Ing. Aaron Nestor Mamani Villca - R.N.I. 49393

Es Ingeniero Electrónico de la Universidad Mayor de San Andrés con Especialidad en Sistemas de Control y Diplomados en Educación Superior.

RESUMEN

El presente trabajo tiene como fin presentar el control inteligente basado en el aprendizaje emocional cerebral o BELBIC, el cual está basado en un modelo de un sistema límbico de cerebros de mamíferos. El uso del control inteligente ha tenido un impacto notorio en la ingeniería de control y ha demostrado tener una respuesta rápida, implementación relativamente sencilla, y robustez. Este controlador requiere de la definición de señales emocionales basadas en objetivos de control para la correspondiente aplicación. Se realiza la simulación del controlador BELBIC en un sistema de recolección de plántulas, y posteriormente se muestran resultados satisfactorios del control.

PALABRAS CLAVE. Control inteligente, BELBIC, inteligencia emocional, aprendizaje computacional, cognición, control no lineal.

INTRODUCCIÓN

En estas últimas décadas el estudio de sistemas inteligentes ha sido resaltado no solamente por su estudio intrínseco sino también por su amplia aplicación tecnológica. El diseño de sistemas inteligentes ha tenido un gran impacto en la ingeniería de control; gracias a ello, se han podido desarrollar técnicas de control basadas en redes neuronales, lógica difusa, y algoritmos genéticos. El aprendizaje emocional en este contexto es un algoritmo que ha sido inspirado en la psicología.

Moren y Balkenius presentaron un modelo computacional de la amígdala y la corteza orbitofrontal del sistema límbico. Posteriormente, se introdujo la aplicación del modelo de aprendizaje emocional BEL de Moren (C. Lucas, et al., 2004); así se definió el término BELBIC para el controlador basado en el modelo BEL. El controlador BELBIC es un ejemplo de los métodos del control inspirados en la biología basado en el sistema límbico de los cerebros mamíferos; este controlador se basa en los comportamientos emocionales de sistemas biológicos.

Existen ciertas ventajas en utilizar controladores inteligentes que reemplacen al afamado controlador PID. A menudo, los sistemas de alto orden, no lineales, con retardos, y demás no pueden controlarse con controladores lineales; por lo tanto, se suelen requerir de técnicas de control no lineales en estos sistemas. Cabe mencionar que algunas de las desventajas que usualmente se hayan en la implementación de controladores inteligentes son los descomunales requerimientos computacionales; no obstante, el controlador BELBIC no requiere de un vasto procesamiento y una enorme memoria para conseguir un buen desempeño.

DESARROLLO

MODELO LÍMBICO DE CEREBROS DE MAMÍFEROS

En este método de control, los factores como la excitación y la ansiedad son las bases para el aprendizaje. Se considera que las bases para la ansiedad son algunos estimulantes y el control del sistema debe actuar para reducir la ansiedad del sistema causada por estos estimulantes. El aprendizaje emocional cerebral (BEL) está dividido en dos partes, aproximadamente correspondiendo a la amígdala y a la corteza orbitofrontal. El tálamo es un componente importante que se encarga de recolectar información. La amígdala recibe señales del tálamo y de las áreas corticales, mientras que la corteza orbitofrontal recibe señales solamente de las áreas corticales y de la amígdala. El sistema también recibe una señal recompensa o señal emocional. El modelo del controlador con aprendizaje emocional es ilustrado en la figura 1.

Figura 1. Estructura básica de un controlador emocional.

En la figura 2 se muestra el modelo computacional del aprendizaje emocional de manera más detallada. En esta figura se puede apreciar que existe un nodo para cada estímulo S. Se considerará a la j-ésima entrada sensorial como Sj.

Figura 2. Representación gráfica del modelo computacional del proceso de aprendizaje emocional (BELBIC).

Con base en la representación gráfica del modelo computacional BELBIC, el nodo E suma las salidas de A y Atl sustrayendo las salidas inhibitorias de los nodos O.

Donde e, y, u, y J son el error del sistema, la salida del sistema, la salida del controlador, y una función objetivo arbitraria de manera respectiva. La elección de estas funciones debe realizarse de acuerdo a la planta que se ha de controlar. En una buena cantidad de casos, la elección de una estructura PI o PID para la función de Rew tiene buenos resultados.

SIMULACIÓN DEL CONTROLADOR BELBIC

Se llevará a cabo la simulación del controlador emocional BELBIC para mostrar su desempeño con el sistema hidráulico de recolección de plántulas de tercer orden (X. Jin, et al., 2020).

La simulación del controlador BELBIC se presenta en la figura 3. La señal referencia es marcada con una línea negra no continua, y la salida del sistema es marcada con una línea azul continua. En los primeros segundos, el sistema no tiene un buen seguimiento a la referencia; sin embargo, luego se observa un aprendizaje del controlador inteligente, obteniendo resultados destacables.

Figura 3. Respuesta del sistema con el controlador BELBIC.

