Ingeniería

Experimental Testing of Wood Framed Walls with Available Materials in Costa Rica

Resumen Este artículo presenta una investigación sobre muros de cortante de madera, con materiales disponibles comercialmente en Costa Rica. Con nuevos desarrollos en la ingeniería de la madera, el Código Sísmico de Costa Rica incluyó un capítulo de estructuras de madera y definió diafragmas y muros de corte de madera como parte del sistema de resistencia lateral. Debido a lo anterior, se llevó a cabo un estudio experimental, con el objetivo de determinar el comportamiento estructural de un muro de cortante típico. Se construyeron doce especímenes de ensayo, variando el espaciamiento de los clavos y el sistema de anclaje. Los especímenes se ensayaron ante carga monotónica y cíclica, según los procedimientos de las normas ASTM E564 y ASTM E2126, respectivamente. Se encontró que los especímenes pueden desarrollar una capacidad y rigidez adecuadas, siempre y cuando los postes extremos se fijen a la fundación. Estos resultados son un insumo importante para el Código Sísmico de Costa Rica y para el desarrollo de la ingeniería de la madera en Costa Rica.

Abstract This paper presents a research study about timber shear walls, with materials commercially available in Costa Rica. With new developments in engineered timber, the Costa Rican Seismic Code included a chapter on timber structures, defining diaphragms and shear walls as part of the lateral resisting system. A research study was then carried out, with the objective of determining the structural behavior of a typical shear wall. Twelve specimens were constructed and tested, varying the nail spacing and anchorage system. The specimens were tested with monotonic and cyclic loading procedures according to ASTM E564 and ASTM E2126 respectively. It was found that the specimens can develop an adequate shear strength and stiffness if the end studs are adequately anchored to the foundation. These results are an important input for the Costa Rican Seismic Code and for the development of engineered timber in Costa Rica.

Análisis técnico-económico de sistemas fotovoltaicos con almacenamiento de energía para clientes con tarifa residencial en Costa Rica

Resumen Como es conocido, la energía solar es un tipo de energía renovable que por su naturaleza se encuentra intrínsecamente influenciada por la variabilidad del recurso según sean las condiciones meteorológicas y geográficas del lugar. Para contrarrestar dicha variabilidad en la generación, se puede recurrir a tecnologías de almacenamiento como baterías. Estas facilitan la integración de esta energía a la red y la alimentación de las cargas en momentos de baja generación fotovoltaica (FV). En este artículo, se realiza un análisis técnico y económico de un sistema FV que cuenta con almacenamiento de energía por medio de baterías. Para ello, se desarrolla un modelo de un sistema fotovoltaico con y sin almacenamiento de energía, como comparación, para un sistema residencial con tarifa residencial plana. A partir del análisis generado, los resultados obtenidos indican que en términos económicos, es más rentable la instalación de sistemas operando únicamente con módulos fotovoltaicos (basado en el tiempo de retorno de inversión descontado). Por otra parte, a nivel energético los sistemas FV con almacenamiento por medio de baterías, permiten un mayor aprovechamiento de la energía fotovoltaica capaz de extraer del sistema, como es evidenciado por medio de las métricas de autoconsumo y autarquía. Así, este artículo, contribuye al análisis de sistemas fotovoltaicos con almacenamiento de energía por medio de baterías, una tecnología relativamente nueva en el país, colaborando con la generación de conocimiento de sistemas que se prevé cambie sustancialmente los sistemas de eléctricos.

Abstract Solar energy is a type of renewable energy that, due to its nature, it is intrinsically influenced by the variability of meteorological and geographical conditions of the site. To tackle variability, storage technologies such as batteries can be used, they enable the integration of renewable energy into the electricity network and a full supply of electrical loads at times of low generation. In this paper, a technical and economic analysis of a photovoltaic (PV) system including energy storage is carried out. Therefore, a model of a photovoltaic system with and without energy storage was developed in order to compare the technical and economic metrics for each case in the context of a residential system, while following a flat tariff. Based on the analysis, the results indicate that from the economic point of view, it is more profitable to install systems operating only with PV modules. On the other hand, the PV with storage systems allow a better use of the photovoltaic energy as can be seen from the metrics of self-consumption and autarky. Thus, this article contributes to the analysis of photovoltaic systems with energy storage through batteries, a relatively new technology in the country, collaborating with the generation of knowledge of systems that are expected to substantially change the electrical system.

