y baja temperatura, correlación entre la deformación y la resistencia o resistividad eléctrica de la muestra (ε−∆ρ/ρ 0 ). Temperaturas de transformación (Ms, Mf, As y Af) y la histéresis térmica de la transformación. Todo esto en función del número de ciclo, del esfuerzo aplicado, de la composición del material y de su estado inicial. La precisión de las mediciones es satisfactoria para nuestro caso. • La muestra B (aleación binaria Ti-Ni) no presenta un comportamiento satisfactorio para ser considerada como un activador. La influencia diferente que ejerce la fase R sobre la deformación (ε) y el cambio de resistividad (∆ρ/ρ 0 ), provoca una curva de correlación ε−∆ρ/ρ0 con una geometría triangular, lo que dificulta el control de la posición del activador. • La introducción de dislocaciones conforme avanzan los ciclos térmicos bajo esfuerzos, parece inhibir el cambio de forma del alambre producido por la transformación de la fase R. Sin embargo, la transformación de la fase R continúa afectando de igual manera a la resistencia eléctrica del material. • La muestra A (aleación Ti-45Ni-5Cu) presenta un comportamiento satisfactorio como activador debido a que la pendiente de la correlación ε − ∆ρ/ρ0 permanece constante durante todo su período de vida a pesar de que existe una evolución de sus propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas.8 REFERENCIAS 1. López Cuéllar E. Una introducción a las aleaciones con memoria de forma I. Ingenierías, JulioSeptiembre 2002, Vol. V, No. 16, p. 5-11. 2. López Cuéllar E. Una introducción a las aleaciones con memoria de forma II. Ingenierías, OctubreDiciembre 2002, Vol. V, No. 7, p. 14-19. 3. Mertmann M., Hornbogen E. Grippers for the Micro Assembly Containing Shape Memory Actuators and Sensors. In European Symposium on Martensitc Transformations. J. PHYS. IV France 7, Colloque C5, 1997, p. C5-621-C4-626. 4. De Araújo, C. J. Comportement cyclique de fils en alliage à mémoire de forme Ti-Ni-Cu: analyse electro-thermomécanique, dégradation et fatigue par cyclage thermique sous contrainte. Thèse d’Etat, INSA de Lyon , Lyon I, 1999, 177p. 5. López Cuéllar, Enrique. Fatigue par cyclage thermique sous contrainte de fils à mémoire de forme Ti-Ni-Cu après différents traitements thermomécaniques. Thèse d’Etat, INSA de Lyon, Lyon I, 2002, 180p. 6. Airoldi G., Ranucci T., Riva G., Sciacca A. The two-way memory effect in a 50at%Ti-40at%Ni10at%Cu alloy. J. Phys.: Condens. Matter, 1995, vol.7, p 3709-3720. 7. Khelfaoui F. Effet des traitements thermomécaniques sur les transformations displacives de l’alliage Ti-Ni. Thèse d’Etat, INSA de Lyon, Lyon I, 2000, p. 142p. 8. De Araújo C. J., Morin M., Guenin G. Electrothermomechanical behavior of a Ti-Ni-5.0Cu (at%) alloy during shape memory cycling. Materials Science and Engineering 1999, Vol. A000, p. 1-5. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al CONACYT de México, al CAPES de Brasil y al INSA de Lyon, por su apoyo financiero y técnico durante la realización de este proyecto. 38 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas Emanuele Guglielmino University of Bath (UK) E-mail: emanuele@guglielmino.com ABSTRACT This paper describes a method to determine longitudinal and transversal electromagnetic parameters of railway line tracks. The technique is based upon differential mode measurements as well as transmission line theory. The results have been used to validate a distibuted parameter model of the tracks which can be suitable for electromagnetic compatibility studies in particular in the design of electromagnetic equipment for signaling systems. The model represents satisfactorly enough, for design purposes, the longitudinal parameters (series resistance and inductance) dependence upon frequency. The transversal parameters (shunt capacity and conductance) strongly depend on soil conditions, hence they cannot be precisely modeled by means of a pure electromagnetic model. KEYWORDS Determination, t ransmission lines, railway tracks, electromagnetic compatibility. RESUMEN Este artículo describe una técnica para determinar los parámetros electromagnéticos longitudinales y transversales de los rieles de una vía férrea. La técnica está basada en medidas de modo diferencial, así como en la teoría de las líneas de transmisión. Los resultados han sido utilizados para validar un modelo matemático para estudios de compatibilidad electromagnética y en particular para el diseño y la optimización de dispositivos electromagnéticos de señalización. El modelo describe con precisión suficiente para el diseño los comportamientos de los parámetros longitudinales (resistencia e inductancia) al variar la frecuencia. Los parámetros transversales (capacidad y conductancia) dependen fuertemente de las condiciones del terreno, y no pueden ser representados con precisión por un modelo meramente electromagnético. PALABRAS CLAVE Determinación, líneas de transmisión, rieles, compatibilidad electromagnética. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 39 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas / Emanuele Guglielmino NOTACIÓN C = capacitancia transversal [mF/km] G = conductancia transversal [mS/km] I = corriente de línea (escalar o vector) [A] L = inductancia longitudinal [mH/km] R = resistencia longitudinal [Ω/km] V = tensión de fase (escalar o vector) [V] Y = admitancia (escalar o matriz) [(Ω/km)-1] Z = impedancia (escalar o matriz) [Ω/km] Zo = impedancia caracteristica [Ω/km] Zca = impedancia en circuito abierto [Ω/km] Zcc = impedancia en corto circuito [Ω/km] Zloop = impedancia de loop de la línea [W/km] α = constante de atenuación [neper/m] β = constante de fase [rad/m] γ = constante de propagación [-] µ r = permeabilidad relativa de los rieles [-] ñ = resistividad de los rieles[Ωm] ù = pulsación [rad/s] INTRODUCCIÓN La construcción de trenes de alta velocidad (por ejemplo, el TGV en Francia, el Pendolino en Italia y el AVE en España) ha llevado al desarrollo de dispositivos eléctricos para la tracción y sistemas de señalización extremadamente sofisticados. La utilización frecuente de la electrónica de potencia resulta en que las corrientes y las tensiones tengan un contenido armónico muy alto y esto es causa potencial de problemas de compatibilidad electromagnética entre las diversas partes de los sistemas eléctricos ferroviarios. Hasta ahora ha habido relativamente poca investigación sobre la compatibilidad electromagnética en el sector ferroviario, en comparación con otros sectores, como por ejemplo el aeronáutico. Sin embargo, este tipo de problemática está adquiriendo una importancia cada vez mayor. 1-5 Para diseñar y optimizar dispositivos eléctricos y electrónicos fiables, es necesario tener una clara comprensión del ambiente electromagnético ferroviario. 40 El circuito de potencia equivalente de un sistema eléctrico ferroviario está constituido por las subestaciones, el motor y el accionamiento del tren, así como por la línea de contacto y los rieles. Los sistemas de señalización comparten parcialmente la misma infraestructura. Entre las distintas partes del sistema, tanto como con sistemas extraños, existen acoplamientos inductivos y capacitivos y además los sistemas ferroviarios producen emisiones de radiofrecuencia.6 Bajo esta luz resulta clara la necesidad de desarrollar un modelo electromagnético de los sistemas eléctricos ferroviarios, adecuado para investigar los fenómenos de compatibilidad electromagnética. Este artículo analiza la elaboración de un subsistema de este circuito, los rieles. La disponibilidad de un modelo de los rieles preciso es particularmente importante en el diseño de sistemas de señalización en audiofrecuencia, como los circuitos de vía.7,8,9 Estos circuitos se utilizan para indicar la posición de los trenes a lo largo de los rieles y deben poder funcionar en todas las condiciones operativas. Para un buen diseño de estos dispositivos es extremadamente importante conocer en qué medida los parámetros electromagnéticos de los rieles dependen de la frecuencia. Los rieles están constituidos por dos conductores de material ferromagnético, colocados en el suelo, supuesto conductor débil. Estos conductores pueden ser concebidos como una línea de transmisión multiconductora con parámetros distribuidos. A diferencia de las líneas aéreas que pueden ser consideradas lineales en buena medida, los rieles son un sistema no lineal y además con parámetros variables. Las causas de no linealidad son principalmente la presencia del hierro (saturación e histéresis) y la forma geométrica de los rieles que causa una distribución no uniforme de la corriente. La causa primera de incertidumbre y variabilidad de los parámetros eléctricos es la presencia del suelo. Éste afecta los valores de constante dieléctrica y resistividad, y por consiguiente los valores de capacitancia y conductancia transversales entre los dos rieles. Estas propiedades eléctricas varían en función de la frecuencia y de muchos parámetros no eléctricos, tales como la humedad del suelo. 10,11 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas / Emanuele Guglielmino Este artículo analiza la determinación de los parámetros eléctricos longitudinales y transversales por unidad de longitud de los rieles en función de la frecuencia y en varias condiciones climáticas. Los resultados son sucesivamente utilizados para validar un modelo matemático de los rieles a parámetros distribuidos. IDENTIFICACIÓN DE LOS PARÁMETROS Durante los ultimos años se han investigado diferentes técnicas para modelar los rieles e identificar sus parámetros electromagnéticos. El enfoque tradicional consiste en modelar los rieles como un circuito equivalente de parámetros concentrados. Este modelo de los rieles ha sido utilizado durante años en el diseño de sistemas de señalización. 12 Tal aproximación es básica y no resulta adecuada para un diseño preciso y una optimización de los sistemas de audiofrecuencia. El problema de la identificación de los parámetros ha sido afrontado por otros investigadores utilizando un método basado en los campos electromagnéticos:13-15 utilizando el método de los elementos finitos se ha calculado la distribución de los campos eléctrico y magnético dentro y entre los rieles, obteniéndose consecuentemente los parámetros electromagnéticos. Este método es muy preciso puesto que permite describir la geometría de los rieles con gran exactitud. Aun así, el problema principal es que es necesario introducir datos confiables para las propiedades eléctricas de los materiales. Otros estudios han afrontado el problema utilizando métodos basados en la teoría de las líneas:16,17 se han desarollado modelos de diferente nivel de complejidad. Sin embargo es importante desarrollar modelos en los que se puedan medir fácilmente los parámetros a fin de validar dichos modelos.18 En este estudio se presenta un método semi-analítico basado en la teoría de las líneas de transmisión, que permite la determinación de los parámetros de los rieles a partir del conocimiento de cantidades fácilmente mesurables, es decir, las impedancias en corto circuito y en circuito abierto. El sistema está constituído por 2 conductores más el conductor de regreso, situado en el suelo. Utilizando la teoría de las líneas de transmisión,19 el sistema, en regimen sinoidal, está descrito por: Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. d [V ] = − dx [Z] [I] d [I ] = − [Y] [V] dx (1) (2) donde [V] e [I] son vectores columna de las tensiones de fase y de las corrientes respectivamente, mientras que [Z] y [Y], son las matrices de las impedancias y de la admitancias por unidad de longitud. El problema mayor es medir los elementos de esas matrices, lo cual no es simple porque el conductor de regreso es inaccesible, y no se pueden hacer medidas de modo común. La alternativa es hacer medidas de modo diferencial y, en particular, una medida en circuito abierto y una en corto circuito. De esta manera se puede medir la impedancia de lazo de los dos rieles. En el caso de parámetros distribuidos (figura 1) la impedancia del lazo es función de las condiciones iniciales de la línea (más la condiciones de frontera al final de la línea) Z loop = V1 (0) − V2 (0) I ( 0) (3) El enfoque experimental desarrollado está basado en medidas de las impedancias en circuito abierto, Zca , y corto circuito, Zcc, y el subsecuente cálculo de los parámetros eléctricos. Los valores de resistencia longitudinal R, inductancia longitudinales L, capacitancia C y conductancia transversales G, se pueden calcular a partir del conocimiento de Zca y Zcc, de la constante Fig. 1. Circuito equivalente de parámetros distribuidos de los rieles. 