CONCLUSIÓN

En el presente trabajo se ha presentado y simulado el controlador inteligente BELBIC. Los resultados de la simulación del controlador muestran un desempeño muy satisfactorio. Asimismo, cabe destacar que el controlador BELBIC posee una gran flexibilidad al manejar distintos criterios de desempeño. Para un control inteligente en tiempo real, el aprendizaje emocional es un método formidable debido a su simplicidad, baja complejidad computacional, y entrenamiento rápido.

La amígdala y la corteza orbitofrontal son componentes del cerebro humano que están involucradas principalmente en la generación de emociones. La estructura BEL también puede ser empleada en otros campos de la ingeniería, como ser el reconocimiento de emociones, macroeconomía, pronósticos, identificación de patrones, y demás.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• A. Sahab y M. Taleb, “Intelligent Controller for Synchronization New Three Dimensional Chaotic System,” I.J. Modern Education and Computer Science, vol. 6, no. 7, pp. 40-46, 2014.
• M. Masoudinejad, R. Khorsandi, A. Fatehi, C. Lucas, S. Fakhimi y M. R. Jamali, “Real-Time Level Plant Control Using Improved BELBIC,” IFAC Proceedings Volumes, vol. 41, no. 17, pp. 4631-4635, 2008.
• A. M. El-Garhy y M. E. El-Shimy, “BELBIC for MRAS with highly non-linear process,” Alexandria Engineering Journal, vol. 54, no. 1, pp. 7-16, 2015.
• M. Moradi, “An Efficient Optimal Fractional Emotional Intelligent Controller for an AVR System in Power Systems,” Journal of AI and Data Mining, vol. 7, no. 1, pp. 193-202, 2019.
• C. Lucas, S. Fakhimi y M. R. Jamali, “Introducing BELBIC: Brain Emotional Learning Based Intelligent Control,” Intelligent Automation & Soft Computing, vol. 10, no. 1, pp. 11-21, 2004.
• C. Balkenius y J. Morén, “Emotional Learning: A Computational Model of the Amygdala,” Cybernetics and Systems: an International Journal, vol. 32, no. 6, pp. 611-636, 2001.
• X. Jin, K. Chen, Y. Zhao, J. Ji y P. Jing, “Simulation of hydraulic transplanting robot control system based on fuzzy PID controller,” Measurement, vol. 164, 108023, 2020.

Alvaro Isaias Martinez Murillo - R.N.I.:51770

Es Ingeniero en Gas y Petróleo

RESUMEN
En Oruro desde la década de los 70s realizo exploraciones tradicionales mediante perforaciones, en el 2019 Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos, ingresa al departamento de Oruro con proyectos de exploración que abarcan estudios en más de una veintena de municipios, los mismos que se encuentran en etapa de identificación de objetivos exploratorios. La aplicación de los métodos Aerogravimétrica, Aeromagnetométrica en la cuenca del Altiplano” alcanzó el procesamiento e interpretación de 156.366 kilómetros de líneas aerogravimétricas y generó un mapa estructural de los objetivos geológicos para la identificación de objetivos exploratorios, pero tales municipios sin datos no pueden exigir nada.

INTRODUCCIÓN

Bolivia es única, maravillosa, quiere vernos esta tierra progresar, Oruro quiere que nos reencontremos con el futuro, pero estamos dejando pasar la influencia y referente que somos en el continente y el mundo tanto en lo político, económico y social (estudian la nacionalización, estudian nuestra constituyente, estudian nuestros modelo económico socio-productivo, estudian nuestra plurinacionalidad, exportamos referentes sociales, exportamos referentes Intelectuales, exportamos gas, minerales etc.), y la MADRE TIERRA nos brinda minerales, gas, petróleo. Ahora algunos técnicos en su buena fe son optimistas y dejan en manos de la suerte aspectos técnicos y los políticos con esos informes llenos de fe y optimismo manejan el discurso en el caso de “Nuevos” dicen "vamos a incrementar la producción de gas en favor del país.

DESARROLLO

Pasado y Futuro de Oruro

En la década de los 70s al amparo de la ley general de hidrocarburos de 1972, las empresas Union Oil, Tota, Texaco, Sum Oil, Hispánica de Petróleo, Philips Petroleum, LoneStar y Mobil. Se iniciaron algunas tareas de exploración con pocos resultados debido a la tecnología de la época y la profundidad de perforación y la dureza de cada estructura geológica que conforma estas zonas. La posibilidad de explorar petróleo en el Altiplano central de Bolivia, concretamente en la región de Oruro, estará siempre latente y se debe asumir con responsabilidad esa decisión para no dejar otra vez postergada la necesidad de identificar yacimientos que tienen petróleo y gas que podrían ser a futuro u otra fuente de ingresos para nuestro departamento. 

En Oruro se tiene la seguridad que hay reservas no cuantificadas de petróleo y de gas natural, que fluye bajo la corteza terrestre de igual modo que los demás líquidos o gases, requiriendo una gran inversión para llegar a las napas petroleras o arena reservorio que permitirán establecer el potencial de los yacimientos que hasta ahora se conocen simplemente como bolsones petroleros o reservas posibles, lo que demuestra que la exploración realizada en la década del noventa, los años 1994 y 1995, no completó su cometido por lo que todavía se deben realizar perforaciones más profundas en las décadas de los 60, 70, 80, 90s no se contaba con la tecnología actual en el caso de pozos profundos y que se acondicionan con la dureza de las formaciones características del altiplano central Boliviano.

