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Revista Investigación y Ciencia.  Blocking Sound with Holes (número diciembre 2008)

Anyone kept awake by a neighbor’s television may be surprised to learn that a few holes drilled through a wall could lower the volume on sound. Francisco Meseguer of the Polytechnic University of Valencia in Spain and his colleagues placed a series of 20-centimer-thick aluminum plates in a tank of water and found that perforated plates could diminish ultrasound waves passing through by up to another 10 decibels as compared with solid plates. This reduction was greatest when the spacing between the holes roughly equaled the sound’s wavelength. Evidently, the incoming sound interacts with regularly spaced holes, generating acoustic waves on the plate’s surface that destructively interfere with waves going through the plate. The findings, in the August 22 Physical Review Letters, cold help soundproof machines while allowing cooling air through, remarks Meseguer, who says his team is now experimenting with audible sound.



A aquellos a los que el televisor de su vecino no les deja dormir por la noche, les agradará descubrir que unos pocos agujeros perforados en la pared podrían reducir el nivel de ruido. Francisco Meseguer y su equipo de la Universidad Politécnica de Valencia de España colocaron una serie de placas de aluminio de 20 cm de grosor en un depósito de agua. Descubrieron que las placas perforadas disminuían las ondas de ultrasonido que atravesaban las placas hasta en 10 decibelios más que las placas macizas. La reducción era máxima cuando el espacio entre los agujeros se aproximaba a la longitud de onda del sonido. Evidentemente, el sonido entrante interactúa con los agujeros uniformemente distanciados y genera ondas acústicas en la superficie de la placa que interfiere con las ondas que atraviesan la placa y las anula en parte. Los resultados del experimento, publicados en el número de Physical Review Letters del 22 de agosto, podrían contribuir a desarrollar máquinas insonoras y refrigerarlas al mismo tiempo con el paso del aire, destaca Meseguer, quien informa que su equipo está investigando actualmente con sonido audible.
Ingeniería mecánica. Turbinas contrarrotorias de eje horizontal.

Counter rotating turbines can be used to increase the rotation speed of the electrical generator. As of today, no large practical counter-rotating HAWTs are commercially sold. When the counter rotating turbines are on the same side of the tower, the blades in front are angled forwards slightly so as to avoid hitting the rear ones. If the turbine blades are on opposite sides of the tower, it is best that the blades at the back be smaller than the blades at the front and set to stall at a higher wind speed. This allows the generator to function at a wider wind speed range than a single-turbine generator for a given tower. To reduce harmonic vibrations, the two turbines should turn at speeds with few common multiples, for example 7:3 speed ratio. Overall, this is a more complicated design than the single-turbine wind generator, but it taps more of the wind's energy at a wider range of wind speeds.


Appa designed and demonstrated a contra rotor wind turbine in FY 2000–2002 funded by California Energy Commission. This study showed 30 to 40% more power extraction than a comparable single rotor system. Further it was observed that the slower the rotor speed better the performance. Consequently Megawatt machines benefit most.



Se pueden emplear aerogeneradores con turbinas contrarrotatorias para aumentar la velocidad de rotación del generador eléctrico. Actualmente no existe en el modelo ningún modelo grande y práctico de aerogenerador de eje horizontal con turbinas contrarrotatorias. Cuando las turbinas contrarrotatorias están en el mismo lado de la torre, las palas delanteras están inclinadas ligeramente hacia delante para evitar que hagan impacto con las traseras. Si las palas de las turbinas están en lados opuestos, lo mejor es que las palas traseras sean más pequeñas que las delanteras, y que estén configuradas para detenerse a una velocidad mayor. Dicha configuración permite al generador funcionar con un intervalo más amplio de velocidades del viento en comparación con un generador de turbina simple para una misma torre. Con el fin de reducir las vibraciones armónicas, las dos turbinas deben girar a velocidades con pocos múltiplos comunes, como por ejemplo, con un ratio de 7 a 3. En conjunto, se trata de un diseño más complejo que el del aerogenerador con turbina simple, pero transforma mejor la energía del viento porque aprovecha un rango más amplio de velocidades del viento.

La compañía Appa ha diseñado y probado con éxito un aerogenerador en los años fiscales 2000-2002, con financiación de la Comisión de Energía de California. El estudio logró la producción de entre un 30% y un 40% más de energía que con un sistema equivalente de un único rotor. Además, se observó que el rendimiento mejoraba a medida que disminuía la velocidad del rotor. Por tanto, las máquinas de al menos un megavatio son las que más se ven beneficiadas.
Ingeniería eléctrica. Informe sobre un incidente en una subestación de 132 kV.

