Revista Energia & Mecanica by Augusto Alva

& MECANICA REVISTA TECNICA DEL CAPITULO DE INGENIERIA MECANICA Y MECANICA ELECTRCA - CIP AÑO 15 EDICIÓN 44 / JUNIO 2013

CIME

Del 18 al 21 de junio de 2013

Congreso de Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Ramas Afines Energía y tecnología para el desarrollo sostenible.

TIEMPO DE INVERSIÓN DE GIRO EQUIPOS UTILIZADOS EN VENTILACIÓN LONGITUDINAL

Ventiladores de chorro, aceleradores o jet-fans

Ventiladores axiales unidireccionales

VENTILACIÓN TRANSVERSAL

286

VENTILACIÓN SEMI TRANSVERSAL

P DEL ERU

LEGIO DE CO

GENIERO IN

EDITORIAL

1 962

Consejo Departamental de Lima CAPITULO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y MECÁNICA ELÉCTRICA JUNTA DIRECTIVA / 2013 - 2015 Presidente Ing. CIP Ricardo Leonidas Santillán Chumpitaz Vice-presidente Ing. CIP ISAAC FERREYRA CAYO Secretario Ing. CIP PABLO MENDOZA PALMI Pro Secretario Ing.CIP JORGE VILLAFUERTE FUERTE Vocal Ing. CIP JAIME SEGURA CERRÓN Vocal Ing. CIP LUIS MAYTA GARCÍA Vocal Ing. CIP CARLOS RUIZ AYALA Vocal Ing. CIP JORGE LUCERO VEGA Vocal Ing. CIP EDWIN CHÁVARRY CARAHUATAY -------------------------------------------------REVISTA: ENERGÍA & MECÁNICA Director Ing. CIP Ricardo Leonidas Santillán Chumpitaz Consejo Editorial Ricardo L. Santillán Chumpitaz Isaac H. Ferreyra Cayo Pablo A. Mendoza Palmi Jorge Villafuerte Fuerte Luis T. Mayta García Edwin E. Chávarri Carahuatay Mario Wu Vargas José Carlos Armas Lizandro Rosales Puño Walter Echevarría M. www.cime-cdl.org cime@ciplima.org.pe

Ing. CIP Ricardo Leonidas Santillán Chumpitaz

ras un largo periodo de receso de la Revista del CIME, por más de 8 años, con ésta nueva gestión del Capítulo de Ingeniería Mecánica y Mecánica Eléctrica 2013-2015, hemos decidido relanzar la Revista ENERGIA & MECANICA con artículos de actualidad. Mediante éstas líneas deseo expresar mis saludos y respeto a todos los colegas del Capítulo que vienen trabajado en equipo con los directivos del CIME, día a día, para realizar todos los eventos y actividades que a continuación mencionamos: · I y II ciclo de Conferencias Magistrales organizado por el Comité Técnico de Gas. · Conferencia Magistral sobre Energías Renovables, organizado por el Comité Técnico de Energías Renovables. · Conferencia Magistral sobre Perspectivas de Desarrollo del Gas Natural en el Perú, organizado por el Comité Técnico de Gas. · I Foro Nacional sobre Gas Natural Licuado organizado por el Comité Técnico de Gas. · I Foro Energético Nacional 2013 organizado por el Comité Técnico de Planificación Energética. · Desarrollo del primer curso sobre Tecnología del Gas Natural Comprimido en Estaciones de Servicio. · Visita Técnica a Planta Melchorita-primera planta de licuefacción de gas natural licuado en el Perú y Sudamérica. Todos ellos realizados por el CIME y transmitidas por RTV CIPLIMA en directo a nivel nacional, en los primeros 5 meses de gestión.

· Nueva Revista del CIME · Biblioteca Virtual (en proyecto). · Página Web del CIME (en proyecto). · Deportes : Prácticas deportivas de fulbito de los miembros colegiados del CIME en forma libre (El CIME fue CAMPEON en el Torneo Relámpago realizado por la Semana de la Ingeniería Nacional, obteniéndose el trofeo: Día del Ingeniero) Por último, hemos relanzado el XX CONIMERA 2013, que lo teníamos prácticamente en 0% de avance, en sólo 5 meses de gestión, podemos ofrecer a los miembros de la orden y a la ciudadanía en general un CONIMERA, bien estructurado, tanto en la presentación de los trabajos técnicos de investigación aplicada y de desarrollo tecnológico, como en las Conferencias Magistrales y la Expoferia Tecnológica. En esta oportunidad podremos apreciar la exposición de 50 TRABAJOS y ponencias presentados por profesionales de diferentes empresas e investigadores de las diversas universidades del país y del extranjero. El asistente al XX CONIMERA encontrará información sobre las siguientes temáticas: · Aplicación de los Recursos Energéticos - 8 trabajos · Investigación y Desarrollo Tecnológico – 23 trabajos · Ingeniería, Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible – 17 trabajos · Trabajos Ganadores del Concurso CONEIMERA de Arequipa -2 trabajos También tendremos la visita de Expositores Nacionales e Internacionales, éstos últimos de los países: EE.UU. Francia, Panamá y Argentina. Igualmente tendremos en exhibición en la Feria Tecnológica un motor a gas para uso industrial y un auto eléctrico, así como la participación de empresas nacionales e internacionales en la Expoferia en los diferentes stands empresariales.

En el CIME hemos conformados cuatro Comités Técnicos: Gas, Energías Renovables, Planificación Energética y Calderas. Además se irán conformando más Comités Técnicos en la medida que existan más necesidades por parte de los colegas y de la Institución. Por otro lado, debido a la nueva imagen que estamos proyectando conjuntamente con el Consejo departamental de Lima, estamos ofreciendo los siguientes servicios nuevos: · Nueva modalidad de entrevistas a nuevos colegiados. · Vocalías de Turno, de lunes a viernes, con una atención permanente a los nuevos colegiados. · Participación de los colegas en proyectos o consultorías que lleguen al CIME (Bolsa de Trabajo). · Visitas Técnicas nacionales e internacionales. · Opiniones Técnicas mediante la realización de Foros sobre los grandes proyectos regionales y nacionales.

¡Feliz Día a los Ingenieros del CIME¡ ¡Felices Fiestas Patrias¡

EMPRESA EDITORIAL PRECYTEC SAC PROMOCIONES Y EVENTOS EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA Calle Tomas Guido 239 OF: 205 - Lince Tel: 999081538 / precytec@yahoo.es

Editor General Ing. Walter Echevarría M. Diseño y Diagramación: www.augustoalva.tk Fotografía Florencio Quispe

Finalmente queremos reiterar nuestro compromiso de servicio al colegiado, en especial a los del Capítulo de Ingeniería Mecánica y Mecánica Eléctrica, además invitarlos a que visiten nuestro Capítulo y sigan colaborando en los diferentes Comités Técnicos que ofrece el CIME. Por todo lo realizado hasta el momento, deseo felicitar a los miembros del CIME y desearles:

ENERGIA & MECANICA

Sumario Fomento de la Inversión Privada en el Sistema de Transmisión de América Latina

Eficiencia Energética con Energías Renovables para combatir el Friaje

6-7

Hacia una Nueva Arquitectura Energética

8 -11 12 -14

La tecnología aeroespacial al servicio del ambiente

El Gas como Fuente de Desarrollo en el Perú

Seguridad Energética en el Perú para la próxima década

Red Nacional de energia prepago

Diseño optimizado de una prótesis para columna vertebral mediante el análisis estructural por elementos finitos

Eficiencia Energética con Energías Renovables para combatir el Friaje PAG. 6

Hacia una Nueva Arquitectura Energética PAG 8 - 11

CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA Y RAMAS AFINES

Energía y Tecnología para el Desarrollo Sostenible Congreso oficializado por Resolución Ministerial Nº-472-2012-MEM/DM Por ser de Interés Nacional

ExpoFERIA 2013 Visité: www.conimera.org.pe / www.mecanica-cdl-org / www.cdlima.org.pe Auspiciadores:

UAP

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS COMITÉ DE ADMINISTRACIÓN DE LOS RECURSOS DE CAPACITACIÓN

Conimera 2013

Ministerio de Energía y Minas

XX CONIMERA / PAG 22 - 23

ENERGIA & MECANICA

PRESENTACIÓN Ing. Ricardo Santillán Chumpitaz Presidente del Capitulo de Mecánica y Mecánica Eléctrica

l Capitulo de Ingeniería Mecánica y Mecánica Eléctrica del Consejo Departamental de Lima del Colegio de Ingenieros del Perú (CIME – CDL – CIP), tiene el agrado de invitar a los profesionales de la ingeniería nacional, a las autoridades, directivos, académicos, funcionarios y profesionales de empresas de los sectores público y privado, y al público en general, a participar en el XX Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Ramas Afines, identificado por sus siglas como XX CONIMERA, que se realizará en la Ciudad de Lima del 18 al 21 de junio del 2013.Del 30 de noviembre al 4 de diciembre de 1970, se llevó a cabo el Primer Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Ramas Afines (I CONIMERA). Los resultados del evento señalaban que el mismo había dejado una grata impresión por sus peculiaridades características. Una gran cantidad de los trabajos presentados constituían propuestas de jóvenes ingenieros a la solución de problemas técnicos nacionales en el campo de la ingeniería electromecánica y ramas afines. A partir de esa fecha y a lo largo de los años, los CONIMERA se han realizado con regularidad, y ya consolidados, en muchas oportunidades los diferentes niveles de los Gobiernos tuvieron a la mano las recomendaciones acordadas en un Congreso, como medio orientador para las acciones que deban optar en el campo de la Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Ramas Afines. Además a las reuniones asisten estudiantes de ingeniería, deseosos de escuchar a sus mayores y convencidos de que serán, más temprano que tarde, los que tomen la posta para dirigir los destinos de la ingeniería mecánica, eléctrica y ramas afines en nuestro país. Las reuniones de los CONIMERA permiten abrir un Foro donde se discuten los avances en materia de preparación y