En esa oportunidad la estadounidense Exxon realizó la perforación de cuatro pozos exploratorios, que luego de llegar al límite previsto y no alcanzar la profundidad requerida por falta de recursos económicos, selló los pozos, dejando en Toledo la expectativa de tener petróleo sin explicar empero a qué profundidad ni la calidad de la reserva que ahora podría ser la base de una futura exploración sísmica, geofísica, y satelital ya que ahora la tecnología nos da esa posibilidad con índices de exactitud mayores que la otras y menores costos que el de las exploraciones tradicionales y ojalá algún día podamos llegar a la fase de explotación y producción, para tener regalías por nuestra propia producción de hidrocarburos. En 1996 YPFB Perforó el Pozo Santa Lucía en el departamento de Oruro, siendo con este 5 pozo perforado. Las reservas de petróleo en las regiones de Toledo, donde se sellaron los pozos X-1, 2, 3 y 4 deben ser la pauta para continuar con la exploración hidrocarburífera, para instalar nuevamente los campamentos que además deben abarcar ahora a otras zonas de las provincias Saucarí, Ladislao Cabrera y Salinas de Garci Mendoza, donde se comunicó hace varios años que incluso hay lugares donde brota un líquido que los pobladores de la zona utilizan como carburante para prender sus mecheros y preparar sus alimentos.

La información brindada de estas perforaciones se recibió con el informe PRS- 908 VPACFA-628 GGFA-1340 GCX-110/2006 donde se indica que por cuestiones biológicas no se alcanzó las profundidades planificadas, se perforó 5 pozos siendo abandonados con sus respectivos tapones de cemento cumpliendo las normas de ese entonces, en estudios de 2007 efectuados por los expertos, como el excongresista tarijeño, Walberto Gareca y el ingeniero geólogo, Daniel Centeno Sánchez, afirman la existencia de hidrocarburos líquidos y gaseosos en el altiplano central que comprende casi la mayor parte el departamento de ORURO, y aseguran que pueden hallarse mega campos similares a los de Tarija.

Detalle de los pozos y estructuras Geológicas

Copaquilla 4065 metros en el año 1974, con posibilidades petrolíferas en el cretácico y devónico. La Joya X 1 profundidad de 2902 metros en el año 1975 con posibilidades petrolíferas en el cretácico y devónico. Salinas de Garci Mendoza profundidad de 2641 metros en el año 1975. Toledo X 1 con una profundidad de 3975 metros en el año de 1995 con posibilidades petrolíferas en el cretácico superior y mioceno.  Santa Lucía X 1 profundidad 2784 metros, determinó calizas y areniscas de la formación del molino y areniscas de sistema devónico. Empero, posteriores estudios geoquímicos revelaron que a través del pozo santa lucia en Oruro y Vilque A en Potosí indican que la formación El Molino es una buena generadora de hidrocarburos. El pozo Vilque A demostró que podría haber reservas en el Altiplano Sur; en el altiplano centro la probabilidad depende de buscar en estructuras del terciario, cretácico y devónico; mientras que, en el norte, las posibilidades están relacionadas a hallar resultados en rocas del permo-carbonífero.

En el año 2012 y 2013 el investigador de recursos naturales, Emilio Oquendo aseguró que existen muchos y nuevos indicios para afirmar que en Oruro hay hidrocarburos, pero que no existe la gestión de parte de las autoridades para efectuar la exploración, mediante la Comisión de Minería, Hidrocarburos de la Asamblea Legislativa Departamental gestionaron con la empresa extranjera Gazprom, una futura exploración petrolera en el municipio de Pampa Aullagas, por las características geo-petroleras del lugar, “ En Gazprom se sorprendieron por las características geo-petroleras que tenemos en el altiplano y seguramente hasta fin de año se tenía que tener novedades para una futura exploración con inversiones gigantes, por lo menos de cien millones de dólares” en la provincia Ladislao Cabrera, donde está el municipio de Pampa Aullagas. En 2015 la exploración y estudio de nuevas áreas en La Paz, Oruro y Potosí para encontrar gas y petróleo con estudios de química de superficie, aerogravimetría, magnetometría. “Los bolsones descubiertos en los departamentos de Oruro, Potosí y La Paz pueden ser cuantificados utilizando la tecnología del Geo-scam, lo que podría proporcionar a YPFB el control de los potenciales reservorios de hidrocarburos en las zonas denominadas no tradicionales. Por los indicios de Las arenas bituminosas que son las areniscas petrolíferas. En Bolivia están en el sector Santa Rosa, Humberto Suarez, Caranda, ixiamas (Enajehya y Enatagua) puesto que lliquimuni, mayaya y Río Colorado son condensados akerosenados es decir más livianos como de Yapacaní, Bulo Bulo, Carrasco, Sajta y paloma,

