Revista Ciemi 64

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Congreso
Protección integral de la vida y las edificaciones-VIED
Costa Rica 2010
Consideraciones básicas de diseño en sistemas de
transporte de información (cableado estructurado)
Procesos y modelos matemáticos de erosión superficial marzo 2010
www.ciemi.com
revista líder en el
campo de la ingeniería
con doce años de
publicación continua
L
a Revista Ciemi es la publicación oficial del Colegio de
Ingenieros Electricistas, Mecánicos e Industriales de
Costa Rica (Ciemi). Es una revista técnica, especializada en
el campo de la ingeniería, que se publica cada tres meses.
Nuestra revista llega a las manos de más de 3800
ingenieros eléctricos, mecánicos, industriales y ramas
afines que son miembros del Ciemi y que tienen a su cargo
el diseño, instalación, soporte y consultoría en proyectos de
ingeniería en todo el país.
Por contar con el reconocimiento de un público bien
segmentado y exclusivo desde 1991, somos la mejor opción
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Laura Somarriba
Comisión de Comunicaciones
Colegio de Ingenieros Electricistas,
Mecánicos e Industriales
Apartado postal 2346-1000 San José, Costa Rica
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Nuestra condición de publicación técnica y la inclusión
constante de edictos, comunicados y reglamentos técnicos
hace que nuestros contenidos no pierdan vigencia y sean de
consulta frecuente.
La Revista Ciemi es dirigida por la Comisión de
Comunicaciones del Ciemi, ente que vela por la calidad de
sus contenidos.
Tiraje y circulación
La publicación cuenta con un tiraje de 4100 ejemplares y es
distribuida entre los profesionales que son miembros activos
del Ciemi.
Próximos cierres de publicidad
NúmeroCierre de Circulación
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65 2 marzo 2010 31enerode 2010
66
12 mayo 2010
12 abril 2010
67
10 agosto 2010
11 julio 2010
68
23 nov. 2010
24 octubre 2010
Si usted tiene alguna duda o consulta o desea obtener más
información acerca de la Revista Ciemi puede llamarnos
al teléfono +506 2281-2062 o escribirnos un mensaje a la
dirección de correo electrónico [email protected] y con gusto
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índice
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VIED-2010 / Congreso “Protección integral de la vida y las edificaciones, Costa Rica 2010”
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Consideraciones Básicas de Diseño
Editorial
Sistemas de Transporte de Información (Cableado Estructurado)
11
Celda de diamantes para pruebas a ultra-alta presion
12
Procesos y modelos matemáticos de erosión superficial
17
Energía desde el municipio
18Tips para ahorrar energía en el hogar
19
Comision Ingenieria Eléctrica
Cursos y Seminarios Programados 2010
20
Comisión de Ingeniería Industrial
Programa de Actualización Profesional en Ingenieria Industrial
22
Palmatec: El logro de un profesional destacado
Créditos
Publicación oficial del Colegio de Ingenieros Electricistas,
Mecánicos e Industriales de Costa Rica (CIEMI)
Apartado Postal 2346-1000, San José, Costa Rica
Telefax: +506 2202-3914,
Correo eléctronico: [email protected]
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Número 64. Marzo 2010
ISSN 1659-0783
Junta Directiva del Ciemi
Ing. Felipe Corriols Morales. Presidente
Ing. Fernando Escalante Quirós. Vicepresidente
Ing. Víctor Herrera Castro. Tesorero
Ing. Luis Fdo. Andrés Jácome. Secretario
Ing. Leonora de Lemos Medina. Vocal I
Ing. Roger Soley Brenes. Vocal II
Ing. Mauricio Santamaría Castro. Fiscal
Director Ejecutivo
Lic. Jorge Hernández Acosta
Consejo Editor
Comisión de Comunicaciones
Ing. Miguel Golcher Valverde, coordinador
Ing. Laura Somarriba Soley
Ing. Luis Incer Arias
Ing. Alexandra Arias Alvarado
Envíenos sus comentarios y sugerencias a [email protected]
Diseño gráfico y producción
Esteban López Meoño
Filisgráfica S.A.
Foto de portada
Cortesía Ing. Miguel Golcher Valverde
Las opiniones expuestas en los artículos firmados, son responsabilidad exclusiva
de sus autores y no corresponden necesariamente con la posición oficial del Ciemi.
Copyright © 2009 por Colegio de Ingenieros Electricistas, Mecánicos e Industriales
de Costa Rica. Todos los derechos reservados. Los contenidos de la revista podrán
ser reproducidos únicamente con autorización escrita del Consejo Editor de esta
publicación.
Año 2010, año que se inicia
con grandes logros.
E
ste año se inicia con acontecimientos importantes para
nuestro Colegio Federado en los cuales una vez más el
CIEMI es protagonista. El primero de ellos es que el CIEMI
ha organizado el primer congreso; denominado “Congreso
Protección Integral de la vida y las edificaciones Costa Rica
VIED 2010”. Durante esta actividad se pretende propiciar
un cambio cultural entre los profesionales para que la
protección de la vida y las edificaciones forme parte del
diario quehacer de todos nosotros. Se desea promover la
aplicación de los códigos y normas vigentes para el diseño
de las edificaciones de todo tipo, ya sean nuevas o que se
vayan a remodelar, teniendo siempre como objetivo principal
la preservación de la vida de las personas en primera
instancia y la protección de la propiedad. Es fácil entender
que lo que se nos mostrará en el Congreso, no solamente
tiene que ver con las especialidades adscritas al CIEMI, la
ingeniería civil, estructural y la arquitectura tienen mucho
que aprender y sin duda alguna sus criterios de diseño se
verán beneficiados.
El segundo hecho relevante es que, coincidentemente con
la organización del congreso, el CIEMI logra en la Asamblea
de Representantes del 23 de febrero, con no poca discusión,
que se apruebe la adopción de la norma NFPA 70- NEC
2008 en español, con la adenda especial para Costa Rica, un
logro que viene indudablemente a mejorar las pautas para
el diseño y construcción de las instalaciones eléctricas.
Este es el último paso para que el Código Eléctrico que
actualmente es obligatorio para los ingenieros, sea elevado
a Norma Nacional lo cual lo hace de acatamiento obligatorio
para los costarricenses.
El tercer hecho de importancia es que la Comisión de
Ingeniería Industrial, por primera vez logra que el CIEMI
apruebe un programa integral de capacitación el cual dará
inicio en este mes de marzo. Esperamos que este sea un
primer paso para lograr una participación más activa de los
ingenieros industriales en todas las actividades del CIEMI.
Extendemos nuestra felicitación a la Junta Directiva, a la
Comisión del Congreso, a la Comisión del Código Eléctrico,
a la Comisión de Ingeniería Industrial y a la Administración
por los logros alcanzados. Instamos de igual a manera a las
demás Comisiones del CIEMI a desarrollar actividades que
serán noticia en esta Revista.
Comisión de Comunicaciones.
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Invitación VIED-2010
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Invitación VIED-2010
Congreso “Protección integral de la vida y las
edificaciones, Costa Rica 2010”
D
urante los días 23 al 26 de marzo, se nos presenta la
oportunidad de encontrarnos con el VIED 2010, una ventana
que el CIEMI abre para refrescar nuestros conocimientos sobre
cómo garantizar la protección de la vida y las edificaciones en
nuestro diario quehacer.
La oferta incluye una EXPO de 35 stands con empresas
que muestran materiales y equipos de último desarrollo,
empresas constructoras nacionales especialistas e instituciones
costarricenses que desean compartir su valiosa experiencia en
este tema tan apasionante; todo ello, complementado con más de
30 charlas técnicas impartidas por los mejores profesionales de
dentro y fuera del país, lo cual dará como resultado la satisfacción
de descubrir y ampliar conocimientos en relación a esta materia.
Visite nuestra página webb www.ciemi.com/vied para conocer
más detalles acerca del evento que se llevará a cabo del 23 al 26
de marzo en el Hotel Real Intercontinental, al oeste de la ciudad de
San José.
Ya Emmanuel Kant dijo que “la buena educación es precisamente
la fuente de la que emanan todos los bienes de este mundo“, por
eso, no dejemos pasar la oportunidad de asistir a un Congreso que
a pocos kilómetros y a precios realmente accesibles, nos trae la
actualización profesional que usualmente se obtiene a horas de
vuelo de distancia.
A continuación se listan las ponencias, y los expositores con una
breve reseña de su curriculum:
Sistemas de Protección con Espuma
Ing. Maximiliano R. Oyola
B.S. Fire & Safety Management. Gerente Internacional Chemguard.
Superintendente Protección integral de Petróleos de Perú, Gerente
de Operaciones Latinoamérica y el Caribe National Foam, Kidde
PLC, UTC Fire & Safety. Amplia experiencia como instructor en
eventos de NFPA, National Foam y Chemguard.
Protección de Transformadores
Ing. David Leiva Loaiza
Licenciado en Ingeniería Mecánica Universidad de Costa Rica.
Certificado de Especialista en Protección contra Incendios (CEPINFPA), más de 15 años de experiencia en diseño, especificación y
pruebas de sistemas de protección contra incendios en plantas de
generación
Sistemas de Protección de incendios
con agua nebulizada
Ing. Eduardo Armijo Carvajal
Ingeniero Electricista Universidad de Costa Rica. Maestría
en Sistemas de Protección contra Incendios Universidad de
Edimburgh. Consultor Independiente con amplia experiencia
en el diseño de sistemas de supresión y detección de Incendios.
Profesor del Instituto Tecnológico de Costa Rica en el área de
Riesgos Industriales. Instructor NFPA en la norma NFPA 72
"Código Nacional de Alarmas".
Protección de Bodegas con Líquidos
Inflamables
Ing. Danilo Rodríguez Arias
Licenciatura en Ing. Mecánica U.C.R. -Grado de Maestría en Ing.
Mecánica de la Universidad de Concepción, Chile. Certificado
especialista en protección contra incendios otorgado por el CFIA,
CEPI ante IFST-NFPA . Egresado del programa PIPCI en protección
contra incendios dictado por la UCR en convenio el Worcester
Polytecnic Institute, USA. Más de 10 años de experiencia en el
diseño y dirección de proyectos de sistemas de protección contra
incendios
Incendios Compartimentados y
Programas de simulación
Ing. Jorge Uribe Enríquez
Ingeniero Electromecánico, Licenciatura en Mantenimiento
Industrial. Amplia experiencia en el diseño de Sistemas de
Protección contra Incendios con rociadores automáticos, detección
temprana y protección pasiva en edificaciones. Certificaciones
NFPA 101, 20 y 13
Presurización de Escaleras como
medio de egreso seguro, caso real
edificio de 20 pisos en Costa Rica
Ing. Eduardo Armijo Carvajal
Ingeniero Electricista Universidad de Costa Rica.
Maestría
en Sistemas de Protección contra Incendios Universidad de
Edimburgh. Consultor Independiente con amplia experiencia
en el diseño de sistemas de supresión y detección de Incendios.
Profesor del Instituto Tecnológico de Costa Rica en el área de
Riesgos Industriales. Instructor NFPA en la norma NFPA 72
"Código Nacional de Alarmas".
Instalaciones Eléctricas
Comerciales, Industriales e
Institucionales y la salvaguarda de
la Vida y la Propiedad
Ing. Victor Rojas Castro
Doctorado en Ingeniería Electromecánica, Politécnico de Milán
Italia. Catedrático en las Escuelas de Ingeniería Mecánica e
Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa Rica en el área de
Diseño Eléctrico Industrial, Residencial y Comercial. Ingeniero
Consultor. Presidente de REPROCON S. A., compañía consultora
en Ingeniería Eléctrica y Mecánica. Posee más de treinta años
Invitación VIED-2010
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
de experiencia en análisis, diseño, inspección e instalación de
obras eléctricas y mecánicas en el campo comercial, residencial e
industrial, así como en la puesta en marcha y operación de variado
equipo de control y proceso industrial
Importancia de la aplicación del
Estándar NFPA 20 en sistemas de bombeo
contra incendio
Seguridad Basada en la Conducta/
Implementación en Phelps Dodge
Costa Rica.
Ing. Rodolfo Cuéllar Villanueva
Ingeniero Químico Industrial, graduado de la Escuela Superior de
Ingeniería Química e Industrias Extractivas, del Instituto Politécnico
Nacional en la Cd. de México 1980. Más de 10 años de experiencia
en Ingeniería de Proyectos del Instituto Mexicano del Petróleo. Trece
años de experiencia para ITT como responsable de la venta y asistencia
técnica de equipos de bombeo incluyendo la línea de ITT AC Fire Pump
para aplicaciones contra incendio.