capacitación de nuestros ingenieros y se intercambian información e ideas sobre la planificación de los recursos de ingeniería en función de la estrategia de desarrollo nacional. Avivemos las esperanzas de que en el próximo Congreso, XX CONIMERA, los profesionales de las especialidades de ingeniería relacionados con la investigación y aplicación de la ingeniería mecánica, eléctrica y sus ramas afines, expongan y debatan el resultado de sus estudios e intercambien experiencias sobre sus investigaciones y propuestas más relevantes. A partir de ella tendrán la oportunidad de presentar sus trabajos, representando al Perú, en el próximo evento Internacional de COPIMERA. Además, se desarrollará un ciclo de Conferencias a cargo de expositores especialmente invitados, y Mesas Redondas, con la participación de distinguidos profesionales, para debatir temas de interés nacional, y se realizará una ExpoFERIA 2013, en la que diversas empresas, entidades y organizaciones educativas, presentarán los variados equipos, servicios y enseñanzas que ofrecen en el mercado nacional. Reiteramos la invitación a la colectividad científica, empresarial, universitaria y público en general a mostrar en el XX CONIMERA y bajo el lema: “Energía y Tecnología para el Desarrollo Sostenible”, el desarrollo alcanzado en sus respectivos proyectos y así conocer de primera fuente el grado de avance tecnológico y su inseparable desarrollo sostenible, que se viene alcanzado en nuestro país. “Energía y Tecnología para el Desarrollo Sostenible” Ingeniero Ricardo Santillán Chumpitaz Presidente del Capítulo de Ingeniería Mecánica y Mecánica Eléctrica Consejo Departamental de Lima - Colegio de Ingeniería

ENERGIA & MECANICA

articulos E&M

COMITÉS TÉCNICOS - 2013

e invita a los colegas del capítulo, a participar mediante el envió de artículos o planteamientos normativos; comunicarse con los directivos o con los coordinadores respectivos. 1. COMITÉ TÉCNICO DE GAS Está integrado por ingenieros colegiados con experiencia e interés profesional en la industria del gas natural, así como de otros combustibles relacionados. COORDINADOR : Jose Carlos Armas Solf jcarmass@hotmail.com Fechas de reunión : lunes 7 p.m. Frecuencia de reunión : Semanal 2. COMITÉ TÉCNICO DE ENERGÍAS RENOVABLES Este comité es integrado por ingenieros colegiados interesados en la producción y usos energéticos mediante el aprovechamiento de los recursos energéticos renovables. COORDINADOR : Jorge Villafuerte Fuerte jvillafuerte_fuerte@yahoo.com Fechas de reunión : Martes 7 p.m. Frecuencia de reunión : Semanal

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3. COMITÉ TÉCNICO DE PLANIFICACION ENERGÉTICA Está compuesto por ingenieros colegiados con experiencia e interés profesional en la planificación energética como guía para el sistema energético nacional en un periodo de tiempo determinado. COORDINADOR : Lizandro Rosales Puño ingenieria@ceyasac.com.pe Fechas de reunión : Jueves 7 p.m. Frecuencia de reunión : Quincenal 4. COMITÉ TÉCNICO DE CALDERAS El comité está compuesto por ingenieros colegiados con experiencia e interés profesional en la moderna tecnología de calderas y recipientes a presión COORDINADOR : Isaac Ferreyra Cayo i_ferreyra2003@yahoo.es Fechas de reunión : Viernes 7 p.m. Frecuencia de reunión : Quincenal

Capítulo de Mecánica y Mecánica Eléctrica Consejo Departamental de Lima - CIP

as necesidades energéticas de América Latina nunca han estado tan altas, pues con el crecimiento de la actividad económica y el aumento del nivel de vida de los ciudadanos, la demanda experimenta un incremento sin precedentes. Para garantizar que las redes eléctricas puedan sustentar este creciente consumo, se necesitan cuantiosas inversiones. Según prestigiosas instituciones internacionales, hay planes para construir miles de kilómetros de líneas de transmisión en toda la región. Sin embargo, una combinación de normativas excesivas y tarifas poco atractivas están coartando las inversiones privadas, según señalan los defensores de la participación de este sector, por lo que el costo de la construcción de estas líneas de transmisión recaerá en gran parte en el sector público, que ya tiene bastantes dificultades para solucionar los problemas causados por la explosión de la demanda, como lo reflejan los apagones ocurridos en algunos de los centros económicos másimportantes de América Latina.

Chile y Brasil, en particular, son ejemplos perfectos de los problemas observados en las matrices energéticas de toda la región y que socavan la inversión privada en el segmento de la transmisión. Dado que son siempre los mismos problemas que se repiten de un país a otro, la idea de interconectar las redes eléctricas ha ganado peso en los últimos años a medida que los Gobiernos han buscado fuera de sus fronteras la solución al colapso de sus líneas de transmisión. No obstante, la soberanía y la seguridad energética son preocupaciones que obstaculizan la integración, y mientras no se resuelvan estos aspectos, los problemas energéticos se deberán seguir solucionando a nivel nacional en cada país. De ahí que los Gobiernos deban fomentar la inversión privada mediante incentivos financieros y regulaciones claras que den a los inversionistas la seguridad que necesitan. 10.Un (1) ejemplar de la tesis impreso (empastado o anillado). Si el postulante ha obtenido el título bajo otra modalidad (curso,

examen, etc.), solo deberá presentar fotocopia de la Resolución Rectoral. Ref. punto 9. 11.Fotocopia simple del comprobante de pago efectuado en la caja del CD Lima. * Las fotografías del título se tomarán en el CD Lima gratuitamente. ** Las copias serán atendidas en el CD Lima sin costo.

PRINCIPALES PROYECTOS DE TRANSMISIÓN EN DESARROLLO EN AMÉRICA LATINA

ENERGIA & MECANICA

articulos M&E

Fomento de la Inversión Privada en el Sistema de Transmisión de América Latina

articulos E&M

Eficiencia Energética con Energías Renovables para combatir el Friaje ---------------------------------------------------------------La administración eficiente de la energía genera la eficiencia energética dentro de la cadena energética que explica la sucesión de las transformaciones que ha sufrido la energía antes de activar el equipo o medio físico de uso final, además revela las cantidades de energía asociadas a cada cambio y al uso final, determinando así la fracción de energía identificada como útil con cuyo uso satisfacemos nuestras necesidades. Por lo tanto podemos contribuir con la eficiencia energética actuando en cualquier etapa de la cadena energética, incluyendo la inicial que compromete al recurso energético primario eligiendo racionalmente la fuente de energía natural en función de su existencia, potencia, economía, requerimientos y tecnologías necesarias para convertirla en energía útil.

Figura N°01: Vivienda Rural Bioconfortable. Comunidad de San Francisco de Raymina, Huambalpa, Vilcashuamán, Ayacucho.

n este contexto, el Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía de la Universidad Nacional de Ingeniería, CER-UNI, decidió utilizar fuentes de energía renovable para desarrollar tecnologías destinadas a mejorar térmicamente los ambientes interiores de casas del ámbito rural del Perú localizadas en las comunidades de San Francisco de Raymina (3 700 msnm) de Vilcashuamán, Ayacucho y de Vilcallamas Arriba (4 500 msnm) de

1. Ventanas térmicas en techo

5. Eliminación de puentes térmicos

Chucuito, Puno, a través de la ejecución de un proyecto financiado por FINCyT (80%) y la UNI (20%) durante los años 2008 y 2009, con el propósito principal de generar herramientas cuya aplicación elimine efectivamente el friaje en viviendas de altura que cobra valiosas vidas de niños en cada año. En ambas comunidades se modificó una vivienda existente y se construyó una vivienda nueva sobre la base de

2. Aislamiento en ventanas

6. Minimización de intercambios de aire i/e

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Figura N°02: Vivienda Rural Bioconfortable. Comunidad de Vilcallamas Arriba (VA), Pisacoma, Chucuito, Puno. aplicar un estudio experimental de energía y ambiente que devino en un diagnóstico térmico y ambiental de cada una de las dos comunidades que reveló, entre otros, el nivel de temperatura de los ambientes interiores de cada vivienda durante los meses de otoño e invierno (mayo – agosto) de mayor frío, oscilando entre -2 y 2 °C. Las técnicas aplicadas en estas intervenciones fueron las que se ilustra a continuación.

3. Ventanas térmicas en techos

4. Aislamiento higrotérmico en pisos

7. Muros de alta masa térmica (adobe)

8. Invernaderos adosados a muros de zonas térmicas críticas

Producto de estas experiencias exitosas e incansables gestiones del CER-UNI ante organismos de gobierno pertinentes a la problemática conocida en el Perú como friaje, la Dirección Nacional de Construcción del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, encargó al CER-UNI desarrollar el Estudio Piloto “Acondicionamiento Térmico para Edificaciones Rurales Alto Andinas” con la finalidad de “Elaborar dos (02) expedientes técnicos (uno (01) por cada centro poblado) y metodologías de cálculo (ambos documentos sustentados de manera técnica y con mediciones ambientales), que solucionen arquitectónicamente el problema térmico de las edificaciones que sufren bajas temperaturas con el propósito que las familias habiten sus viviendas en situación de confort”. Este estudio fue desarrollado entre marzo y noviembre de 2012 en los centros poblados San Felipe (4 480 msnm) Distrito de Pilpichaca y Santa Rosa de Tambo (3 200 msnm) Distrito

de Tambo, ambos de la provincia Huaytará de la Región Huancavelica en cada uno de los cuales se monitoreó el comportamiento térmico interior de cuatro viviendas, una sin cambios constructivos, otras dos con cambios constructivos diferenciados y la cuarta una vivienda totalmente nueva. La elección de una o más de las técnicas listadas arriba, así como la determinación de su alcance térmico, es decir la cantidad de energía que permite introducir en la vivienda o cantidad de energía que evita perder desde la vivienda, capacidad térmica que va asociada con los detalles y magnitud física del dispositivo, artefacto o parte de la vivienda, se determinaron desarrollando un proceso de simulación computarizada empleando el programa de uso libre Energy Plus con software de apoyo para los efectos de reproducciones gráficas. Así mismo, este cálculo se apoyó en datos medidos de parámetros térmicos ambientales y condiciones climáticas exteriores que incluyen a la radiación solar y el viento, propiedades físicas de materiales, balances de energía y la configuración térmica y ambiental de la propuesta de vivienda. De esta manera las temperaturas de los ambientes interiores de uso nocturno (dormitorios) de cada una de las cuatro viviendas (Ayacucho, Puno

y dos en Huancavelica) incrementaron sus valores mínimos referidos arriba, hasta alcanzar valores de 8°C a 10°C, resultado que no solo se ha medido y registrado técnicamente, sino que ha sido experimentado por los propios pobladores de las comunidades receptoras de San francisco de Raymina (Ayacucho) y Vilcallamas Arriba (Puno) y sus manifestaciones posteriores han sido de contento y satisfacción. Con respecto al reciente resultado del estudio del MINVIV/VMC/DNC, se sugiere visitar el sitio web siguiente: http://www.vivienda.gob.pe/popup/est udio_piloto.htm.