Siendo estas arenas más bien de condensados livianos o petróleos gasolinadas según la triangulación desde Campos en Peru, Pacajes y Provincia Aroma. Ahora entre Oruro y La Paz compartimos las mejores formaciones anticlinales de Bolivia en sectores como Konani, Vila Vila. En Aroma se tiene los domos Salinos y Horse espectaculares y en Oruro formaciones propicias para estas arenas bituminosas en la pampa Aullagas, entre Caracollo y Oruro y el altiplano central, Otro Anticlinorio espectacular en Oruro está camino a Cochabamba y otro bajando hacia Potosi. Pero las autoridades nunca se preocuparon por exigir inversión en exploración o licitación de área para mayor prospección, ya que desde Oruro se tiene que incentivar una nueva ley de hidrocarburos para nuevos planes de exploración por parte de YPFB que volteen la mirada a los sectores no tradicionales entre ellos el altiplano central Oruro, y contribuir a la reactivación del Upstream.  En un evento realizado 23 de abril de 2021, donde se compartió un presupuesto para exploración y explotación de 414 millones de dólares, lo que representa el 53% del total del presupuesto sectorial de 788,87 millones de dólares. Este año se habla que el gobierno actual en el 2022 pretende introducir $us1.400 millones de inversión para incrementar proyectos de exploración y explotación hidrocarburífero. hasta el 2025 el centenario del país para poder garantizar las reservas de gas natural y líquidos para que estas sean mayores a los consumido, debido al índice de exportación disminuyo y el consumo interno aumento de manera domestica e industrial gracias ala falta de nuevas reservas probadas y nuevas técnicas de explotación. En el año 2017, la petrolera YPFB anunció que por vía aérea se explorará petróleo en el altiplano orureño con una inversión de 57 millones de bolivianos gracias a dos aeronaves traídas por un consorcio canadiense imagen 1.

Imagen 1

 Imagen 2

Siendo las zonas exploradas en el departamento de Oruro las siguientes: Totorani (provincia Avaroa), Santa Lucía, Salinas de Garci Mendoza (provincia Ladislao Cabrera) y Coipasa (provincia Sabaya). En el 2019 Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos, ingresa al departamento de Oruro con proyectos de exploración que abarcan estudios en más de una veintena de municipios, los mismos que se encuentran en etapa de identificación de objetivos exploratorios. La aplicación de los métodos Aerogravimétrica, Aeromagnetométrica en la cuenca del Altiplano” alcanzó el procesamiento e interpretación de 156.366 kilómetros de líneas aerogravimétricas y generó un mapa estructural de los objetivos geológicos para la identificación de objetivos exploratorios, con una supuestas áreas de trabajo en los municipios de Challapata, Quillacas, Choque Cota, Corque, Pampa Aullagas, Salinas de Garci Mendoza, Huanuni, Machacamarca, Curahuara de Carangas, Turco, San Pedro de Totora, Toledo, Huari, Belén de Andamarca, Santiago de Andamarca, Eucaliptus, Sabaya, Cercado entre otros, pero tales municipios en este 2022 no presentan informes en tales áreas mencionadas, imagen 2. A fin de encarar este ambicioso proyecto que data de las gestiones 2015, 2016, 2017 y 2018, la estatal petrolera estima un costo total, para el caso de Oruro, de $us 2,5 millones. en el pasado 2019, imagen 2.

CONCLUSIÓN

El inicio del trámite iniciado por la Comisión de Minería, Hidrocarburos de la Asamblea Legislativa del Gobierno Autónomo Departamental de Oruro ante la gubernamental petrolera para reanudar las tareas de exploración petrolera. Solicitar mediante Decreto supremo se realice la exploración tradicional mediante perforaciones de mayor profundidad mayores a 5000 metros para verificar la potencial existencia de hidrocarburos líquidos o gaseosos dentro el altiplano central Oruro. Solicita por parte de la asamblea departamental y los representantes Orureños ante el ejecutivo nacional una nueva prospección Stress Fiel Detection (SFD), usado para determinar contenido de fluidos en estructuras enterradas (trampas), a través de la Detección de Campos de Esfuerzos, basado en la mecánica cuántica (determinación de anomalías SFT) en el departamento de Oruro.

Hacer nuevos estudios geoquímicos en la región altiplánica para lograr una nueva concepción sobre posibles acumulaciones de hidrocarburos en el departamento de Oruro a cargo de la carrera de geología, minas y química de Facultad Nacional de Ingeniería FNI perteneciente a la Universidad Técnica de Oruro UTO, y la carrera de Gas y Petróleo de la Universidad de Aquino Bolivia UDABOL, en áreas estructuradas y determinar posibles formaciones, con datos reprocesados y reinterpretados de las líneas sísmicas existentes para una nueva valoración.

Otra tarea serían interpretar resultados de laboratorio, elaborar e interpretar gráficas y evaluar formaciones políticas para determinar generación de hidrocarburos en base al contenido de materia orgánica y grado de madurez térmica. Incentivar desde Oruro una nueva ley de hidrocarburos para nuevos planes de exploración por parte de YPFB que volteen la mirada a los sectores no tradicionales entre ellos el altiplano central Oruro, y contribuir a la reactivación del Upstream.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

XII Bolivarian Symposium, Petroleum Exploration In The Subandean Basins, Bogota, 2016.

