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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-centimeter-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, could help soundproof machines while allowing cooling air
through, remarks Meseguer, who says his team is now experimenting with audible
sound.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Otras traducciones publicadas en Internet:
- Traducción al español de la totalidad de la página web de Veda Technik.
© 2012 Copyright Alejandro Moreno Ramos
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