Rafael Espinoza Paredes Profesor Principal de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Director del Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía de la UNI. - Promoción 1973-1

ENERGIA & MECANICA

articulos M&E

En la fecha, la vivienda construida en san Francisco de Raymina, está prestando servicios como albergue con servicio de agua caliente con energía solar para las visitantes de la comunidad y en el futuro cercano será un Albergue Turístico Comunitario administrado por los mismos comuneros.

articulos E&M

Hacia una Nueva Arquitectura Energética ---------------------------------------------------------------Se hace una breve revisión de la relación entre crecimiento económico, la demanda de energía y la contaminación ambiental, destacando la importancia de la electricidad y la hidroenergía así como el concepto de seguridad energética, para luego tratar la propuesta del Foro Económico Mundial denominada Índice de Desempeño de la Arquitectura Energética 2013, finalmente se hace un análisis del desempeño del Perú según este índice. En la última década, los responsables de los sectores comprometidos en el desarrollo sostenible del país han ido reconociendo que, existe una relación de dependencia del crecimiento económico y desarrollo y la satisfacción dela demanda energética,loque viene siendo corroborado tanto a nivel internacional [1] como nacional [2], [3] ; adicionalmente, se observa que la tasa de crecimiento de la demanda de electricidad a nivel mundial ha sido mayor que la tasa de la energía global. En reciente informe la Agencia Internacional de Energía (IEA, en inglés) [4]señala que es necesaria nueva inversión para reemplazar la infraestructura obsoleta del sector eléctrico y que los precios medios mundiales de la electricidad subirán aproximadamente un 15% en términos reales hasta 2035, debido al mayor coste de loscombustibles, a la tendencia hacia una capacidad de generación más intensivas en capital, a las subvenciones otorgadas a las fuentes renovables y a la fijación de un precio para el CO2 y,para 2035, las energías renovables serán casi un tercio de la producción global de electricidad y también la segunda

fuente(aproximadamente la mitad que el carbón) de generación eléctrica hacia el 2015. Por otro lado, existe el problema de la contaminación ambiental ligada a la generación eléctrica que es una de la fuentes más contaminantes juntamente con el transporte , y su abatimiento requiere de la incorporación de nuevas tecnologías energéticas eficientes para lograr alcanzar la visión de un sistema energético sostenible de reducida emisión de CO2 y gases efecto invernadero y limitar a largo plazo el incremento de temperatura de la Tierra en 2o C.En el informe del 2012 de la IEA ,se prevé que Estados Unidos (USA) se convierta probablemente en el mayor productor mundial de petróleo hacia el 2020 y en exportador neto de petróleo hacia 2030 . Se estima que actualmente 1 300 millones de personas siguen careciendode acceso a la electricidad y 2 600 millones no poseen acceso a instalaciones modernas para cocinar y que, habrá un aumento del consumo de agua en un 85% durante el periodo

Fig.1. Proyección de la Capacidad instalada Hidroeléctrica en el Mundo

que va hasta 2035reflejando una tendencia hacia la generación de electricidad y una expansión de laproducción de losbiocombustibles más intensivos en consumo de agua. Así mismo, el desarrollo del gas de esquisto en la China y Estados Unidos, la producción de las arenaspetrolíferas de Canadá y el mantenimiento de la presión en los yacimientos petrolíferos deIrak requiere de un uso intensivo del agua, todo esto indica una cada vez mayor vinculación entre la energía y el agua y, para gestionar las vulnerabilidades del sector energético ante el agua se requerirá eldespliegue de una mejor tecnología y una intensa coordinación e integración de las políticas de energía y agua y también sociales. La hidroenergía es la mayor fuente renovable para la producción eléctrica en el mundo con 3,431 TWh en el 2010, cubriendo el 16% de la demanda eléctrica global y alcanzará los 5,677 TWh en el 2035 con una participación del 15%; además el 90% de incremento de hidroelectricidad entre el 2010 y 2035 se producirá en los países no pertenecientes a la OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development) y la capacidad instalada de 1,067 GW en el 2011 pasará a 1,680 GW en el 2035; la China doblará su capacidad casi igualando la total capacidad actual de la OECD (Fig. 1, anexo). Un concepto integrador de la problemática expuesta es el de Seguridad Energética [5], que incorpora los dominios de : la energía, la economía y la política,así como sus tensiones : economía-energía-medio ambiente;interdependenciadiversificación; eficiencia-equidad; estrategias a corto plazo-y largo plazo; realidad-valores . Esta preocupación no se reduce a los sistemas físicos de redes de producción y transporte de energía sino también a la vinculación entre los países; como la situación de

1….Chile necesita apremiantemente energía eléctrica para su desarrollo. Nuestro consumo per cápita es un tercio del de los países desarrollados, por lo que anticipablemente el crecimiento nos llevará a aumentarlo, más allá de las medidas de eficiencia energética que se puedan implementar….Pero la ciudadanía no parece comprender hasta ahora la relación entre desarrollo y demanda eléctrica, y desea los frutos del primero -más servicios, mejor distribución del ingreso-, sin asumir los costos que por un tiempo requiere el proceso de crecimiento….., Editorial: Política Eléctrica, El Mercurio, 12 de abril del 2012. 8

ENERGIA & MECANICA

Fig.2. Marco conceptual de la Arquitectura Energética.Triángulo Energético las regiones del Asia-Pacífico y Europa que hacia el 2030 deberán importar el 80% de sus necesidades de petróleo [6]. Este tema está ocupando un lugar prioritario en la agenda de los gobiernos en los últimos tiempos tanto en los países desarrollados como en los que están en vías de desarrollo, que también será tratado en el presente artículo. Para enfrentar los diferentes problemas relacionados que hemos mencionado, se requieren de indicadores clavede comportamiento que permitan medir la contribución de un sistema energético específico para alcanzar los objetivos a veces contrapuestos de crecimiento

económico y el desarrollo, la sostenibilidad ambiental,y acceso a la energía y la seguridad. Una propuesta de solución y que es motivo de este trabajo, esla publicación del reporte del Foro Económico Mundial (FEM) :The Global Energy Architecture Performance Index 2013[7]; que analizaremos en sus elementos fundamentales y particularmente en lo referente a los resultados vinculados al Perú. I. Índice de Desempeño de la Arquitectura Energética (IDEA) El IDEA es una herramienta diseñada para ayudar a los países a monitorear y comparar el progreso de su

El FEM define la arquitectura energética como : el sistema físico integrado de las fuentes energéticas, operadores y los sectores de la demanda que es modulado por el gobierno, la industria y la sociedad civil. El marco conceptual está dado por el “triángulo energético” que enmarca los objetivos centrales inherentes a todos los sistemas de energía: la capacidad de proporcionar una fuente de energía segura, asequible y ambientalmente sostenible.( Fig. 2, anexo), que también toma en consideración los factores físicos limitantes del desempeño . En términos operativos, el IDEA (Energy Arquitecture Performance Index, EAPI) mide 16 indicadores agregados en tres conjuntos relacionados con los imperativos del triángulo energético , lo que posibilita calificar y clasificar la arquitectura energética de un país (Fig. 3), asi mismo dar a conocer cuál es la actualsituación energética y de su contribución hacia los objetivos de

Fig.3. Estructura del IDEA

ENERGIA & MECANICA

articulos M&E

transición hacia nuevos y mejores sistemas energéticos con una serie de indicadores. Se espera que sea una ayuda para los hacedores de política para evaluar sus políticas con el objetivo final de transición a una nueva arquitectura energéticacon menos combustibles y no-carboníferos , más electrificación y mayores interconexiones y un sistema energético más ágil.

articulos E&M Fig.4. Los Diez Mejores según IDEA 2013 crecimiento económico y desarrollo; acceso y seguridad energética; y sostenibilidad ambiental. Es una herramienta que proporciona un soporte informado y riguroso y procesable para las decisiones de política y de inversión en el sector energía. En el IDEA 2013, la evaluación ha mostrado una serie de tendencias clave que son comunes a conjuntos de países analizados como : los países ricos , con elevado PBI per cápita, son más propensos en calificar bien frente a uno o más objetivos del triángulo energético; Europa domina la clasificación debido a la acción concertada regional sobre la sostenibilidad del medio ambiente y una mejor eficiencia en toda la cadena de valor; mientras que los países de rápido crecimiento y de industrialización tienen más dificultades para un buen desempeño en los indicadores de sostenibilidad y seguridad que sus homólogos más ricos; en algunas regiones se tiene mucho por hacer para mejorar con relación al IDEA, son peores clasificados, ya que se tienen

retos de acceso a la energía, la eficiencia y sostenibilidad y, tiende a ubicarse en el África subsahariana, en desarrollo en el Asia o en los países altamente dotados de recursos de Oriente Medio. Entre los diez mejores clasificados, nueve son europeos y meritoriamente hay un latinoamericano: Colombia (Fig. 4). Se puede observar que ningún país logra el máximo scoreen todas las dimensiones del triángulo energético, sobretodo en el conjunto de sostenibilidad ambiental. II. La Clasificación y Calificación del Perú. IDEA 2013 El Perú este año ha logrado una buena clasificación en el cuadro general, el puesto 15 con respecto a 105 países evaluados Entre los países latinoamericanos , se ubica después de Colombia y Uruguay , y precede a Costa Rica, Brasil, Chile, Paraguay y México (Fig. 5). Observando el desempeño por objetivos; primeramente, respecto al Crecimiento Económico y Desarrolloel Perú presenta una ubicación