Avances en los programas de exploración de hidrocarburos de YPFB en las cuencas sedimentarias de Bolivia, usando el método de prospección geofísica aérea SFD, Miguel Belmonte., Olvis Padilla, 2016.

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http://www.nxtenergy.com/upload/media_element/192/b1ba6a919c9d/xii_simposio_poster_nxt_final_spanish.pdf

https://impresa.lapatria.bo/noticia/76160/asamblea-gestiona-decreto-para-exploracion-petrolera-en-oruro.

https://impresa.lapatria.bo/noticia/158776/oruro-gestiona-con-gazprom-futura-exploracion-petrolera.

https://www.latam-energy.com/2017/06/09/bolivia-exploraran-petroleo-por-via-aerea/

Ing. Elmer Cusipuma Condo - R.N.I. 35467

Es Ingeniero Civil de la Universidad Mayor de San Simón

RESUMEN

Encontrar diseños económicos de muros de contención en voladizo es una tarea crucial en la ingeniería civil. Este problema se puede formular como un problema de optimización no lineal con restricciones en el que el objetivo es identificar una solución de diseño que tenga el costo más bajo y que satisfaga todas las restricciones requeridas. Este estudio emplea el complemento Metamizer Excel Addin para resolver el problema de optimización. El resultado experimental señala que Metamizer puede ser muy útil para ayudar a la ingeniería civil en la tarea de diseñar muros de contención en voladizo.

Palabras clave: Evolución diferencial, Metamizer, diseño de muros de contención, optimización estructural.

INTRODUCCIÓN
Los enfoques principales del diseño de muros de contención son la estabilidad geotécnica, la resistencia estructural y la eficiencia económica. En el método convencional, el enfoque de prueba y error se emplea a menudo para obtener una buena solución de diseño de forma iterativa. Sin embargo, este método tradicional requiere mucho tiempo y no garantiza una buena solución de diseño. Para reemplazar el enfoque de prueba y error, varios académicos han recurrido a varias técnicas de optimización. Se muestra que las herramientas de optimización empleados son capaces de determinar soluciones de diseño económicas con la satisfacción de todas las restricciones requeridas. 

Generalmente, para diseñar un caso simplificado de estructura de muro de contención, la función objetivo puede ser el costo de la estructura y se establecen las restricciones para asegurar la estabilidad de la estructura. 

METAMIZER EXCEL ADDIN

En el presente estudio, se utiliza el complemento Metamizer Excel Addin que utiliza el algoritmo de optimización Evolucion diferencial para resolver problemas de Optimización. Para ingresar al complemento se puede acceder a ella desde la cinta de opciones de Excel titulada “Metamizer”.

El instalador, la documentación se encuentra disponible en [1].

La hoja de cálculo Excel para el muro de contención puede ser descargada del siguiente enlace:

https://cusipumaelmer.gitbook.io/diseno-optimo-de-muros-de-contencion-en-voladizo/

MODELADO MATEMÁTICO DEL PROBLEMA DE OPTIMIZACIÓN

El diseño óptimo del problema requiere de una función objetivo, parámetros constantes y variables de diseño, además de restricciones que proporcionen seguridad y estabilidad en los modos de falla y cumpla con los requisitos del código de construcción de concreto ACI 318.

       Figura 1. Muro de contención Tabla 1. Barras de acero comerciales

Los datos para este estudio han sido extraídos del ejemplo 17.1 página 708 [2].

FUNCIÓN OBJETIVO

El objetivo es minimizar el costo del muro de contención:

Dónde X es el vector que contiene la secuencia de variables de diseño, es el costo unitario del acero, es el costo unitario del concreto, es el peso del acero por unidad de longitud del muro, y es el volumen de hormigón por unidad de longitud del muro.

PARÁMETROS CONSTANTES

A partir de la figura 1, designamos los parámetros constantes.

VARIABLES DE DISEÑO

En el problema de optimización se consideran un total de 19 variables de diseño, todos del tipo entero. 

Las primeras 5 variables son las dimensiones de la sección transversal del muro de contención, conforme a la figura 1 y las variables restantes están relacionadas con el diámetro de refuerzo de acero y la separación de barras conforme a la tabla 1 y figura 2.  

Figura 2. Esquema de armado de barras de acero [4]

RESTRICCIONES

En el problema se definen 22 funciones de restricción. Estos se pueden clasificar en tres grupos:

Las funciones de restricción de estabilidad se describen satisfaciendo los factores deseables de los coeficientes de seguridad para los modos de falla por vuelco, deslizamiento y capacidad de carga. 

