Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Editorial

José Ignacio Huertas-Cardozo — 2024-11-06

El problema de ruteo de buses escolares: Una revisión sistemática de literatura

Jenny Díaz-Ramírez — 2024-05-20

El problema de enrutamiento de autobuses escolares (SBRP) es un problema de optimización clásico que tiene un enorme potencial para aplicaciones reales de alto impacto en la sociedad. El interés de la investigación por este problema aumenta constantemente. Artículos de revisión previos, con un espacio temporal de 10 años entre ellos, han sido de ayuda para comprender las diferentes características estudiadas por la comunidad investigadora sobre este problema. En esta revisión sistemática consideramos dos nuevas categorías no discutidas antes: la incorporación de una carga mixta compuesta por múltiples escuelas, junto con la inclusión de un elemento inteligente, relacionado con la disponibilidad de información del usuario y comunicación en tiempo real. para sumarse a la tendencia de movilidad inteligente. Además, discutimos la falta de aplicaciones reales del SBRP en contextos universitarios con énfasis en los problemas de carga múltiple.

Metodologías para pruebas de combustibles jet alternativos en motores a reacción a pequeña escala

Angélica Turizo-Donado — 2024-08-30

La industria de la aviación reconoce cada vez más que lograr la neutralidad climática se está convirtiendo en un activo fundamental para la competitividad a largo plazo. A la luz de esto, este documento proporciona una revisión exhaustiva de las metodologías utilizadas para probar combustibles jet alternativos (AJF) en la aviación, que son fuentes de energía renovable con el potencial de reemplazar los combustibles derivados del petróleo. Se presentan los tipos de AJF probados, con un enfoque en la distinción entre los combustibles ’drop-in’ y otros. El artículo encapsula los resultados de estas pruebas, particularmente en lo que respecta a los aspectos de rendimiento y emisiones de los biojets, y su impacto en los materiales y componentes del motor. Se describe el equipo y las técnicas utilizadas en estas pruebas, destacando las ventajas de usar
ensambles con motores o combustores en miniatura para una evaluación preliminar más rápida, fácil y rentable
de los combustibles biojet. El artículo también aborda futuras direcciones de investigación, como investigar
los impactos a largo plazo en la vida útil y el mantenimiento del motor, y la posibilidad de aumentar la
proporción de mezcla con el combustible convencional. Por último, proporciona una visión general de la
situación en Colombia, donde se ha probado el biodiésel de aceite de palma, y señala la necesidad de realizar
más investigaciones sobre otros tipos de biojets para la aviación.

Perspectiva histórica sobre la transición a combustibles alternativos para afrontar el desafío de los GEI

Paul Chapman — 2024-08-14

El consenso mundial es que el cambio climático global está siendo impulsado por la liberación de carbono fósil a la atmósfera por parte de la humanidad desde la revolución industrial. Actuar ante el desafío de reducir el consumo de combustibles fósiles y, en particular, de petróleo es nuestra tarea colectiva. La necesidad de actuar puede parecer abrumadora, dada la enorme cantidad de petróleo que se consume diariamente en todo el mundo, que ha alcanzado casi 100 millones de barriles diarios. Sin embargo, la humanidad ha visto cambios importantes en nuestra dependencia de los recursos energéticos, en el transporte y otros sectores, durante los últimos dos siglos. Esos cambios nos han sometido a esta situación, pero también brindan esperanza para nuestra próxima transición. Podemos y debemos ampliar la adopción de combustibles renovables con bajo contenido de carbono, y debemos hacerlo en menos de tres décadas, si esperamos limitar el aumento de la temperatura global a menos de 2°C. Este artículo proporciona una breve perspectiva histórica sobre el uso de combustibles para el transporte y la transición que la humanidad debe lograr e informa sobre una demostración reciente para apoyar esa transición.

el ¿Es el Carbono Negro una generalización adecuada en estudios climáticos?

Sofía González-Correa — 2024-09-03

Los aerosoles de hollín producidos durante procesos de combustión incompleta son aglomerados compuestos por partículas primarias carbonáceas cuasi-esféricas con disposiciones (forma, tamaño, estructura interna) marcadamente diferentes y composición variable. Aunque son uno de los principales contribuyentes al cambio climático, sigue siendo difícil cuantificar con precisión su potencial de calentamiento global (GWP). Sería necesario un conocimiento preciso de las propiedades ópticas de los aglomerados de hollín (carbón negro - BC) para establecer de manera justa un GWP equivalente a CO₂. Los efectos de calentamiento del BC dependen de su tamaño y forma, y a pesar de su tiempo de residencia limitado en la atmósfera, su alta fuerza radiativa conduce a GWP ~ 2000. Cuantificar las concentraciones de BC en la atmósfera a menudo se basa en mediciones ópticas, que generalmente carecen de precisión. Nuestros cálculos sobre el forzamiento radiativo directo del BC mostraron que la irregularidad del aglomerado, así como su tamaño, afectan marcadamente su capacidad de enfriamiento/calentamiento debido a las variaciones extremas de sus características de absorción y dispersión. La estimación del forzamiento radiativo incremental de los aerosoles es un desafío, ya que depende de parámetros locales como la nubosidad, el albedo de la superficie, la concentración de aerosoles, etc., los cuales son variables en todo el mundo. En base a eso, no recomendamos utilizar un GWP equivalente a CO₂ único para el BC.