Fig. 5. Los Diez mejores en Crecimiento Económico y Desarrollo 10

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preeminente ocupando el primer lugar del grupo de diez países mejor calificados (Fig, 6). Esto debido a su crecimiento económico promedio del 6.5% en el periodo 2002-2011 y baja inflación (según el Banco Mundial)que ha contribuido a una excelente calificación en intensidad energética; por otro lado, se considera el bajo precio de la electricidad (según la IEA) para la industria debido a la contribución del abundante gas natural (52%) e hidroenergía (48%) , también por los ingresos de la exportación de gas y sus líquidos. Los dos últimos indicadores evaluados son discutibles, que son mediciones de corto plazo; si consideramos la insuficiente cobertura de la demanda nacional del gas natural , debido al congestionamiento del gasoducto Camisea-Lima desde el 2008, y además el subsidio implícito del precio de este energético que ha venido afectando la competitividad de la hidroelectricidad; y el elevado precio del GLP que se produce en Camisea; paradójicamente desde el 2010 se satisface la demanda externa con las exportaciones a México cuyos precios

Respecto a la dimensión Acceso y Seguridad Energética, el desempeño del país muestra notoriamente sus deficiencias ocupando el puesto 66 mientras que Colombia el 16.Se señala el alto porcentaje de población que usa combustibles sólidos para cocinar y la baja calidad del suministro eléctrico; es decir, existen retos con relación a la inclusión energética y la seguridad energética , que tiene ver con la incorporación de las energías renovables en la matriz energética dentro de un plan energético a mediano y largo plazo [8],[9]. Fig. 7. En lo referente a la Sostenibilidad Ambiental, se tiene también mucho por hacer, ya se alcanza el puesto 51 y el mejor ubicado de Latinoamérica es Brasil en el puesto 36. El IDEA refleja que se tiene que trabajar en superar la baja participación de las fuentes energéticas alternativas, reducción de emisiones de CO2 por la producción de electricidad y calor, limitación de la contaminación atmosférica con partículas PM 10 debido a los vehículos de transporte y la quema

de leña y otros. Fig. 7 Conclusiones El IDEA puede ser de gran utilidad para el corto y mediano plazo para los hacedores de política y orientación de las inversiones en el sector energía; sin embargo se deben tener en cuenta las características propias de cada país respecto a sus visión de desarrollo sostenible a largo plazo. · Un componente importante que no se ha considerado aún en el IDEA, que hemos mencionado en la introducción, es la dependencia de la energía del suministro del agua. · La núcleo-electricidad, después del desastre de Fukushima en el Japón, actualmente se está revaluando con relación a considerar que es una energía limpia; ya que se tiene que se debe evaluar todo el ciclo de vida del proyecto desde la extracción hasta eliminación de los desechos radiactivos, lo que resulta en emisiones de CO2 mayores que en todas las plantas generadoras con energías renovables [10]. Este factor en el IDEA 2013 califica favorablemente a algunos países europeos, debiendo ser lo contrario y se debió reflejar en los indicadores correspondientes. · Para el país, el Informe IDEA 2013 puede ser desorientador si solo se

toma en cuenta lo referente al grupo de indicadores que comprende el paquete Crecimiento Económico y Desarrollo, ya que en éste estamos líderando el ranking. Además, representa una medición aproximada de un observador externo. JAIME E. LUYO Graduado con “Distinción Unánime” en la UNI, Doctor en Economía en UNMSM, Master of Science ,RensselaerPolytechnicInstitute, USA. Director ,Competitiveness and SustainableDevelopmentInstitute , y Profesor de Posgrado de la UNI. Mención Honrosa del Premio Graña y Montero a la Investigación en Ingeniería Peruana2010. Primer Premio del X Congreso CONIMERA y del VI CONIMERA. “Ingeniero del Año”, 1996. Libros :“ El Sector Energía en Perú: Reformas, Crisis, Regulación e Integración Regional”(2012); “La Seguridad Energética, Un Reto para el Perú en el Siglo XXI” (2008), y “Teoría de Control Automático “ (2005). Registrado en “Who'sWho in Science and Engineering”, USA. Miembro electo al Consejo Editorial (Editorial Board) of theAmerican Journal of EnergyResearch, USA, Ha sido Director de Planificación de la UNI, y Decanode la UNMSM.

Fig. 7. Calificación y clasificación de PERÚ

ENERGIA & MECANICA

articulos M&E

se han ido reduciendo debido al reciente boomdel gas de esquisto en USA. Más bien, lo que ha contribuido a mejorar su calificación ha sido la reducción de los subsidios a la gasolina y al diésel.

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La tecnología aeroespacial al servicio del ambiente ---------------------------------------------------------------La biodiversidad es un tema que se encuentra hoy en día en el foco de numerosos debates sociales ligados ala relación hombre-ambiente y su impacto directo en la gestión del medio ambiente. En ese sentido, la tecnología aeroespacial juega un papel muy importante. En el presente artículo se presenta de manera general una revisión sobre los factores medioambientales que se deben tener en cuenta y que deben ser monitoreados para la toma de decisiones en aras de una preservación de nuestro ecosistema. También hablaremos de cómo es que la tecnología aeroespacial a través de diferentes satélites, ayudan de manera eficaz y casi en tiempo real con esta difícil tarea. Descriptores: ambiente, satélites, tecnología aeroespacial, monitorización, imágenes satelitales.

e un tiempo a esta parte, el tema del “Medio Ambiente” se ha convertido en un tema de moda, y es que la contaminación, la escasez de agua y el calentamiento global, han El intercambio de herramientas apropiadas se hace necesario. Es esencial contar con instrumentos de medición a diferentes escalas para monitorear y controlar la dinámica del ecosistema, de esta manera poder conocerla y protegerla mejor. La tecnología aeroespacial pone todos sus medios (la teledetección, el acceso a la base de datos o la integración de datos a modelos numéricos) adisposición de los poderes públicos para ayudar a la toma de decisiones. La teledetección puede jugar diferentes papeles. Sirve como herramienta para recolectar, generar y compartir información sobre la zona de captación y/o los recursos hídricos transfronterizos (ríos, lagos, etc.), etc. El presente artículo está estructurado de la siguiente manera: en la Sección II se presenta una visión general de los océanos y la tierra así como algunas misiones sobre ellas. La Sección III muestra cómo se gestiona los

Figura 1. Tecnología Aeroespacial al Servicio del Medio Ambiente [3]

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recursos y las catástrofes. La Sección IV presenta la prevención de riesgos a través de la meteorología. La Sección V presenta algunas aplicaciones actuales de la tecnología aeroespacial aplicado a la monitorización del medio ambiente. Finalmente se puede en encontrar las conclusiones en la Sección VI. CONOCIENDO LOS OCEANOS Y LA TIERRA A. Océanos Sabemos que el agua recubre aproximadamente el 70% de la superficie de la Tierra. Es en lo profundo de estas aguas que la vida apareció antes de salir a la superficie. Miles de millones de años después, una forma de vida, la especia humana, suficientemente inteligente como para tomar consciencia y gracias a los instrumentos espaciales que el mismo desarrollo, desea analizar su impacto sobre el ecosistema. Una de las primeras preocupaciones ligadas a los océanos con respecto al cambio climático, es el aumento del nivel de agua. Desde el 2005, ciertas poblaciones de Nueva Guinea han sido evacuadas [1]. Estas evacuaciones son por el momento solo de algunas centenas de personas, pero la cantidad al 2050 puede aumentar a centenas de millones de habitantes, ya que alrededor de 600 millones de personas viven cerca de las costas en el mundoentero a menos de 10 metros sobre el nivel del mar[1]. Es por ello que los satélites de altimetría juegan un papel importantísimo. La medida que estos satélites brindan, nos revela que entre 1993 y 2003 el nivel promedio de los océanos se ha elevado a una tasa de 3 mm por año, en algunos lugares se ha alcanzado el máximo de 2cm por año [1]. Este promedio de elevación puede ir en proceso de aceleración, lo cual solo

puede ser verificado de manera global gracias a la serie de medidas de los satélites aumentado, los nevados se están derritiendo, algunas especies de flora y fauna se están extinguiendo y el pulmón del mundo (la amazonia) se está reduciendo por culpa de la tala no controlada y la minería informal. Investigaciones basadas en desarrollo durable son las más esperadas, tales como desarrollo de vehículos utilizando energías renovables para reducir la contaminación, etc Después de la conferencia de Rio de janeiro en 1992, la biodiversidad se ha convertido en un tema que involucra a la sociedad entera y uno de los mayores problemas en cuanto a desarrollo durable se refiere. La biodiversidad es un elemento esencial de la actividad, la nutrición y la salud de la humanidad. Hoy en día, el equilibrio fundamental del ecosistema parece ser frágil. La toma de conciencia es unánime y el compromiso por hallar una solución está en el horizonte de todos. Tecnología Aeroespacial [1] El Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia (CNES – Centre National d' Etudes Spatiales)