En las funciones de restricción de capacidad, el momento y corte del muro de contención deben ser mayores que los momentos y las fuerzas de corte de diseño, respectivamente. Además, las áreas de refuerzo (As) deben ser mayor al mínimo.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 

Realizada la optimización con 500 generaciones y 100 individuos se generan los resultados de las variables de diseño (tabla 2) y el cumplimiento de todas las restricciones por lo que la solución se considera factible. El costo óptimo es de 6888.103 Bs/m (Figura 3)

   Tabla 2. Resultado de variables de diseño     Figura 3. Cantidades totales-Excel

CONCLUSIÓN
Este trabajo desarrolla una hoja de cálculo Excel, usando el complemento Metamizer Excel Addin basado en el algoritmo Evolución diferencial para abordar el problema de optimización con restricciones del diseño de muros de contención en voladizo. Los usuarios pueden implementar aún más hojas de cálculo para optimizar con el complemento Metamizer, estructuras de muros de contención similares y otros problemas de optimización de diseño de estructuras.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. https://aiosciv.com/productos/metamizer/
2. Das, B.M. Principles of Foundation Engineering: Ninth Edition, SI Edition, 2019.
3. ACI. American Concrete Institute: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary; ACI:Farmington Hills, MI, USA, 2019.
4. José Calavera, Manual for detailing reinforced concrete structures to EC2

Ing. Irene Ventura - RNI: 48716

Es Ingeniero Industrial

RESUMEN

El presente artículo es un estudio correspondiente a la especie Bixa Orellana L. como agente sustituto al Piritionato de Zinc, un componente químico que actúa como principio activo en la cosmetología de champús anticaspas. El siguiente articulo comenta el estudio de esta especie, desde la caracterización de la materia prima, determinación del contenido promedio de zinc (0.0535 g de zinc/100 g de Bixa Orellana L.) por A.A., pasando por optimizar el proceso de extracción del zinc hasta una formulación estandarizada del producto conforme a especificaciones de la Norma NB 74000:2009.

 Palabras clave 

A.A.  Absorción Atómica, técnica común para detectar metales en muestras ambientales, aguas, suelos y aire; técnica está basada en el hecho de que los átomos en estado fundamental de un determinado elemento absorben la energía emitida por una fuente de excitación del mismo elemento.

Bixa Orellana L.  Nombre Científico referente al Achiote, árbol y/o arbusto de rápido desarrollo cuyo fruto es usado ampliamente como colorante dentro de la industria textilera, alimenticia y farmacológica.

Espectrofotometría La espectrofotometría, técnica analítica que permite determinar la concentración de un compuesto en solución.

Norma 74000: 2009 Norma Boliviana de Agentes tensoactivos - Aplicaciones - Champú para uso capilar, se tienen los siguientes parámetros establecidos como requisitos específicos y microbiológicos, determinados por un rango mínimo y máximo que debe cumplir el producto. 

Piritionato de zinc compuesto químico, considerada como sal mineral que ayuda a prevenir que el hongo que produce la caspa, Malassezia globusa, produzca irritantes del cuero cabelludo.

INTRODUCCIÓN

El problema de la pitiriasis simple afecta a más del 50 % de la población boliviana, varias personas de las que sufren este padecimiento atópico utilizan para contrarrestar este problema champús anticaspas (Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, 2007).

En la actualidad se ve en el mercado diferentes champús medicados que ayudan a controlar las infecciones fúngicas, los cuales utilizan como principio activo el Zinc piritiona al 0,3 a 2% en su fabricación. Este compuesto químico, considerada como sal mineral, produce irritación ocular, y puede llegar a ser agresivo en cueros cabelludos muy sensibles, originando inflamación en los folículos pilosos, dermatitis en contacto hasta casos de erupción (Allevato, 2008).

La diferencia entre un compuesto químico como el piritionato de zinc y el zinc como oligoelemento presente en las plantas radica en que este último no conlleva efectos secundarios y agresividad con el cuero cabelludo dermatológicamente tratada (Gonzáles, D., Hardisson, A., Izquierdo, M., Rodríguez, I. & Rubio, C., 2007).

DESARROLLO

CHAMPÚS DE ACCIÓN ESPECÍFICA, NORMA 74000: 2009

Anticaspa. - Las compañías de cosméticos han desarrollado champús para aquellos que tienen caspa. Estos contienen fungicidas como el Piritionato de Zinc y Sulfito de Selenio que ayudan a reducir la caspa Malassezia furfur. El salicilato y sus derivados, el ketoconazol también son usados a menudo.

CONTENIDO DE METABOLITOS PRIMARIOS EN HOJAS DE LA BIXA ORELLANA L.

CONTENIDO DE ZINC POR ESPECTROFOTOMETRIA AA 

PROCESO DE EXTRACCIÓN ÓPTIMO DEL ANÁLITO

PROCESO DE ELABORACIÓN INDUSTRIAL

CARACTERISTICAS FISICOQUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS DEL PRODUCTO FINAL

COSTOS DE RENTABILIDAD

A partir de un estudio de mercado, técnico:

• El Valor Actual Neto (VAN) obtenido es Bs 4054542,35 (Por lo tanto, mayor a 0) calculado con una tasa de descuento referida al costo efectivo de la deuda de 14.04 % al ser un proyecto considerado en su totalidad con un financiamiento externo. Por lo tanto, el resultado obtenido indica que el proyecto tendrá beneficios futuros.
• La Tasa Interna de Retorno (TIR) es de 96 % superior al costo de oportunidad del capital, lo que significa que el rendimiento esperado será mayor al rendimiento mínimo fijado como aceptable.
• La Relación Beneficio Costo (B/C) es de Bs 1.156, lo que financieramente significa, que por cada peso invertido en el proyecto se obtendrán 0.156 centavos de ganancia.
• Y el periodo de Recuperación de la inversión será de 2 años.