Ing. Vinicio Zamora
Jefe de Seguridad y Salud Ocupacional Phelps Dodge Costa Rica.
Amplia experiencia en auditoría de Sistemas de Gestión Preventiva
de Riesgos Laborales, Gestión Ambiental y Sistemas de Gestión
Empresarial
Nuevas Tendencias en
seguridad electrónica
Ing. Javier Fiatt Jiménez
Ingeniero de Sistemas.
electrónica.
Empresa: GE Security, Inc.
Amplia experiencia en seguridad
Seguridad Humana y edificios altos
Ing. Juan José Gutiérrez Saxe
Master of Science Washington University ,St.Louis, Missouri, EE.UU,
con énfasis en Control del Ambiente Interno de Edificios.
Miembro del CFIA desde 1969. Inscrito como especialista en aire
acondicionado y refrigeración.
Profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad de
Costa Rica de 1968 hasta 2002.Actualmente profesor retirado, con
el grado de Catedrático.
Fue promotor y coordinador académico del programa de Ingeniería
en Protección Contra Incendios (PIPCI) de la Facultad de Ingeniería,
Universidad de Costa Rica.
Ingeniero consultor, Servicios de Ingeniería Ltda.
Sistemas de Supresión de Fuegos en
Cocinas Industriales
Protección de la vida mediante la
arquitectura
Arq. Hernán Hernández
Licenciatura en Arquitectura (UACA)
Presidente y Propietario de HERIEL S.A. y GIA S.A.
Miembro CFIA –
Miembro NFPA –
Miembro AIA (Amican Institute Of Architecture)
Experiencia en diseño y desarrollo de proyectos de inversión para la
construcción
Seguridad de la información
Ing. Allan Vargas Mora
Ingeniero en Informática, Especialista en Seguridad Informática y
Seguridad de la Información.
Fundador de la Unidad de Informática del OIJ - Ha colaborado como
perito en casos judiciales.
Oficial de Seguridad de la Información del Banco CITI Bank
Socio Fundador de la empresa Armaximus especializada en la norma
ISO 27001, e ISO 27002.
Ventilación en Estacionamientos,
Cálculos y Simulación
Ing. Federico Vázquez
Ingeniero Mecánico con énfasis en Seguridad Industrial. Postgrado
en sistemas de Protección contra Siniestros de la Universidad de
Buenos Aires. Egresado de la academia de protección al fuego de
Ansul. Amplia experiencia en el diseño y dirección de proyectos
de sistemas de supresión para instalaciones Públicas y privadas.
Ha brindado clases magistrales a nivel Universitario sobre Riesgos
Industriales y Sistemas automáticos de Protección contra Siniestros
en la Universidad de Costa Rica y Universidad Veritas.
Ing. David Ortiz
Ingeniero Mecánico Egresado del Instituto Tecnológico de Puebla,
cuenta con vasta experiencia en el análisis de sistemas de ventilación,
FFT, Vibraciones Mecánicas, y análisis estructural modal, métodos
fluodinamicos (CFD) análisis de elementos finitos.
Especializándose en el campo de la Acústica. Miembro Activo del
Technical Advisor Commite of Sound, (Comité de AMCA especializado
en la Acústica en Ventilación).
Desarrollo y revisión de Publicaciones técnicas y Normas AMCA.
Colabora actualmente y desde hace 10 años para la empresa Soler y
Palau México como Jefe del Laboratorio de Aerotécnica.
Sistemas de Supresión de Fuegos con
Gases Limpios
NFPA 850 y 851 - Sistemas contra
incendios en plantas de Generación
Ing. Federico Vázquez
Ingeniero Mecánico con énfasis en Seguridad Industrial. Postgrado
en sistemas de Protección contra Siniestros de la Universidad de
Buenos Aires. Egresado de la academia de protección al fuego de
Ansul. Amplia experiencia en el diseño y dirección de proyectos
de sistemas de supresión para instalaciones Públicas y privadas.
Ha brindado clases magistrales a nivel Universitario sobre Riesgos
Industriales y Sistemas automáticos de Protección contra Siniestros
en la Universidad de Costa Rica y Universidad Veritas.
Ing. Marco Saavedra Marín
Ingeniero Mecánica- Bachiller UCR
Licenciatura en Ingeniería Mecánica – Universidad Interamericana
CPI-NFPA. Amplia experiencia en Diseño en Sistemas de Protección
contra Incendios – Sistemas de rociadores con espuma en tanques de
almacenamiento de combustible – Rociadores automáticos
Cursos con IFST/NFPA sobre las normas NFPA 850 – 851 – 13 – 30 – 25
11 y 15
Los esperamos.
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ARTÍCULO Técnico
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Ing. Efrén Vargas, RCDD, LEED APDirector del Departamento Técnico
Circuito, S.A.
Consideraciones Básicas de Diseño
Sistemas de Transporte de Información
(Cableado Estructurado) Parte I
D
esde hace unos años se volvió común escuchar acerca de
“cableado estructurado” pero la mayoría de los usuarios de
estos sistemas e incluso muchos profesionales no tienen claro a
qué se están refiriendo con este término.
De manera muy resumida, un cableado estructurado consiste
en una infraestructura de telecomunicaciones que nos permite
integrar dentro de un mismo sistema: voz, datos, video, alarmas,
control de acceso o cualquier otro sistema de señales que
transporten información. Para ello se estaría utilizando un medio
de transmisión que puede ser cobre, fibra óptica, inalámbrico o
una combinación de estos. Además, el sistema como un todo
deberá cumplir con lo dispuesto en estándares internacionales
tales como: ANSI/TIA/EIA 568-C, 569-B, 606-A y J-STD-607-A por
destacar los principales.
La principal diferencia entre un sistema de cableado
estructurado y los sistemas eléctricos o mecánicos es que estos
dos últimos se utilizan para transportar potencia, en forma de
corriente eléctrica o vapor por ejemplo, mientras que los primeros
se utilizan exclusivamente para transportar datos (información),
de ahí que hoy en día el término correcto para nombrarlos es
“sistemas de transporte de información”.
Los principales objetivos de un sistema de transporte de
información (dejaremos ya de lado el término cableado estructurado)
son: asegurar que el sistema sea flexible, es decir, que se puedan
realizar movimientos, adiciones y cambios (MAC´s) en el sistema
con relativa facilidad y sin incurrir en grandes gastos económicos
o períodos extensos fuera de operación; asegurar un desempeño
mínimo de la red y establecer una manera simple y repetitiva para
medirlo y por último; garantizar estas características de la red por
un período de tiempo de al menos 10 años.
La enseñanza de los estándares que rigen los sistemas de
transporte de información pero principalmente de las técnicas de
instalación, es un asunto del que históricamente se han ocupado
los diversos fabricantes de productos relacionados. El CIEMI
brinda un curso al respecto pero este se orienta en el diseño e
inspección de estos sistemas más que en productos y técnicas de
instalación.
A nivel internacional, existen organismos que se dedican
por completo al desarrollo de documentación relacionada
con los estándares de sistemas de transporte de información
y al entrenamiento de personas y compañías en materia de
telecomunicaciones. Tal es el caso de BICSI (www.bicsi.org) que es
una de las organizaciones más reconocidas en esta área.
El conocimiento general de los estándares que rigen los sistemas
de transporte de información no se puede resumir en unas pocas
páginas y escapa al alcance de esta publicación. Nuestro objetivo
con este artículo y el siguiente es crear un caso de estudio en
donde se pueda apreciar paso a paso el proceso de determinar
las necesidades particulares de un cliente; seleccionar un sistema
que satisfaga esas necesidades; instalarlo satisfactoriamente y
finalmente; determinar las pruebas necesarias para garantizar el
funcionamiento y desempeño del sistema.
En este primer artículo nos enfocaremos en determinar las
necesidades del cliente y buscar la manera de satisfacerlas,
dejando para el siguiente artículo los temas relacionados con la
cuantificación de materiales, instalación y certificación de la red.
Como caso de estudio proponemos un tipo de negocio que desde
hace unos años se ha vuelto común en nuestro medio. Muchas
Foto con caracter ilustrativo
Cortesía Ing. Efrén Vargas
compañías transnacionales han decidido establecer operaciones
en nuestro país con este fin, estamos hablando de los “Call
Centers”. Vamos a utilizar como base para este ejemplo un edificio
de cuatro pisos, actualmente desocupado donde van a iniciar
operaciones únicamente con los dos primeros pisos; dependiendo
del rendimiento de la operación se expandirán a los otros dos.
Paso 1:
Determinar las
necesidades del cliente.
Aunque el paso de determinar las necesidades del cliente
parece obvio, muchas veces los ingenieros tendemos a olvidarlo
parcial o completamente. El principal problema es que tendemos
ARTÍCULO Técnico
a seleccionar lo que consideramos como mejor, sin preguntar
cuáles son las necesidades del cliente y muy importante, cuál es
el presupuesto con que él cuenta. En el otro extremo de la balanza,
por no perder un negocio, le planteamos el uso de productos de baja
calidad y bajo desempeño, normalmente a un precio muy bajo, sin
analizar siquiera las consecuencias que podría traer para nuestro
cliente una caída del sistema o su bajo rendimiento.
Mediante una corta reunión con nuestro cliente podemos
averiguar: los tipos de equipos activos que va a utilizar (switches,
hubs, routers, servers, etc.); el tipo de central telefónica; los
planes para migrar a redes de mayor desempeño o a voz sobre
IP; el número y distribución deseada de las áreas de trabajo y de
los cuartos de telecomunicaciones; los tipos de sistemas que va a
instalar tales como CCTV, control de acceso, etc. y por último, los
planes de crecimiento de la compañía.
Siempre que sea posible, recorra cada parte del edificio; si
se trata de un edificio nuevo, revise con sumo cuidado los planos
constructivos y asegúrese de evacuar con el cliente todas las dudas
existentes y anticipe aquellas que pudiesen surgir más adelante.
Evite llevarse sorpresas posteriores ya que en este negocio las
sorpresas normalmente son bastante caras y poco placenteras.
Como base para este ejemplo vamos a establecer que en el
primer piso se van a instalar 80 áreas de trabajo, 20 en oficinas
permanentes y 60 en muebles modulares (cubículos). En el
segundo piso se instalarán 120 áreas de trabajo, 20 en oficinas
permanentes y 100 en muebles modulares. También establecemos
que de expandirse a los pisos 3 y 4 la distribución será semejante
a la del piso 2. Su equipo activo les permite actualmente trabajar
a una tasa de transmisión de datos de 1000Mbps (1000BASE-T)
hasta cada área de trabajo y están pensando pasarse a 10 Gigabit
Ethernet (10GBASE-T) en el mediano plazo. Cuentan con una
central telefónica IP y no tienen planes de cambiarla.
Revisando los planos del edificio encontramos que no tiene
divisiones en los pisos; que el área utilizable de cada piso es de
570m2; el cielo es suspendido y el piso es la losa de concreto. No se
dejó prevista entre los pisos para cableado de telecomunicaciones
(solo para los sistemas eléctricos y mecánicos como suele suceder)
y existen dos baterías de servicios sanitarios por piso, ubicados al
centro del piso.
Con esta información básica a la mano procedemos a hacer a
nuestro cliente las siguientes preguntas:
• La cantidad y tipo de servicios que tendrá cada área de trabajo.
• Tipos de sistemas de transporte de información que desea
integrar dentro de la red.
• Los medios de transmisión que se utilizarán para llegar a cada
área de trabajo.
• Los medios de transmisión que se utilizarán en el cableado
vertebral (Cu ó F.O.).
• El nivel de desempeño que deben cumplir los diversos
componentes de la conectividad.
• Los fabricantes o marcas aceptadas.
• La distribución exacta de las áreas de trabajo.
• La localización, tamaño, características y necesidades de los
cuartos de telecomunicaciones.
• Las formas de canalización aceptadas para los cableados
horizontal y vertebral.
• Los materiales aceptados para las rutas de cables horizontales
y vertebrales.
• El tipo de conexiones cruzadas que se harán en los cuartos de
telecomunicaciones.
• El tipo de administración deseada en el cableado.
• El tiempo estimado dentro del cual debe estar listo el proyecto.