Figura 2. Medida sobre los Océanos a partir deTecnología Aeroespacial [1] es pionero en los satélites de altimetría,lanzando en 1992 el TopexPoseidon comoresultado de una cooperación con la NASA. La salinidad del agua es otro factor

partículas cargadas del viento solar y los rayos cósmicos. En un tiempo de 150 años, el campo magnético ha perdido un 15% de su valor [1]. La m i s i ó n S WA R M f r u t o d e l a cooperación entre la ESA y el CNES tiene como objetivo realizar un estudio completo sobre el campo magnético terrestre y suevolución en el tiempo. El campo gravitatorio de nuestro planeta es el reflejo de la distribución de masas que se concentran en el

Aguas ricas en clorofila revelan una presencia abundante de fitoplancton

Figura 5. Geoide de la Superficie de la Tierra [1]

Figura 3. Monitorización del Fenómeno del Niño de 2008 [1] (primer eslabón de la cadena alimenticia marina). Es en este campo que los satélites son los únicos capaces de dar rápidamente una alerta sobre la degradación de la situación biológica de los océanos. B. La Tierra Entre las principales variables a monitorear en la tierra tenemos: el campo magnético terrestre y el campo gravitatorio. El campo magnético juega un rol importante en el desarrollo de la vida sobre la tierra, protegiéndonos de

Figura 4. Satélite SWARM [1]

manto rocoso. Las anomalías ligadas a las superposiciones de las placas tectónicas o a las grandes fallas dejan siempre una huella que puede ser rastreada. El campo gravitatorio también es influenciado por las masas de agua; por ello si estudiamos las variaciones espaciales y temporales del campo gravitatorio, es posible detectar corrientes marinas y la evolución de reservorios de agua. GESTION DE RECURSOS Y DESASTRES Los satélites pueden ofrecer una vista del conjunto de territorios y una cantidad de datos sobre la realidad física del terreno donde se desarrolla el urbanismo o la agricultura. Hoy en día, los satélites también contribuyen a la realización de cartografías de ciertos indicadores socioeconómicos que eran inaccesibles algunos años atrás. Las tecnologías aeroespaciales ponen a disposición de los gobernantes, información que permite medir, controlar y organizar el crecimiento de la población urbana, teniendo en cuenta el desarrollo local y sus implicaciones globales. El CNES es el líder europeo en observación de la Tierra, desde el lanzamiento del satélite Spot 1 en 1986. La resolución de las imágenes ha pasado de 10 o 20 metros para los

primeros satélites Spot a 2.5 metros para Spot 5. A. Utilización razonable de los recursos Para el 2050 la población se habrá incrementado en un 30% aproximadamente [1], y desde ahora el planeta ya muestra algunos signos de dificultad para albergar a toda su población. Es por ello que debemos de hacer un uso razonable de nuestros recursos, pero también debemos gestionar de mejor manera los desechos que producimos. B. Limitar el impacto de las catástrofes En casos de crisis humanitarias, las tecnologías aeroespaciales pueden ofrecer numerosos servicios. Entre las principales ventajas de los satélites tenemos que: Los satélites superan las fronteras, los relieves y las restricciones de acceso a causa del desastre; la cartografía rápida por satélite permite identificar el estado de los lugares y zonas afectadas, para hacer una primera evaluación y enviar dicha información en tiempo real al personal en tierra. La Carta Internacional “Espacio y Grandes Catástrofes” fue propuesta por la ESA y el CNES en 1999 y firmado en junio de 2000. Tiene por objetivo ofrecer un sistema unificado de adquisición y entrega de datos procedentes de los satélites, cuando se producen catástrofes naturales o humanas. La Carta fomenta la cooperación entre agencias espaciales y los operadores de satélites privados. Cada miembro se ha comprometido a comunicar información en aras de atenuar las repercusiones de los cataclismos, especialmente para los grupos humanos. Las imágenes satelitales de observación de la Tierra nos han demostrado que más del 70% de los desastres naturales tienen un origen meteorológico. Las imágenes proporcionadas por los satélites Meteosat y MSG no solo sirven para realizar las cartas meteorológicas que presentan las cadenas de televisión en Europa, sino también para otras aplicaciones como ayuda del control del tráfico aéreo. En cuanto a la prevención de incendios forestales, los satélites permiten definir de mejor manera el alcance logrado por el fuego, la monitorización de posibles rebrotes y determinar de mejor manera las áreas a supervisar. Con respecto a los sismos y terremotos, actualmente los satélites tiene la misión de analizar la ionosfera

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importante que debe ser monitoreado. Mientras más salada sea el agua de los océanos, pues son más densas y tienden a quedarse en el fondo creando en lasuperficie lo que se llama las aguas calientesprovenientes de los trópicos. Este fenómeno es aún más marcado en el Atlántico Norte. Un cambio en un 3% en la salinidad de las aguas puede causar grandes variaciones en las temperaturas y el calentamiento global. En este contexto la misión SMOS a cargo de la Agencia Espacial Europea – ESA en cooperación con el CNES y España, aportan una esperanza a los científicos para ofrecer medidas directas y globales de esta variable. Otro factor importante es el color del agua, pues el color del agua es un indicador directo de su calidad.

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de la Tierra en búsqueda de señales asociadas con la actividad sísmica, para según ello poder ver si es posible una predicción de los mismos. APLICACIONES ACTUALES Existen muchas aplicaciones actuales en los que la tecnología espacial es utilizada en beneficio delmedio ambiente, entre estas aplicaciones podemos mencionar las siguientes: A. Seguimiento de animales marinos por ARGOS ARGOS es un sistema de colección y localización iniciado en 1978. Sus instrumentos están colocados en 5 satélites que giran alrededor de la tierra a una altura de 850 Km. Uno de sus objetivos científicos es el de estudiar y proteger algunas especies de animales. El principio de funcionamiento es sencillo, el emisor es colocado sobre el animal y es alimentado por baterías o paneles solares, las medidas recolectadas son enviadas a los satélites y estas a su vez a las diferentes 60 estaciones terrenas en el mundo equipadas para tal fin. ARGOS es el único sistema capaz de hacer el seguimiento de animales en medios extremos como la Antártica. B. La constelación RADARSAT Ha sido iniciada en 2005 por la Agencia EspacialCanadiense (CSA ASC) con 3 objetivos fundamentales: Monitoreo de los océanos, monitoreo del ecosistema y la gestión de desastres. Este proyecto tiene 5 fases: La primera que comenzó en el 2005 trata del estudio de factibilidad; la segunda fase empezó en el 2007 con los diseños preliminares; la fase 3 comenzó en el 2010 con el diseño más detallado; la cuarta fase empieza el 2012 con la construcción y los lanzamientos, el primer lanzamiento está previsto para el 2014 y 2 nuevos lanzamientos para el 2015; finalmente

la fase 5 es la operación, colección y análisis de datos. C. Contribución satelital a la vigilancia marítima El crecimiento constante de las actividades marítimas y el incremento de diferentes incidentes en los mismos, hace necesario el desarrollo de un medio de vigilancia y supervisión. Es por ello que utilizando los medios satelitales se ha desarrollado el Sistema de Identificación Automática (AIS). D. Misión BIOMASS La misión BIOMASS, es una misión de la ESA dentro de su programa Exploración de la Tierra (EE– Earth Explorer), la misión BIOMASS responde a la urgente necesidad de mejorar el mapeo de la biomasa global de la Tierra, ya que en la actualidad no existe ningún sistema espacial capaz de realizar dicha tarea con bastante precisión. CONCLUSIONES En definitiva, la tecnología aeroespacial es de gran ayuda para poder monitorear el medio ambiente y poder realizar distintas aplicaciones como las que se han mencionado en el presente artículo. Gracias a sus diferentes ventajas como lo son la accesibilidad, la globalización, la precisión, la cobertura, etc. La tecnología espacial se ha convertido en una herramienta muy importante para la toma de decisiones con respecto al cambio climático, deforestación, biodiversidad y todos aquellos temas que tiene que ver con la conservación de nuestro medio ambiente. En nuestro Perú, el 27 de marzo de 2011 se ha anunciado la adquisición de un satélite de observación de la Tierra, lo cual significa que pronto contaremos con una herramienta muy útil para distintas áreas y es por ello que en el área medioambiental también ya se debe estar planificando una propuesta de análisis y aplicación

Figura 5. Constelación RADARSAT de los datos que proporcionará dicho satélite peruano. REFERENCIAS [1] Centre National d'Etudes Spatiales, “L'Espace et l'Enviroment”, 1] Centre National d'Etudes Spatiales, “L'Espace et l'Enviroment”, Collection “De l'Espace pour la Terre”, France, Julio. 2009, pp. 1-47. [2] Centre National d'Etudes Spatiales, “Le CNES Comme Acteur Desgne du Developpement Durable”, CNESMAG, France, N° 42, Julio. 2009, pp. 6. [3] Centre National d'Etudes Spatiales, “AIS, une Contribution Satellitaire a la Surveillance Maritime”, CNESMAG, France, N° 46, Julio. 2010, pp. 15. [4] Centre National d'Etudes Spatiales, “Biodiversité Espace et Preservation des Especes”, CNESMAG, France, N° 46, Julio. 2010, pp. 38-39. [5] Centre National d'Etudes Spatiales, “L'Espace au Service de la Directivecadre sur l'Eau”, CNESMAG, France, N° 46, Julio. 2010, pp. 54-55. E-mail: avid.roman-gonzalez

---------------------------------------------------------------La FERIA DEL el XX Conimera agradece el apoyo de los siguientes auspiciadores:

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Comisión Organizadora, presidida por el Msc. Ing. Ricardo Santillán Chumpitaz. Ing. Michel de Lara Ph.D. – Francia

Adolfo F. Chiri, Ph.D – USA En la vista,de Izq. a derecha: Dr. Jaime Luyo Kuong, Jack Vainstein Poilisher, Pedro Ramirez Ochoa, Carlos Ruiz Ayala.