Criterio para evaluar la conveniencia de implementar preenfriamiento evaporativo en chillers enfriados por aire

José Ignacio Huertas-Cardozo — 2024-05-17

Se presenta un criterio para determinar si las condiciones locales de meteorología y el costo de la energía y el agua favorecen el uso de preenfriamiento evaporativo en chillers enfriados por aire. Cuando la energía ahorrada por unidad de agua consumida es mayor que la relación entre el costo del agua y el costo de la electricidad es económicamente atractivo operar chillers con preenfriamiento evaporativo. El ahorro de energía es proporcional a la temperatura promedio anual de depresión de bulbo húmedo (AWBD). Como caso de estudio, se verificó este criterio con los resultados de monitorear cada diez minutos y durante más de cinco meses, la operación de un chiller de uso frecuente (82 RT) operando en el norte de México. Se encontró que, en promedio, el 4,4% del consumo anual de energía se puede ahorrar mediante preenfriamiento evaporativo. Ese ahorro podría ser de hasta un 23% en algunas horas del año. Estos resultados representan un ahorro potencial de 35,7 MWh/año. Sin embargo, requiere el uso de 1.759 m3/año de agua para humedecer el aire. Teniendo en cuenta los precios actuales del agua y la energía en la región de estudio, el preenfriamiento evaporativo representa un ahorro de USD 2.704/año. Este ahorro monetario es relevante teniendo en cuenta que muchas empresas y edificios utilizan decenas de estas enfriadoras en su línea de producción o sistemas de aire acondicionado.

Comparación de bicicleta mecánica y eléctrica en el sistema de bicicleta pública compartida de Cuenca-Ecuador

Mateo Fernando Coello-Salcedo — 2024-09-02

La congestión vehicular y el constante incremento del parque automotor en áreas urbanas representan problemáticas significativas debido a las externalidades negativas asociadas a estos fenómenos. En este contexto, los sistemas de bicicletas compartidas han surgido como alternativas para atenuar los inconvenientes vinculados al uso del vehículo privado. Por ende, resulta imperativo indagar en nuevas opciones dentro de los sistemas de bicicletas compartidas, como la inclusión de bicicletas eléctricas. Cuenca, ubicada en la cordillera de los Andes a 2550 metros sobre el nivel del mar, con una población aproximada de 650,000 habitantes, se considera una ciudad intermedia. A pesar de contar con un sistema de bicicletas públicas, éste no ha alcanzado la aceptación prevista según informes de la Empresa Pública de Movilidad de la Ciudad. Por consiguiente, se planteó en este estudio un análisis comparativo de percepciones y parámetros operativos, como velocidades y aceleraciones, entre bicicletas mecánicas y eléctricas dentro del sistema de bicicletas públicas de la ciudad de Cuenca, Ecuador. Los resultados revelaron que los participantes perciben más aspectos positivos al utilizar la bicicleta eléctrica en comparación con la convencional mecánica. Se destacan elementos como el disfrute del viaje y la recomendación generalizada de la bicicleta eléctrica, lo cual encuentra respaldo en los datos obtenidos de los parámetros operativos analizados.

Análisis de potencia-específica-vehicular y grado de la carretera en una ciudad a gran altitud

Luis Tipanluisa — 2024-07-05

Los vehículos son una importante fuente de contaminantes atmosféricos y gases de efecto invernadero. Las pruebas de emisiones en carretera en conducción real (RDE) se utilizan para estudiar los efectos en el mundo real de parámetros que no se tienen en cuenta en las pruebas de laboratorio pero que pueden influir en el consumo de combustible y las emisiones contaminantes de los vehículos. En este trabajo se analiza la potencia específica del vehículo (VSP) y los efectos de la pendiente positivas y negativas de la carretera en el consumo de combustible de un vehículo deportivo utilitario (SUV). El vehículo fue probado en una ruta sobre los 2750 m de altitud en Riobamba, Ecuador. El diseño del circuito incluyó conducción urbana, rural y en autopista que ajusta a los requisitos del Reglamento 2018/1832 de la Unión Europea (UE). En el registro de datos de las pruebas en carretera se utilizaron dispositivos de bajo costo para determinar el consumo de combustible en función de la pendiente de la carretera. El análisis de la VSP+ reveló que, existe una buena correlación con el consumo de combustible, con un R² del 0.86. Para pendientes de carretera de -6% a +6%, la variación porcentual del consumo de combustible está correlacionada linealmente (R² = 0.85) con las variaciones de la pendiente.