CONCLUSIÓN

A partir de una extracción optima del zinc a partir de hojas de Bixa Orellana L. que reemplazaría el Piritionato de Zinc de productos de competencia directa de similar especificación, es posible el proceso de elaboración de un champú anticaspa capaz de combatir este problema dermatológico.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. (2007). Las personas pueden ser       susceptibles a la caspa. Los Tiempos. Obtenido de https://www.lostiempos.com 

Allevato, M. (2008). La caspa…ese desagradable polvillo blanco que se deposita sobre los hombros. Publicación Act Terap Dermatol,31-54.

The University of Arizona. (2020). Investigaciones. Centro de Investigación. Obtenido de https://www.arizona.edu

Gonzales, L. (2020). Los 7 mejores champús Anticaspa: ¿Cuál de ellos es el que mejor se adapta a tu cabello y piel ?. Obtenido de https://www.intelligentpharma.com

Ing. Gonzalo Oscar Eulate Choque – R.N.I. 8718

Es Ingeniero Electricista de la Universidad Mayor de San Andrés con Maestría en Ingeniería del Software, Maestría en Ingeniería Eléctrica – Energía, Postgrado en Economía Informática y Diplomados en Ingeniería del Software, Sistemas Inteligentes, Robótica.

RESUMEN

El proyecto de investigación contempla, el uso y la producción de hidrógeno verde a partir del uso de sistemas fotovoltaicos. La producción del hidrógeno verde, considera el proceso químico de la electrolisis, que utiliza la corriente eléctrica continua para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. El resultado es el hidrógeno verde considerado como vector energético, debido a la posibilidad de su uso, en la producción de amoniaco para fertilizantes, en la producción de acero, en el reemplazo o combinación con el gas natural para el sector industrial y domiciliario donde la energía eléctrica es suministrada por los sistemas fotovoltaicos.

INTRODUCCIÓN

Actualmente en Bolivia se tiene en funcionamiento los proyectos eólicos de Qollpana y los proyectos solares de Yunchará, Uyuni y Oruro. Debido al nivel de irradiación en el Altiplano boliviano se cuenta con una generación de energía eléctrica en base a centrales fotovoltaicos, que a su vez este nos permitirá la producción del hidrogeno verde mediante el proceso de la electrolisis que no emite carbono al medio ambiente.

El hidrogeno presenta las alternativas de consumo/uso en el sector del transporte, en el sector industrial, residencial y otros, se puede almacenar y transportar en vehículos, así como, se puede transportar en tuberías, para su uso masivo en diferentes sectores económicos del país.

De acuerdo a la figura No 1 (composición de la oferta de generación), el 69% de la generación disponible corresponde a las centrales térmicas a gas y diésel. En Bolivia es subvencionado el gas para el uso en las centrales térmicas para la generación de energía eléctrica, esta ocasiona pérdidas para el estado, es conveniente el reemplazo del gas natural por el hidrogeno verde. 

Respecto al consumo final de energía, de acuerdo al reporte de OLADE de la gestión 2018, el sector de transporte tiene una participación de 58.45% y el sector industrial tiene una participación de 19.21%.

La producción de hidrógeno verde mediante el uso de generación fotovoltaica, presenta una alternativa bastante importante para Bolivia, tomando en cuenta que el nivel de irradiación se encuentra en el orden de 2 a 9,5 kWh/m2-dia. Se presenta a continuación el mapa solar de Bolivia. 

1. Proceso Electrolítico – Electrólisis del Agua

El proceso de electrólisis del agua corresponde a la circulación de corriente continua a través de dos electrodos (ánodo y cátodo), en contacto con el agua se produce la separación de las moléculas en hidrógeno y oxígeno. Este tipo de tecnología es el método limpio para la obtención del hidrógeno a partir del agua mediante el uso de sistemas fotovoltaicos.

El agua utilizada durante este proceso debe ser tratada previamente logrando un nivel de pureza tal, que evite la deposición de minerales y el consiguiente deterioro de los elementos de las celdas, con lo cual se consigue una extracción del hidrógeno con una pureza del orden 99.99 vol.% [2].

Existen tres tipos de electrolizadores que difieren principalmente el electrolítico utilizado: alcalinos, de membrana de intercambio de protones (PEM) y de estado sólido (SOE)

En la siguiente tabla se presenta una comparación de las tecnologías con el método más utilizado de extracción de hidrógeno y el reformado de gas metano.

2. El Hidrógeno como Vector Energético

El hidrógeno como vector energético se basa en el ciclo que se presenta en la figura No 4.