41 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas / Emanuele Guglielmino Fig. 2. Circuito equivalente por unidad de longitud de una línea de transmisión. de propagación γ y de la impedancia característica de la línea Z0 . Se define: γ = ZY = (R + jωL)(G + j ωC) = α+ jβ (4) Z0 = R + j ωL = α + jβ R + jωL G + j ωC (5) Estas ecuaciones permiten la determinación de los párametros de los rieles directamente a partir del conocimiento de las características de la línea: la constante de propagación y la impedancia característica. El método es preciso para frecuencias menores a la frecuencia de resonancia de la línea. Cerca de la resonancia los valores de Zca y Zcc son parecidos y esto causa problemas de precisión en las medidas. MEDIDAS DE LOS PARÁMETROS Las medidas se efectuaron en la Universidad de Bath, Reino Unido, sobre rieles experimentales de 36 metros de longitud, con travesaños de madera. Los parámetros se midieron en varias condiciones climáticas para evaluar la influencia del suelo seco y húmedo. En las figuras 3, 4 y 5 aparecen los rieles y la instrumentación utilizada. donde Z=R+jωL e Y=G+jωC. A partir de la teoría de las líneas se obtiene: Z0 = Z ca Z cc tanh (γl ) = Z SC Z OC (6) (7) utilizando la igualdad trigonométrica: tanh (γl ) = tanh( αl ) + j tan( βl ) = p + jq (8) 1 + j tanh( αl ) tan( βl ) y resolviendo respecto a α y β se obtiene: α= 1  2p   arctan h 2 2  2l 1 + p + q   β=  1  2q   arctan    + n π 2 2   2l  1− p − q   Fig. 3. Rieles experimentales utilizados para efectuar las medidas. (9) (10) A continuación, los parámetros eléctricos: 42 R=Re(γ Z0 ) (11) L=Im((γ Z0 )/ω) (12) C=Im((γ / Z0 )/ω) (13) G=Re(γ / Z0 ) (14) Fig. 4. Instrumentación para efectuar las medidas: sensor de efecto Hall. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas / Emanuele Guglielmino Fig. 5. Instrumentación para efectuar las medidas: osciloscopio digital y amplificador. Se midieron las tensiones y las corrientes en circuito abierto y en corto circuito y se calcularon los valores de Zca y Zcc. Los rieles han sido alimentados con una tensión sinoidal dentro del intervalo 1 Hz-25 kHz. Las señales se adquirieron a través de un osciloscopio digital. Para hacer las medidas en corto circuito se ha empleado un sensor de efecto Hall que produce una salida proporcional a la corriente en el circuito, mientras que en la medidas en circuito abierto se empleó un resistor de medida. Las señales adquiridas han sido transferidas a una computadora y los datos procesados al fin de obtener R, L, C y G. En las figuras 6-9 se presentan los resultados de las medidas. Fig. 6, 7, 8, 9. Tendencias medidas de R, L, C y G, al variar la frecuencia en varias condiciones climáticas; extremadamente seco (cruces); seco (círculos); húmedo (asteriscos negros); mojado (asteriscos grises). . Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 43 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas / Emanuele Guglielmino Los resultados indican que la resistencia R aumenta con la frecuencia (figura 6), con una pendiente inicial acorde con la proporcionada por el modelo de conductor cilíndrico con efecto piel, es decir, proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia. Después de 2 kHz la pendiente aumenta y la resistencia se incrementa de manera proporcional a la frecuencia. Esto es atribuible a la forma de los rieles, que causan una distribución no uniforme de la corriente en su interior. La inductancia L baja con la frecuencia (figura 7), a causa del efecto piel. A frecuencias mayores L comienza a aumentar ligeramente. Esto es debido a la distribución de los parámetros (formalmente lo que se ha medido no es una inductancia, sino la parte imaginaria de una reactancia dividida por una pulsación). Las condiciones climáticas influyen de manera mínima en los parámetros longitudinales R y L, como era esperado. Las condiciones del terreno, por su parte, tienen un efecto significativo sobre los parámetros transversales de capacitancia y conductancia. La capacitancia C baja con la frecuencia y el incremento de humedad produce un incremento de los valores de C (figura 8). La conductancia G mantiene un comportamiento casi constante al variar la frecuencia y su valor sube en terrenos más húmedos (figura 9). Es muy difícil obtener medidas repetibles de estos parámetros, debido a que la manera en que la constante dieléctrica y la resistividad del suelo dependen de la humedad es extremadamente variable. son la geometría de los rieles (longitud, distancia entre los rieles, distancia desde la tierra ideal, etc.) y las propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales. En las figuras 10 y 11 se comparan los parámetros simulados y medidos. La comparación se ha efectuado con R y L. Para realizar una comparación sencilla entre los parámetros transversales sería necesaria una modelación más sofisticada de la constante dieléctrica y resistividad del terreno. VALIDACIÓN EXPERIMENTAL DEL MODELO DISTRIBUIDO DE LOS RIELES Los resultados experimentales, obtenidos a través de la medida de las impedancias en circuito abierto y en corto circuito y la utilización de las ecuaciones (11)-(14), han sido comparados con un modelo matemático de los rieles de parámetros distribuidos desarrollado por la Universidad de Génova (Italia), basado en las ecuaciones de Carson. 19 Estas ecuaciones describen las líneas de transmisión en presencia de dos medios diferentes que, en este caso, son el hierro y el terreno. En este modelo los rieles han sido sustituidos por conductores cilíndricos de área equivalente. Los datos de entrada del modelo 44 Fig. 10, 11. Tendencias medidas (asteriscos negros) y simuladas de R y L, al variar la frecuencia y la permeabilidad relativa: µr =1 (cruces); µr =10 (círculos grises); µr =100 (asteriscos grises); µr=200 (círculos negros). Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas / Emanuele Guglielmino Se ha hecho un estudio de sensitividad variando el valor de la permeabilidad relativa de los rieles desde 1 hasta 200 y de resistividad desde 10-7 Ωm hasta 2*10-6 Ωm. El modelo no es capaz de describir el cambio de pendiente en el comportamiento de la resistencia R, debido al efecto piel no uniforme. Un valor de µr=10 se aproxima bien al comportamiento a bajas frecuencias, mientras que un valor de µr=100 se acerca mejor a las frecuencias mayores. Con respecto a L, un valor de µr=10 se aproxima bien al comportamiento medido. Además, se puede observar que los Fig. 12, 13. Tendencias medidas (asteriscos) y simuladas de R y L, al variar la frecuencia y la resistividad: r=2*106 (asteriscos negros); r=10-6 (cruces); r=2.27*10-7 (círculos grises); r=1.25*10-7 (círculos negros); r=10-7 (asteriscos grises). Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. resultados simulados de L tienden a converger con aquéllos medidos al aumentar la frecuencia. En las figuras 12 y 13 se presentan los comportamientos medidos y simulados, variando el valor de resistividad de los rieles. El valor de la resistividad en el modelo influye en la frecuencia en la cual comienza el efecto piel. Se nota que el modelo describe bien el cambio de pendiente de la L debido a las distribuciones de los parámetros en las frecuencias más altas. CONCLUSIONES El artículo ha abordado el problema de la determinación de los parámetros electromagnéticos de los rieles. El objetivo final del proyecto es la modelación electromagnética de los sistemas eléctricos ferroviarios para estudios de compatibilidad electromagnética. Esto es de interes para el diseño y la optimización de dispositivos electromagnéticos ferroviarios, en particular de sistemas de señalización en audiofrecuencia. Se ha presentado un método experimental basado en la teoría de las líneas de transmisión para determinar los parámetros por unidad de longitud de los rieles a través de medidas de impedancia en corto circuito y en circuito abierto y la utilización de éstas para validar un modelo de los rieles a parámetros distribuídos. La principal aproximación en el modelo es que los rieles han sido sustituidos con conductores cilíndricos de área equivalente, lo que no ha permitido describir el efecto piel no uniforme. El modelo describe con suficiente precisión para el diseño los comportamientos de los parámetros longitudinales al variar la frecuencia. El modelo no puede describir con precisión los parámetros transversales: sería necesario introducir modelos de constante dieléctrica y resistividad del suelo dependientes de la frecuencia. Además sería útil tener en cuenta la dependencia de la humedad del terreno (o de otras variables no eléctricas) por medio de un modelo adecuado o, más simplemente, a partir de correlaciones experimentales. Investigaciones posteriores analizarán la validez del modelo para frecuencias superiores a 25 kHz y con corrientes más elevadas que pueden llevar el hierro hacia la saturación. 45 �Determinación de parámetros electromagnéticos de vías férreas / Emanuele Guglielmino AGRADECIMIENTOS Se agradece a Cecilia Lartigue, Aquiles Negrete y Pilar Mantecón por su colaboración en la redacción de este artículo. BIBLIOGRAFÍA 1. Allan, J., “The Power Supply/Rolling Stock/ Signalling System for Compatibility with Power Frequency Track Circuits”, I.Mech.E RailTech ‘94, Birmingham, Reino Unido, 1994. 2. 