Kearsley SGT2A and SGT2B tripped when a third party contractor damaged an LV cable resulting in the loss of 196.1MW of demand. All demand was restored within 500ms by an auto-close scheme. The restoration time has been rounded to 1 second for reporting purposes. MW lost: 196.1. MWh unsupplied: 0.05.

Grendon SGT3 and SGT1 tripped within 2 minutes of each other during a severe rainstorm. The remaining transformer SGT2 subsequently tripped on overload resulting in a loss of 521MW of demand. Demand was restored in steps with all being restored at 18:27 hours. MW lost: 521. MWh unsupplied: 309.65.

Gloucester SGT1 tripped following energisation of its capacitor disconnecting 14.6MW of demand due to the inadvertent operation of the capacitor protection. The demand was partially restored in less than 1 minute by operation of the DNO's auto-close scheme and the remainder was restored by a load transfer at 14:59hours. MW lost: 196.1. MWh unsupplied: 0.05.



Los transformadores de transporte de Kearsley SGT2A y SGT2B dispararon cuando un contratista externo dañó un cable de BT. Los disparos provocaron una pérdida de 196,1 MW de demanda. Toda la demanda se recuperó en menos de 500 ms gracias a un dispositivo de reenganche. A efectos estadísticos, el tiempo de reposición se ha redondeado a 1 segundo. MW perdidos: 196,1. MWh no suministrados: 0,05. 

Los transformadores de transporte de Grendon SGT3 y SGT1 dispararon con un intervalo de 2 minutos durante una fuerte tormenta. El transformador restante SGT2 disparó a continuación debido a la sobrecarga producida provocando una pérdida de demanda de 521 MW. La demanda se recuperó por fases. A las 18.27 horas ya se había recuperado el 100%. MW perdidos: 521. MWh no suministrados: 309,65.

El transformador de transporte de Gloucester SGT1 disparó al acoplar el condensador debido a la actuación accidental de las protecciones del condensador. El disparo provocó la pérdida de 14,6 MW de demanda. La demanda se recuperó parcialmente en menos de 1 minuto gracias al dispositivo de reenganche del Operador de Distribución. El resto se recuperó mediante una redistribución de cargas a las 14.59 horas. MW perdidos: 196,1. MWh no suministrados: 0,05.


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Energía. Bombas de calor geotérmicas Boreal: intercambiador de calor coaxial

Les applications relatives aux pompes à chaleur géothermiques exigent un rendement maximal de transfert de température étant donné que l'eau souterraine qui circule dans les boucles peut parfois être relativement froide. La gamme des échangeurs de chaleur coaxiaux à surface étendue de TurbotecMD pour pompes à chaleur géothermiques a été conçue avec des niveaux de tolérance extrêmement précis de l'échangeur thermique pour permettre d'optimiser la surface de contact couverte par la tubulure spiralée. L'espace annulaire est plus important sur les échangeurs coaxiaux des pompes à chaleur géothermiques ce qui permet à plus de fluide frigorigène de circuler dans le système. La combinaison de ces caractéristiques a permis à Turbotec de créer des échangeurs de chaleur coaxiaux de qualité supérieure et plus efficaces.

Les systèmes de tubulure et d'échangeurs de chaleur coaxiaux de Turbotec sont disponibles dans une variété de métaux incluant le cuivre, le cupro-nickel, l'aluminium, l'acier inoxydable, l'acier au carbone et le titane. Des renseignements supplémentaires sur les matériaux et accessoires sont disponibles sur demande. 




Los usos dados a las bombas de calor geotérmicas requieren un rendimiento máximo de transferencia de temperatura, dado que en ocasiones el agua subterránea que circula en los conductos puede estar relativamente fría. La gama de intercambiadores de calor coaxiales de superficie extendida de TurbotecMD para bombas de calor geotérmicas está diseñada con niveles de tolerancia extremadamente precisos para el intercambiador de calor, con el fin de optimizar la superficie de contacto cubierta por los tubos en espiral. El espacio anular es mayor en los intercambiadores coaxiales de las bombas de calor geotérmicas, lo que permite que circule en el sistema una cantidad mayor de fluido frigorífico. La combinación de estas características ha permitido a Turbotec diseñar intercambiadores de calor de mayor calidad y más eficaces.


Los sistemas de tubos y de intercambiadores de calor coaxiales de Turbotec están disponibles en varios metales diferentes, incluyendo el cobre, el cuproníquel, el aluminio, el acero inoxidable, el acero al carbono y el titanio. Más información disponible sobre los materiales y accesorios bajo demanda.
Ingeniería civil. Cálculo de una obra de hormigón armado.