Análisis de potenciales manifestaciones superficiales de licuación para la zona de Jacó, Costa Rica

Resumen Se evaluaron potenciales manifestaciones superficiales de licuación por medio de índices de severidad a escala regional para la zona de Jacó, utilizando información generada por quince sondeos CPTu, estimando la demanda sísmica de manera determinista para veinticuatro escenarios, para aceleraciones esperadas a partir de ecuaciones de predicción del movimiento del suelo para América Central, considerando sismos corticales y por subducción, tanto intraplaca como interplaca. Los resultados permiten identificar tres zonas donde se esperarían diferentes niveles de daño según la amenaza sísmica representada en los análisis por medio de la magnitud de un sismo y las aceleraciones que este podría producir, y priorizar así aquellas a investigar con mayor detalle para el desarrollo de proyectos privados, de infraestructura púbica y la ubicación de edificaciones primordiales. La utilidad de los resultados se basa en orientar a autoridades municipales y de emergencia a anticipar la respuesta ante la ocurrencia de un escenario de análisis u otro con condiciones intermedias, en conocer anticipadamente la distribución de los sitios donde el daño podría ser mayor para orientar los esfuerzos en cuanto a respuesta inmediata y recuperación. Se espera que los resultados de este proyecto, si bien preliminares, sirvan como insumo para la gestión del riesgo asociado a licuación por medio de medidas ingenieriles y de otra naturaleza para efectos de ordenamiento territorial y para el desarrollo de políticas públicas para el distrito de Jacó, como podría ser un plan regulador.

Abstract Possible surface manifestations of liquefaction were evaluated by means of severity indices at a regional scale for the Jacó area, using information generated by fifteen CPTu, estimating the seismic demand in a deterministic manner for twenty-four scenarios, for expected accelerations from ground motion prediction equations for Central America, considering crustal and subduction earthquakes, both intraplate and interplate. The results allow the identification of three areas where different levels of damage would be expected, depending on the seismic hazard represented in the analyzes by means of the magnitude of an earthquake and the accelerations that it could produce, and prioritize those to be investigated in greater detail for the development of private projects, public infrastructure, and the location of essential buildings. The usefulness of the results is based on guiding municipal and emergency authorities to anticipate the response to the occurrence of an analysis scenario or another with intermediate conditions, knowing in advance the distribution of the sites where the damage could be greater in order to guide the immediate response and recovery efforts. It is expected that the results of this project, although preliminary, will serve as an input for the management of the risk associated with liquefaction through engineering and other measures, for purposes of land use planning and for the development of public policies for the district of Jacó, as could be a regulatory plan.

Modificación de la mezcla asfáltica por vía seca mediante la incorporación de dióxido de titanio

Resumen En este trabajo, se planteó como objeto de estudio la determinación de las propiedades mecánicas y fotocatalíticas del asfalto modificado con dióxido de titanio mediante los ensayos Marshall y degradación de rodamina B. La metodología se adaptó a la investigación de tipo aplicada, diseño experimental y enfoque cuantitativo. La población de estudio incluyó veinticuatro especímenes en total: seis muestras patrón, seis muestras con 2 % de dióxido de titanio, seis con 4 % de dióxido de titanio y seis con 8 % de dióxido de titanio. Se llegó a la conclusión de que el dióxido de titanio es un buen aditivo para mejorar las propiedades mecánicas. La adición de 2 % brinda los mejores resultados con una estabilidad adecuada para permitir la durabilidad del asfalto, con un flujo de 3.85 mm dentro de los 4 mm. establecidos por la norma, un porcentaje de vacíos 3.49 % para una mezcla más impermeable con los vacíos suficientes para evitar la exudación y vacíos de agregado mineral de 14.74 % suficientes para envolver de manera óptima el agregado mineral.

Abstract In this work, the determination of the mechanical and photocatalytic properties of asphalt modified with titanium dioxide through the Marshall tests and rhodamine B degradation was proposed as an object of study. The methodology was adapted to applied research, experimental design and focus quantitative. The study population included twenty-four specimens in total: six standard samples, six samples with 2 % titanium dioxide, six with 4 % titanium dioxide, and six with 8 % titanium dioxide. It was concluded that titanium dioxide is a good additive to improve mechanical properties. The addition of 2 % provides better results with adequate stability to allow the durability of the asphalt, with a flow of 3.85 mm within the 4 mm established by the standard, percentage of voids of 3.49 % for a more impermeable mixture with sufficient voids to prevent exudation and mineral aggregate voids of 14.74 % sufficient to optimally envelop the mineral aggregate.