Muy probablemente nuestro cliente no nos pueda contestar
todas estas preguntas en nuestra primera reunión e incluso, habrá
algunas que no podrá contestar del todo y, seremos nosotros como
ingenieros y como sus consultores, los que tendremos que dar
respuesta y solución a esas inquietudes.
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Paso 2:
¿Cómo satisfacer las
necesidades del cliente?
1.Salidas de telecomunicaciones en las áreas de trabajo y en las
áreas de cobertura.
Aun y cuando parecería lógico empezar el diseño de este
sistema en el corazón del mismo, o sea, en los cuartos de
telecomunicaciones, la verdad es que son los servicios requeridos
en cada área de trabajo los que determinan las necesidades de
dichos cuartos.
El área de trabajo se define como el espacio en el cual
los usuarios interaccionan con el equipo conectado a la red
(normalmente la PC y el teléfono), es decir, un cubículo, una oficina,
una sala de reuniones, etc. Por otra parte, el área de cobertura se
define como el área de acción de un dispositivo como una cámara
de CCTV o de un control de acceso de una puerta, etc. Para efectos
de diseño, TIA/EIA-568-C establece que se debe considerar un área
de 10m2 por área de trabajo, sin embargo, la realidad es que en
nuestro medio, esta área va a estar entre 5 y 7m2.
El estándar TIA/EIA-568-C recomienda un mínimo de dos
enlaces (nodos) por cada área de trabajo. En muchos casos esta
cantidad es suficiente: una salida para datos y otra para voz o si es
VoIP como en nuestro ejemplo, una salida para datos y la otra de
respaldo, sin embargo, dependiendo de las necesidades del cliente,
esta cantidad se puede incrementar. En el caso de otros sistemas
como CCTV y control de acceso por ejemplo, la cantidad de enlaces
requeridos va a depender del equipo que se vaya a instalar. Muy
importante aquí es tomar en cuenta las necesidades futuras del
cliente pues en la mayoría de los casos es más económico y menos
7
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ARTÍCULO Técnico
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Ing. Efrén Vargas, RCDD, LEED APDirector del Departamento Técnico
Circuito, S.A.
Foto con caracter ilustrativo
Cortesía Ing. Efrén Vargas
incómodo dejar un enlace adicional previsto que instalar este
enlace adicional más adelante.
Para efectos de nuestro ejercicio, vamos a considerar dos
enlaces por salida para los muebles modulares y tres enlaces
por salida para las oficinas permanentes. Un enlace para las
ubicaciones de las cámaras de CCTV y un enlace a cada puerta que
requiera de control de acceso.
valor a la propiedad. En caso de que nuestro cliente sugiera
utilizar un cableado de inferior categoría, siempre vale la pena
hacerles esta pregunta: ¿cuál sería el impacto de suspender sus
operaciones para realizar la migración a categoría 6a en el futuro,
cuando sus aplicaciones así lo requieran? Esta simple pregunta
puede ayudarnos a orientar al cliente a que tome la mejor decisión
para su empresa.
1.Categoría de los enlaces.
2. ¿Cuál es el presupuesto de nuestro cliente?
Dado que ya está aprobada oficialmente la categoría 6a, y en
vista de que nuestro cliente piensa migrar a tecnologías más
avanzadas (lo averiguamos durante la reunión inicial), hacemos la
recomendación de que para todos los enlaces utilice como mínimo
esta categoría. El hecho de utilizar categoría 6a además le da la
ventaja de tener una red con una vida útil mucho más larga pues
es una tecnología recién aprobada en los estándares y es hacia
donde van a migrar las aplicaciones actuales y en donde se van a
mantener por algún tiempo.
Otro factor importante a considerar a la hora de tomar la
decisión es si el edificio en el que se van a establecer es propio o
alquilado. Un buen sistema de transporte de información agrega
Si nuestro cliente tiene un presupuesto limitado que le impide
del todo utilizar categoría 6a debemos enfocarnos en la alternativa
de categoría 6 como mínimo. Sin embargo si la razón para no
utilizar categoría 6a es lograr algún ahorro en la construcción de la
red (tal vez son directrices del departamento financiero que no está
al tanto de las ventajas tecnológicas de esta inversión), entonces es
nuestro deber resaltar algunos aspectos que le pueden ayudar a
nuestro cliente a justificar la inversión adicional en esta categoría:
• Determinemos el costo total de los sistemas de transporte
de información como un porcentaje de la inversión total en
telecomunicaciones. Para satisfacer las necesidades iniciales
de este proyecto, el cliente estará adquiriendo, además de la red
ARTÍCULO Técnico
en cuestión, por lo menos 200 computadoras, servidores, equipo
activo, software de aplicaciones y sistemas operativos, cámaras, etc.
Como ya podemos ir intuyendo, el cableado representa un pequeño
porcentaje del monto total de la inversión en telecomunicaciones
(normalmente entre un 5% y un 10%). Si además consideramos que
la diferencia en costo entre un cableado categoría 6 y uno categoría
6a es de máximo un 15%, vemos que esta diferencia, con respecto
a la inversión inicial en telecomunicaciones es menor al 1,5%, ni
que decir del porcentaje que esto representa versus la totalidad
de la inversión para habilitar el edificio. Concluimos entonces que
el “ahorro” es insignificante si se compara con el sacrificio en
desempeño de la red que obtenemos a cambio.
• Otro enfoque que puede ayudar es estimar la diferencia de
precio que existe actualmente entre un cableado en categoría 6
y otro en categoría 6a y determinar cuánto nos costará realizar
esta actualización dentro de algunos años (considerando el costo
de tener fuera de operación los sistemas durante el tiempo que
dure la remodelación, además del incremento en los precios de los
materiales). Traigamos esa cantidad de dinero a valor presente y
fácilmente veremos que es más rentable hacer la inversión de una
vez y no incurrir en costosas remodelaciones futuras.
3.Salidas de telecomunicaciones en localizaciones especiales.
Cómo ya lo habíamos adelantado, los cubículos y las oficinas no
son los únicos sitios que necesitan salidas de telecomunicaciones.
Existen otros lugares donde son necesarias estas salidas y es
importante determinar cuántos enlaces se requerirán en cada uno
de estos espacios.
Las salas de conferencias son uno de estos sitios, ya que en
ellas se puede necesitar desde una única salida para teléfono hasta
varias salidas telefónicas y de datos si tiene usos alternativos como
por ejemplo sala de capacitación, por lo tanto es importante que
el cliente determine de antemano cuántos enlaces va a necesitar
en este lugar. Tenemos que considerar aquí también todos los
sistemas de multimedia que va a requerir y determinar que tipo de
cableado van a requerir.
Otro sitio especial es la recepción ya que en este lugar se
pueden instalar equipos adicionales como el fax, una impresora
centralizada, o incluso una segunda recepcionista si el crecimiento
de la operación así lo requiere. La cocina es otro sitio en dónde
sería deseable instalar al menos una línea telefónica, pero al
igual que en las salas de conferencias hay que preguntar si tendrá
usos secundarios que requieran de más enlaces. Normalmente,
las personas de seguridad también necesitan acceso a salidas
telefónicas y de datos como mínimo por lo que también hay que
determinar sus necesidades. Por último, hay que considerar las
salidas para los puntos de acceso inalámbricos. Estas salidas
normalmente van a estar instaladas en los cielos y su ubicación va
a depender del diseño de la red “Wireless” del cliente.
Es importante recalcar que muchos de estos lugares requieren
salidas diferentes a voz y datos, por ejemplo, en la sala de
conferencias y en la cocina podrían necesitar acceso a televisión
por cable. En la recepción podría necesitarse una salida para
un monitor del circuito cerrado de televisión, y en los cuartos de
telecomunicaciones podrían necesitarse controles de acceso. Todas
estas salidas forman parte del sistema de transporte de información
y no deberían considerarse como sistemas independientes.
4.Espacios (cuartos) de telecomunicaciones.
Los espacios de telecomunicaciones, sean estos cuartos,
gabinetes o closets, se definen como los espacios dónde se va a
terminar el cableado vertebral y horizontal y en dónde se harán las
conexiones entre este cableado y el equipo activo.
El estándar TIA/EIA-569-B da los requerimientos y
recomendaciones para los cuartos de equipos y cuartos y espacios
de telecomunicaciones. En la vida real es muy común que las
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
funciones de estos espacios se traslapen, es decir, el cuarto de
equipos es a su vez un cuarto de telecomunicaciones, por ejemplo.
Algunos de los requerimientos mencionados por el estándar
para estos espacios y que más comúnmente se emplean son:
• Debe ser un espacio exclusivo para la instalación del equipo de
telecomunicaciones o de soporte a estos equipos. Otros sistemas no
deben estar o pasar por el cuarto, por ejemplo, transformadores,
tuberías de agua, canalizaciones de potencia, etc.
Los cuartos de telecomunicaciones de los diferentes pisos deben
unirse al cuarto de equipos mediante una canalización aprobada y
de las dimensiones indicadas por el estándar.
• Deben ubicarse de forma tal que permitan que la distancia entre
este espacio y cualquiera de las áreas de trabajo no exceda los
90m.
• No se recomienda el uso de cielos suspendidos y la iluminación
debe ser como mínimo de 500 lux a un metro del suelo.
• Las paredes, pisos y cielos deben ser tratados para eliminar
el polvo y deben pintarse de un color claro, al menos dos de las
paredes deben ser cubiertas con láminas de “plywood” de 19m.m.
de espesor para instalar paneles o equipos.
• Deben contar con al menos dos salidas eléctricas dobles,
provenientes de diferentes circuitos ramales, con una protección
de 20 A.
• Debe tener acceso al sistema de aterrizamiento de
telecomunicaciones, cumpliendo con lo establecido en el estándar
J-STD-607-A.
• Cualquier perforación en las paredes, cielo o piso del cuarto debe
ser adecuadamente sellada con una barrera contra fuego.
• El tipo de aire acondicionado con que contarán estos espacios va
a depender del tipo de equipos activos que se instalen en ellos.
El hecho de que no se cumpla una o varias de estas condiciones
no debe desanimarnos pues es más la regla más que la excepción.
Sin embargo, como ingenieros y como consultores de nuestro
cliente, estamos en la obligación de hacerle ver las posibles
consecuencias de no cumplir con alguno de los requerimientos
establecidos en los estándares.
Regresando a nuestro ejercicio, como el edificio no tiene
separaciones en los pisos, debemos de planear una ubicación
estratégica en conjunto con nuestro cliente y el resto del equipo
de diseño. El primer aspecto a considerar es que debemos
ubicar un cuarto de telecomunicaciones en cada piso y debemos
interconectarlos con el cuarto de equipos (normalmente en el nivel
inferior), por esta razón, siempre es deseable que los cuartos estén
uno encima del otro. Dado que en nuestro ejemplo no existía un
ducto previsto para telecomunicaciones, debemos consultar con
un ingeniero estructural en dónde sería más factible realizar estas
perforaciones y eso nos dará una buena idea de dónde ubicar los
cuartos. Una vez hecho esto debemos dimensionarlos de acuerdo
a los requerimientos del estándar tratando de cumplir al máximo
con todos los requisitos que éste establece.
5.Rutas de cables.
El cableado horizontal y vertebral deberá estar canalizado y
soportado desde su punto de origen hasta su destino. En el caso del
cableado vertebral, este puede ser canalizado a través de tuberías,
tipos permitidos de canasta, escalera, ducto metálico o plástico u
otros métodos aceptados. De igual forma, el cableado horizontal
desde los cuartos de telecomunicaciones hasta las áreas de trabajo
puede ser canalizado utilizando los medios antes mencionados
más otros como los “J-Hooks” y la canaleta.
La canasta es el método de canalización más ampliamente
utilizado para el cableado vertebral dentro del edificio y para la
canalización primaria o de distribución del cableado horizontal. La
tubería subterránea continúa siendo el medio más utilizado para la
acometida de telecomunicaciones en edificios nuevos.
La forma más común de llegar a cada área de trabajo desde
la canalización empleada para distribución es la tubería EMT. Esta
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ARTÍCULO Técnico
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Ing. Efrén Vargas, RCDD, LEED APDirector del Departamento Técnico
Circuito, S.A.