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Bogotá D.C. - Colombia. E-mail: oscar@impsat.net.co http://www.oscarbarajas.com/ INTRODUCCIÓN Antes de mediados del siglo XVIII los trabajos de construcción a gran escala se ponían en manos de los ingenieros militares. La ingeniería militar englobaba tareas tales como la preparación de mapas topográficos, la ubicación, diseño y construcción de carreteras y puentes, y la construcción de fuertes y muelles. Sin embargo, en el siglo XVIII se empezó a utilizar el término ingeniería civil o de caminos para designar a los trabajos de ingeniería efectuados con propósitos no militares. Debido al aumento de la utilización de maquinaria en el siglo XIX como consecuencia de la Revolución Industrial, la ingeniería mecánica se consolidó como rama independiente de la ingeniería; posteriormente ocurrió lo mismo con la ingeniería de minas. Los avances técnicos del siglo XIX ampliaron en gran medida el campo de la ingeniería e introdujeron un gran número de especializaciones. Las incesantes demandas del entorno socioeconómico del siglo XX han incrementado aún más su campo de acción; y se ha producido una gran diferenciación de disciplinas, con distinción de múltiples ramas en ámbitos tales como la aeronáutica, la química, la construcción naval, de caminos, canales y puertos, las telecomunicaciones, la electrónica, la ingeniería industrial, naval, militar, de minas y geología e informática. Además, en los últimos tiempos se han incorporado campos del conocimiento que antes eran ajenos a la ingeniería como la investigación genética y nuclear. El ingeniero que desarrolla su actividad en una de las ramas o especialización de la ingeniería ha de tener conocimientos básicos de otras áreas afines, ya que muchos problemas que se presentan en ingeniería son complejos y están interrelacionados. Por ejemplo, un ingeniero químico que tiene que diseñar una planta para el refinamiento electrolítico de minerales metálicos debe enfrentarse al diseño de estructuras, maquinaria, dispositivos eléctricos, además de los problemas estrictamente químicos La Ingeniería Mecánica propiamente dicha reúne todos los conocimientos científicos y técnicos para la dirección de la producción, la conservación y la reparación de maquinaria e instalaciones, equipos y sistemas de producción industrial, así como el estudio tecnológico especializado de diferentes materiales, productos o procesos; la proyección de máquinas herramientas para la industria manufacturera, minera y construcción y otras con fines no industriales como la agricultura. Estudia la proyección de máquinas de vapor, motores de combustión interna y otras máquinas y motores no eléctricos, utilizados para propulsar locomotoras de ferrocarriles, vehículos de transporte por carretera o aeronaves o Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 47 �Breve historia de la ingeniería mecánica. Parte I / Oscar Mauricio Barajas Pinzón para hacer funcionar instalaciones industriales, los sistemas de propulsión para buques, centrales generadoras de energía, sistemas de calefacción y ventilación, bombas, cascos y superestructuras de buques, fuselajes y trenes de aterrizaje y otros equipos para aeronaves, carrocerías, sistemas de suspensión y frenos para vehículos automotores. Estudia el diseño y montaje de sistemas y equipos de calefacción, ventilación y refrigeración; instalaciones y equipos mecánicos para la producción, control y utilización de energía nuclear. Implementa y estudia el diseño de partes o elementos (salvo los eléctricos o electrónicos) de aparatos o productos como procesadores de texto, ordenadores, instrumentos de precisión, cámaras y proyectores; especifica y verifica métodos de producción o instalación y el funcionamiento de maquinaria agrícola y de otras máquinas, mecanismos, herramientas, motores, instalaciones o equipos industriales; el establecimiento de normas y procedimientos de control para garantizar la seguridad y el funcionamiento eficaz. LA EDAD DE PIEDRA El hombre paleolítico, compañero del mamut y el reno, vivió siempre asediado por el hielo, que con sólo algunas intermitencias dejó de cubrir el norte y centro de Europa y Asia. Fue pues de diez milenios el periodo durante el cual el hombre facilitó la satisfacción de sus necesidades con el sílex, desconchándolo y retocando sus bordes hasta afilarlo. Emociona pensar que por tanto tiempo empleó la piedra de sílex como su herramienta principal. Se cambió la forma de los sílex, se vio el predominio o la moda de ciertas tallas, hubo épocas en que los sílex De piedra a herramienta: el sílex fue de gran ayuda al hombre primitivo. 48 fueron grandes como cuchillos y martillos, otras en que se prefirieron hojas como navajas transparentes, pero siempre el sílex, el sílex duro, impenetrable aunque frágil, tuvo que atender a todos los servicios. Desde mediados del siglo pasado empleamos tantos nuevos materiales para la industria, tantos artefactos movidos por vapor y electricidad, que acongoja pensar que nuestros antepasados tuvieron que valerse de la piedra pedernal, por miles y miles de años. Con la época siguiente de la piedra pulimentada, ya pudo el hombre escoger basaltos y otras rocas volcánicas para hacer hachas de piedra pulimentada, pero en la época paleolítica sólo el sílex amarillento, de color cerúleo, lechoso, fue utilizado como empleamos ahora los metales y el vidrio. PRIMEROS ARTILUGIOS MECÁNICOS Egipto, Grecia. El antiguo Dios de Egipto, Tot, era recordado y venerado como inventor de las matemáticas, la astronomía y la ingeniería. A través de su voluntad y poder, mantenía las fuerzas del Cielo y la Tierra en equilibrio. Sus grandes dotes para las matemáticas celestiales le permitieron aplicar correctamente las leyes sobre las cuales descansaban los fundamentos y el mantenimiento del universo. Así mismo, se dice que TOT enseñó a los primeros egipcios los principios de la geometría y la agrimensura, la medicina y la botánica. Según afirma la leyenda, fue el inventor de los números, de las letras del alfabeto y de las artes de leer y escribir. Era el gran Señor de la Magia, capaz de mover objetos con el poder de la voz, el autor de todas las obras sobre cada rama de la ciencia, tanto humana como divina. Arquímedes (287-212 AC), notable matemático e inventor griego, que escribió importantes obras sobre geometría plana y del espacio, aritmética y mecánica. Nació en Siracusa, Sicilia, y se educó en Alejandría, Egipto. En el campo de las matemáticas puras, se anticipó a muchos de los descubrimientos de la ciencia moderna, como el cálculo integral, con sus estudios de áreas y volúmenes de figuras sólidas curvadas y de áreas de figuras planas. Demostró también que el volumen de una esfera es dos tercios del volumen del cilindro que la circunscribe. En mecánica, Arquímedes definió la ley de la palanca y se le reconoce como el inventor de la polea Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Breve historia de la ingeniería mecánica. Parte I / Oscar Mauricio Barajas Pinzón Tornillo de Arquímides. Primitiva bomba hidráulica, que en la actualidad ha encontrado aplicaciones en plantas industriales. compuesta. Durante su estancia en Egipto inventó el “tornillo sinfin” para elevar el agua de nivel. Arquímedes es conocido sobre todo por el descubrimiento de la ley de la hidrostática, el llamado principio de Arquímedes, que establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Se dice que este descubrimiento lo hizo mientras se bañaba, al comprobar cómo el agua se desplazaba y se desbordaba. Arquímedes pasó la mayor parte de su vida en Sicilia, en Siracusa y sus alrededores, dedicado a la investigación y los experimentos. Aunque no tuvo ningún cargo público, durante la conquista de Sicilia por los romanos se puso a disposición de las autoridades de la ciudad y muchos de sus instrumentos mecánicos se utilizaron en la defensa de Siracusa. Entre la maquinaria de guerra cuya invención se le atribuye está la catapulta y un sistema de espejos —quizá legendario— que incendiaba las embarcaciones enemigas al enfocarlas con los rayos del sol. Al ser conquistada Siracusa, durante la segunda Guerra Púnica, fue asesinado por un soldado romano que le encontró dibujando un diagrama matemático en la arena. Se cuenta que Arquímedes estaba tan absorto en las operaciones que ofendió al intruso al decirle: “No desordenes mis diagramas”. Todavía Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. subsisten muchas de sus obras sobre matemáticas y mecánica, como el Tratado de los cuerpos flotantes, El arenario y Sobre la esfera y el cilindro. Todas ellas muestran el rigor y la imaginación de su pensamiento matemático. Herón de Alejandría (c. 20-62 D.C.), matemático y científico griego. Su nombre también podría ser Hero (aproximadamente 18 escritores griegos se llamaron Hero o Herón, creándose cierta dificultad a la hora de su identificación). Herón de Alejandría nació probablemente en Egipto y realizó su trabajo en Alejandría (Egipto). Escribió al menos 13 obras sobre mecánica, matemáticas y física. Inventó varios instrumentos mecánicos, gran parte de ellos para uso práctico: la aelípila, una máquina a vapor giratoria; la fuente de Herón, un aparato neumático que produce un chorro vertical de agua por la presión del aire y la dioptra, un primitivo instrumento geodésico. Sin embargo, es conocido sobre todo como matemático tanto en el campo de la geometría como en el de la geodesia (una rama de las matemáticas que se encarga de la determinación del tamaño y configuración de la Tierra, y de la ubicación de áreas concretas de la misma). Herón trató los problemas de las mediciones terrestres con mucho más éxito que cualquier otro de su generación. También inventó un método de aproximación a las raíces cuadradas y cúbicas de números que no las tienen exactas. A Herón se le ha atribuido en algunas ocasiones el haber desarrollado la fórmula para hallar el área de un triángulo en función de sus lados, pero esta fórmula, probablemente, había sido desarrollada antes de su época. Herón de Alejandría y su Aelípila, primitiva turbina de vapor. 49 �Breve historia de la ingeniería mecánica. Parte I / Oscar Mauricio Barajas Pinzón LA INGENIERIA MECÁNICA EN LA EDAD MEDIA El renacimiento: Leonardo Da Vinci. El humanismo del sigo XIV trajo consigo un deseo de renacimiento de la mentalidad clásica como reconocimiento a los grandes logros de los griegos y romanos en tiempos de antaño. Sin embargo, el espíritu humano hace a veces sus mayores progresos por los más extraviados caminos. Para conocer a aquellos griegos y romanos, admirables capitanes, estadistas y poetas, hacía falta desenterrar mármoles y descifrar manuscritos, aprender lenguas muertas y otras lenguas (en Florencia se estudiaba el griego como el verdadero camino de la salvación, como el principio de una nueva y esplendorosa Era, como la única manera de conseguir una vida civilizada), estudiar, investigar y comparar. Y he aquí el verdadero renacimiento: no de lo que renació (que no renació nada), sino de las facultades puestas en juego para hacer renacer, que se avivaron con aquel esfuerzo de la mente. Leonardo Da Vinci nació en 1452 en Vinci (Entre Florencia y Pisa). Arquitecto, pintor, escultor, Ingeniero y sabio italiano. Heredero de todas las aspiraciones artísticas del quattrocento florentino, aporta conclusiones geniales a la investigación de su siglo. A partir del siglo XVI, fue considerado como una especie de “mago”. A pesar de que muchas de sus obras se han perdido o no están acabadas, la significación de su obra es inmensa. Muere cerca de Amboise en el castillo de Cloux (propiedad de la madre de Francisco I) en 1519. Artista y hombre de ciencia, hijo natural de un notario, desde niño sintió ambición de querer abarcar toda disciplina humana; su padre presentó dibujos de Leonardo a Verrocchio, quien pasmado de las aptitudes que aquellos revelaban, aceptó en su taller al joven artista, que sin tregua llenaba cuadernos con croquis directos del natural y caricaturescos esbozos imaginativos de figuras y caras. Buscaba lo bello y lo