Le calcul d'un ouvrage en béton armé ne se limite pas à la seule maîtrise du calcul du béton armé. Outre une bonne maîtrise de la mécanique des milieux continus et de la résistance des matériaux, cela nécessite aussi la compréhension des phénomènes physiques qui engendrent les efforts sur l'ouvrage (hydrostatique, mécanique des sols, effets du vent sur les structures, phénomènes vibratoires, rhéologie des matériaux, limites des modèles de calcul, etc.): c'est le métier d'ingénieur en béton armé.


Les progrès scientifiques et techniques accomplis à ce jour ont permis de réduire les quantités de matière nécessaires à la construction des ouvrages, et donc de réaliser des économies substantielles. En revanche cela s'est fait au prix de modèles de calculs de plus en plus complexes, ainsi il est aujourd'hui quasiment impossible de calculer un ouvrage manuellement, l'aide d'ordinateurs et de logiciels de calcul est devenue indispensable.

Les progrès et la démocratisation de la micro-informatique ont heureusement grandement facilité la maîtrise de ces modèles complexes. Malheureusement trop souvent, ces outils de calcul, pourtant très performants, sont utilisés par des personnes maîtrisant mal, voire pas du tout, les domaines scientifiques connexes. Cela se traduit par des erreurs de conception plus ou moins graves, risques non pris en compte dans les règles de calcul semi-probabilistes modernes, mais c'est là un autre sujet...


Le calcul du béton armé est bien trop complexe pour être expliqué en quelques lignes dans cet article, de toute façon cela sortirait largement du cadre de cette encyclopédie. Le lecteur intéressé par le dimensionnement du béton armé pourra se reporter aux ouvrages spécialisés et aux règles de calcul du béton armé. Les cours cités dans les liens externes constituent une première introduction au calcul du béton armé.
 


Los cálculos de una estructura de hormigón armado no se limitan al propio cálculo del hormigón. Además del domino de la mecánica de medios continuos y de la resistencia de materiales, también es necesario comprender los fenómenos físicos que originan las fuerzas existentes sobre la estructura (hidrostática, comportamiento mecánico de los suelos, efecto del viento sobre la estructura, fenómenos vibratorios, deformación o reología de los materiales, límite de los modelos de cálculo, etc.): todo esto forma parte de la profesión del ingeniero de hormigón armado.

El progreso científico y técnico de los últimos años ha permitido reducir la cantidad de materiales necesarios para la construcción de estructuras, y conseguir de este modo un ahorro considerable. A cambio, los modelos son cada vez más complejos; hasta el punto de que a día de hoy es prácticamente imposible realizar los cálculos de una estructura a mano. Es indispensable la ayuda de un ordenador y de programas informáticos de cálculo.


Afortunadamente, el progreso y la democratización de la informática han facilitado enormemente el empleo de dichos modelos complejos. Por otro lado, estas herramientas de cálculo, a pesar de ser muy potentes, se emplean con demasiada frecuencia por parte de usuarios que no conocen adecuadamente, o incluso desconocen totalmente, la ciencia sobre la que se basan dichas herramientas. Ello implica errores de diseño más o menos graves. Este riesgo no se tiene en cuenta en las reglas de cálculo semiprobabilistas modernas, pero eso es un problema aparte…

El cálculo del hormigón armado es demasiado complejo como para explicarse en unas pocas líneas de este artículo. Además, eso no forma parte del alcance de esta enciclopedia. El lector interesado por el dimensionamiento del hormigón armado puede consultar las obras especializadas y las reglas de cálculo del hormigón armado. Los cursos citados en los enlaces externos pueden servir como primera introducción al cálculo del hormigón armado.
Automoción. Índice de octano.


L'indice d'octane mesure la résistance d'un carburant utilisé dans un moteur à allumage commandé à l'auto-allumage (allumage sans intervention de la bougie). Ce carburant est très généralement l'essence. On parle assez souvent improprement de capacité anti-détonante du carburant pour un carburant d'indice d'octane élevé, un carburant ayant tendance à l'auto-allumage pouvant dans certains cas transiter à la détonation.


On dit qu'un carburant a un indice d'octane de 95 par exemple, lorsque celui-ci se comporte, au point de vue auto-allumage, comme un mélange de 95% d'iso-octane qui ne détone presque jamais (son indice est de 100 par définition) et de 5% d'heptane, qui lui est très détonant (son indice est de 0 par définition).