La Expoferia Tecnológica - CONIMERA 2013, Cuenta con más de una veintena de Stands que en esta oportunidad exhibirá productos y servicios de las empresas más reconocidas de nuestro medio nacionales y representantes internacionales que ya confirmaron su participación. EMPRESAS PARTICIPANTES • Varpre • Eletrocom • Senati • Malvex • ESSSfemmek • ABS Ingenieros SAC •Jorvex •Industria Arotoma • Neogas Perú • DFJ Ingeniería y Suministros • Termodinámica • Intigas • Global Access • Centelsa • Cosapi • Industrias IMIM • Andritz ISLAS DE AUSPICIADORES • ABB del Perú S.A •INSOLUX Corsan - Azul - Carlos Caballero • Proyecto de Calderas – CIBERG •Megaproyecto Las Salinas - CODESU INSTITUCIONES PARTICIPANTES Se espera contar con la presencia de importantes empresas como son : Ferreyros, Unimaq, Osinerming, GMI, entre otras importantes del sector. EXHIBICIÓN: La empresa CUMMINS, líder en la industria de motores a gas natural, exhibirá una nueva Tecnología en la Expoferia. S A L Ó N D E P R E S E N TA C I O N E S COMERCIALES La Expoferia CONIMERA 2013, contará con un salón de presentaciones comerciales, acondicionado en el mismo recinto ferial que puede ser aprovechado para el lanzamiento de sus proyectos y servicios en un ambiente propicio y con el grupo objetivo de su interés. SEDE DEL EVENTO Centro de Convenciones Internacionales Inictel – UNI Av. San Luis Nº 1771 San Borja El Instituto Nacional de Investigación y Capacitación de Telecomunicaciones - INICTELUNI, cuenta con una infraestructura moderna y acorde para el desarrollo de un Megaevento como es el XX CONIMERA – 2013

Conferencias Magistrales de los expositores, que asistirán al XX CONIMERA Ing. Michel de Lara Ph.D. – Francia Matemático de la Université Paris-Est, Ecole des Ponts Paris Tech, Paris, Francia. Miembro del comité científico de Gaspar Monge Program for Optimization and Operation Research (PGMO), Electricité de Francia (EDF) y de Jacques Hadamard Mathematical Foundation (FMJH), 2012. Presidente del comité cientifico de LABEX CORAIL, 2012. Actualmente es profesor y cientifico investigador en el Proyecto de Optimización y Sistemas en CERMICS (Mathematics and Scientific Computing Teaching and Research Center) Presentamos un Resumen de la Conferencia Magistral - Sistemas eléctricos, energías renovables y mercados: Desafíos para la optimización - Los sistemas eléctricos sufren una transformación profunda y rápida, alimentada por la penetración de las energías renovables, las tecnologías de telecomunicación y por la expansión de los mercados. - Discutimos en cual medida y cómo la optimización matemática es solicitada. Alumbramos ambas puestas nuevas del control estocástico con relación al control determinista: las actitudes hacia el riesgo y la información en línea. Damos un golpe de proyector a dos ejemplos de investigaciones corrientes llevadas en el dominio de la optimización estocástica aplicada sobre la energía Adolfo F. Chiri, Ph.D – USA Economista, posee un M.A. y Ph.D. de la Universidad de Miami y un MPA de la Universidad de Harvard. Ha conducido investigaciones en el área de ciencia, tecnología y energía en la Universidad de Harvard. Conferencista en los EE.UU. y otros países alrededor del mundo, en temas de competitividad y estrategia para el desarrollo económico.

Es autor de artículos y libros. Una de sus últimas publicaciones: “Emerging Market Cluster: From the Informal Sector to Cluster Development”, en el Periódico de Competitiveness & Strategy (2012). Actualmente es presidente de Cambridge Insight, LLC, en Boston, Massachusetts, EE.UU., entidad que se especializa en investigación aplicada y consultoría en las áreas de competitividad, energía y desarrollo económico. Ha desempeñado cargos ejecutivos en corporaciones internacionales y proporcionado asesoría a gobiernos y empresas en los Estados Unidos y en mercados emergentes de Asia, Medio Oriente y América Latina. Presentamos un Resumen de la Conferencia Magistral Tema : “La seguridad energética en el nuevo contexto geoestratégico global” Se analizaran los cambios en las estrategias geopolíticas de los principales actores del mercado energético mundial y sus implicancias en la seguridad energética de países en desarrollo como el Perú. Este cambio geoestratégico de las naciones ocurre como consecuencia del nuevo contexto energético mundial, que se caracteriza por elementos tales como: el auge de la producción de gas y petróleo en los EE.UU., como consecuencia del avance tecnológico; el aumento sostenido de la demanda energética de economías emergentes como China e India, como consecuencia de su acelerado crecimiento económico; la renovada preocupación por los riesgos que sugiere el uso de energía nuclear, por situaciones como las ocurridas en el desastre nuclear de Fukushima; y la creciente convicción de que el cambio climático, que pone en riesgo la estabilidad económica y social global, es fundamentalmente ocasionado por la mezcla energética predominante en el mundo.

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El Gas como Fuente de Desarrollo en el PerĂş

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XX CONIMERA programa de conferencias y mesa redonda Horarios del programa general del congreso

Martes 18 de Junio de 2013

Conferencia Magistrales: Seguridad Energética

Miércoles 19 de Junio de 2013

Conferencias Magistrales : Masificación del Gas

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Horarios del programa general del congreso

Conferencias Magistrales : Tecnología y Desarrollo Energético Sostenible

Viernes 21 de Junio de 2013

Conferencias Magistrales: Sistema Eléctrico Peruano

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PROGRAMA DE MESAS DE TRABAJO Martes 18 de Junio del 2013

Miércoles 19 de Junio del 2013

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Jueves 20 de Junio del 2013

Viernes 21 de Junio del 2013

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XX CONIM Energía y tecnología para

la fecha el CIME viene organizando este evento declarado de interés nacional por el Ministerio de Energía y Minas (MEM): El Vigésimo Congreso Nacional de Ingeniería, Mecánica, Eléctrica y Ramas Afines (CONIMERA 2013) que tendrá lugar del 18 al 21 de junio próximo en la sede del Inictel, ubicado en el distrito limeño de San Borja. Bajo el lema “Energía y Tecnología para el Desarrollo Sostenible”, este evento busca congregar a profesionales de todas las especialidades que tengan relación con el tema energético en sus diversas manifestaciones. Este encuentro destaca por promover el desarrollo científico y tecnológico del país por medio de la investigación. Para ello se ha recopilado más de 60 resúmenes que serán seleccionados para que sólo los mejores trabajos sean expuestos en el congreso. La inauguración del XX Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Ramas Afines-XX CONIMERA se llevara a cabo el martes 18 de junio en el Centro de Convenciones Internacional de la Universidad Nacional de Ingeniería (INICTEL-UNI), luego del despliegue de esfuerzos, energías y talento de sus organizadores.

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Oficializan el XX Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Ramas Afines De acuerdo a una resolución del MEM publicada hoy, el Colegio de Ingenieros del Perú, Consejo Departamental de Lima, solicitó la oficialización del XX Conimera capítulo de Ingeniería Mecánica Eléctrica.

El certamen reunirá a profesionales de todas las especialidades que tienen relación con el tema energético en sus diversas manifestaciones y en variados aspectos de la investigación, desarrollo y aplicación de tecnologías. También, en la aplicación de tecnologías en la producción, operación, mantenimiento y utilización de los

MERA 2013 el desarrollo sostenible. recursos, especialmente en los campos hidroeléctricos, hidrocarburíferas, carbonífero y energías renovables, entre otros, resultando pertinente su oficialización. En el XX CONIMERA encontrarán Información sobre investigación, innovación y desarrollo tecnológico se presentan 64 trabajos aprobados por la comisión evaluadora. En aplicación de recursos energéticos podrán enriquecerse con planeamiento, diseño y aplicación de energía primaria y secundaria en sus diversas modalidades. También en gestión o gerencia de producción, operación, mantenimiento, transporte, distribución, venta de recursos energéticos y sus productos derivados. En investigación y desarrollo tecnológico se accederá a metodologías innovadoras aplicables a máquinas, procesos o sistemas que, finalmente, van a mejorar la eficiencia, modificarán o reemplazarán otras tecnologías. En este mismo campo será imperdible el deleite con investigación, desarrollo y aplicación de tecnologías informáticas innovadoras

en procesos de comunicación, sistemas de manejo de energía y procesamiento de datos. Ingeniería, medio ambiente y desarrollo sostenible constituirá otra fuente de información orientada a la aplicación en equipos, procesos o sistemas destinados a reducir impactos ambientales, así como diseñar propuestas para el aprovechamiento racional de recursos energéticos. EXPOFERIA DEL CONIMERA La Expo FERIA 2013, del XX CONIMERA, Con la inclusión del gas licuado se dará paso de unidades de gas natural en las distintas regiones, exhibirá un motor a gas que tendrá mucha relevancia con la masificación de este combustible limpio. Con la inclusión del gas licuado se dará paso de unidades de gas natural en las distintas regiones, La Expo FERIA tecnológica también mostrará una multiplicidad de productos y servicios orientados a la industria mecánica, eléctrica, electromecánica, mecánica de fluidos, termodinámica, mecanización, energía

solar y eólica, robótica, mecatrónica, automatización. CUARENTA AÑOS APLICANDO LA INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA El XX CONIMERA abrirá sus puertas para afirmar 40 años de vigencia de la comunidad ingenieril mecánica, eléctrica y ramas afines partícipes en el desarrollo nacional. A este especializado cónclave igualmente asistirán representantes de empresas generadoras transmisoras, distribuidoras y distribuidoras de energía eléctrica, profesionales de los sectores público y privado, usuarios de las industrias, inversionistas, docentes y estudiantes universitarios, consultores, supervisores, proveedores. Será una oportunidad para intercambiar y compartir experiencias e impregnarse de nuevos conocimientos de desarrollo científico y tecnológico; aplicar toda esa sabiduría en sus quehaceres cotidianos. El XX CONIMERA se cumplirá bajo la égida de “Energía y tecnología para el desarrollo sostenible.