feo, pretendiendo en todos los casos que perdurara la expresión fugitiva de los afectos anímicos y de las ideas. Colaboró en la pintura “ Bautismo de Cristo “ de Verrocchio y una de sus obras de la mocedad parece haber sido modelo de una tapicería, destinada al Rey de Portugal: “ Adán y Eva cogiendo la manzana”. Por los mismos tiempos hizo la “La Anunciación y La adoración de los Magos” de los Uffizi y el “San Jerónimo” del 50 Imagen clásica de los apuntes de Leonardo da Vinci. Vaticano. Poco favorecido por los Médicis, deja Florencia en 1482; invitado por Ludovico Esforza, llamado el Moro, se traslada a Milán como tañedor de lira, con rara lira en forma de cabeza de caballo, construida en plata y basándose en principios acústicos ignorados hasta entonces. En el certamen en que como tal se presenta, da respuestas muy agudas a diversas preguntas, causando la admiración de la Corte. Al poco tiempo es en Milán el ordenador de las fiestas de Ludovico y de aquellas que los magnates de la ciudad organizan en honor al Soberano; es también el ingeniero de los servicios hidráulicos, evidenciando con ello las aptitudes que expusiera en el memorial que al llegar a Milán presentó a su protector. Decía saber dirigir la construcción de puentes ligerísimos, fácil de poner y quitar, así como tener fácil manera de incendiar, en tiempo de guerra, los puentes del enemigo. Y añadía: “En tiempo de paz creo satisfacer perfectamente, tanto como el mejor, en arquitectura y composición de edificios públicos y privados, y en conducción de aguas de un lugar a otro; también puedo dedicarme a la escultura en mármol, en bronce o en barro, y a la pintura”. Para todo fue aprovechado en los diecisiete años que estuvo en Milán, con lo cual, si de una parte Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Breve historia de la ingeniería mecánica. Parte I / Oscar Mauricio Barajas Pinzón permitiéronle dar a conocer sus omnímodas cualidades, de otra le dificultaron concentrarse en trascendentales pinturas. Con todo, la etapa milanesa es un periodo de apogeo del arte de Leonardo, y ni la dirección de grandes trabajos hidráulicos, o los proyectos que hizo para el palacio de los Sforza y el tambor de la cúpula de la catedral, o los croquis de innumerables dispositivos militares, no le impidieron realizar dos de sus grandes creaciones pictóricas: “La Virgen de las Rocas, entregado hacia 1490, y el fresco del Cenáculo, terminado en 1497, en Santa María de las Gracias”. Al propio tiempo que en esta última obra, Leonardo trabaja en una gran escultura que en el memorial presentado a Ludovico el Moro se había ofrecido a realizar: la estatua ecuestre del fundador de la dinastía, Francisco Sforza. Con la caída de Ludovico empieza lo que se ha llamado la época errante de Leonardo, que comprende de 1500 a 1516. Así en marzo de 1500 está en Venecia, de donde pasa a Mantua para hacer el retrato de Isabel de Este; en Florencia al año siguiente, compone el cartón de Santa Ana para los servitas, esbozo para el cuadro que posee el Louvre; en 1502, entrado al servicio de César Borgia como ingeniero militar, inspecciona las fortalezas de Rimini, Pésaro, Cesena, Piombino y Siena; en 1503, con la caída del Borgia, vuelve a Autorretrato de Leonardo da Vinci. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Florencia, donde retrata bellas damas: Ginebra de Vencí y Monna Lisa, tercera mujer del comerciante Giocondo, llamada por ello la Gioconda, en cuya efigie de medio cuerpo trabajó el pintor a lo largo de cuatro años. En 1507 viaja por la Lombardía; en 1510 está nuevamente en Florencia; dos años más tarde se halla en Milán y de allí parte a Roma, de donde vuelve a Milán y conoce a Francisco I, quien apreciando su alto valor, se lo lleva consigo a Francia, donde reside el resto de su vida. Leonardo destacó por encima de sus contemporáneos como científico. Sus teorías en este sentido, de igual modo que sus innovaciones artísticas, se basan en una precisa observación y documentación. Comprendió, mejor que nadie en su siglo y aún en el siguiente, la importancia de la observación científica rigurosa. Desgraciadamente, del mismo modo que frecuentemente podía fracasar a la hora de rematar un proyecto artístico, nunca concluyó sus planificados tratados sobre diversas materias científicas, cuyas teorías nos han llegado a través de anotaciones manuscritas. Los descubrimientos de Leonardo no se difundieron en su época debido a que suponían un avance tan grande que los hacía indescifrables, hasta tal punto que, de haberse publicado, hubieran revolucionado la ciencia del siglo XVI. De hecho, Leonardo anticipa muchos descubrimientos de los tiempos modernos. En el campo de la anatomía estudió la circulación sanguínea y el funcionamiento del ojo. Realizó descubrimientos en meteorología y geología, conoció el efecto de la Luna sobre las mareas, anticipó las concepciones modernas sobre la formación de los continentes y conjeturó sobre el origen de las conchas fosilizadas. Por otro lado, es uno de los inventores de la hidráulica y probablemente descubrió el hidrómetro; su programa para la canalización de los ríos todavía posee valor práctico. Inventó un gran número de máquinas ingeniosas, entre ellas un traje de buzo, y especialmente sus máquinas voladoras, que, aunque sin aplicación práctica inmediata, establecieron algunos principios de la aerodinámica. Un creador en todas las ramas del arte, un descubridor en la mayoría de los campos de la ciencia, un innovador en el terreno tecnológico, Leonardo merece por ello, quizá más que ningún otro, el título de Homo universalis. 51 �Breve historia de la ingeniería mecánica. Parte I / Oscar Mauricio Barajas Pinzón INICIOS DE LA MECANICA CELESTE Kepler y Copérnico. El desarrollo de la mecánica celeste contribuiría posteriormente al desarrollo de la ingeniería mecánica, en cuanto al entendimiento del movimiento de los cuerpos en el espacio. Las “Tablas de Tolomeo”, síntesis de la ciencia antigua en astronomía, fueron aumentadas por los árabes y reeditadas por Alfonso el Sabio. Eran listas de posiciones de estrellas que servían para ubicar lugares donde se encontraban los viajeros. En cuanto a estrellas fijas, poco había que añadir a la compilación de Tolomeo; pero los planetas, con sus movimientos erráticos en la inmensidad del espacio, fueron un enigma para los astrónomos antiguos y continuaban siéndolo al terminar la Edad Media. La explicación no se podía elaborar mientras se persistiera en creer en el sistema planetario geocéntrico, es decir, con la Tierra en el centro; en cambio, el vagar de los planetas quedaba explicado con sólo hacer el mismo sistema planetario heliocéntrico, esto es, con el Sol en el centro. Tal simple enunciado es obra de Copérnico. Recientemente se ha comprobado que ya en la antigüedad Aristarco de Samos y Arquímedes sospecharon que el Sol era el centro del sistema La observación del cielo produjo un gran avance en las leyes de la mecánica. 52 planetario. En época de Copérnico, no se había inventado todavía los telescopios, por lo que observaba las estrellas a través de unas rendijas practicadas en las paredes de su casa. Convenientemente colocado dentro de la habitación, espiaba el tránsito o paso de cada estrella por el meridiano, al divisarla por la rendija. La altura, o ángulo sobre el horizonte, la medía con un simple cuadrante. Con estos primitivos y deficientes métodos de observación, invirtió Copérnico casi cuarenta años para observar lo que un astrónomo moderno, provisto de un telescopio ecuatorial, puede observar en una noche. Consignó sus observaciones y conclusiones en un libro que tituló “De Revolutionibus Orbium Coelestium”. Quien continuó con la obra de Copérnico fue Juan Kepler, quien siendo estudiante manifestó que sentía grandes deseos de “ examinar la naturaleza de los cielos, de las almas, de los genios; la esencia del fuego, el origen de las fuentes, el ascenso y descenso de las mareas, la forma de los continentes y de los mares”. Inició el estudio del número, las distancias y los movimientos de los cuerpos celestes, pero pronto recae en su incorregible imaginación y fantasía, observando que los planetas son sólo cinco, y como habían sido cinco los cuerpos geométricos regulares, era indudable que debía haber una razón divina, causa de esta igualdad y concordancia. El ordenador juicioso de la imaginación de Kepler fue el astrónomo danés Tycho Brahe, quien le decía “ No construyáis una cosmografía fundada en abstractas especulaciones, basadla en los sólidos cimientos de la observación y desde allí ascended gradualmente para averiguar las causas”. Durante varios años, valiéndose de los instrumentos de la época, y con su terquedad para repetir observaciones, Tycho Brahe compiló en Uraniborg – Dinamarca, millares de datos que después sirvieron a Kepler para formular sus famosas leyes, las cuales fueron: Primera ley: Los planetas describen órbital elípticas alrededor del Sol y éste se halla en un foco de las elipses. Segunda ley: Las líneas imaginarias que van del Sol a cada planeta recorren espacios iguales en el mismo tiempo. Tercera ley: El cuadrado del tiempo que emplea un planeta en girar alrededor del Sol es proporcional al cubo de su distancia media al Sol. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Breve historia de la ingeniería mecánica. Parte I / Oscar Mauricio Barajas Pinzóno LAS LEYES DEL MOVIMIENTO Galileo e Isaac Newton. Galileo nació en Pisa en el año 1564. Empezó estudiando para médico en la Universidad Pisana, pero pronto su vocación por las matemáticas y la física le desvió de la medicina. Su primer descubrimiento, la ley del péndulo, lo realizó cuando sólo tenía diez y siete años. Estaba en la catedral de Pisa cuando vio que para encender una lámpara, la retiraban hacia un lado. Al dejar de retenerla, una vez encendida, la lámpara oscilaba como un péndulo, con movimientos que eran cada vez menores, pero de igual duración. A falta de cronómetro, Galileo midió el compás regular de las oscilaciones de la lámpara valiéndose de los latidos de su propio pulso. Mientras el estudio de la estática se remonta al tiempo de los filósofos griegos, la primera contribución importante a la dinámica fue hecha por Galileo (15641642). Los experimentos de Galileo sobre cuerpos uniformemente acelerados condujeron a Newton ( 1642-1727) a formular sus leyes fundamentales del movimiento. La primera y tercera leyes de Newton del movimiento se usaron ampliamente en estática para estudiar a los cuerpos en reposo y las fuerzas que actuaban sobre ellos. Estas dos leyes se emplean también en dinámica; de hecho son suficientes para el estudio del movimiento de los cuerpos cuando no hay aceleración. Pero cuando los cuerpos están acelerados, es necesario utilizar la segunda ley de Newton para relacionar el movimiento del cuerpo con las fuerzas que actúan sobre él. Páginas del libro de Galileo, Diálogos acerca de dos nuevas ciencias, ilustrando principios de la mecánica. En el año 1586 realizó interesantes descubrimientos de hidrostática, que le dieron celebridad y pronto fue nombrado profesor de matemáticas de la Universidad de Pisa. Allí continuó sus estudios sobre la caída de los cuerpos. Galileo llegó a la conclusión de que la velocidad de un cuerpo al caer depende del tiempo que ha estado cayendo, esto es, que al empezar va despacio y aumenta su velocidad a cada unidad de tiempo, y que los espacios recorridos al caer son proporcionales a los cuadrados de los periodos de tiempo durante los cuales el cuerpo ha estado cayendo. Como se ve en la formulación de estos principios, Galileo podía formular la Ley de la Gravedad, aunque sin darle el carácter de Ley del Universo, que es lo que hace sublime la Ley de Gravitación Universal de Newton. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Isaac Newton (1642-1727) completó la estructura de la mecánica clásica. Nota del editor: Las partes II y III de esta historia de la Ingeniería Mecánica se publicarán en nuestros números 20 y 21, respectivamente. 53 �Método de las componentes de los voltajes de nodo para la determinación de los factores de penalización Eduardo Sierra Gil, Eugenio Martínez Balanqué Universidad de Camagüey, Facultad de Electromecánica. Carretera Circunvalación Norte Km. 5, Camagüey, CP 74650. Cuba. Tel: 53-322-61019 ext. 266. Fax: 53-322-61126, E-mail: sierra@em.reduc.edu.cu ABSTRACT This work describes a new method for the determination of penalty factor in economic dispatch with transmission losses, It is called Nodes Voltages Components Method and it is based on the expression of the apparent power losses and considerably simplifies the calculation process. KEYWORDS Economic Dispatch, Penalty Factor, Power Losses. RESUMEN Este trabajo describe un nuevo método para la determinación de los factores de penalización durante el despacho económico de carga, teniendo en cuenta la pérdidas en la transmisión. Este método, denominado Método de las componentes de las tensiones nodales, está basado en la expresión de las pérdidas de potencia aparente y simplifica considerablemente el proceso de cálculo. PALABRAS CLAVE Despacho Económico, Factor de penalización, Pérdidas de potencia. INTRODUCCIÓN La distribución óptima de la Carga entre Plantas Generadoras o Despacho Económico de Carga es una tarea de suma importancia durante la explotación de los Sistemas Eléctricos de Potencia, ya que permite determinar las potencias activas de las fuentes de alimentación en correspondencia con el mínimo de gastos de combustible convencional y por lo tanto con el mínimo de costos en las centrales eléctricas considerando las pérdidas en la red; además constituye lo que se denomina regulación terciaria de la frecuencia, regulación que es relativamente lenta, su proceso de automatización es poco avanzado y se considera una etapa superior de los centros de despacho de cargas. En la tarea de optimización de las potencias activas entre las plantas generadoras juegan un papel importante las vías y métodos para la determinación de los factores de penalización de las mismas. En el presente trabajo se propone dar una visión general de cómo en la actualidad se resuelve este problema con la 54 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Método de las componentes de los voltajes de nodo... / Eduardo Sierra Gil et al Una de las formas de evaluar el ∂Pl es por medio ∂Pi de los coeficientes B, este método consiste en aproximar las pérdidas de potencia activa a una función cuadrática de las potencias producidas por los generadores (ver figura 2). utilización de la computadora y además fundamentar teóricamente una propuesta innovadora que utiliza por primera vez expresiones para el cálculo de estos factores que sólo dependen de los voltajes obtenidos durante la corrida de un programa para el cálculo de los regímenes estacionarios del sistema. MÉTODO ACTUAL PARA LA DETERMINACIÓN DE LOS FACTORES DE PENALIZACIÓN MEDIANTE LAS COMPUTADORAS. Para considerar la influencia de las pérdidas de las líneas, sobre la distribución económica de la carga entre los diferentes generadores del sistema, es necesario determinar para cada uno su factor de penalización expresado según la ecuación (1) y que como se aprecia en la figura 1 modifica los costos incrementales de las plantas generadoras: Li = 1 ∂Pl 1− ∂Pi (1) Fig. 2. Potencias activas inyectadas en cada nodo de una red simple. Pl = ∑∑ Bij ⋅ Pi ⋅ Pj + ∑ Bi 0 ⋅ Pi + B00 i j i (2) Si se conoce Bij, Bi0 y B00, se puede obtener el factor de penalización como: ∂Pl = 2 ⋅ ∑ Bij ⋅ Pi + Bi 0 ∂Pi i (3) Sin embargo este método además de ser muy laborioso depende de la configuración de la red, impedancia, longitud, etc. La posibilidad de utilizar la computadora permite seguir otros caminos para alcanzar el mismo objetivo. Existen diversas formas de resolver el problema pero todas requieren el desarrollo de cálculos complejos que llevan un tiempo de máquina apreciable. Uno de los métodos más sencillos, aunque supone algunas simplificaciones consiste en determinar ∂Pl ∂Pi de la siguiente forma: k ∂P ∂θ j ∂Pl =∑ l ∂Pi j =1 ∂θ j ∂Pi Fig. 1. Dependencia de los costos incrementales con respecto al factor de penalización. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. (4) donde k es el número de barras o nodos del sistema, j es el nodo considerado, e i la planta analizada. Recordando que la potencia activa que se trasmite entre dos barras se puede expresar como la parte real del producto de la corriente por la conjugada del 55 �Método de las componentes de los voltajes de nodo... / Eduardo Sierra Gil et al voltaje y que las pérdidas se determinan, como la suma de las potencias que entran a la línea por sus dos extremos tenemos que: Pij=ReVi*[(Vi-Vj)(Gij+jBij)] (5) Pl=Pij+Pji (6) Basándonos en estas expresiones, podemos decir que la potencia total que entra en la red por el nodo i, esta dada por: k Pi = 2Vi 2 Gii + ViBii − ∑ ViVjGij cos(θi − θ j ) j =1 k − ∑ ViVjBijsen (θi − θ j ) j =1 (7) k j =1 j =1 Pl = 2∑ Vi 2 Gii −∑ ViVjGij cos(θ j − θi ) (8) De donde se deduce que: ∂Pl = 2∑ ViVjGijsen(θ j − θi ) ∂θ j (9) Esta expresión permite determinar el primer término de la ecuación: Bij = cos(αi − αj ) ViVj ( Fpi )( Fpj ) m ∑ NkiNkjRk (10) k =1 Usada normalmente para hallar los coeficientes B. La mayor dificultad de este método consiste en evaluar ∂θ j ya que no se puede obtener una ∂Pi expresión que pueda ser diferenciada, ahora bien como este término expresa la variación del ángulo de fase del voltaje en el nodo j cuando se varía la potencia de la planta i, si todas las demás plantas mantienen su generación constante, el término puede evaluarse para incrementos discretos de carga con la ayuda de un programa de flujo de carga. Así para un estado de operación dado la carga total del sistema se incrementa y todo este aumento más las nuevas pérdidas son suministradas por la planta i, lo que permite evaluar la relación. 56 ∆Pi Este proceso se repite por todas las plantas del sistema lo que permite calcular un conjunto de coeficientes Aij Aij = ∆θ j (11) ∆Pi Entonces el incremento de pérdida se determina mediante: k ∂Pl ∂Pl =∑ Aij ∂Pi j =1 ∂θ j (12) Con lo cual se puede calcular el factor de penalización. Y las pérdidas totales serán: k ∆θ j MÉTODO DE LAS COMPONENTES DE LOS VOLTAJES DE NODOS PARA EL CÁLCULO DE LOS FACTORES DE PENALIZACIÓN. Las pérdidas de potencia aparente en las redes eléctricas pueden ser calculadas por la expresión: m ∆S = ∑ Ik ∆U k * (13) k =2 Donde: Ik: Corriente que circula por la rama. * ∆ U k : Conjugada de la caída de tensión desde el nodo k hasta el nodo de balance que es aquel que entrega la potencia requerida para suministrar las pérdidas del sistema y que se cumpla el balance de las potencias activas, se toma como referencia y por tanto el ángulo del voltaje en este nodo es igual a cero. Por tal motivo la expresión (13) puede transformarse en: m Sk k =2 Uk ∆S = ∑ * * ⋅ (Ub − U k ) (14) Si el nodo 1 es tomado como nodo de balance. Multiplicando los términos de la sumatoria por la conjugada del término inferior obtenemos: Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Método de las componentes de los voltajes de nodo... / Eduardo Sierra Gil et al m ∆S = ∑ S k ⋅ Ub ⋅ Uk − U k 2 − k =2 (15) U k2 − − m ∆S = ∑ S k ⋅ ( − k =2 Ub ⋅ U k − 2 Uk − 1) (16) − Consideremos que: U k = Uak + jUrk (17) − Después de algunas sencillas operaciones y utilizando las reglas de multiplicación de números complejos la expresión se transforma en: Ub⋅Uak Ub⋅ Urk ∆S = ∑((Pk ⋅ ( −1) − Qk ⋅ ( )) + 2 − Uk Uk2 k =2 m − − Ub ⋅ Urk Ub ⋅ Uak + j ( Pk ⋅ ( ) + Qk ( − 1))) 2 Uk U k2 (18) − − Si conocemos que: ∆S ∑ = ∆P∑ + j∆Q∑ (19) − Entonces: m Ub ⋅ Uak Ub ⋅ Urk ∆P∑ = ∑ ( Pk ( − 1) − Qk ( )) 2 Uk Uk 2 k=2 − − (20) Ub ⋅ Urk Ub ⋅ Uak ∆Q∑ = ∑ ( Pk ( ) + Qk ( − 1)) 2 Uk Uk 2 k=2 m − − Como puede observarse en las expresiones (20) y (21) las pérdidas totales del sistema tanto reactivas como activas han quedado expresadas como una función de las potencias generadas y consumidas en los nodos del sistema (de carga o de generación) y además como una función que depende de las componentes activas y reactivas de las tensiones en los nodos, las cuales nos permiten con extrema facilidad determinar los llamados coeficientes de pérdidas activas de las estaciones ( ) y a través de ellos los diferentes factores de penalización de las diferentes plantas generadoras. Esto se logra si derivamos las pérdidas de potencia activa con respecto a cada una de las potencias generadas por las diferentes plantas. En forma general puede plantearse que: σk = ∂∆Pk ∂Pk (22) Para una estación K cualquiera que sea: (21) σk = Ub ⋅ Uak −1 Uk 2 − σk = Ub ⋅ Uak −1 (Uak ) 2 + (Urk ) 2 (23) De aquí pueden ser calculados los factores de penalización de cada planta, según la expresión conocida. Lk = Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 1 1 −σk (24) 57 �Método de las componentes de los voltajes de nodo... / Eduardo Sierra Gil et al RESULTADOS De acuerdo a lo antes expuesto, el presente método es más eficiente y requiere menos información para llegar al mismo resultado. A fin de mostrar este aspecto, se hace una comparación del método propuesto, basado en las componentes de los voltajes de nodo, y el método de los coeficientes B, utilizando el sistema de potencia de prueba mostrado en la figura 3. En este caso se determina el factor de penalización que afecta al costo incremental de la planta No 1 tomando como nodo de balance la planta No 2. Fig. 3. Monolineal del Ejemplo 1. En la tabla I se muestran el número de operaciones y el tiempo de cómputo promedio empleado por ambos métodos. Tabla I. Comparación de métodos. MÉTODO L1 TIEMPO # DE DE OPERACIONES CÓMPUTO (s) Coeficientes B 0.995 19 0.1967 Componentes de los voltajes de nodo 0.9945 8 0.0097 estado de carga determinado y no se hace necesario realizar corridas para intervalos discretos de carga. La interacción entre el flujo de carga y el método de las componentes de los voltajes de nodos se realiza en la práctica de una forma sencilla y rápida de programa. REFERENCIAS 1. C.C. Caroe, M.P. Nowak, W. Römisch, R. Schultz. Power scheduling in a hydro-thermal system under uncertainty, Proceedings 13th Power Systems Computation Conference (Trondheim, Norway, 1999), Vol. 2, 1086-1092. 2. C.M. Shen. Determination of power system operating conditions under constraints, Proceedings IEEE, Vol 116, No 2, 1969. 3. D. Dentcheva, W. Römisch. Optimal power generation under uncertainty via stochastic programming, in: Stochastic Programming Methods and Technical Applications (K. Marti and P. Kall Eds.), Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems Vol. 458, SpringerVerlag, Berlin 1998, 22-56. 