Pour mesurer l'indice d'octane, on se sert d'un moteur monocylindrique spécial (moteur CFR ou Cooperative Fuel Research). On mesure l'indice d'octane du produit à étudier et, par comparaison avec les valeurs obtenues dans la mesure des produits de référence, on connaît l'indice d'octane du produit.

Le moteur CFR est alimenté, tour à tour, avec le carburant à étudier et des carburants de référence dont les pourcentages respectifs d'iso-octane et d'heptane sont connus.

Pour améliorer l'indice d'octane, on ajoute des produits anti-détonants (par exemple du tétraéthyle de plomb, maintenant interdit dans le monde entier) qui permettent l'utilisation du carburant dans un moteur à plus haut taux de compression, et donc potentiellement un moteur à plus haut rendement. Il est donc faux de penser qu'un carburant à haut indice d'octane est un carburant à haute teneur en énergie. Il est tout aussi erroné de vouloir mettre un carburant à plus haut indice d'octane que celui pour lequel le moteur est fait afin d'en augmenter le rendement : chaque moteur nécessite un carburant ayant un certain indice d'octane minimum pour fonctionner correctement. Tout supplément d'indice d'octane n'a aucun effet sur le moteur, sa consommation ou sa longévité, sauf si ce dernier possède un calculateur ayant pour fonction de gérer l'avance à l'allumage à la limite du cliquetis, en exploitant l'information fournie par un capteur de cliquetis (le plus souvent un accéléromètre solidaire du bloc-cylindre).

Si on utilise un carburant à indice d'octane trop faible dans un moteur, le combustible risque de s'enflammer spontanément à cause de la compression dans le cylindre. Lorsqu'un tel allumage spontané se produit, la combustion se fait dans des conditions anormales qui fatiguent l'embiellage et le vilebrequin. Dans ce cas, on dit que le moteur cliquette.

 


El octanaje o índice de octano mide la resistencia al autoencendido que presenta un combustible en un motor con sistema de encendido (es decir, la resistencia al encendido sin la intervención de las bujías). Este índice se aplica principalmente a la gasolina. Con frecuencia se afirma incorrectamente que un octanaje elevado implica una capacidad antidetonante elevada, dado que un combustible con tendencia al autoencendido puede en ciertos casos conducir a una detonación.

Se dice que un combustible tiene un índice de octano de 95 por ejemplo, cuando se comporta, desde el punto de vista del autoencendido, como una mezcla de 95% de isooctano, que prácticamente no puede detonar (su índice es 100 por definición), y de 5% de heptano, combustible muy detonante (su índice es 0 por definición).

Para medir el índice de octano, se emplea un motor monocilíndrico especial (motor CFR, estándar diseñado por el comité Cooperative Fuel Research). Se mide el octanaje del combustible y se comparan los valores obtenidos con los de los productos de referencia. La comparación permite calcular el octanaje del combustible.

El motor CFR se alimenta, ciclo a ciclo, con el combustible analizado y con los combustibles de referencia, cuyos porcentajes respectivos de isooctano y de heptano se conocen.

Para mejorar el octanaje, se añaden aditivos antidetonantes (por ejemplo tetraetileno de plomo, actualmente prohibido en todo el mundo) que permiten la utilización del combustible en motores con mayores ratios de compresión, y por tanto con rendimientos potencialmente más elevados. Por tanto, es incorrecto creer que un combustible con un índice de octano alto sea un combustible con contenido energético elevado. Asimismo, carece de sentido utilizar un combustible con mayor octanaje del nominal para un motor concreto con el objetivo de aumentar el rendimiento: cada motor necesita un carburante con un octanaje mínimo para poder funcionar correctamente. Un incremento de octanaje no tiene ningún efecto sobre el motor, su consumo o su vida útil, excepto si el motor dispone de un dispositivo electrónico capaz de gestionar el encendido para que suceda en el límite del picado de bielas, aprovechando la información suministrada por el sensor de picado (normalmente un acelerómetro solidario al bloque motor).

Si se utiliza un combustible con octanaje demasiado bajo en el motor, el combustible corre el riesgo de sufrir una combustión espontánea debido a la compresión en el cilindro. Cuando se produce dicho fenómeno de encendido espontáneo, la combustión resultante se desarrolla en condiciones anómalas que provocan fatiga en bielas y en el cigüeñal. En este caso, se dice que el motor sufre picado de bielas.

Otras traducciones publicadas en Internet:

  • Traducción al español de la totalidad de la página web de Veda Technik.


© 2012 Copyright Alejandro Moreno Ramos