Ingeniería

Comparativa multi e hiperespectral del pasto Cynodon nlemfuensis bajo condiciones tropicales y de pastoreo con ganado lechero

Resumen La información espectral ha sido utilizada ampliamente en el estudio de las condiciones nutricionales y en el desarrollo de diversos cultivos empleados en el ámbito agrícola, pero existe un vacío de investigación en especies forrajeras para condiciones tropicales. El presente estudio contempló la comparación de información multi e hiperespectral correspondientes al cultivo de pasto Estrella Africana (Cynodon nlemfuensis) dedicado a la alimentación de ganadería lechera usando espectroscopia de campo e información satelital de Sentinel-2. Se determinó que existe una heterogeneidad de la firma espectral del cultivo, debido al patrón aleatorio de alimentación por parte del ganado y la variación de las condiciones ambientales. Se generaron zonas con distintas alturas del cultivo, influyendo directamente en los valores de reflectancia, índice de área foliar e índices de vegetación. Se compararon los índices espectrales calculados con información de campo y satelital, obteniéndose valores de R2 de 0,725 para el caso del NDVI y de 0,446 para el SAVI. La presente investigación es de gran relevancia ya que sienta la línea base del uso de información espectral para el estudio de pastos dedicados a la alimentación de ganado lechero a partir de sensores remotos y espectrorradiometría de campo.

Abstract Spectral information has been widely applied to study the growth and nutritional conditions of different crops used in the agricultural field; however, there is a research gap regarding forage crops in tropical conditions. This study compared the multi and hyperspectral information of the African star pasture crop (Cynodon nlemfuensis) for dairy cattle feeding using field spectroscopy and satellite information of Sentinel-2. This study determined spectral signature heterogeneity of this crop due to the randomness of the feeding pattern of the cattle and the continuous change of the environmental conditions. Different crop heights in the sampling areas affected the reflectance values, leaf area index and vegetation indices directly. For the NDVI and SAVI, R2 values of 0,725 and 0,446 were achieved for spectral indices between field and satellite data. This research is relevant because it lays the baseline for the use of spectral information regarding the analysis of tropical pastures employed in dairy cattle feeding using remote sensing and a field spectroradiometer.

Simultaneous saccharification and fermentation of hydrothermally pretreated Jatropha curcas shell for bioethanol production

Resumen La biomasa proveniente de Jatropha curcas ha sido estudiada como materia prima para la obtención de energía renovable, debido a que es un cultivo no alimentario. Uno de los procesos más prometedores para producir etanol a partir de biomasa lignocelulósica es la sacarificación y fermentación simultáneas (SSF). En otros estudios realizados, con experimentos SSF, se ha evaluado la conversión de glucano en etanol a partir de la cáscara de Jatropha pretratada en medio ácido o alcalino, pero no a través de procesos hidrotérmicos. En el presente estudio, la cáscara de Jatropha curcas fue pretratada hidrotérmicamente con agua caliente a 200 °C por 15 min y ensayada en experimentos de SSF con un coctel enzimático (Cellic CTec2) y levadura comercial (Saccharomyces cerevisiae). Diferentes cargas enzimáticas, medios estériles y tamaños de ensayo fueron usados para determinar su influencia en el rendimiento de etanol. Los resultados mostraron que, con 5 % p/p de sólidos, 15 UPF/g biomasa seca y 1 mg/ml de levadura se alcanza el máximo rendimiento de etanol (0,160 - 0,177 g etanol/ g biomasa seca) y conversión de celulosa (57,71 - 63,90 %). A través de esta investigación se propone una alternativa para el uso integral del cultivo de Jatropha curcas dentro de una economía circular.

Abstract Biomass from Jatropha curcas has been studied as a raw material for obtaining renewable energy, due to its non-food crop characteristics. One of the most promising processes to produce ethanol from lignocellulosic biomass is simultaneous saccharification and fermentation (SSF). In other studies carried out through SSF experiments, the conversion of glucan to ethanol from Jatropha shell pretreated with acid or alkaline medium was evaluated but not through hydrothermal processes. In the present study, the Jatropha curcas shell was hydrothermally pretreated with liquid hot water at 200 °C for 15 min, and tested in SSF experiments with an enzyme cocktail (Cellic CTec2) and commercial yeast (Saccharomyces cerevisiae). Different enzyme loadings, sterile media and sizes test were used to assess their impact on ethanol yield. The results showed that the maximum ethanol yield (0.160 - 0.177 g ethanol / g dry biomass) and the conversion of cellulose (57.71 - 63.90 %) were achieved with 5 % w/w of solids, 15 FPU/g dry biomass, and 1 mg/ml of yeast. Through this research, an alternative is proposed for integral using of the Jatropha curcas crop for a circular economy.

Characterization of partial discharges in slots and by vibration in stators of hydrogenators

Resumen La confiabilidad y disponibilidad de los hidrogeneradores depende en gran medida de la condición del aislamiento del devanado de estator, que está expuesto a una combinación de esfuerzos térmicos, eléctricos, ambientales y mecánicos. Una interrupción no programada de una máquina en funcionamiento podría poner en riesgo la estabilidad del sistema eléctrico, así como provocar pérdidas económicas, por lo que es necesario contar con técnicas de monitoreo de condición, como es la medición de descargas parciales en-línea. Una descarga parcial se define como una descarga eléctrica localizada, que solo une parcialmente el aislamiento entre los conductores, acompañada de movimiento de cargas, emisión acústica, radiación y reacción química, entre otros efectos. La medición de descargas parciales en-línea es una de las técnicas más utilizadas para seguir la evolución de grandes hidrogeneradores. En este artículo se propone una metodología novedosa para detectar los mecanismos de falla de descargas parciales: i) en ranura; y ii) por el establecimiento de chispas por vibración, mostrando ejemplos utilizando una máquina en servicio. La metodología se basa en la medición de descargas parciales en-línea para distintos niveles de potencia activa. Lo anterior permite encontrar dependencias térmicas y mecánicas, que logren localizar y caracterizar el mecanismo de falla. Posteriormente, se establecen una serie de posibles causas-raíz de cada uno, y las recomendaciones de reparación. Los resultados obtenidos en las pruebas realizadas muestran que la medición de descargas parciales en-línea es efectiva cuando se trata de detección temprana de fallas repentinas, y se ha aplicado con éxito en el hidrogenerador evaluado.

Abstract The reliability and availability of hydro generators is highly dependent on the condition of the stator insulation, which is exposed to a combination of thermal, electrical, environmental and mechanical stresses. An unscheduled interruption of a generator in operation could jeopardize system stability, as well as cause economic losses, so it is necessary to have condition monitoring techniques, such as on-line partial discharge measurement. A partial discharge is defined as a localized electrical discharge, which only partially joins the insulation between the conductors, accompanied by movement of charges, acoustic emission, radiation and chemical reaction, among other effects. On-line partial discharge measurement is one of the most used techniques to follow the evolution of large hydro generators. This article proposes a novel methodology to detect the failure mechanisms of partial discharges: i) in slot; and ii) by sparks produced by vibration, showing one example using a generator in service. The methodology is based on on-line partial discharge measurement for different active power levels. The above allows finding thermal and mechanical dependencies, which are able to locate and characterize the failure mechanism. Subsequently, a series of possible root causes of each are established, and recommendations for repair. The results obtained in the tests carried out show that on-line partial discharge measurement is effective when it comes to early detection of sudden failures, and has been successfully applied in the hydro generator evaluated.