Foto con caracter ilustrativo
telecomunicaciones en cada piso. Dados los requerimientos de
ancho de banda del cliente se utilizará fibra óptica entre cada cuarto
de telecomunicaciones y el cuarto de equipos. Los requerimientos
actuales de los equipos activos nos permiten determinar el tráfico
de datos de cada piso y con base en este tráfico podemos determinar
cuántos hilos de fibra requerimos para satisfacer este tráfico más
un porcentaje para redundancia y/o crecimiento. Actualmente la
fibra óptica multimodo de 50/125μm (OM3) es capaz de manejar
tasas de transmisión de datos de 10Gbps por par hasta distancias de
550m. Si tomamos en cuenta que en el segundo piso, por ejemplo,
se instalarán 120 PC’s con tarjetas de red de 1000Mbps, esto nos da
un tráfico de 120Gbps, aplicando un factor de utilización de la red de
0.4 (el análogo al factor de utilización en los diseños eléctricos) que
se considera como alto ya que normalmente las redes trabajan a
mucho menos que esto, tendríamos un tráfico estimado de 48Gbps
el cual podría ser fácilmente manejado con 5 pares de fibras, es
decir, con una fibra de 12 hilos sería suficiente y aun tendríamos
un par de respaldo. Hay que tener mucho cuidado pues esta
estimación es para los requerimientos actuales, siempre tenemos
que determinar a qué plazo podría realizarse una actualización de
equipos activos y qué tan fácil o difícil sería instalar nuevas fibras
para satisfacer las necesidades de ancho de banda futuras.
Dado que cuentan con una central telefónica IP, no hay que
hacer diferencia entre el cableado vertebral para datos y para voz
pues ambos consisten en tráfico de datos y viajan por la misma
fibra óptica que ya calculamos.
7.Conexiones cruzadas e interconexiones en los cuartos de
telecomunicaciones.
Cortesía Ing. Efrén Vargas
tubería comienza normalmente en la canasta y llega a una caja
metálica de 100 mm x 100 mm en las paredes. En el caso de que
las salidas estén en muebles modulares la situación es diferente.
En este caso se utiliza un bajante para un determinado número de
áreas de trabajo por lo que la salida de la canasta será en conduit
hasta estos bajantes donde el cable continuará por los espacios
destinados para tal fin en los muebles modulares. Es importante
verificar que estos espacios en los muebles cumplan con lo
establecido por la norma TIA/EIA-568-C en cuanto a: separación
física de conductores eléctricos y cables de telecomunicaciones;
los radios de curvatura permitidos y la capacidad máxima de
almacenamiento de cables.
Los diámetros de tubería que se deben emplear están en función
de la cantidad y diámetro exterior de los cables que van a viajar
dentro de ella. El estándar TIA/EIA-569-B establece claramente
estos diámetros.
6.Cableado Vertebral.
El cableado vertebral es el cableado que enlaza los distintos
cuartos de telecomunicaciones con el cuarto de equipos (cuarto
principal) y éste a su vez con la entrada de servicios que es dónde
los Proveedores de Servicio entrega los servicios solicitados por el
cliente.
No existe una fórmula universal para el diseño del cableado
vertebral ya que este depende de varios factores tales como
la velocidad de transmisión, las distancias entre cuartos de
telecomunicaciones y el tipo de equipo activo con que se cuenta.
Por lo tanto, cada cableado vertebral debe ser diseñado para
ajustarse a las necesidades particulares del cliente.
En nuestro ejercicio, disponemos de un cuarto de
Ahora que el cableado horizontal y vertebral está especificado,
necesitamos determinar que hardware es necesario en los espacios
de telecomunicaciones para terminar estos cableados y hacer las
conexiones con los equipos activos.
Para terminar el cableado horizontal del primer piso,
necesitamos alojar los cables correspondientes a las 80 áreas de
trabajo, 20 de ellas con tres enlaces y 60 con dos enlaces, para un
total de 180 cables. Además debemos de considerar los enlaces
utilizados para las cámaras de CCTV, para control de acceso y para
los puntos de acceso inalámbricos. Con esta información podemos
determinar la cantidad de paneles de parcheo requeridos así como
la cantidad de organizadores horizontales y en función de esto, la
cantidad de racks necesarios en el cuarto. Siempre se debe tener
en cuenta una previsión para crecimiento futuro. Además tenemos
que determinar la cantidad de equipo activo que irá en cada cuarto
porque con base en estas cantidades determinamos cuantos racks
o gabinetes adicionales necesitamos para alojarlo.
La terminación de las fibras ópticas en cada cuarto de
telecomunicaciones se realiza utilizando un organizador diseñado
para tal fin. Mediante un cordón de parcheo de fibra óptica se hace
la interconexión entre estas bandejas de fibra y el equipo activo y
mediante cordones de parcheo de cobre se hace la interconexión
entre el equipo activo y los paneles de parcheo en donde se finalizó
el cableado horizontal de cada piso.
Para los pisos 2, 3 y 4 se procede de igual forma que para el piso
1 y se determina el número de paneles de parcheo necesarios, al
igual que el resto de los componentes necesarios para terminar los
cuartos de telecomunicaciones.
Además de todo lo anteriormente mencionado se deben
considerar otros elementos como el sistema de puesta a tierra
y los elementos necesarios para realizar la identificación de los
elementos de la red (administración).
Con todas estas decisiones tomadas, el diseño básico del
sistema de cableado estructurado está finalizado. En el siguiente
artículo veremos algunas consideraciones para seleccionar los
productos para implementar esta solución, veremos cómo crear
una lista de materiales, mencionaremos algunas consideraciones
importantes durante la instalación, pruebas y certificación de esta
red.
Artículo
Juan Carlos Fallas Chinchilla
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
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Ingeniero Mecánico
Egresado del programa de Maestría en Ciencia e Ingeniería de Materiales
IM-17049Universidad de Nevada, EE.UU.
CELDA DE DIAMANTES
PARA PRUEBAS A ULTRA-ALTA PRESION
E
l estudio de compuestos bajo condiciones de presión extrema, ha
adquirido notoriedad en las últimas décadas. Descubrimientos
en áreas como almacenamiento de hidrógeno y aislamiento térmico,
manifiestan el potencial de estas investigaciones. Esencialmente,
se quiere observar el comportamiento de un compuesto bajo
presiones extremas, del orden de 5 a 15 GPa aproximadamente.
El reordenamiento en la estructura molecular (cambios de fase)
que se detecte en la muestra es de suma importancia, a la hora de
evaluar sus características.
En la celda de diamante para altas presiones (conocida además
como celda de yunque de diamante), se reduce en forma drástica
el área en que se aplica la fuerza. De este modo, se logra con una
fuerza relativamente baja, condiciones que pueden ir comúnmente
hasta los 20 GPa, existiendo celdas de mayor capacidad. Este
aparato ideado originalmente en 1959, ha evolucionado para
favorecer enormemente el campo de la investigación por su
ventajoso tamaño y características. La utilización de diamantes
se debe a sus variadas ventajas, tales como que la deformación a
altas presiones y su expansión térmica son casi nulas, por lo cual
no interfieren en los resultados de las pruebas. Su transparencia a
la luz posibilita el uso de varios métodos de caracterización como
espectrometría Raman e infrarroja, así como el uso de Rayos X.
La celda posee un par de diamantes cónicos opuestos, donde el
vértice se encuentra reducido a una superficie aproximadamente
plana para situar allí la muestra de material. El diámetro de esta
superficie va de las 600 hasta las 200 micras, dependiendo de la
celda. El cuerpo exterior metálico encapsula al conjunto, siendo
los tornillos externos quienes regulan la fuerza a aplicar. Este
artefacto ostenta dimensiones típicas aproximadas de 50 mm de
diámetro exterior, 20 mm de altura y 150 gramos de peso.
Una lámina metálica perforada y colocada entre ambos diamantes,
evita derrames laterales del espécimen por estudiar, generando a su
vez condiciones hidrostáticas. Materiales tales como inconel, renio, o
acero inoxidable son utilizados en láminas metálicas, dependiendo de
las particularidades de cada experimento.
La muestra se coloca en forma de pequeñas partículas con ayuda
de agujas y un microscopio, dentro del espacio correspondiente al
orificio en la lámina metálica y el diamante base. En el otro diamante,
con la finalidad de censar la presión que se ejerce dentro de la celda,
se colocan partículas de rubí. Este material, al encontrarse bajo
condiciones de presión y temperatura varía en forma proporcional
su espectro luminoso cuando es excitado con láser. De este modo,
se procede a cerrar la celda de diamantes y a iniciar el trabajo
experimental.
Figura 2
Celda de diamante abierta y lámina metálica
Figura 1
Esquema de funcionamiento
de la celda de diamante
vista superior de celda de
diamante típica
vista lateral de celda de
diamante típica
Como se mencionó al inicio, pruebas de este tipo se realizan
en materiales para almacenamiento de hidrógeno en aplicaciones
vehiculares. Dada la alta volatilidad de este gas, así como los costos
asociados a su extracción y confinamiento en cilindros, se desea
crear una celda sólida que por medio de presión y temperatura,
ceda de su estructura molecular el hidrógeno, y este sea utilizado
en la respectiva propulsión automotriz. Esta tecnología al mismo
tiempo puede ser compatible con el uso de celdas electrolíticas
para el mismo fin.
Materiales como LiAlH4, o LiNH2 son sujeto de estas
investigaciones, donde básicamente se busca conocer los
cambios de fase del material al ser sometido a altas presiones
y temperaturas. Posteriormente, interesa saber la forma en que
cada fase libera el hidrógeno, con el fin de establecer cuál es la
más conveniente para su utilización en los sistemas vehiculares, y
cuál debe ser por otra parte evitada, para disponer siempre de la
mejor eficiencia.
La celda de diamante es ampliamente utilizada también en
departamentos de geofísica o geología con el fin de conocer el
estado de materiales a grandes profundidades en la Tierra, o en
otros planetas.
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ARTÍCULO Técnico
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Dr. Walter F. Silva-Araya
Instituto de Investigaciones Sobre Recursos de Agua y el Ambiente de Puerto Rico
Universidad de Puerto Rico, Mayaguez, Puerto Rico.
Procesos y modelos matemáticos
de erosión superficial
Resumen
Los mecanismos de erosión son responsables de la formación
del suelo agrícola y del transporte del mismo hacia los embalses
u océanos. Los mecanismos de transporte se asocian con la
interacción entre un fluido y los sedimentos. Desde el punto de
vista de ingeniería y de producción agrícola, el movimiento de
las partículas provocado por la erosión representa la pérdida
de uno de los recursos naturales más valiosos: el suelo fértil.
Desafortunadamente la formación de suelo nuevo es mucho más
lenta que la razón a la cual el suelo se erosiona, lo cual representa
un problema serio para la sostenibilidad de los recursos naturales.
El mecanismo de erosión principal sobre la superficie de la tierra
es la escorrentía superficial.
Este artículo presenta un resumen descriptivo de los mecanismos
de erosión provocados por el agua, desde el desprendimiento
de las partículas del suelo debido a las gotas de lluvia, hasta su
movimiento a lo largo de los ríos. Se introducen las variables
que afectan cada uno de los procesos y algunas de las relaciones
matemáticas utilizadas para intentar cuantificar los volúmenes de
material desprendido y transportado. Se describe brevemente la
integración de los diferentes procesos en un modelo dinámico y se
finaliza con una aplicación donde se cuantifica la contribución de
los diferentes componentes y se integran las diferentes fuentes de
erosión para determinar el posible impacto de los sedimentos en
la agradación o degradación del cauce de los ríos. Las aplicaciones
de estos modelos van desde evaluación de prácticas de manejo de
conservación de suelos en cuencas hidrográficas hasta impactos
de proyectos de ingeniería tales como extracciones de material y
socavación en estructuras hidráulicas.
Introducción
En 1999 se estimó que 2 billones de toneladas de suelo fértil
se perdían anualmente en los Estados Unidos. El Departamento
de Agricultura informó que 30% de las tierras cultivables están
sufriendo una tasa de erosión acelerada. Este problema afecta
muchos países del mundo, entre ellos cabe mencionar India
(Singh, G. et al., 1992), el noreste de China (Wu, Y. et al., 2008), y la
región del Mediterráneo. En el continente europeo la erosión va en
aumento, principalmente en Austria, la República Checa, en norte
de Francia y Bélgica. Actualmente se considera que la erosión es
un problema a nivel de la Unión Europea, con diferentes niveles de
severidad. Se estima de 26 millones de hectáreas en los países de
la Unión Europea sufren de problemas de erosión por escorrentía
(Commision of European Communities, 2002).