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SEGURIDAD ENERGÉTICA EN EL PERÚ PARA LA PRÓXIMA DÉCADA

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PLANTAS COMPLETAS: ; CON ENERGIA VERDE TOTAL

EQUIPOS: Abladadores, Filtros Manuales-Automรกticos, Carbรณn Activado, Abrillantadores, Purificadores UV, Desionizadores, Hidroneumรกticos, Ozono para Agua y Ambiente, Dispensadores, Bebederos, Equipos en Acero Inoxidable.

ACCESORIOS:

Vรกlvulas Multiport, Dosificadores, Sopladores, Difusores Airflex, Toberas, Grava, Cuarzo, Carbรณn Activado, Bombas Dosificadoras Blue White, Accell Producto Biodegradante.

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articulos E&M La energía eléctrica es base fundamental del desarrollo de los pueblos y es mediante ella que podemos tener acceso a servicios y facilidades como telefonía, internet, televisión, uso de aparatos domésticos, luz, conservación de alimentos, inicio de pequeñas empresas, etc. Nuestra población es vasta y nuestra geografía accidentada, por lo que el abastecimiento de energía a los rincones más alejados de nuestro país es una tarea de responsabilidad ardua y continua que responde a un Plan Nacional de Electrificación dado por el gobierno.

a dotación de energía eléctrica en el interior del país es tan importante como entender que la población atendida pueda pagar el servicio brindado a tarifas manejables dentro de su economía. En la medida en que esto sea entendido se conseguirá la inclusión social de los sectores marginados y menos favorecidos de la sociedad, pues lograrán su participación e integración en el desarrollo de nuestro país. La tecnología actual nos brinda la oportunidad de poder atender a los sectores más necesitados, con énfasis en el sector rural, a través de medidores prepago con tecnología de código encriptado, la cual está regida por normas internacionales como la “Especificación de Transferencia Estándar” (STS por sus siglas en inglés). El espíritu de la norma STS es el de estandarizar las diferentes marcas de medidores prepago existentes en el mercado a fin de que estos puedan integrarse a una red existente y operar correctamente, lo que evita tener medidores que operan en forma aislada, bajo tecnología propietaria, por ser incompatibles entre sí. Ahora es posible comprar la cantidad de energía que el usuario desee, a partir de montos tan pequeños como cinco soles. Es decir, la compra es decidida por el usuario tantas veces como quiera en cualquier periodo de tiempo, lo que permite planificar el gasto en energía de acuerdo a su economía. La compra es muy simple y puede ser realizada en centros autorizados, kioscos tipo venta de lotería, farmacias, bodegas, internet, agentes que van a la zona con terminales punto de venta, etc. Cada vez que se realiza una compra el usuario da su número de suministro y

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obtiene un ticket con un código impreso de 20 dígitos. El usuario digita en el teclado de su medidor el código recibido y la cantidad de energía que adquirió se suma al saldo preexistente, con lo que se conforma un nuevo total de kWh disponible para el consumo. La pantalla del medidor permanentemente le indica al usuario la cantidad de energía de que aún dispone. Cuando la energía remanente es mínima, el usuario recibe una señal de alarma para que repita el proceso de adquisición de energía. Si el crédito llega a cero, el medidor se desconecta automáticamente y sólo puede reconectarse digitando el código suministrado por una nueva compra. Normalmente existen medidores de tipo riel, monocuerpo, bicuerpo, etc. La unidad de medición y la unidad de interfaz con el usuario van juntas en el monocuerpo, o por separado en el bicuerpo. En el tipo riel muchas unidades de medición están concentradas en un solo bastidor montado en un poste. Cabe puntualizar que el medidor bicuerpo permite una protección adicional contra los intentos de fraude ya que la unidad de medición se instala en un gabinete separado y en una ubicación segura como puede ser en lo alto de un poste Los medidores correspondientes a la tecnología de código encriptado STS presentan características cada vez más versátiles que permiten la implementación de una gran red de gestión y venta de energía. Mediante un software adecuado, desde cualquier punto de venta autorizado de la red se puede realizar la compra correspondiente a un medidor ubicado en cualquier lugar. Por ejemplo desde Chiclayo podemos comprar energía para Chota o desde Lima para Tacna. Otro

ejemplo sería el de una persona ubicada en cualquier punto del país que compra energía para sus padres que viven en la sierra de Huaral. Algunos medidores presentan hasta tres modos de operación. En el modo convencional el medidor actúa como los medidores actuales donde a fin de mes llega el recibo de la energía consumida en el transcurso del mismo, en este caso no hay control del gasto. En el modo prepago se compra energía en forma anticipada tantas veces como se decida en el mes; en este caso el control lo tiene el usuario. Y en el modo administrador se preestablece la cantidad a comprar vía análisis de consumo de energía mensual y el medidor se encarga de darle energía en forma proporcional diariamente de acuerdo a lo pactado con la distribuidora de energía; es posible efectuar compras adicionales si se prevén consumos extraordinarios como por ejemplo en el caso de una fiesta. A solicitud del usuario se puede trabajar en cualquiera de estos modos a través de acuerdos comerciales con su distribuidora. Los modos son totalmente programables en forma fácil y rápida

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mediante el amigable software de operación del medidor. Las ventajas de esta tecnología de medidores son muchas. Para la distribuidora, eliminación de personal y gastos administrativos para toma estado de medidores, sobre todo en zonas apartadas; pago anticipado del consumo; cero morosidad; disminución de la pérdida de energía por hurto; información detallada al instante del consumo de cada suministro; reportes de control; etc. Para el usuario, dotación de energía de acuerdo a su economía, control sobre el presupuesto mensual de consumo de energía, posibilidad de acuerdos comerciales según convenga con la distribuidora, pago de lo exactamente consumido, pago sin espera en cola ya que puede comprar en diversos centros autorizados a nivel nacional, etc. Para el país, inclusión social de los sectores más deprimidos de la sociedad, fomento de la cultura de pago, mayor distribución de la energía en el país, impulso al desarrollo nacional, disposición de la tecnología al servicio de todos con beneficios respectivos, etc. Los medidores prepago se constituyen así en una gran herramienta para la ampliación de la frontera eléctrica en el Perú, proceso que a corto y mediano plazo deberá dotar de electricidad a los hogares de alrededor de cinco millones de habitantes la mayoría de los cuales se encuentra en el sector rural. En nuestro país hay actualmente instalados cerca de 35 000 medidores prepago de electricidad, los cuales vienen funcionando con mucho éxito. Esto nos coloca en el tercer lugar en Sudamérica, después de Argentina con 150 000 y Colombia con 60 000. Es posible ahora hablar de constituir una Red Nacional de Energía Prepago que integre a todos los medidores con tecnología de código encriptado y posibilite la realización de compras desde cualquier punto del país mediante transacciones seguras e instantáneas, con lo que se facilitará la provisión de energía eléctrica para todos.

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Ing. Manuel Luque Casanave

Diseño optimizado de una prótesis para columna vertebral mediante el análisis estructural por elementos finitos Se presenta el diseño optimizado de una prótesis para columna vertebral empleando el análisis estructural por elementos finitos. Se hace una introducción a la biomecánica y se establecen algunos conceptos de la estática y dinámica de fuerzas que actúan sobre la columna. Se revisan los avances en prótesis en Perú y en el mundo. Se define una aplicación específica, una geometría inicial y un material apropiado para el diseño de la prótesis. Con un programa de elementos finitos se importa el dibujo de un programa de diseño asistido por computadora y se aplican los vectores de fuerza y momentos críticos que actuarán sobre la columna. Se trasladan estos vectores y momentos a la prótesis, determinándose con el programa los esfuerzos resultantes, como resultado se obtiene una distribución gráfica de la concentración de esfuerzos resultantes, los que son comparados con los permisibles por el material. Se hacen las modificaciones en la prótesis para aliviar la concentración de esfuerzos encontrada, modificándose espesores y radios de curvatura, determinando así su geometría final.

INTRODUCCIÓN La columna vertebral es una entidad espacial y, por lo tanto susceptible de ser representada en un espacio tridimensional en un sistema de tres ejes cartesianos, encontrándose cada punto definido por sus tres coordenadas. La columna vertebral del ser humano tiene 33 vértebras (7 cervicales, 12 dorsales, 5 lumbares, 5 sacras y 4 coccígeas). Biomecánica La columna vertebral se haya sometida a una serie de esfuerzos de tracción, compresión, torsión y flexión así como a momentos o brazos de palanca. El cuerpo humano como cualquier sistema material puede hallarse en condiciones de equilibrio físico. En el caso de los vertebrados y en concreto en el ser humano además de las fuerzas externas gravitacionales es necesario tener en cuenta la acción muscular y la de los ligamentos, puesto que la anatomía humana no puede ser estudiada como un simple cuerpo rígido [Latarjet et al. 1985]. Se presentan tres tipos de equilibrio, el equilibrio pasivo que ocurre cuando el cuerpo está relajado apoyado en algún soporte; el equilibrio activo ocurre cuando el cuerpo debe depender o mantener su postura contra alguna fuerza externa, incluida la acción de gravedad o peso propio, en este tipo de equilibrio el cuerpo puede encontrarse completamente inmóvil y a pesar de ello mantener en tensión los músculos posturales. Finalmente el equilibrio dinámico se presenta en los movimientos en que, a pesar de variar la posición del cuerpo y su base de sustentación -incluso apartándose la línea de gravedad de dicha base-, se mantiene el equilibrio gracias a la contribución de la inercia del propio movimiento [Martínez Ruiz 1992]. El equilibrio estático en la columna vertebral, en cuanto a los movimientos de traslación se refiere, exige como condición de equilibrio que la fuerza neta actuante sobre el cuerpo deba ser nula. Lograr un equilibrio estático en los movimientos de rotación de la columna exige que la suma de los momentos que actúan sobre ella respecto a un centro de movimientos dado, sea igual a cero. El cumplimiento de estos dos principios garantiza el equilibrio estático total de la columna vertebral. Prótesis La aplicación de prótesis en la columna vertebral es una técnica que se viene realizando desde hace algunos años. Fabricadas en acero inoxidable o titanio, debido a que no generan rechazo en el cuerpo humano, sin embargo se exige a su vez en los aceros inoxidables contenidos máximos de carbono, manganeso, fósforo, azufre, molibdeno y cobre, para reducir riesgos, lo que ha generado la aparición de aceros inoxidables de aplicación específica a la biomecánica, entre ellos el Bioline® de la empresa sueca Sandvik, que es el que se ha considerado emplear para el presente diseño. Las prótesis tienen el objetivo de fijar vértebras cuando entre ellas se ha incorporado un elemento óseo (hueso extraído de la cadera del mismo paciente) para formar el llamado callo óseo, en reemplazo de una vértebra dañada o colapsada. En los últimos años en el mundo se han desarrollado una serie de diseños de prótesis para fijación lateral sobre las vértebras de la columna vertebral, siendo los más conocidos los llamados implantes