4. J. Guddat, W. Römisch, R. Schultz. Some applications of mathematical programming techniques in optimal power dispatch, Computing 49 (1992), 193-200. 5. Miriam López, Carlos Haug. Optimización de la distribución de potencia activa usando programación lineal, Energética II, Vol XV, 1994. 6. Rothelder Mark. MD02 Real Time Economic Dispatch (RTED) and Uninstructed Desviation (UID) Penalties, Market Issues Forum, California ISO, 2002. Se puede apreciar que el resultado es prácticamente el mismo (L1), con un menor número de operaciones y, en consecuencia, un menor tiempo de cómputo. CONCLUSIÓN Al incorporar al método de los multiplicadores de Lagrange el método de las componentes de los voltajes de nodos para la determinación de los factores de penalización se ahorra considerablemente tiempo de cómputo al no tener que recurrir a los coeficientes B ya que este método permite resolver la expresión no derivable del coeficiente incremental de pérdidas mediante la corrida de un flujo de potencia para un 58 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Eventos I. CONSEJO DE ESTUDIOS DE POSGRADO DE LA FIME-UANL El 10 de marzo pasado se dieron cita a las 18:00 horas, en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, el Director de esta dependencia, el M.E.C. Rogelio Garza Rivera, y parte del claustro académico de la División de Posgrado de la FIME para proceder a la instalación de su Consejo de Estudios de Posgrado. Este Consejo, en donde participan personalidades de la industria regional, tiene entre otras funciones el promover ante la Subdirección de Posgrado iniciativas tendientes al mejoramiento de los estudios de posgrado, el realizar evaluaciones académicas del cuerpo de profesores del posgrado y sobre todo, el promover la vinculación del sector industrial regional con los programas de posgrado de la FIME. Algunos de los integrantes de este Consejo son el Dr. Raúl Quintero, presidente del consejo y Director General de HYLSA División Tecnología y Minas; el Dr. Héctor Altuve Ferrer, Director General de SEL; el Ing. Hugo Bolio Arceo, Vicepresidente de Tecnología de CEMEX; el Dr. Ignacio Alvarez Elcoro, Director de Planeación, Proyectos y Servicios Consejo de Estudios de Posgrado de la FIME-UANL Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Tecnológicos de HYLSA; Dr. Juan Luis San José, Director de Finanzas de ALPEK. Esperemos que la vinculación con las industrias regionales, característica de los posgrados de la FIME, se vea fortalecida con la operación de este Consejo. II. COLOQUIO SOBRE MATERIALES El día 21 de febrero de 2003 se llevó a cabo el VII Coloquio de Investigación en Materiales, con la participación del cuerpo de investigadores del Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales de la FIME. Cada investigador presentó los aspectos más relevantes de las líneas de trabajo en que actualmente se encuentran desarrollando investigación. Las diferentes ponencias abarcaron aspectos tanto de investigación básica como de investigación aplicada a problemas industriales específicos. La inauguración corrió a cargo del Dr. Ignacio Alvarez Elcoro, de Hylsa. En la ponencia “Investigación en Cerámicos”, el Dr. Tushar Das presentó un panorama general de las tendencias en este campo. El Dr. Ubaldo Ortiz discutió acerca de la síntesis y aplicación de diversas nanoestructuras, así como las iniciativas de apoyo a la nanotecnología en su ponencia “Nanotubos”. Los “Aspectos autoafines y multiescalares en la fractura de materiales” como aluminio, vidrio y nylon fueron presentados por el Dr. Moisés Hinojosa. En la ponencia del Dr. Carlos Guerrero, “Polímeros en el posgrado de la FIME”, se describieron algunos proyectos sobre materiales plásticos que se realizan en conjunto con instituciones como el CIQA (Centro de Investigación en Química Aplicada), la Universidad Paul Sabatier (Francia) y otras. El Dr. Juan Antonio Aguilar Garib planteó la 59 �Eventos El Dr. Juan Antonio Aguilar durante su conferencia en el VII Coloquio de Investigación en Materiales. posibilidad de sintetizar compuestos cerámicos para la fabricación de termistores, mediante tecnología desarrollada en la FIME, en su ponencia “Sinterización de compuestos níquel-manganeso mediante microondas”. En su ponencia “Simulación, modelación y caracterización de procesos de manufactura metalmecánica”, el Dr. Rafael Colás enfatizó que “la automatización y optimización de los procesos industriales requiere del conocimiento de las funciones matemáticas que describen dichos procesos”. Resultados en el área de biomateriales y avances de una ley universal de erosión fueron presentados en “Tribología: ciencia y arte, presente y futuro” por el Dr. Alberto Pérez. Otras interesantes ponencias fueron: “Algunas líneas y proyectos de investigación en polímeros”, a cargo del Dr. Virgilio González;“Investigación aplicada en refractarios y aislantes”, por el Dr. Alan Castillo; y “Simulación de Procesos”, a cargo de la Dra. Martha Guerrero, quién además fue la organizadora del evento. Para cerrar el evento, el M.C. Guadalupe Cedillo realizó una síntesis retrospectiva de la evolución del Programa Doctoral y de la investigación en la FIME. III. CONGRESO DE DISEÑO E INGENIERIA DE MATERIALES 2003 Los días 12, 13 y 14 de Marzo se efectuó en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la 60 Universidad Autónoma de Nuevo León el Congreso de Diseño e Ingeniería de Materiales 2003, el cual fue organizado por los Departamentos de Diseño de Sistemas Mecánicos y Ciencia e Ingeniería de los Materiales de la División de Ingeniería Mecánica. El objetivo del congreso fue reunir profesionistas con experiencia en las ramas del Diseño Mecánico e Ingeniería de Materiales para que compartieran los conocimientos adquiridos en su práctica profesional con los estudiantes de la FIME de las carreras de Ingeniería de Materiales, Ingeniero Mecánico Electricista, Ingeniero Mecánico Administrador e Ingenieros en Manufactura, con el fin de que tengan una visión clara del campo laboral de la Ingeniería Mecánica. Se contó con la presencia de expositores de alto nivel y amplia experiencia en sus respectivas ramas de las empresas: NEMAK, Cervecería Cuauhtemoc Moctezuma, KENTEK, CAD, así como de organizaciones como el Colegio de Ingenieros Civiles del Estado de Nuevo León, la Facultad de Físico Matemáticas, Facultad de Ciencias Químicas y de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. La ceremonia de inauguración estuvo a cargo del M.E.C. Rogelio Garza Rivera, Director de la FIME, en el auditorio Raúl Quintero de la misma facultad. En su discurso se dirigió a los alumnos de la facultad poniendo énfasis en la importancia que la Ingeniería Mecánica en general tiene para la industria de nuestro país y particularmente en nuestra región en la que diariamente se exige a los profesionistas un desempeño de más calidad y conocimientos actualizados no solo de la Ingeniería Mecánica sino de todas las ramas de la ciencia con que se tenga contacto. El Ing. Alejandro Escudero de la empresa NEMAK, impartiendo su conferencia durante el Congreso de Diseño e Ingeniería de Materiales 2003 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Reconocimientos I. GRUPO DE LOS CIEN El pasado 22 de Octubre de 2002 se llevó a cabo, en la Biblioteca Universitaria “Raúl Rangel Frías” de la Universidad Autónoma de Nuevo León, la ceremonia de entrega de reconocimientos para el “Grupo de los Cien”, el cual está formado por los alumnos que obtuvierón las más altas calificaciones en las diferentes carreras que imparte la FIME, durante el semestre anterior. A continuación se listan los nombres de los alumnos que se hicieron merecedores a dicho reconocimiento: GONZALEZ CANTU,ALAN ROBERTO RODRIGUEZ AZUARA,HECTOR OMAR ROBLEDO FALCON,SUSANA NOHEMI SANCHEZ ESCOBEDO,ALBA LIZETH VERASTEGUI HERRERA,MARIA DEL REFUGIO PEÑA BARRERA,SANDRA IVETH RAMIREZ MENDOZA,RAMON ELYUD GARCIA MASETTO,EDGAR ENRIQUE TINOCO VAZQUEZ,EFREN IVAN TIJERINA RAMOS,KARINA ELIZABETH VILLARREAL VERASTEGUI,FCA. ISABEL CORONADO PEREZ,JOSE ANDRES MARTINEZ GUERRA,DIANA MAYRA GARCIA SANCHEZ,PABLO GUADALUPE OLIVO AYALA,ARACELY SALAS GONZALEZ,EDUARDO SAMANO CIENFUEGOS, HILDA CARDENAS MEJIA,CECILIA ARACELI LOPEZ VERASTEGUI,JOSE ANGEL GUEL GONZALEZ,ILEANA IVETTE ORTIZ AVILA,EDGAR ALBERTO GOMEZ CHAPA,ARMANDO GABRIEL CARRERA CARDENAS,HECTOR ALFONSO FLORES ANGEL, CLAUDIA YESSICA APARICIO CARDENAS,OLGA LYDIA Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. MARTINEZ ANDRADE,MARTHA LUISA GONZALEZ RIVERA,ANTONIO GUADALUPE GUARDADO GUERRA,RICARDO GARCIA RAMIREZ,JOSE ROBERTO TORRES RUIZ,SIDANA EDITH ORTIZ JASSO,GUILLERMINA LOPEZ FLORES,PAOLA NOHEMI BRIONES DAVILA,JESIKA DENISSE ORTIZ LOPEZ,ALPHA ERI GARZA AMARO,YADIRA MARLEN CHANES LOZANO,ENRIQUE MICHEL JUAREZ ALDAPE,HILARIO JAVIER ZAMORA CRISOSTOMO,JUAN PABLO HERNANDEZ CASTILLO, JOSUE BENITEZ SALAS,MARGARITA VALDEZ JARAMILLO, HECTOR RODRIGUEZ DIAZ, IRASEMA YANETH DEL CASTILLO RAMIREZ,JOSE OMAR CASTRO MOLINA,KRISTIAN SALVADOR LOZANO CISNEROS,JORGE RENE ZANELLA GOMEZ, JESSICA PATRICIA JIMENEZ BAUTISTA,JUAN CARLOS CALDERON PANUCO,MARIANELA RAMOS MUÑOZ,FRANCISCO FABIAN TREVINO LOZANO,ADRIAN SALAS ZAMARRIPA,ROCIO LILIAN DE LA CRUZ SANCHEZ, HUGO CASTILLO CEDILLO,AMANDA LEONOR PATLAN CASTILLO,JUANITA DE JESUS REYES VALDEZ,DAVID ALEJANDRO DIAZ HERNANDEZ,LAURA ROSALBA RAMIREZ GARCIA,RICARDO GARCIA VILLAREAL,KARLA YADIRA GALVAN CASTILLO,MARIBEL GARCIA DUARTE,JOSE HILARIO ORTIZ GARCIA,JUAN MANUEL ACEVEDO DE LA ROSA,ILEANA LETICIA BORREGO GARZA,ALDO WILLIAM VIDAL VALLEJO,JESUS 61 �Reconocimientos INFANTE VIELMA, ITIMAD KARINA IBAÑEZ TOBIAS,ALAN AZAHEL GALVAN CANTU,LILIANA VARGAS CASTILLO,MARIA GUADALUPE GARCIA GARCIA,JUAN MANUEL PEREZ SAUCEDO,JESUS RICARDO VALERIO VAZQUEZ,JUAN MIGUEL NORIEGA SOTO, MARIA ESCAMILLA SANCHEZ,JORGE ENRIQUE ESCANDON TOVAR,CONSUELO ELIZABETH CENICEROS GUZMAN, ISMAEL SALOMON MARTINEZ HERNANDEZ,ELSA PALOMA REYES MARTINEZ,JOSE FERNANDO ELIZARRARAZ SOTO,JOSE PAUL LOERA LOPEZ, LEONEL JACOB ESCAREÑO FAZ,NESTOR ALEJANDRO MORENO ARREOLA,DANIELA ALEJANDRA ROBLES PERALES,YENI TORRES GARCIA,MIGUEL ANGEL VILLARREAL SOLIS,FELIX CARLOS DELGADO GARIBAY, HECTOR ALEJANDRO ZAMARRIPA OCAMPO,ARMANDO OCTAVIO LOPEZ MALDONADO, JOSE MANUEL SALAZAR TOBIAS,MIGUEL ANGEL RIOS FLORES,ELIANA LIZET HERNANDEZ WONG, EDER TORRES QUIROZ, OSCAR ALBERTO FLORES VILLARREAL,MARCO ANTONIO VAZQUEZ CRUZ,VICTOR MANUEL TORRES DUARTE, CARLOS IVAN SALAZAR GARZA,JOSE MANUEL SANCHEZ GARZA,ELVIA GIMENA GAONA GARZA,EDGARDO AARON RAMIREZ RAMIREZ,EMMA ROCIO PEREA PADILLA,MANUELA ARIZBET DEL VALLE MEDINA,MIRYAM CONTRERAS HERNANDEZ,GEO ROLANDO SILVA SALAZAR,KENIA El M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera, Director de la FIME-UANL, acompañando a los alumnos del “Grupo de los 100” después de la ceremonia de entrega de sus reconocimientos por su alto desempeño académico. 62 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME-UANL Dr. Francisco Eugenio López Guerrero Ingeniero Mecánico Electricista (1984) e Ingeniero en Control y Computación (1988) por la UANL. En 1994 obtuvo el grado de Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas en la misma Universidad, desarrollando su tesis “Integración de una celda de Manufactura en un ambiente DAE” en la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Diplomado en Celdas de Manufactura/CIM en la Universidad de TelAviv, Israel. Su proyecto doctoral fue desarrollado trabajando en conjunto con el Departamento de Materiales y Automatización de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Es profesor de tiempo completo de la División de Ingeniería Mecánica de la FIME, ha participado en la Instalación y puesta en marcha del Centro de Manufactura Integrada por Computadora y la creación del programa de Maestría en Manufactura de la FIME. Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Estudio de maquinabilidad para aleaciones de aluminioAl-MgSi 6063. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Resumen: El mejoramiento del código de control numérico se logra bajo criterios específicos, afectando uno o más de los parámetros de corte. El valor de la velocidad de avance de la herramienta se ve influído no solamente por las propiedades de los materiales involucrados, sino por las características del control de la máquina-herramienta. La velocidad de avance puede ser mejorada considerando los cambios implícitos en la cinemática de la máquina-herramienta bajo la óptica de una condición de maquinabilidad. Encontrar una metodología de análisis de maquinabilidad permite mejorar el código de maquinado. Para atacar la problemática que presenta el clasificar grados de maquinabilidad se han utilizado técnicas basadas en costos y desgaste de herramental, esencialmente. Estas técnicas se basan tradicionalmente en ensayos de maquinado ortogonal, de lo cual resultan inexactitudes y desviaciones para maquinados en tres o más grados de libertad en la herramienta. La investigación desarrollada propone la posibilidad de evaluar cuantitativamente el proceso de maquinado de un material en particular y encontrar una metodología para establecer relaciones para una clase de materiales en general. Se utilizan técnicas tales como análisis estadístico y evaluación de relación entre ensayos, reforzadas con el análisis del proceso (cálculo de remoción y de trayectorias, entre otras). Como caso de estudio se usó el fresado de una superficie plana en una aleación trabajada de aluminio AlMgSi 6063 en un centro de maquinado con parámetros de corte seleccionados en base a la observación de la generación de viruta y la temperatura medida por medio de la emisión de ondas infrarrojas como variables del proceso. 63 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL Diciembre 2002 - Febrero2003 Guadalupe Alan Castillo Rodríguez Sub-Director de Estudios de Posgrado de la FIME-UANL Rosa Ma. Reséndez Hinojosa, M.C. Administración con Especialidad en Sistemas, “Automatización del flujo de la información aplicada a la atención ciudadana del municipio de San Pedro Garza García, N.L.”, 14 de Diciembre de 2002. Vicente Espinoza Cantú, M.C. Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales, “Pruebas de compresión de anillos para el estudio de la fricción con diferentes lubricantes ”, 16 de Diciembre de 2002. Laura Ortiz Rivera, M.C. Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales, “Efecto de la cristalización dinámica en la autoafinidad del Pet”, 17 de Diciembre de 2002. Nury M. Leal Rendón, M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Diseño de un sistema sociotécnico en la empresa Workspaces que ayuda a organizarse para trabajar con conceptos de manufactura de clase mundial”, 17 de Diciembre de 2002. Héctor M. Raga Vela, M.C. Administración con Especialidad en P roducción y Calidad, “Integración de una empresa de servicio”, 18 de Diciembre de 2002. Fernando Montemayor Ibarra, M.C. Ingeniería de Manufactura con Especialidad en Automatización, “Simulador para fresadora de control numérico computarizado F3-Cnc”, 18 de Diciembre de 2002. Luis A. Ramón Villegas , M.C. Administración con Especialidad en Producción y Calidad, “Sistema de inventarios en la planta de manufactura de tubería”, 20 de Enero de 2003. 64 Salvador I. González Wallmark , M.C. Administración con Especialidad en Producción y Calidad, “Sistemas de información para el cálculo de requerimientos para producción: enfoque de sistemas”, 22 de Enero de 2003. Jesús H. Gutiérrez Cantú, M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Administración de la transferencia y asimilación de tecnología para alumnos de Licenciatura en Administración de Facpya (Facultad de Contaduría Pública y Administración), de la UANL”, 29 de Enero de 2003. Aracely G. Álvarez Carvajal, M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Evaluación de desarrollo profesional del técnico egresado del Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y Servicios No. 22”, 4 de Febrero de 2003. José Díaz Montalvo, M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Resistencia al cambio en la estructura de las organizaciones”, 10 de Febrero de 2003. Blanca A. Bustos Luna, M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Importancia del ambiente en la calidad de trabajo”, 12 de Febrero de 2003. María Elena Cantú Hernández, M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Programa de motivación para mejorar la relaciones interpersonales de la Preparatoria No. 23 de la U.A.N.L. en el Departamento Escolar”, 19 de Febrero de 2003. Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Titulados a nivel Maestría en la FIME / Guadalupe Alan Castillo Rodriguez Alethya D. Salas Armendáriz, M.C. Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Control, “Caracterización de la sensibilidad a ciertas fallas multiplicativas de los generadores de residuos basados en observadores”, 21 de Febrero de 2003. Román A. Guerrero González, M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Diseño de un Departamento de Sistemas en la Facultad de Arquitectura de la Universidad Autónoma de Nuevo León”, 28 de Febrero de 2003. Francisco Gerardo Treviño Barrera , M.C. Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, “Diseño de un Departamento de Sistemas en la Facultad de Arquitectura de la Universidad Autónoma de Nuevo León”, 28 de Febrero de 2003. Oscar F. Villarreal Vera, M.C. Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales, “Recristalizacion de cinta de acero laminado en frío 1006 en hornos de recocido tipo campana”, 28 de Febrero de 2003. Iván Ernesto Macías Cardoso, M.C. Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Control, “Diseño de controladores no lineales por medio de la formulación hamiltoniana con aplicación al generador síncrono ”, 28 de Febrero de 2003. Jesús E. Páez Castillo, M.C. Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Control, “Recobro de sensibilidad a ciertas fallas multiplicativas de los generadores de residuos basados en observadores”, 28 de Febrero de 2003. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA CONGRESO DE INGENIERÍA TÉRMICA E HIDRÁULICA 2003 10 – 12 de Septiembre de 2003 Sede: FIME-UANL Los Departamentos de Ingeniería Térmica e Ingeniería Hidráulica de la FIME-UANL se complacen en invitarlo a participar en su Congreso de Ingeniería Térmica e Hidraulica 2003, que se llevará a cabo los días 10, 11 y 12 de Septiembre de 2003 en esta Facultad. El objetivo fundamental del evento es difundir los nuevos desarrollos y tendencias en las áreas de Ingeniería Térmica e Hidráulica. Entre las actividades que se desarrollarán se incluyen conferencias, exposiciones y concursos. INVITACIÓN A PONENTES Los interesados en participar con una ponencia o un póster deberán enviar un resumen de 500 palabras por correo electrónico a las direcciones: jaguilar@gama.fime.uanl.mx o jafranco@gama.fime.uanl.mx o al Fax (81)8332-0904. La fecha límite para la recepción de resúmenes será el 21 de Julio de 2003. PARA MAYOR INFORMACIÓN Página del evento: http://grafito.fime.uanl.mx/termica_hidraulica/congreso2003.html Departamento de Ingeniería Térmica Juan Antonio Aguilar Garib E-mail: jaguilar@gama.fime.uanl.mx Departamento de Ingeniería Hidráulica Juan Antonio Franco Quintanilla E-mail: jafranco@gama.fime.uanl.mx Tel: (81) 8329-4020 Ext 5843. Fax: (81) 8332-0904 Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 65 �Acuse de recibo Revista ¿CÓMO VES? Libro SYNTHETIC COORDINATION &... La revista ¿Cómo ves? es una publicación mensual de la Dirección General de Divulgación de la Ciencia de la Universidad Nacional Autónoma de México. En esta publicación se abordan temas sobre investigaciones y resultados recientes, así como artículos de conocimiento histórico general, básicamente de las áreas de las ciencias naturales. También divulgan artículos sobre temas tecnológicos, por ejemplo, en la revista No. 50, Año 5, publicó un artículo sobre Nanotecnología, en donde da una breve y clara explicación del significado y la importancia que diariamente adquiere el nanomundo y su estudio. La revista también cuenta con un espacio para que estudiantes de cualquier grado escolar, publiquen sus comentarios, reflexiones y experiencias en torno a la ciencia. Para más información, enviar correspondencia a: Dirección General de Divulgación de la Ciencia, Subdirección de Medios de Comunicación, Circuito Mario de la Cueva s/n, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, C.P. 04510, México, D.F. Tel: 56227297, E-mail: comoves@auniversum.unam.mx Página en Internet: www.comoves.unam.mx (Adela Morales) La monografía Synthetic Coordination & Organometallic Chemistry (ISSN 0-8247-0880-6) cuyos editores son Alexander D. Garnovskii (Rostov University, Rusia) y Boris I. Kharissov (UANL, FCQ) ha sido publicada por la prestigiada editorial internacional Marcel Dekker, Inc. con sede en Nueva York. El libro, que consta de 5 capítulos y 500 páginas, esta dedicado a las técnicas modernas para la síntesis de compuestos de coordinación y organometálicos. En él se describen, además de los métodos clásicos, el uso de microondas y ultrasonido, el trabajo a temperaturas bajas (criosíntesis) o condiciones de la síntesis «directa» a partir de metales elementales. La monografia presenta, generalmente en forma tabular, los diferentes procedimientos experimentales y bases teóricas de la química de coordinación. Además de su uso para fines académicos, el libro puede ser de gran utilidad a ingenieros trabajando en áreas como: sonoquímica, electroquímica, crioquímica, microondas, corrosión, etc. Para adquirirlo puede accesar la página de la editorial en la dirección: www.dekker.com/servlet/ product/productid/0880-6 66 (F.J.E.G.) Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Acuse de recibo Revista MECHANICAL ENGINEERING Libro THE FEYNMAN LECTURES... The American Society of Mechanical Engineers edita la revista mensual Mechanical Engineering, la cual contiene temas de actualidad para el ingeniero mecánico, abarcando tópicos como computación, energía, nuevos productos, consulta de servicios, entre otros. La edición de enero del 2003 tiene como tema central los sistemas de energía alternativa donde, entre otros temas, se propone el uso del etanol y el llenar el mapa de Estados Unidos con modernos molinos de viento. También se presentan artículos sobre una nueva generación de los motores de propulsión para naves espaciales y sobre el uso del Sistema Global de Posicionamiento (GPS) para la medición de grandes estructuras como la construcción de aviones. Una sección interesante es Oportunities, en ella se publican servicios, empleos, diplomados, cursos de actualización, ofrecidos por universidades y empresas de Estados Unidos. Puede encontrar la página de Internet de esta publicación en la dirección: www.memagazin.org (Fernando Montemayor) ¿Cómo serían los apuntes de física de un premio Nobel de Física? La editorial Edison Wesley nos presenta en una serie de tres volúmenes: The Feynman Lectures on Physics, escritos por el premio Nobel de física de 1965, Richard Feynman. En esta serie se abarcan temas que van desde termodinámica, ondas y acústica, electromagnetismo, tensores (y vectores), elasticidad, mecánica estadística y mecánica cuántica. Esta obra es de interés para maestros y alumnos de cursos de física básica, dinámica, mecánica de materiales y ciencia de materiales, teoría electromagnética, entre otras. Esta publicación es indispensable en la biblioteca de todos aquellos que se dedican a las ciencias exactas e ingeniería. Una de las características más importantes de esta serie de libros es el presentar algunos temas difíciles en forma amigable, por ejemplo: Tensores, la matriz Hamiltoniana, la ecuación de Schrödinger y las funciones de amplitud dependientes del tiempo. Más información en la página de la editorial www.aw.com, para una edición más económica buscar en www.amazon.com (Fco. J. Garza Méndez) Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. 67 �Colaboradores Barajas Pinzón, Oscar Mauricio Guénin, Gerard Ingeniero Mecánico y Maestría en Automatización Industrial por la Universidad Nacional de Colombia en 1995 y 2001. Cursos especializados en Manejo de Catástrofes Naturales en Francia, Holanda, Bolivia, Ecuador, Perú, Cuba y Colombia. Trabajó en la Cruz Roja Colombiana de 1997 al 2001. Actualmente es Ingeniero Supervisor de Facilidades (depuración del petróleo) en la Occidental de Colombia. Profesor del INSA de Lyon, Francia. Trabaja principalmente en transformaciones martensíticas y aleaciones con memoria de forma. Además de ser catedrático en el SGM de cursos relacionados con la Ingeniería de Materiales. Fue director de la formación del INSA de Lyon. De Araújo, Carlos J. Catedrático Investigador en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Federal de Paraíba, Brasil. Obtuvo su Doctorado en el INSA de Lyon en 1998 con relación a las aleaciones con memoria de forma y su fatiga termomecánica. Gómez de la Fuente, Idalia Obtuvo su doctorado en Ingeniería de Materiales en la UANL en 1998. A la fecha es Profesora investigadora de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL Sus líneas de investigación son: síntesis de materiales cerámicos por estado sólido y por microondas así como análisis de transformaciones de fases por microscopía óptica y electrónica. González González, Virgilio Químico Industrial con Maestría en Química Orgánica por la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL y Doctorado en Ingeniería de Materiales otorgado por la FIME de la UANL. Ha sido investigador científico en el campo de los polímeros desde 1975, tiene en su haber más de 40 publicaciones técnico – científicas y de difusión. Ha sido jefe de los Departamentos de Fisicoquímica de Polímeros y Macromoléculas, Miembro del SNI nivel I. Es Profesor de tiempo completo de la FIME desde 1998. 68 Guglielmino, Emanuele Ingeniero Eléctrico egresado de la Universidad de Génova, Italia. Doctorado en Sistemas de Control por la Universidad de Bath (Reino Unido). Actualmente trabaja como ingeniero eléctrico para la Westinghouse Brakes, Reino Unido Hernández López, Roberto Tito Licenciatura y Maestría en Física por la Facultad de Ciencias de la UNAM. Actualmente cursa el Doctorado en Física de Materiales en CICATA-IPN. Ha presentado más de 40 ponencias y ha publicado más de 30 artículos en memorias y 10 en revistas arbitradas, tanto nacional como internacionalmente. Profesor-Investigador en la UAM desde 1982. Trabaja en procesamiento de películas delgadas superconductoras y conformado de perfiles cerámicos. López Cuéllar, Enrique Catedrático Investigador en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, México. Obtuvo su Doctorado en el INSA de Lyon en 2002 con relación a las aleaciones con memoria de forma y su fatiga termomecánica. Martínez Balanqué, Eugenio Ingeniero Electricista y Master en Ciencias por la Universidad de Camagüey en 1976 y 1998. Fue profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Electromecánica de la Universidad Ingenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19 �Colaboradores de Camagüey hasta Julio de 1999. Actualmente trabaja en la empresa EMPRESTUR. Es presidente de la Sociedad de Ingenieros Eléctricos, Mecánicos e Industriales de la Unión Nacional de Arquitectos e Ingenieros de la Construcción de Cuba en Camagüey. Morado Macías, César Licenciado en Filosofía y Maestro en Educación por la Facultad de Filosofia y Letras de la UANL, donde actualmente imparte cátedra. Coordinador del Archivo Histórico del Archivo General del Estado de Nuevo Léon. Autor de varios libros sobre historia regional del noreste mexicano. Doctorano en Ciencias Sociales por la Universidad de Guadalajara. Morin, Michel Maître de Conférences (Maestro de Conferencias) del INSA de Lyon en el GEMPPM, Francia. Trabaja principalmente en transformaciones martensíticas y aleaciones con memoria de forma. Además de ser catedrático en el SGM de Materiales, Informática y Lógica, es responsable de los proyectos de finalización de estudios. Refugio García, Elizabeth Licenciatura en Ingeniería Metalúrgica y Maestría en Ingeniería de Materiales por Universidad Autónoma Metropolitana. Ha presentado más de 10 ponencias y ha publicado más de 5 artículos en memorias y 6 en revistas arbitradas, tanto nacional como internacionalmente. Profesor-Asociado en la Universidad Autónoma Metropolitana desde 2001. Trabaja en el área de procesamiento de materiales. Rocha Rangel, Enrique Licenciatura y Maestría en Ingeniería Metalúrgica, Doctorado en Metalurgia y Materiales todos ellos realizados en la ESIQIE-IPN, estancia de Investigación en la Universidad Tecnológica de Toyohashi, Japón, estancia Posdoctoral en los Laboratorios Nacionales de Oak Ridge, Estados Unidos, alrededor de 60 ponencias, más de 50 artículos en memorias y 25 en revistas arbitradas, tanto nacional como internacionalmente. Profesor-Investigador en la UAM desde 1992. Líneas de Investigación: Ingeniería de Procesamiento de Materiales. Rodríguez Cruz, Martín Licenciatura en Física y Maestría en Ciencia de Materiales realizadas en la ESFM-IPN y 100% de créditos del Doctorado en Metalurgia y Materiales de la ESIQIE-IPN, alrededor de 20 ponencias, más de 15 artículos en memorias y 8 en revistas arbitradas tanto nacional como internacionalmente. ProfesorIngenierías, Abril-Junio 2003, Vol. VI, No. 19. Investigador en la Universidad Autónoma Metropolitana desde 1990. Líneas de Investigación Conformado de Perfiles Cerámicos. Rodríguez Lugo, Ventura Doctor en Ciencias de Materiales de la UNAM, profesor investigador de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla de Enero de 2002 a la fecha. Actualmente es Presidente de la Academia Mexicana de Materiales. Sus líneas de investigación son caracterización de materiales por microscopía electrónica de barrido y de transmisión, así como investigación y desarrollo de nuevos materiales. Rojas Garcidueñas, Manuel Biólogo egresado de la UNAM. MSc. por la University of Minnessota; Profesor emérito del ITESM. Ha sido profesor de fisiología vegetal. Autor de varios libros de su especialidad, de una historia de la ciencia y del libro de difusión: De la vida de las plantas y de los hombres, así como más de 30 artículos. Su Fisiología vegetal aplicada se ha convertido en libro de texto en varias universidades latinoamericanas. Ha sido profesor en la Facultad de Biología de la UANL. Pertenece a la Academia Mexicana de Ciencias. Sierra Gil, Eduardo Ingeniero Electricista y Master en Ciencias por la Universidad de Camagüey en 1997 y 2001. Es profesor asistente y jefe del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Electromecánica de la Universidad de Camagüey. Presta asesorías sobre eficiencia energética de los sistemas eléctricos industriales y de potencia. Es miembro de la Unión Nacional de Arquitectos e Ingenieros de la Construcción de Cuba. Skemp, Susan H. Presidente de ASME Internacional para el periodo 2002-2003. Es ingeniero mecánico graduada en la Universidad Atlantic de Florida, desde 1981 labora para la empresa Pratt & Whitney, donde actualmente es gerente de planeación de tecnología avanzada. Treviño Cardona, Brenda Licenciada en Química Industrial y Master en Ciencias de la Ingeniería Cerámica por la Facultad de Ciencias Químicas de UANL en 1998 y 2002. Actualmente cursa el Doctorado en Ciencias de Ingeniería Cerámica en la FCQ-UANL. Su área de investigación es la síntesis y caracterización de materiales cerámicos a partir de desechos agroindustriales. 69 �Información para colaboradores Se invita a profesores e investigadores de las diferentes áreas de la ingeniería a colaborar en la Revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril, reportes de investigación, reportajes de eventos, convocatorias, etc. Las colaboraciones deberán estar escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. No deberá ser en primera persona. Solamente se aceptarán trabajos en inglés de personas cuyo primer idioma no sea el español. Todos los artículos recibidos serán sujetos a arbitraje tipo doble anónimo siendo inapelable el veredicto de los revisores. 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. LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar, para su consideración editorial, un original y copia del artículo, así como un disquete de 3 ½” con el archivo del mismo en formato .doc de Word, originales de material gráfico, y fichas biográficas de cada autor con un máximo de 100 palabras. Los artículos deben remitirse a: Revista Ingenierías, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, A. P. 076 “F”, Cd. Universitaria, San Nicolás, C.P. 66450, N.L., México. El título del artículo no debe exceder de 80 caracteres. El número máximo de autores por artículo Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. es cuatro. La extensión de los artículos no deberá exceder de 7 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. Deberán incluirse un máximo de 5 palabras clave tanto en español como inglés. Las referencias irán numeradas en el orden que fueron citadas en el texto. Las fichas bibliográficas incluirán 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. Deben incluirse al menos 3 imágenes o gráficas, originales. Para cualquier comentario o duda estamos a disposición de los interesados en: Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio 7, 1er. piso, ala norte. Tel.: 8329-4020 Ext. 5854 Fax: 8332-0904 E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 81 �� 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 2003 Volumen Volumen de la revista 6 Número Número de la revista 19 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, 2003, Vol 6, No 19, 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 Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Hinojosa Rivera, Moisés, Editor Méndez Cavazos, Julio César, Coordinador Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/04/2003 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 2020782 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 ASME Cascarilla de arroz Empresas metalúrgicas Parámetros electromagnéticos Técnica de extrusión