Los problemas asociados con la erosión son múltiples y
su efecto sobre el ambiente, la agricultura y el desarrollo son
palpables. La formación y el desarrollo de los surcos por erosión
es uno de los procesos geomorfológicos que alteran el paisaje y las
áreas agrícolas en todo el mundo. El impacto de las intervenciones
humanas juega un papel importante en el control o la aceleración
de estos problemas, tanto en los sitios donde se llevan a cabo
proyectos locales como a nivel de la cuenca hidrográfica. La erosión
acelerada se espera que afecte la producción de alimento en el
sureste de Nigeria, Haití, las colinas de los Himalayas, algunas
partes del sur de China, el sureste de Asia y America Central.
Algunos autores reconocen la erosión como un factor que afectará
la producción de alimento en el futuro y que forma parte de un
“asunto global” (Seitz, J., 2008). Bajo condiciones normales se
toma entre 200 y 1000 años formar una capa de suelo de 2.5 cm, sin
embargo, la erosión puede ser decenas de veces mayor en muchos
lugares, con lo que el suelo fértil se pierde cada día.
A continuación se introducen algunos modelos matemáticos
para la descripción de los procesos de erosión pluvial. Las
formulaciones propuestas son abundantes; sin embargo, el artículo
enfatiza formulaciones utilizadas en los modelos basados en la
física de los procesos.
Mecanismos de Erosión
Erosión por goteo
El primer proceso de la erosión es el impacto de las gotas
de agua sobre la superficie del terreno. Este impacto causa el
desprendimiento de las partículas de suelo. La energía cinética de
las gotas, asociada con la masa y la velocidad de caída, puede ser
hasta 1000 veces mayor que la energía cinética del flujo sobre la
superficie del terreno.
La energía cinética de las gotas se relaciona de manera empírica
con la intensidad de la lluvia en forma logarítmica mediante la
ecuación:
Ke=a+blogi
(1)
Donde es la i intensidad de la lluvia. Wischmeier and Smith (1965)
propusieron los valores de a=916 y b=330 cuando la intensidad de
la lluvia se da en pulgadas/hora y la energía cinética se obtiene
en pie-ton/acre-pulgada de lluvia. Brandt (1989) propuso a=8.95
y b=8.44 cuando la intensidad de la lluvia se da en mm/hr y la
energía cinética en J/m2-mm. Esta expresión es usada por algunos
modelos de erosión. La energía cinética debe relacionarse con
las propiedades del suelo para estimar la cantidad de material
separado por el impacto. Los coeficientes anteriores se refieren a
suelo desnudo donde, no se considera el efecto de las hojas que
interceptan las gotas.
Existen correcciones empíricas por efectos de la cubierta
vegetal.
Diversos investigadores han propuesto relaciones empíricas
para relacionar la energía o la intensidad de la lluvia con la cantidad
de material desprendido por las gotas, en un intento por cuantificar
esta componente de la erosión. La relación general es:
Dl=k Kee-bh
(2)
Donde k recibe el nombre de índice de separación del suelo y
varía entre 1.7 para arcillas y 3.0 para arenas, h = profundidad de
la capa de agua superficial y b es un exponente que varía entre 0.9
y 3.1. Se sabe que el coeficiente b depende de la textura del suelo
(Torri et. al, 1994; Torri et al.,1987). Esta relación, con correcciones
por efecto del tamaño de las parcelas, es la utilizada por el modelo
EUROSEM, desarrollado bajo el auspicio de la Unión Europea
y mantenido por la Universidad de Cranfield en Inglaterra. Por
otra parte, el modelo KINEROS, desarrollado por el Servicio de
Investigación Agrícola de los Estados Unidos, utiliza una ecuación
empírica que no utiliza la energía cinética directamente sino que
relaciona la erosión directamente con la intensidad de lluvia. La
relación es:
Es=ce-chhi
(3)
Artículo
REVISTA CIEMI NO 64
Donde c es una constante asociada con las propiedades del
suelo y la superficie, Ch es un coeficiente de amortiguamiento
por efecto de la profundidad del agua e, i es la intensidad de la
lluvia. En ambas fórmulas se observa que la cantidad de material
desprendido disminuye exponencialmente con la profundidad del
agua.
Erosión Laminar
El impacto de las gotas sobre las partículas del suelo es
despreciable cuando la profundidad del agua es mayor de tres
veces el diámetro de las gotas (Julien, 1998).
En estas condiciones el agua escurre sobre el terreno en forma
de una lámina. Las variables que afectan la erosión ahora incluyen
- la
la profundidad del agua, h, la velocidad de la escorrentía, u,
intensidad de la lluvia, i, la longitud de la superficie del terreno, L,
el esfuerzo cortante provocado por el agua sobre la superficie del
terreno, τO, el esfuerzo cortante crítico responsable del inicio del
movimiento, τC, la pendiente del terreno, S, la densidad del agua,
ρa, la densidad de la partículas de suelo, ρs, el diámetro de las
partículas, ds, y la viscosidad del agua, uw.
Como se puede apreciar, el problema se complica
considerablemente. La relación funcional de las variables
anteriores para el transporte de sedimento por unidad de ancho de
la superficie puede expresarse como (Julien and Frenette, 1985):
qs=f(h,u,i,q,L,
τO,τc,S,ρw,uw,dg,ρs)
(4)
En general se pueden plantear tres formas generales de atacar
este problema.
Uso de ecuaciones empíricas para
estimar erosión promedio anual
13
sobreestimados en parcelas con tasas de erosión altas. Del total de
parcelas estudiadas (208), en 95 se subestimó y en 113 se sobreestimó.
Sin embargo, en aquellas donde la razón de erosión anual fue mayor
de 0.90 kg/m2 un 80% fueron sobreestimadas. La parcela más grande
en la muestra analizada fue de 1920 m2 lo cual limita el estudio a
cuencas muy pequeñas. Los factores que más afectan la sensibilidad
de los resultados son el índice de uso y manejo (C) y la topografía (LS).
Esto explica porque los esfuerzos en la investigación parecen haberse
concentrado en estos parámetros. Cuando se refiere a cuencas, Julien y
Tanago (1991) concluyen que las predicciones de la USLE son menores
que los valores medidos. La subestimación depende principalmente del
tamaño de la cuenca. Estos autores proponen un factor de corrección
por el área de la cuenca.
La forma original de la ecuación universal de pérdida de suelo no
parece discriminar entre erosión por carriles, surcos o canales, sin
embargo, RUSLE2 argumenta que se puede estimar erosión por carriles
y entre carriles causadas por la lluvia, así como, dividir la cuenca en
sub-cuencas más pequeñas: (http://www.ars.usda.gov/Research/
docs.htm?docid=6010). En la Internet hay una extensa literatura sobre
el uso de la RUSLE : (http://www.iwr.msu.edu/rusle/, http://www.ars.
usda.gov/Research/docs.htm?docid=5971
entre otros).
Modelos basados en los procesos
físicos de erosión y sedimentación
Este tipo de modelo se ha ido desarrollando a partir de los años
1980. Dentro de esta categoría se halla una subdivisión más; la
de modelos estocásticos y modelos determinísticos. Los modelos
determinísticos se pueden a su vez subdividir en aquellos que estiman
la erosión promedio por un periodo de tiempo predeterminado, que
puede ser un evento de lluvia solamente y, los que estiman valores
promedio anuales.
Erosión producida por un evento de lluvia
La ecuación más representativa para estimar erosión promedio
anual es la llamada Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE
por sus siglas en inglés) la cual data de principios de la década de
1960 (Wischmeir and Smith, 1978).
Esta ecuación ha evolucionado con el tiempo y sus aplicaciones se
han expandido. En los años 1990 se introdujo la Ecuación Universal
de Pérdida de Suelo Revisada (RUSLE) y, más recientemente,
RUSLE2. En todas las versiones se obtiene el valor promedio
anual de la erosión, las diferencias son en mejoras de los datos
disponibles y expansión de las aplicaciones hacia zonas urbanas,
áreas perturbadas por construcción u otras actividades humanas.
Tanto USLE como RUSLE tienen la siguiente expresión:
Es=RKLSCP
Marzo 2010
(5)
Donde Es= erosión promedio anual en ton/año, A = índice que
representa la pérdida de suelo por unidad de área, R = índice de
erosión producido por lluvia; K = índice de erosibilidad del suelo;
L = índice relativo al largo de la ladera; S = índice relativo a la
inclinación de la ladera; C = índice relativo al factor uso y manejo del
suelo; P = índice relativo a la práctica conservacionista adoptada.
“La determinación de los valores de pérdida de suelo provocados
por la erosión laminar, representados en ton/ha, se realiza a partir
del cálculo de los índices de cada componente de la ecuación, a
través de fórmulas empíricas.“ (Ogura y Soares Macedo). Para
conversiones de unidades se puede consultar Foster et al, 1981.
Continuamente se presentan interpretaciones y métodos para
obtener los valores de los coeficientes de la RUSLE y se han realizado
estudios para estudiar sus errores. Risse et al, 1993 utilizaron una
muestra de 208 parcelas y concluyeron que el método funciona
mejor estimando la erosión promedio anual que la erosión para un
año en particular. Además, los valores calculados fueron mayores
que los medidos en parcelas donde la tasa de erosión era baja y son
Para estimar la cantidad de material transportado sobre la superficie
del terreno durante un evento de lluvia se requieren dos elementos:
un hidrograma para el flujo superficial y una ecuación de transporte
de sedimentos sobre la superficie. La cantidad de masa erosionada
será el flujo de sedimento que sale de la parcela durante el tiempo de
duración de la escorrentía superficial. En términos matemáticos esto
es:
ms=w o qsdt
(6)
Donde w es el ancho de la parcela, qs es la descarga de sedimento
por unidad de ancho y th es el tiempo de duración del hidrograma.
Asumiendo que la profundidad del flujo sobre la superficie aumenta
linealmente con el tiempo, utilizando la ecuación de conservación de
la masa para el flujo provocado por una lluvia de intensidad uniforme,
y considerando que la resistencia al flujo es igual a la fuerza de
fricción provocada por el terreno, Julien (1982) obtuvo el hidrograma
de escorrentía para flujo en la superficie. La parte ascendente del
hidrograma tiene la siguiente relación:
q=a(iet)b
(7)
En esta relación se despreció la infiltración, sin embargo, la misma
podría incluirse mediante un coeficiente de escorrentía similar al de
la fórmula racional. Por otra parte, un análisis dimensional de las
variables contenidas en la ecuación (4) permite llegar a la siguiente
expresión general para calcular el flujo de sedimento por erosión:
qs=aSbqcid
(8)
14
ARTÍCULO Técnico
REVISTA CIEMI NO 64
Donde los coeficientes a, b, c y d deben ser obtenidos
experimentalmente. La forma de la ecuación (8) refleja un producto
de variables que asemeja remotamente la forma de la USLE. La
masa de sedimento se obtiene sustituyendo las ecuaciones (7) y (8)
en (6). Julien (2002) presenta los detalles de la solución.
A pesar de ser un modelo muy sencillo, el mismo contiene los
elementos necesarios para cualquier otro modelo determinístico,
sin embargo, el mecanismo de producción y transporte de
sedimentos es más complejo, las abstracciones hidrológicas pueden
detallarse más para reproducir más fielmente los hidrogramas y
la representación de cuencas más complejas es necesaria para la
mayoría de las aplicaciones en ingeniería.
Modelos estocásticos
Poco trabajo se ha realizado en el enfoque de la erosión como un
problema estocástico. Por su carácter probabilístico, estos modelos
estiman el valor esperado de la erosión durante eventos de lluvia en
un periodo de tiempo. Los modelos estocásticos hacen uso de las
distribuciones probabilísticas para simular el tiempo entre eventos
de lluvia, la duración de la lluvia y su intensidad. La primera variable
se considera un proceso de Poisson y las dos últimas distribuciones
exponenciales. Julien y Frenette (1985) desarrollaron un modelo
de este tipo. El valor esperado de la erosión producido por una
tormenta es obtiene calculando la probabilidad de que ocurra una
lluvia de determinada duración y determinada intensidad (asumida
uniforme) durante la cual se transporte una cantidad de sedimento
ms. Si la función de densidad de probabilidad para la duración de las
tormentas es p(tr) y la de la intensidad de la lluvia es p(i), el valor
esperado de la erosión provocada por una tormenta es:
m s= o
o
ms p(tr)p(i)dtrdi
(9)
Finalmente, el valor esperado de la cantidad de suelo erosionado
durante un periodo de tiempo es igual al valor esperado en un
evento multiplicado por el número promedio de eventos durante
ese periodo. De esta manera se obtiene, por ejemplo, la erosión
promedio anual o mensual.