Protocolo para evaluar métodos diseñados para la construcción de ciclos de conducción representativos

Michael Daniel Giraldo-Galindo — 2024-06-11

Se han desarrollado múltiples métodos para construir ciclos de conducción. Sin embargo, aún no se ha establecido un procedimiento para verificar la capacidad de esos métodos de construir ciclos de conducción que representen con precisión los patrones de conducción locales. En este manuscrito, proponemos un protocolo que aborda esta necesidad. Primero establecemos una definición de representatividad del patrón de conducción y luego proponemos un procedimiento y métricas para evaluarlo. Argumentamos que los ciclos de conducción también deberían reproducir el consumo de energía y las emisiones de escape de los vehículos. Es decir, los ciclos de conducción deben construirse de manera que el consumo de combustible y las emisiones del tubo de escape de una determinada tecnología de vehículo siguiendo el ciclo de conducción en un dinamómetro de chasis sean similares a los valores observados en el uso normal de esa tecnología de vehículo en la región para la cual se obtuvo el ciclo de conducción. Con base en esta declaración, incluimos un procedimiento y métricas para evaluar la capacidad del método bajo evaluación para cumplir con estos requisitos.

Una heurística de densidad para detectar ubicaciones de hogares en comunidades universitarias mediante Big Data

Iván Mendoza — 2024-09-02

En la era del Big Data, la abundancia de datos ofrece oportunidades sin precedentes para obtener información valiosa sobre el comportamiento y las actividades humanas. Este estudio se centra en el aprovechamiento de los datos recogidos de las aplicaciones móviles utilizadas por los estudiantes de una universidad local para identificar la ubicación de sus hogares y otros puntos de interés compartidos. A través de esta investigación, se pretende mejorar la comprensión de los patrones de movilidad dentro de las comunidades de estudiantes, proporcionando información valiosa para la toma de decisiones en la planificación del transporte y las cuestiones relacionadas con la movilidad en las zonas circundantes. Este artículo presenta una heurística a partir de clustering basado en densidades para detectar las ubicaciones de los hogares a partir de grandes volúmenes de datos, recopilados en tiempo real por una aplicación móvil. Los resultados demuestran una precisión satisfactoria, con potencial de mejora a medida que se adquieren datos adicionales, evidenciando un potencial de posibles aplicaciones y servicios futuros.

Definición de un Ciclo Típico de Conducción de un taxi eléctrico en una ciudad Andina

Jairo Castillo-Calderón — 2024-07-18

Esta investigación tiene como objetivo definir un Ciclo Típico de Conducción (TDC) de un taxi eléctrico en Loja, Ecuador, una ciudad andina intermedia, considerando la unidad en servicio. En primera instancia, la velocidad, posición del taxi, corriente y voltaje de la batería se adquieren en tiempo real a través del puerto OBDII del KIA SOUL EV, utilizando un dispositivo registrador de datos a una frecuencia de muestreo de 1 Hz. Las variables se leen y almacenan utilizando un código de programa desarrollado en Labview. Además, se registran el inicio y el final de los viajes. Se realiza el monitoreo del taxi durante un mes, y se registra la masa variable de la unidad en servicio; se consideran los efectos del perfil de pendiente. Aplicando la teoría fundamental de la dinámica vehicular se obtiene, en Matlab Simulink, el consumo de energía de tracción del taxi; el TDC se define aplicando las Diferencias Mínimas Ponderadas, cuyos parámetros característicos son las energías de las diferentes fuerzas que se oponen al movimiento del vehículo. El taxi realizó 660 viajes en todo el mes, lo que equivale a un promedio del 54% de la energía de tracción; el resto de la energía, el taxi circuló sin usuarios. El TDC corresponde al viaje 5, del día 11, con un consumo de energía de tracción de 0.57 kWh, donde el 49.48% está asociado a la resistencia por inercia.

Sistema de geoposicionamiento global de alta resolución para entrega de última milla

Luis Felipe Quirama-Londoño — 2024-07-22

Los equipos de monitoreo de alta resolución se utilizan habitualmente para calcular el rendimiento mecánico, energético y el impacto medioambiental producido por la operación de una flota de vehículos en una región. Estos equipos requieren registrar datos de operación o posición del vehículo, el consumo energético en el caso de la operación con vehículos eléctricos o electro asistidos y botones para señales especificas en la operación como lo es el inicio de operación, final de la operación o entrega de los paquetes. Algunos de los dispositivos de seguimiento de vehículos disponibles en el mercado no permiten registrar y acceder a datos de velocidad y consumo energético con la frecuencia de muestreo requerida. Este estudio presenta el desarrollo y validación de un equipo de monitoreo remoto para registrar el consumo de energía y variables de operación de un vehículo en condiciones reales de operación con una frecuencia de 1 Hz. Se presenta en detalle el esquema de funcionamiento del equipo, los elementos integrados en su desarrollo y el proceso de análisis de datos. Finalmente, con los datos obtenidos con el equipo de monitoreo se realizó la comparación entre la operación con vehículos eléctricos y vehículos de combustión interna, obteniendo ahorros hasta del 83% en los costos de operación y 79% de reducción en emisiones de CO₂.