En Bolivia el sector de transporte utiliza el 58% de la matriz energética de consumo (figura No 2), utilizando gas, gasolina y Diesel, se contempla el uso de hidrógeno para el transporte en autos de pasajeros, buses, vehículos utilitarios y otros vehículos eléctricos. Dado que la red de gas y la infraestructura relacionada ya existe, la inyección de hidrógeno en la red de gas es la forma más rentable de almacenar grandes cantidades de hidrógeno, dependiendo del origen del gas natural, el contenido de hidrógeno puede alcanzar hasta 15% en volumen [6]. El hidrogeno presenta un poder calorífico mayor al del gas natural, así también, es posible la combinación del gas e hidrogeno para la producción de electricidad, reduciendo la contaminación de CO2 al medio ambiente y reduciendo las pérdidas económicas al país

3. Costo de Producción de Hidrogeno

El cálculo del costo de hidrógeno se realiza utilizando la siguiente ecuación, propuesta en el documento “Tecnologías del hidrógeno y perspectivas para Chile” referencia 

[2].

Donde:

Pinst= potencia instalada del electrolizador [MW]

?= inversión según la capacidad instalada [USD/MW]

FRC = factor de recuperación de capital en función a la tasa de descuento 

fp = factor de planta

M(fp) = función de costos de mantenimiento como un porcentaje de la inversión.

h = horas en un año

QH2 = capacidad de producción de hidrógeno [kg/h]

QH2O =cantidad de agua consumida [m3/kg de hidrógeno]

PH2O= precio del agua [USD/m3]

Qe= cantidad de electricidad consumida [kWh/kg de hidrógeno] 

Pe = precio de electricidad [USD/MWh]

QO2 = venta de oxígeno tomando en cuenta la cantidad producida [kg O₂/kg H2] 

PO2 = precio de venta del oxígeno [USD / kg O₂]

CONCLUSIÓN

Elevada eficiencia energética. 1 kg de H2 equivale aproximadamente a 3,5 litros de diésel y una pila de combustible es el doble de eficiente que un motor de combustión interna, con lo que 1 kg de hidrógeno equivale a 7 litros de diésel, y con 1 kg de hidrógeno se pueden recorrer aproximadamente 120 km en el caso de vehículos utilitarios (por lo tanto, con 33,33 kWh de energía se pueden recorrer 120 km), mucho más eficiente que los vehículos alimentados por combustibles convencionales.

Combustible autóctono. El hidrógeno se puede generar a partir del agua, mediante el proceso de químico de la electrólisis, que otorga seguridad en cuanto al suministro y evita la dependencia energética en el mediano y largo plazo.

Ausencia de contaminantes a la atmósfera. El hidrógeno se combina con el oxígeno del aire en la pila de combustible, produciendo electricidad como producto principal, agua y calor como subproductos. La electricidad se aprovecha y el calor se disipa, por lo que la única emisión asociada es el vapor de agua que el vehículo emite por el tubo de escape.

Estrategia Nacional de Hidrogeno Verde. Existe la necesidad de establecer una estrategia a corto, mediano y largo plazo, considerando la generación de electricidad superior a 5 GW para la producción de por lo menos de 200 kton/año. Considerando: el incentivo al mercado interno y a la exportación, el desarrollo social y territorial de las comunidades en el altiplano boliviano, la adecuación del marco regulatorio (normativa para la producción y uso) y la formación de capacidades en los recursos humanos del estado boliviano.

Polos de Desarrollo Nacional. La producción del hidrógeno verde, brinda una enorme oportunidad a Bolivia, como es el caso del aprovechamiento de las aguas del Silala para el proceso de electrólisis entre otros como posible polo de desarrollo Nacional.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• [1] Castillo, A.E. (2013) Respuesta inercial de sistemas de potencia con grandes inyecciones de generación fotovoltaica. Tesis de licenciatura. Chile, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Chile – Santiago de Chile.

• [2] Vásquez, R.; F. Salinas y Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH, (2018) Tecnologías del hidrógeno y perspectivas para Chile. Editorial Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH Friedrich-Ebert-Allee 40 53113 Bonn • Alemania.

• [3] Fernández, M., F. Fernández, C.; G. Rodríguez, Energética. (2020). “Situación Energética de Bolivia y Desafíos” en Situación Energética Bolivia Final – WWF [En línea]. Bolivia, disponible en:https://wwflac.awsassets.panda.org/downloads/1_situacion_energetica_bolivia_25_02_optimized.pdf [Accesado el día 3 de agosto de 2021]

• [4] Comité Nacional de Despacho de Carga. (2020). “Memoria anual 2020 resultados de la operación del SIN” en Comité Nacional de Despacho de Carga [En línea]. Bolivia, disponible en: https://www.cndc.bo/boletines/memorias.php?idcat=7 [Accesado el 5 de agosto de 2021] 

• [5] Aguado, R.; Casteleiro, J.; Jove, E.; Zayas, F.; Quintián, H. y J. Calvo, (2021) Hidrógeno y su almacenamiento El futuro de la energía eléctrica. Universidad de Coruña, Servizo de Publicacións. Coruña.

• [6] Ministerio de Energía, Gobierno de Chile, (2020). “Estrategia nacional de hidrógeno verde” em Ministerio de Energía, Gobierno de Chile [En línea] Chile, disponible en: https://energia.gob.cl/sites/default/files/estrategia_nacional_de_hidrogeno_verde_-_chile.pdf [Accesado el día 6 de agosto de 2021]