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Q=jPRm
(11)
Donde P es el perímetro húmedo y R es el radio hidráulico. Los
coeficientes j y m dependen de la ecuación de resistencia que se
desee utilizar. Por ejemplo, si se utiliza la ecuación de Manning
entonces , j=S1/2/n,y m = 5/3, siendo S la pendiente del terreno y n el
coeficiente de rugosidad de Manning para flujo sobre el terreno.
Combinando las ecuaciones 10 y 11 se obtiene lo que se conoce
como la ecuación de onda cinemática. Esta ecuación es la que se
usa en los modelos dinámicos de erosión para simular flujo sobre
la superficie incluyendo planos, carriles y también canales. Si se
combina con la ecuación de Manning, la aplicación es estrictamente
válida solo para flujos turbulentos y superficies rugosas. La
ecuación general de onda cinemática es:
y
R
P
+j[mPRm-1 +Rm =ql
x
x
x
(12)
Esta ecuación diferencial es utilizada para el rastreo hidráulico
en dos de los modelos dinámicos más conocidos: KINEROS y
EUROSEM. Las ecuaciones son resueltas numéricamente mediante
esquemas de diferencias finitas.
Balance de masa de sedimento
El balance de masa debe incluir el sedimento removido de la
superficie más el sedimento proveniente de otros sitios, por ejemplo
una ladera fuera de la zona del proyecto. Debe considerarse que no
solo ocurre erosión sino que también puede haber una parte del
sedimento que se deposita, por lo tanto, se utiliza el término “razón
de desprendimiento neto” para indicar el resultado de ambos
procesos. La razón de erosión neta, Dn, donde Et es la erosión y D es
la deposición es:
Dn=Et - D
Modelos de erosión dinámicos
(13)
Los modelos presentados anteriormente ilustran los conceptos
fundamentales para estimar la erosión laminar sobre la superficie.
Sin embargo, no incluyen detalles importantes dentro de la erosión
laminar tales como la deposición y la contribución de los carriles
formados por la concentración del flujo laminar en las laderas.
Además, no incluyen los detalles para una simulación dinámica de
periodo prolongado.
Ecuaciones para el movimiento del agua
El movimiento del agua sobre la superficie del terreno se es
flujo no-uniforme y no permanente. La ecuación de continuidad
para estas condiciones es (Chaudhry, 2008):
A dQ
+ q
t dx l
(10)
donde A es el área de flujo, Q es el flujo volumétrico y ql es cualquier
contribución adicional, principalmente la lluvia efectiva, x es la
coordenada espacial y t es el tiempo.
Para flujo laminar sobre la superficie del terreno el balance de
fuerzas dinámicas puede reducirse a un equilibrio entre la fuerza de
gravedad y la fuerza de fricción. Este balance permite expresar el caudal
sobre el terreno y sobre los carriles mediante la expresión general.
El balance de masa de sedimento suspendido es descrito por la
siguiente relación:
Cambio de la masa de sedimento con respecto al tiempo + flujo
neto de masa de sedimento en suspensión = razón de entrada de
partículas de sedimento producto del desprendimiento – razón de
deposición de partículas sobre el terreno
En forma matemática esto es:
t
(
h
o
cdz)+
qs
=Dn+Dl
x
(14)
Donde Dl es la erosión por impacto de las gotas, dada por
la ecuación (2), qs es la tasa de transporte de sedimento por
unidad de ancho, c es la concentración promedio de sedimento.
Alternativamente puede usarse la ecuación (3) en lugar de (2). El
sedimento en suspensión es transportado por la turbulencia del
flujo, por lo tanto, el valor de c es un promedio de las fluctuaciones
turbulentas instantáneas. La integración a través de la profundidad
del flujo, h, se puede simplificar utilizando la expresión
w
h
o
cdz=whC=AC
(7)
Donde w es el ancho de la superficie de flujo, h es la profundidad
del agua y C es la concentración de sedimento promediada a través
Artículo
REVISTA CIEMI NO 64
de la profundidad. Similarmente, el flujo de sedimento wqs es QC
donde Q es el caudal.
Tanto el agua como el sedimento son transportados sobre la
superficie de la cuenca a través de una serie de planos de pendiente
uniforme interconectados mediante canales. Las pérdidas de suelo
se calculan como el producto de la escorrentía por la concentración
de sedimento. De esta manera se obtiene la masa de sedimento
que pasa a través de una sección en un tiempo específico.
Tanto el desprendimiento como la deposición de partículas
dependen de la velocidad de sedimentación de las partículas. Una
forma general para Dn es:
Dn=wvs (E-C)
(16)
Donde E es una función de suspensión y transporte de
sedimentos, la cual puede asumir diferentes formas, siendo
las más comunes para aplicaciones de flujo sobre superficie las
siguientes:
E=f(t-tc)
E=f(w-16 wc)
(17)
(18)
Donde t es el esfuerzo cortante sobre el terreno, tc es el
esfuerzo cortante crítico correspondiente a movimiento inminente,
w es potencia unitaria de la corriente del agua (stream power)
definida como el producto de la velocidad por la pendiente y, wces la
misma variable correspondiente a las condiciones de movimiento
inminente. El modelo KINEROS utiliza una ecuación de la forma 17
propuesta por Julien y Simons (1985), mientras que EUROSEM utiliza
una de la forma 18 similar a la propuesta por Yang (2003). En ambos
casos se deben ajustar coeficientes mediante experimentación.
Finalmente la erosión se obtiene en función del tiempo y del
espacio resolviendo la ecuación diferencial 14 con la ecuación 16 la
cual queda en la forma:
(AC) +
t
(CQ) =wv (E-C)+D
s
l
x
(19)
Otras fuentes de sedimento
Si la erosión en los carriles aumenta se producen
concentraciones del flujo que van profundizando y aumentando
el tamaño de los carriles hasta convertirlos en surcos o zanjones.
Una vez que se forma una zanja, la erosión continua de abajo
hacia arriba agrandando los carriles. Las variables que afectan
este tipo de erosión se pueden resumir en: tipo de suelo, uso del
terreno, tamaño de la cuenca, tamaño de las zanjas y la cantidad
de movimiento del flujo. Existen algunos modelos empíricos que
incorporan la contribución de los zanjones. Todos estos modelos
consisten en una multiplicación de algunas de estas variables,
algunas veces elevadas a un exponente. El uso de estos modelos
para uso general no se ha evaluado y, en cualquier caso, deben ser
calibrados antes de aplicarlos para estimar erosión en zanjas.
Otras dos fuentes de erosión que impactan directamente
los cuerpos de agua son la erosión de los bancos de los ríos y el
sedimento o material transportado en el fondo.
Akode et al. (1988) presentan un método para estimar la
estabilidad de los bancos de
los ríos el cual es de fácil aplicación. Existen muchas referencias
sobre transporte de sedimentos en los ríos, el cual es un tema que
sale del alcance de artículo.
Marzo 2010
15
Impacto de la erosión en
proyectos de ingeniería: un ejemplo
La evaluación del impacto de la erosión superficial en el ambiente
se refleja de manera evidente en la agradación y degradación de los
ríos. Los impactos ambientales deben estudiarse tanto para proyectos
abarcadores, a nivel de cuencas hidrográficas, como a nivel de proyectos
locales tales como puentes y zonas de extracción de material.
Los estudios de socavación de puentes deben considerar la
agradación o degradación del lecho del río debido a la contribución del
sedimento proveniente de la cuenca.
Estos estudios requieren estimar la cantidad de sedimento que
llega al río y, la producción proveniente de otras fuentes tales como los
bancos.
En este ejemplo se estudia el comportamiento del río en las
cercanías de un puente.
Aguas arriba del puente confluyen dos tributarios. Cada cuenca
contribuye con su propia producción de sedimento. La Figura 1 muestra
las cuencas y la ubicación del puente. Se desea realizar un balance
de sedimentos para determinar si en la zona del puente el lecho se
erosiona o se rellena. Los datos de las tres cuencas (TX1, TX2 y TX3) se
presentan en la Tabla 1. Ahí también se detallan los datos usados para
estimar la erosión anual por la RUSLE. Estos datos fueron obtenidos
de los mapas de suelos y fotografías aéreas de la zona. Se siguió la
metodología de estimación de RUSLE descrita en Lal, 1994.
Tabla 1
Cálculos de producción de sedimento anual
Sub-cuenca TX1 TX3 TX2
R = 350 350 350
K = 0.54 0.65 0.61
T=
0.4 0.25 0.25
C* = 0.001 0.00016 0.00016
P=
1
1
1
E (ton/acre/yr) = 0.0762 0.0091 0.0085
Area (acres) 2,688.68 1,737.93 1,312.80
Producción de Sedimento (ton/año) 205 16 11
No todo el sedimento producido por la erosión superficial llega a río
ya que parte queda atrapado o depositado en la superficie. La razón de
cantidad de sedimento que llega al sitio del proyecto entre la erosión
total se estima utilizando curvas de duración de flujo y de sedimento.
Figura 1
Cuencas hidrográficas y localización de puente
16
ARTÍCULO Técnico
REVISTA CIEMI NO 64
Este parámetro depende del área de drenaje, la pendiente de
la cuenca, la densidad de los drenajes y la escorrentía superficial.
Ante la escasez de datos de flujo y sedimento en muchos sitios
algunos se utilizó la relación de Boyce (1975) como aproximación.
La relación propuesta es:
Sd=0.31 A-3
(20)
Donde A es el área de la cuenca en km2. Las cantidades de
sedimento que entran al rio proveniente del terreno para las
cuencas TX1, TX2 y TX3 son 86.8 ton/año, 12.7 ton/año y 0.49 ton/
año respectivamente. Se observa que Tx1 contribuye con la Puent
mayoría de sedimento en el río. Para obtener el balance estimado
de sedimentos se necesita además la distribución anual de los
flujos promedios en el río, la granulometría del terreno, y del
lecho del río. La carga potencial de sedimento en el río se estima
utilizando alguna ecuación de transporte de sedimentos adecuada
a las condiciones del río. En este proyecto se seleccionó la ecuación
de Laursen-Copeland (US Army Corp of Engineers, 2006). Los
cálculos se realizaron con el modelo HEC-RAS de Cuerpo de
Ingenieros del Ejército Norteamericano. Los resultados del balance
de sedimentos provenientes de la cuenca y del río se resumen
en la Figura 2 la cual muestra el balance local del sedimento en
cada sub-cuenca en toneladas por año. Si el balance es positivo,
como en el caso del puente, se producirá agradación en esa zona
(cuenca TX3). Si el balance es negativo, como en el caso de TX2,
se producirá degradación en el tramo del río que pertenece a esa
sub-cuenca. La cuenca TX1 entrega más sedimento al río lo cual,
sumado a la contribución del lecho, permite un balance estable,
comparado con el cuenca TX2. Esta cuenca produce menor cantidad
de sedimento y el lecho del río no suple lo suficiente para mantener
equilibrio provocando que el tramo sufra degradación. Finalmente,
la cuenca TX3, donde se ubica el puente, tiene mayor capacidad
de recibir material que de transportarlo, por lo que el lecho del
río sufrirá agradación. El valor de este análisis radica en que, con
relativamente poca información, se puede concluir que el puente
no se erosionará por desequilibrio en las cuencas, por lo tanto,
no es necesario realizar un estudio más abarcador de transporte
de sedimentos. Por otra parte, se podrán analizar alternativas
para reducir la degradación de la sub-cuenca TX2 mediante
prácticas de cultivo o medidas de protección que se incorporen en
el modelo de erosión. Análisis similares pueden realizarse para
eventos específicos utilizando modelos de erosión dinámicos como
EUROSEM o KINEROS.
Figura 2
Balance de sedimentos en el lecho del río por cada tributario (ton/año)
3,00E+06
2,00E+06
TX3
1,00E+06
0,00E+06
-1,00E+06
-2,00E+06
-3,00E+06
-4,00E+06
TX3
TX2
TX2
TX2
TX2
Marzo 2010
Conclusión
Se ha realizado un esfuerzo significativo en la modelación de
los procesos de erosión pluvial durante las últimas décadas. La
utilización de modelos empíricos de estimación de erosión promedio
anual, como la RUSLE, siguen siendo la herramienta más directa
para los estudios a nivel de cuencas y de proyectos locales. Estos
modelos asumen pendientes uniformes del terreno pero pueden
aplicarse en topografías complejas..