Evaluación de Riesgos (ER) en un terminal de buques tanqueros, basada en la norma ISO-31000:2018 y técnicas cuali-cuantitativas

Resumen Este estudio tiene como propósito evaluar los riesgos de un muelle que forma parte de un terminal de buques tanqueros; la evaluación consideró la norma ISO-31000:2018. En concordancia con el objeto de estudio, se aplicaron las fases: alcance, contexto, criterios y evaluación del riesgo1. Se identificaron las siguientes áreas: seguridad y salud ocupacional, ambiente, fenómenos de la naturaleza e integridad de los bienes. Para la fase de identificación, se realizó una combinación de técnicas, que incluyó la observación in situ, torbellino de ideas e identificación de peligros (HAZID). En cuanto al análisis, se utilizó el método simplificado de la ER y, para la valoración el modelo, Tolerabilidad de Riesgo (ToR). Los resultados determinaron el nivel para cada uno de los riesgos, a saber: fuego, explosión, daños corporales, polución por residuos sólidos, polución por residuos líquidos, tormentas tropicales, corrosión y daños a la infraestructura y equipos.

Abstract The purpose of this study is to evaluate the risks of a dock that is part of a ship tankers terminal; the evaluation considered the ISO-31000:2018 standard. In accordance with the object of study, the next phases were applied: scope, context, criteria and risk assessment. The following areas were identified: occupational health and safety, environment, natural phenomena and integrity of assets. For the identification phase, a combination of techniques was used, including on-site observation, brainstorming, and hazard identification (HAZID). Regarding the analysis, the simplified RE method was used and the Tolerability of Risk (ToR) model was employed for the assessment. The results determined the level for each of the risks, namely: fire, explosion, bodily harm, solid waste pollution, liquid waste pollution, tropical storms, corrosion, and damage to infrastructure and equipment.

Waves Data in Costa Rica: Validating the WAVERYS Reanalysis using Waves Data

Resumen Las bases de datos de oleaje, a partir de mediciones de campo, son información relevante y de alto impacto para las ciencias marinas y la ingeniería. Este trabajo compiló las diferentes bases de datos de oleaje medidas en campo en Costa Rica con el fin de preservar en una única fuente de consulta dicha información; a su vez, se compararon dichos datos con los ofrecidos por el reanálisis WAVERYS del Copernicus Marine Enviroment Monitoring Service, con el propósito de analizar esta información y su posible utilización en futuras investigaciones en el país y en la región. Se recopilaron los datos históricos empleados en distintos proyectos y registrados por diferentes instituciones del Estado. Los datos fueron analizados espacial y temporalmente por métodos estadísticos, se realizaron comparaciones entre los distintos registros y la base de datos de reanálisis de oleaje WAVERYS. Los resultados mostraron que en el Caribe se tienen registros de oleaje entre los años 2015 y 2017. En el Pacífico, se cuenta con datos que se midieron durante la construcción de Puerto Caldera (1978-1985); además, existen datos de campañas de campo realizadas en distintos lugares entre los años 2009 y 2011, y los datos medidos por una red de equipos de oleaje colocados en zonas costeras desde el 2014 hasta la actualidad. Finalmente, se verificó que los datos del reanálisis tienen un alto potencial de aplicación en las ciencias marinas y la ingeniería de costas en esta región del globo.

Abstract Field wave data are a relevant source of information with high impact for marine sciences and engineering. The present work compiled, in a single database, the different wave data records found in Costa Rica. Such wave data were compared with the WAVERYS reanalysis from the Copernicus Marine Environment Monitoring Service with the purpose of examining this information and its possible use in future research at both the country and regional levels. The historical wave data compilation considered records documented in different projects carried out on behalf of several governmental institutions. Statistical methods were used to analyze and compare, spatially and temporally, the information contained both in the field wave data and in the WAVERYS reanalysis. Results showed that, in the Caribbean, there are wave records between 2015 and 2017. In the Pacific, there are measurements made during the construction of Puerto Caldera between 1978 and 1985. There are also wave data obtained in different sites between 2009 to 2011 and by a recently established wave gauge network from 2014 onwards. It was verified that the reanalysis database has a high potential for applications in marine sciences and coastal engineering in this region of the Earth.