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de Harrington, el implante lumbar de Luque, el implante dorsal de Vollmer [Vollmer 1997] y el implante de Kaneda,, confeccionados en acero inoxidable o titanio, anclados con tornillos de fijación hasta la corticoide de la vértebra. En Perú se ha desarrollado la prótesis Fuda (Fuentes-Dávila 1998) la que viene siendo aplicada en el Hospital Nacional Cayetano Heredia. Este implante se aplica en zonas específicas de la columna vertebral, en rangos que van desde la vértebra dorsal 7 (T-7) hasta la vértebra lumbar 4 (L-4), siendo el segmento de mayor frecuencia de aplicación el que va desde la vértebra dorsal 11 (T-11) hasta la vértebra lumbar 3 (L-3). DESARROLLO La formación de un grupo de biomecánica conformada por investigadores de la Universidad Nacional de Ingeniería y de la Universidad Peruana Cayetano Heredia en Perú, ha posibilitado el empleo de nuevas tecnologías para optimizar el desarrollo de prótesis o implantes médicos. El presente trabajo es fruto de esta cooperación y comprende la optimización de la prótesis Fuda, fabricada a partir de un perfil de acero inoxidable de la línea Bioline®, de características específicas para aplicación biomédica. La optimización de las prótesis se ha realizado mejorando sus características de resistencia mecánica, identificando -en las que se venían construyendo- puntos de concentración de esfuerzos, determinando espesores y contornos óptimos de la pieza así como incorporando agujeros elípticos, para la fijación de la prótesis a las vértebras con tornillos y poder así modular la pieza para adaptarla a las variadas estructuras esqueléticas de columna del cuerpo humano. Las cargas soportadas por cada vértebra varían en función de la zona de la columna que se considere. Restringimos el análisis a la región lumbar, que es la zona donde se aplicará la prótesis. En la figura 1 se muestra el Diagrama de Dietrich y Kurowski [Dietrich et al. 1985] en el que se presentan las fuerzas transmitidas a través de las distintas uniones vertebrales para un individuo estándar de peso 75 Kg, en actitud de levantar una carga de 30 Kg. Se observa que la carga máxima corresponde a la posición de flexión y se sitúa en la unión L-5, sin embargo para la aplicación de la prótesis (hasta L-4), la carga máxima está en el orden de los 350 Kg,. Introducimos el factor de la presión intra-abdominal, el que reduce en un 20% la demanda de carga por las vértebras.

Figura 1. Diagrama de Dietrich y Kurowski de cargas intervertebrales.

dado que el eje longitudinal de la prótesis se encuentra a aproximadamente 0,025 m del eje de la columna vertebral. En la figura 3 se muestran los vectores aplicados a la prótesis en el programa de elementos finitos.

Figura 3. Vectores aplicados a la prótesis en el programa de elementos finitos.

Para la geometría inicial se trabajó con 4905 modos y 2183 elementos. Luego de ingresar los valores de los vectores de fuerza y momento y correr con ellos el programa de elementos finitos se obtuvo una distribución gráfica de los esfuerzos ejercidos sobre la prótesis. En la figura 4 se muestra la distribución y concentración de esfuerzos resultantes para esta geometría inicial de espesor 2 mm. El esfuerzo actuante máximo combinado fue de 374,8 Newton/mm2, valor menor a 1136 Newton/mm2 que es el límite elástico del material de la prótesis. Las concentraciones moderadas que se observan gráficamente con el análisis estático realizado por el programa, no revelan las condiciones de fatiga del material, el que podría eventualmente fallar por esta causa en las partes de mayor concentración de esfuerzos estáticos.

Figura 2. Aplicación de la prótesis en la columna vertebral

Al cabo de 4 o 5 meses se obtiene una adecuada formación del callo óseo, permaneciendo fija la prótesis en forma indefinida en la columna vertebral. El presente diseño computarizado y optimizado de la prótesis de columna, representa una innovación a nivel mundial en la biomecánica y contribuirá a evitar las potenciales fracturas de la misma -que a la fecha se vienen presentando en el mundo- por los esfuerzos a la que es sometida por el paciente en su actividad cotidiana y que lo obliga a regresar al quirófano. Para el diseño se definió una geometría inicial de la prótesis en un dibujo realizado en un programa de diseño asistido por computadora (CAD), teniendo en cuenta un perfil comercial de la línea Bioline® de 35 mm de espesor, que pudiera ser facilmente mecanizado para lograr la geometría definida. Luego se importó el dibujo desde un programa de elementos finitos y se aplicaron los vectores de fuerza y los momentos críticos actuantes sobre la prótesis. El programa de análisis estructural por elementos finitos que se utilizó fue el módulo educativo de MSC/Nastran® de la Universidad Nacional de Ingeniería. A partir de la carga crítica aplicada a la columna -que se ha definido en los estudios de Dietrich y Kurowski-, trasladamos en dirección, sentido e intensidad a la prótesis el vector fuerza de 3430 Newton (equivalente a los 350 Kg de carga crítica), aplicados proporcionalmente en tres puntos críticos de la prótesis, así como el vector correspondiente al momento lateral de 85,75 Newton-metro,

Figura 4. Distribución de esfuerzos en la prótesis de geometría inicial.

En base a estos resultados se hizo una iteración adicional variando la geometría de la pieza en las partes críticas: incrementándose el espesor en 1 mm y redondeándose el perímetro (radios de curvatura) de la prótesis en las zonas de mayor concentración de esfuerzos como en los cambios de sección, lográndose un prototipo con nueva geometría, al que se lo sometió al programa de elementos finitos. Este análisis se llevó a cabo con 4144 nodos y 1817 elementos. El esfuerzo actuante máximo combinado para esta geometría final de espesor 3 mm, fue de 318,2 Newton/mm2, valor menor que el límite elástico del material. Según se aprecia en la figura 5 estos

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El diseño de la prótesis considera el empleo de un perfil estándar de acero inoxidable 316 LVM Bioline® de la línea biomédica de la empresa Sandvik, que cumple con los estandares ASTM F 138-92 Gr 2, ISO 5832/1 1987 Comp D y DIN 17443-86 WK1:4441 que presenta las siguentes propiedades físicas: densidad 8g/cm3; módulo de elasticidad 200 000 MPa; límite elástico 1136 Newton/mm2, calor específico 490 J/Kg-°C; conductividad térmica 15 W/m-°C; expansión térmica 16,0 x 10-6/°C. Este material presenta una estructura austenítica homogénea sin fase de ferrita, de alta pureza y con niveles extremadamente bajos de fósforo, azufre y cobre. En la figura 2 se observa la aplicación de la prótesis en la columna vertebral. Su función es unir y fijar las vértebras junto con el implante óseo central, este último generalmente extraído de la cadera del paciente. La prótesis se fija lateralmente a la columna mediante cuatro tornillos de rosca profunda y corrida, con cabeza en forma de lenteja y estría en cruz, de acero inoxidable 316 LVM Bioline®, los mismos que actúan en tracción. El estar roscados en toda su extensión permite una buena fijación en la cortical (parte dura del tejido óseo) opuesta de la vértebra. Para la introducción de estos tornillos llamados “de cortical” se debe pasar previamente el macho que corresponda.

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resultados muestran una distribución más uniforme de los esfuerzos como también un alivio en la concentración de los mismos en los puntos críticos observados en la geometría inicial de la prótesis.

Figura 5. Distribución de esfuerzos en la prótesis de geometría final

CONCLUSION A través del análisis estructural por elementos finitos se ha logrado optimizar el diseño de una prótesis para columna vertebral, abriéndose nuevas posibilidades para la biomecánica, lo que permite superar los tradicionales desarrollos de prototipos de

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prótesis bajo el esquema de “prueba y error” (trial and error), ahorrando de esta forma recursos de tiempo e inversión. El análisis por elementos finitos aplicados a la biomecánica, se puede extender para el desarrollo de prótesis para aplicaciones en otras partes del cuerpo humano así como optimizar los desarrollos de la cirugía reconstructiva en traumatología, en cirugía máxilo-facial y de cadera-fémur, así como en el diseño de prótesis para la fijación de huesos en fracturas múltiples de las extremidades. Facilitan la fabricación individual de prótesis con características específicas, la disponibilidad en el mercado de máquinasherramienta automáticas y de centros de mecanizado CNC con “torreta multiherramienta”. En estos equipos la secuencia de operaciones es comandada y controlada por un programa (software), el mismo que opera para mecanizar la geometría de la prótesis cuyo diseño se ha importado –vía PC conectada a la máquina- desde un programa de dibujo asistido por computadora (CAD). Asimismo la existencia en el mercado de materiales específicos para aplicación biomédica, que no generan rechazos, respaldan estas aplicaciones de la biomecánica. El presente diseño optimizado de prótesis de columna vertebral se ha venido implementando con éxito en el Hospital Nacional Cayetano Heredia de Lima, Perú. Se lo ha expuesto en congresos internacionales -tanto de ingeniería como de medicina- y publicado en la Revista Ciencia e Ingeniería ISSN 1316-7081, y su aplicación viene incorporándose en la medicina mundial.

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