Los esfuerzos actuales se concentran en modelos que incluyan
la descripción matemática de los procesos de erosión en sus
diferentes etapas. Estos modelos son adecuados para simulación de
eventos discretos y de eventos continuos de lluvia donde se incluya
la aportación dinámica del hietograma de la lluvia, la infiltración y
la escorrentía con mayor detalle.
Los avances en los Sistemas de Información Geográfica (SIG)
han facilitado los estudios a nivel de cuencas hidrográficas con
numerosos elementos tales como canales y charcas. Algunos de
estos modelos son LISEM, EROSION3D y MIKE-SHE; sin embargo,
que aún quedan asuntos por resolver, principalmente relacionados
con la dependencia de los resultados con el tamaño de la celda, lo
cual afecta la escorrentía, la erosión y la deposición. Según Jetten
et al. (2003) los modelos de erosión, ofrecen resultados que, en su
mejor condición son moderadamente aceptables; tanto aquellos
que utilizan SIG como los que son discreteados manualmente. La
razón principal es la variabilidad espacial y temporal de la erosión
y el transporte de sedimentos, así como, la falta de capacidad para
evaluar los parámetros utilizados en estos modelos. Los modelos
físicos distribuidos más detallados y complejos no necesariamente
funcionan mejor que los modelos no-distribuidos o aquellos
basados en regresiones empíricas ya que los errores aumentan
con la complejidad del modelo. Un conocimiento detallado del área
de estudio es siempre requerido para delinear áreas críticas donde
ciertos procesos de erosión son predominantes.
Referencias
1. Akode, M., Osman, M. and Thorne, C. R., Riverbank Stability Analysis: Theory, Jour. Hydr.
Engrng., ASCE, Vol 114, No. 2, 1988.
2. Brandt, C.J., The size distribution of throughfall drops under vegetation canopies, Catena 16, 507-524. 1989.
3. Boyce,R., Sediment routing and sediment delivery ratios, in present and prospective technology for predicting
sediment yield and sources, USDA-ARS-S-40, USDA, Washington, D.C., 1975.
4. Chauhdry, M.H., Open Channel Flow, 2nd. Ed., Springer, 2008.
5. Commission of the European Communities, Communication From the Commission to the Council, the
European Parliament, the Economic and Social Committee and the Committee of the Regions: Towards a
Thematic Strategy for Soil Protection, Brussels, 2002.
6. Foster, G.R., Mc.Cool, D.K., Renard, K.G. and Moldenhauer W.C., Conversion of the Universal Soil Loss
Equation to SI metric units, Journal of Soil and Water Conservation, 36 (3) 355-359, 1981.
7. Jetten, V., Govers, G., Hessel, R., Erosion models: quality of spatial predictions, Hydrological Processes, 17,
887-900, 2003.
8. Julien, P.Y., River Mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, N.Y., 2002.
9. Julien, P.Y., Prediction d’apport solide pluvial et nival dans les cours d’eau Nordiques a partir du ruisselement
superficiel, Ph.D. dissertation, Department of Civil Engineering, Laval University, Quebec, 1982.
10. Julien, P.Y. and Frenette, M., Modeling of Rainfall Erosion, Jour. Hydr. Engrng., ASCE, Vol. 111, No. 10, 1985.
11. Julien, P. Y. and Gonzáles del Tanago, M., Spatially-varied soil erosion under different climates, Hydrolog.
Sci., J., 36, 511-524, 1991.
12. Julien, P.Y. and D. B. Simons, Sediment Transport Capacity of Overland Flow, Transactions of the American
Society of Agricultural Engineers, 28 (3): 755-761, 1985.
13. Lal, R., Ed., Soil Erosion Research Methods, 2nd. Ed., Soil and Water Conservation Society, Ankeny, IA, 1994.
14. Ogura A. y Soares Macedo, E., Curso Internacional de Aspectos Geológicos de Protección Ambiental, División
de Geología, Instituto de Investigaciones Tecnológicas de São Paulo- IPT
15. Risse, L.M., Nearing, M.A., Nicks, A.D., and Laflen, J.M., Error Assessment in the Universal Soil
Loss Equation, Journal of Soil Science Society of America, Vol. 57, No. 3, May-June 1993.
16. Seitz, J.L., Global Issues: An Introduction, Blackwell Publishing, 3rd Ed. 2008.
17. Singh, Gurmel; Babu, Ram; Narain, Pratap; Bhushan, L.S.; Abrol, I.P., Soil erosion rates in India,
Journal of Soil and Water Conservation, Jan-Feb 1992 v47 n1 p97 18. Torri, D., Sfalanga, M. and Del Sette, M.,
Splash detachment: runoff depth and soil cohesion.
Catena 14, 149-155, 1987.
19. Torri, D., Poesen. J., Monaci, F. and Busoni, E., Rock fragment content and fine soil bulk density. Catena
23, 65-71, 1994.
20. U.S. Army Corps of Engineers, HEC-RAS River System Analysis: User’s Manual, November 2006.
21. Wischmeier, W. H. and D.D. Smith, Predicting Rainfall-Erosion Losses from Cropland East of the Rocky
Mountains, Agriculture Handbook #282, U.S. Dept.of Agriculture, Washington, DC, 1965.
22. Wischmeier, W.H. and Smith, D.D. Predicting rainfall erosion losses, USDA, Agricultural Handbook No. 537,
1978.
23. Yongqiu Wu, Qiuhong Zheng, Yongguang Zhang, Baoyuan Liu, Hong Cheng and Yanzai Wang, Development
of gullies and sediment production in the black soil region of northeastern China, Geomorphology, Volume 101,
Issue 4, 1 November 2008, Pages 683-691.
24. Yang, C. T., Sediment Transport: Theory and Practice, Krieger Publishing Co., Malabar, Florida, 2003.
18
ARTÍCULO Técnico
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Información tomada de www.grupoice.com
TIPS PARA AHORRAR ENERGÍA EN EL HOGAR
E
l sector residencial utiliza un 47% de la electricidad que se
utiliza a nivel nacional. Existe una serie de medidas que
pueden aplicarse para reducir en forma sustancial el consumo
de energía y por lo tanto la factura eléctrica que recibimos mes
a mes.
He aquí algunas recomendaciones de fácil aplicación:
1. Iluminación:
a. Permita el ingreso de la luz natural.
Abra las cortinas y persianas. La luz
solar es gratis.
b. Apague las luces que no esté
utilizando. No las deje encendidas
para “cuando vuelva”.
c. Dentro de lo posible utilice luz
general en el techo o paredes para
la iluminación de espacios amplios.
Para trabajos específicos prefiera la
luz directa.
d. Utilizar colores blancos o pastel
ayuda a reflejar la luz, por lo que con
menos bombillos obtendrá una mejor
automática, recuerde descongelarlo regularmente. Más de 0.5 cm. de
hielo en el congelador hace ineficiente el sistema de frío.
e. Ubíquelo en sitios ventilados y frescos. Si lo coloca cerca de aparatos
que generen calor como la cocina o el horno consumen más energía.
f. Limpie el condensador (serpentín en la parte de atrás del refrigerador)
por lo menos dos veces al año para evitar la acumulación de polvo.
g. Para evitar acumulación de humedad dentro del refrigerador
procure almacenar los alimentos en recipientes con cierre hermético.
Al mismo tiempo logrará que se mantengan frescos por más tiempo.
h. No introduzca alimentos calientes. Espere a que se enfríen antes
de guardarlos.
3. La plancha.
iluminación.
e. Instale fotoceldas para controlar la iluminación en áreas
externas. Las fotoceldas encienden la luz automáticamente
cuando baja la iluminación natural y de igual forma las apagan.
De este modo ahorrará en horas de electricidad y no deberá
preocuparse por encenderlas y apagarlas. Si además coloca un
sensor de presencia las luces se encenderán únicamente cuando
realmente vayan a ser utilizadas.
f. Use bombillos de ahorro de energía. Esto le provee dos beneficios:
ahorra energía y mejora su economía familiar.
a. Planche durante el día. Planchar de
noche le obligará, como complemento,
a encender una luz para ver qué está
haciendo.
b. Junte la mayor cantidad de ropa
posible para planchar por tanda. De este
modo evitará el desperdicio de energía
asociado con el encendido y apagado de
la plancha.
c. Organice la ropa por la temperatura
de plancha. Empiece con la ropa que
requiere menos calor, así dará tiempo
a que la plancha vaya calentando y
aprovechará esa energía; igualmente
cuando vaya a terminar desconéctela y
use el calor residual con artículos que
requieran poco calor o calidad de acabado.
d. No use la plancha para secar la ropa.
e. Mantenga limpia la plancha, así se transmitirá mejor el calor.
2.El refrigerador:
4.La lavadora
a. Mantenga los empaques en buen
estado. Cuando se deterioran dejan
que se filtre el aire por lo que el
refrigerador consume más energía
para mantener la temperatura
programada. Para verificar el estado
de los empaques de la puerta coloque
una hoja de papel entre la puerta y
el cuerpo del refrigerador, si la hoja
se desliza suavemente hacia afuera
significa que: ¡Urge mantenimiento!.
Igualmente verifique si hay humedad
en las paredes del aparato; si es así es
factible que tenga filtraciones internas
que requieren de mantenimiento.
b. Nivele el refrigerador de acuerdo con las especificaciones del
aparato. No hacerlo puede hacer que los empaques se deformen
o que se dañe el cierre de la puerta.
c. Decida lo que va a utilizar antes de abrir la puerta, saque o meta
lo que requiera y vuélvala a cerrar. El refrigerador consume menos
energía conforme menos se habra la puerta.
d. Si su refrigerador no tiene sistema de descongelación
a. Llene la lavadora hasta la capacidad
máxima permitida.
b. Remoje la ropa por lo menos 15
minutos, de esta forma podrá utilizar
ciclos de lavado más cortos.
c. Si tiene secadora, aproveche el sol, no
la use en días soleados.
5.Otras recomendaciones:
a. Revise el cable y los conectores de los electrodomésticos. Así
evitará pérdidas de corriente y sobre todo riesgos de incendio.
b. Recuerde que existen “vampiros de electricidad”, revise cuáles
aparatos consumen energía aunque esten apagados y desconéctelos
si no los está utilizando.
Cursos y Seminarios
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
COMISION INGENIERIA ELECTRICA
CURSOS Y SEMINARIOS PROGRAMADOS 2010
ext.
Curso
CURSOS PARA CAP
Diseño eléctrico
Módulo 1
Módulo 2
Módulo 3
Coordinación de protecciones
Análisis armónico
Taller de código eléctrico I
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Cableado estructurado
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Arc-flash y seguridad eléctrica
SEMINARIOS PARA APLICACION DE RENOVACION DE CAP
Cálculos eléctricos, de pararrayos y mallas de tierra
Código eléctrico 2008 y sus diferencias con 1999
Instalaciones eléctricas hospitalarias y peligrosas
Puesta a tierra de instalaciones eléctricas
total Calendario
sem.horas
iniciofinal
LugarProfesor
7
8
8
8
9
7
7
10
21
24
24
24
27
21
21
30
16-feb-10
20-abr-10
15-jun-10
10-ago-10
19-oct-10
12-ago-10
7-oct-10
6-may-10
13-abr-10
8-jun-10
3-ago-10
5-oct-10
14-dic-10
30-sep-10
25-nov-10
15-jul-10
CFIA K
VRC
CFIA K
VRC
CFIA K
VRC
CFIA K
VRC
CFIA K
VRC
CFIA JRTD
CFIA JRTD
CFIA J
EVC
8
8
24
24
6-may-10
8-jul-10
1-jul-10
26-ago-10
CFIA J
CFIA J
3
3
3
2
24
24
24
16
22-abr-10
22-jul-10
23-sep-10
25-jun-10
24-abr-10AUDIT.JOA
24-jul-10AUDIT.JOA
25-sep-10AUDIT.JOA
26-jun-10AUDIT.FCO
VRC
VRC
felicitamos al
equipo de baloncesto ciemi 2009
por haber logrado el título de
Primera carrera atlética
Régimen de Mutualidad- CFIA
Dedicada al arquitecto Rafael
Angel “Felo” García Picado.
Avalada por la FECOA.
Fecha: domingo 30 de mayo.
Hora: 8:30 a.m.
Circuito de 10.5 Km, sale de las instalaciones del CFIA en
Curridabat, costado Oeste.
Le invitamos a participar, patrocinar o colaborar con los
comités organizadores.
Para mayor información o si desea colaborar contactar a la
Srta. Dahiana Quirós Bonilla.
Tel. 2527-5000
[email protected]
Portal electrónico del Régimen: www.rmutual.co.cr
campeones
en los juegos
interprofesionales
del 2009
19
20
Cursos
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
COMISIÓN DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Invitan a los miembros del CFIA, al:
PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL
EN INGENIERIA INDUSTRIAL
En aras de continuar con la política de Actualización, ofrece a los Ingenieros Industriales una “Constancia de Actualización Profesional” en
cinco diferentes especialidades a saber:
1- Gestión Logística
2- Gestión de Calidad
3- Localización y Optimización de Planta
4- Diseño de Puestos de Trabajo
5- Gestión Ambiental
Para lo cual se estaría iniciando con un módulo base a las Especialidades que incluye los siguientes cursos:
1. Conceptos básicos en peritaje y avalúos para Ingeniería Industrial
Temario
· El peritaje y la ingeniería industrial.
· Principios del peritaje.
· Procedimientos para el peritaje.
· Técnicas para el peritaje.
Fechas: 16 de marzo, 06 y 27 de abril, 18 de mayo y 06 de junio de 2010
Lugar: Centro de Capacitación del CIEMI
Horario: 6:00 pm a 9:00 pm / 15 Horas
2. Enfoque basado en procesos
Temario
· Modelo de proceso.
· Análisis de los procesos.
· Elemento de un proceso.
· Características de los procesos.
· Diseño y representación de procesos.
· Tipos de procesos.
· Documentación de procesos.
· Identificación y secuencia de los procesos: Mapa de procesos.
· Descripción del proceso.
· Seguimiento y control de procesos.
· Mediciones del desempeño del proceso.
· Herramientas para la mejora de procesos.
Fechas: 18, 23 y 25 de marzo DE 2010
Lugar: Centro de Capacitación del CIEMI
Horario: 6:00 pm a 9:00 pm / 9 Horas
3. Gestión integral de riesgos
Temario
· Introducción a elementos de control del riesgo.
· Organización administrativa para el control del riesgo en planta.
· El análisis del riesgo; el peor de los escenarios, máxima pérdida
probable, máxima pérdida posible.
· El mapeo del riesgo y el desarrollo del BIA
(Business Impact Analysis)
· Transferencia del riego.
· SEVRI
Fechas: 08, 13 y 15 de abril de 2010
Lugar: Centro de Capacitación del CIEMI
Horario: 6:00 pm a 9:00 pm / 9 Horas
Cursos
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
4. Gestión de proyectos
Temario
· El ciclo de vida de los proyectos.
· Administración de proyectos.
· Formulación de proyectos.
· Planificación de proyectos.
· Herramientas utilizadas en la planificación: PERT y GANTT
· Dirección y ejecución de proyectos
· Control de proyectos
· Factibilidad de proyectos: economía, ambiental, otros factores
para evaluar la factibilidad.
Fechas: 29 de abril, 04 y 06 de mayo de 2010
Lugar: Centro de Capacitación del CIEMI
Horario: 6:00 pm a 9:00 pm / 9 Horas
5. Técnicas de auditoría de Sistemas de Gestión
Temario
· Definición y conceptos de auditoría.
· Objetivos de la auditoría.
· Beneficios de la auditoría.
· Tipos de auditoría.
· Principios generales de la auditoría.
· Herramientas y técnicas de auditoría.
· Tipos de hallazgos de las auditorias.
· Participantes de la auditoría.
· Calificaciones de las personas auditoras
· Funciones y responsabilidades de quienes participan en
una auditoría.
Fechas: 20, 25 y 27 de mayo de 2010
Lugar: Centro de Capacitación del CIEMI
Horario: 6:00 pm a 9:00 pm / 9 Horas
6. Mejoramiento continuo
Temario
· Marco conceptual del mejoramiento continuo.
· El ciclo de Demming.
· Indicadores de productividad.
· Visión global de las técnicas de mejoramiento de la productividad.
· Técnicas para iniciar un proceso de mejoramiento
· Ingeniería de mejoramiento.
· Técnicas para identificar oportunidades de mejorar y analizar
causas de problemas de productividad.
· Técnicas para el desarrollo del proceso de mejoramiento.
Fechas: 10, 15 y 17 de junio de 2010
Lugar: Centro de Capacitación del CIEMI
Horario: 6:00 pm a 9:00 pm / 9 Horas
INFORMACIÓN GENERAL
Días:Martes y Jueves
Duración: 60 Horas
Horario:De 6:00 p.m. a 9:00 p.m.
Lugar:
Centro de Capacitación del CIEMI
Direccion:De la entrada principal del CFIA,
50 metros este y 25 metros norte,
Residencial La Alameda,
Edificio color verde, mano derecha.
Incluye:Material didáctico, certificado y refrigerios.
Inversión de los 6 cursos:
Miembros CIEMI $ 360
Miembros CFIA $ 400
Cancelar el monto respectivo en las oficinas del CIEMI o hacer depósito
a la cuenta corriente del
Banco Nacional de Costa Rica N° 100-01-147-000119-2, enviar copia
del depósito al fax: 2202-3914, si paga con tarjeta de crédito habrá un
recargo del 5%
Ultima fecha de pago el día miércoles 10 de marzo de 2010
Para mayores detalles llamar a los teléfonos 2202-3914
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Artículo
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Ing. Laura Somarriba Soley, Ing. Miguel Golcher Valverde
Palmatec: El logro de un profesional destacado
Vista de la planta procesadora.
Cortesía Ing. Miguel Golcher Valverde
R
econocemos el aporte del Ing. Johnny Gamboa Acuña al
desarrollo de la zona sur de nuestro país por medio de la
construcción y puesta en marcha de la planta extractora de palma
aceitera, denominada Palmatec Corporation de Costa Rica S.A., la
cual se inauguró el pasado 26 de febrero de 2010.
La formación del Ing. Gamboa es como ingeniero mecánico,
incorporado al Ciemi; en sus inicios trabajó como inspector de
calderas. Fundador de la empresa JG Ingenieros Asociados
S.A., cuyo mercado son las instalaciones electromecánicas,
destacando en proyectos de empresas reconocidas como: Polifim
S.A., Componentes Intel de Costa Rica, Hospira S.A. (Laboratorios
Abbott S.A.), Dos Pinos, Banco Nacional de Costa Rica, Multimix
S.A., Merk Sharp and Dome, Del Oro S.A., entre otras.
Según el Lic. Javier Gutiérrez, asegurador de la empresa, “la
filosofía del Ing. Gamboa es un enfoque hacia el factor humano”,
lo que durante el período de construcción de la planta se tradujo
en cero accidentes. Esta filosofía es reconocida por su personal,
como comentó el Ing. Luis Solís, representante de la fuerza laboral
Artículo
de PALMATEC quien enfatizó durante la inauguración de la planta:
“Para nosotros es un orgullo ser parte de una empresa que ayuda
al desarrollo de una zona deprimida”.
Quienes lo conocen recuerdan que desde 1996 escuchaban al
Ing. Johnny Gamboa Acuña hablar sobre una planta procesadora
de aceite de palma en la zona sur que sirviera para ayudar al
desarrollo de una zona económicamente deprimida. El resultado
de este sueño, aunado a mucho trabajo fue la inauguración de
Palmatec S.A. en el poblado de Caracol de la Vaca.
En 1999 luego de muchos años como ingeniero y propietario
de JG Ingenieros Asociados S,A. crea la empresa J y L Ingeniería
S.A., por medio de la cual y con el objeto de cumplir su sueño inicia
la compra, las primeras 50 hectáreas de plantaciones de palma
aceitera. Actualmente, esta empresa es propietaria de 550 hectáreas
de este cultivo, con excelente producción. Apoyándose en el éxito
de JG Ingenieros toma la decisión de no ser sólo proveedores de
fruta, sino ir un poco más allá y darle valor agregado procesado
su propia producción, es decir, convirtiéndola en aceite crudo de
palma.
Con una idea ya concreta inicia los trámites en SETENA, dónde
luego de dos años de esfuerzo, con ayuda de PROAMSA en el 2004
se logra la aprobación del Estudio de Impacto Ambiental. A partir de
este punto se procedió a buscar los equipos con las características
y capacidades adecuadas para el proyecto.
En la búsqueda por el equipo se localizó en Miami a la empresa GA
Expertise quien suministró una planta llave en mano de tecnología
proveniente de Malasia. Los equipos fueron seleccionados en
2008.
Con recursos propios se inicio la construcción de las obras,
como: malla perimetral, iluminación exterior, calles internas,
la balanza camionera con capacidad de 80 toneladas, rampa de
descarga y preparación del terreno que albergaría lel edificio
principal de la planta. Simultáneamente se estaba negociando con
el BNCR el préstamo necesario para completar la construcción de
la planta (60% del valor de la obra)
Finalmente en enero de 2009 se aprobó el préstamo bancario y
un año y un mes después se inaugura la planta.
Es importante resaltar no sólo el aspecto económico, sino
también el social, pues ha logrado dar trabajo a la fuerza laboral
de la zona e incorporarlos como socios de acuerdo con sus
posibilidades.
En este momento PALMATEC paga los mejores precios por
fruta de la zona como parte de sus objetivos de ayudar al desarrollo
social.
Un breve recuento del proceso
de producción de aceite de palma
africana.
Según nos comentó el Ing. Gamboa es importante para la
definición del rendimiento tomar en consideración dos factores.
La plantación debe producir como promedio, 24 toneladas de
fruta fresca al año por hectárea, y la planta procesadora obtener
un rendimiento del 23% de aceite crudo para que esta actividad se
considere rentable. Una característica importante de esta planta
es que se diseñó bajo el concepto de cero residuos/desechos por lo
que todas las etapas se llevaron a un punto donde el último desecho
es como mínimo utilizado para producir algo más.
A la entrada de la planta se cuenta con una balanza en la cual
se pesa el camión con la fruta y una vez descargada la fruta ,a la
salida, se pesa de nuevo, el camión vacio, y la diferencia de peso,
establece la cantidad de producto recibido y se le paga al productor
en forma inmediata.
Una vez recibido el producto que se compone de la fruta y el
racimo, es enviado a la planta a través de bandas transportadoras.
Aunque la mayor cantidad de aceite se encuentra en la fruta
también se procesa el racimo para extraerle el aceite que contiene,
REVISTA CIEMI NO 64
Marzo 2010
Ing. Johnny Gamboa Acuña durante la inaguración.
Cortesía Ing. Miguel Golcher Valverde
para esto se utiliza una prensa. La fibra proveniente de la fruta,
que es un subproducto, se aprovecha, pues es el combustible que
utiliza la caldera para la producción de vapor y con ese vapor, se
genera la energía eléctrica que requiere la planta. A su vez, la fibra
que se produce de la extracción de aceite de los racimos vacios, se
utiliza para preparar compostaje para abonar las plantaciones.
Con respecto a la fruta, esta se carga en esterilizadores
(cocinadores) donde se cocina y luego se prensa para extraer el
aceite que es filtrado y tamizado antes de enviarse al tanque de
aceite. Del coquito de la fruta se extraen otros dos subproductos,
la cáscara negra (cascarilla) que por su contenido calórico, mejora
el rendimiento de la caldera y la almendra que se utiliza para sacar
aceite de alta calidad; el residuo de la almendra se transforma
en harina de coquito, que se utiliza para producir alimento para
ganado.
En el proceso de la extracción de aceite, se genera agua y
lodos que contienen aceite. Estos tres diferentes componentes, se
recogen en tanques separadores (florentinos aéreos) para luego
ser reprocesados separando el lodo, el agua y el resto de aceite. El
aceite se recupera y los lodos se utilizan como materia prima para
el compostaje mientras que el agua se utiliza para regar el material
en procesos de compostaje.
Datos generales PALMATEC
# empleados directos: 44
# empleos indirectos: 150
1 turno de 12 horas.
Has. de fruta propias: 550
Has. de fruta de asociados: 700
# productores asociados: 8
Capacidad de producción: 15 ton. Fruta fresca / hora
Rendimiento: 23% aceite crudo
Re-utilización del material del desecho: 100%
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