martes, 21 de mayo de 2019

TUNNELLING Diseñar una cámara de refugio Tuneleria

Crescent Design Refuge Chamber for Tunnelling

Desarrollar una cámara de refugio para una emergencia en construcción de túneles exigía satisfacer necesidades específicas de la industria y de las condiciones de cada proyecto. La construcción de una cámara de refugio para un túnel presentaba muchos desafíos: mantener una atmósfera respirable y también regular la temperatura y la humedad.

Al desarrollar las cámaras de refugio TunnelSAFE de MineARC, nuestros ingenieros pudieron pulir y perfeccionar los componentes especializados para soporte de vida con el fin de superar las condiciones de confinamiento en el ambiente de un túnel.

Crescent Design Refuge Chamber for Tunnelling

¿Por qué la industria de la tunelería necesita cámaras de refugio?

Las cámaras de refugio son contenedores de acero sellados y con una atmósfera artificialmente controlada. Mantienen un ambiente habitable para conservar la vida durante una emergencia en proyectos de túneles bajo tierra.

Los principios para el soporte de vida tienen como objetivo controlar los siguientes factores:

  • Un volumen interno sellado, seguro y con presión positiva para asegurar que los contaminantes no puedan ingresar en el espacio ocupado.
  • Aire respirable con varios sistemas redundantes; requisito indispensable dentro de un dispositivo de respiración en circuito cerrado como es una cámara de refugio.
  • Temperatura y humedad ambiente.
  • Redundancia eléctrica, con el empleo de un sistema importante de alimentación ininterrumpida durante 24 horas, para energizar los equipos de depuración, aire acondicionado, iluminación y monitoreo de gases

Los métodos que se utilizan para logran estos factores son comparables con los que se aplican en los submarinos sumergidos y se utilizan desde hace bastante tiempo. Sin embargo, las cámaras de refugio para la industria de la tunelería presentan algunos desafíos únicos que exigen desarrollar más detenidamente algunas características especiales en todas las áreas clave

¿Sabía que...? Las temperaturas pueden aumentar dentro de la cámara debido al calor del ambiente y también por la actividad metabólica de sus ocupantes. El enfriamiento de la cámara es esencial para reducir los efectos potencialmente letales del estrés térmico.

Desafíos de diseño y soluciones para cámaras de refugio para tunelería

Desafío: Atmósfera respirable

El aire comprimido externo generalmente es la fuente primaria de aire respirable dentro de una cámara de refugio TunnelSAFE. MineARC Systems investigó los patrones operativos de los compresores bajo tierra como fuente primaria de aire respirable; los riesgos por potencial contaminación del suministro de aire comprimido, tanto en hipótesis de cámara ocupada y no ocupada; y los métodos para el monitoreo y control remoto del aire contaminado para impedir su ingreso al espacio sellado. Teniendo en cuenta que el incendio bajo tierra es una de las principales fuentes de contaminantes de la respiración y una de las razones primarias para evacuar hacia una cámara de refugio, se tomó en consideración la presencia de aire comprimido, la falta de oxígeno, el alto nivel de monóxido de carbono y la alta temperatura para comenzar el trabajo de diseño de este sistema de soporte de vida.

Solución: Sistema de optimización y control de aire comprimido (CAMS)

Una característica clave de la cámara de refugio TunnelSAFE de MineARC es el sistema de optimización y control de aire comprimido (CAMS), una función diseñada específicamente para enfrentar el desafío de conservar una atmósfera respirable dentro de un espacio encerrado. Un sensor de oxígeno monitorea el aire comprimido que ingresa y desactiva un solenoide normal cerrado en caso de detectar un bajo nivel de oxígeno. El aire proveniente de un área donde existe un incendio o de un ambiente que es probable que contenga monóxido de carbono, como resultado de una combustión incompleta, también tendrá bajos niveles de oxígeno. Este sistema permite que el volumen interno de una cámara de refugio permanezca en condiciones respirables con o sin ocupantes.

Además, las cámaras de refugio exigen que el volumen interno tenga presión positiva para impedir el ingreso de contaminantes respirables. Esto normalmente se logra descargando hacia la cámara, y en forma continua, la misma fuente de aire comprimido respirable mientras está en modo latente (fuera de una emergencia). Para evitar desperdiciar en exceso el aire comprimido, se emplea un controlador por diferencial de presión para activar el ingreso de aire comprimido solamente cuando se requiere; reduciendo así de manera considerable la demanda sobre los compresores que se utilizan para proveerlo.

Desafío: Temperatura y humedad

En aplicaciones de tunelería, con frecuencia pretende aplicar las condiciones ambientales elevadas de las unidades de aire acondicionado convencionales. La mayoría de los intercambiadores de los aires acondicionados no tienen capacidad de repeler un calor ambiente superior a una temperatura de 47°C. Los equipos para "altas temperaturas" en general están diseñados para 60°C pero exigen un mayor consumo de energía y brindan una menor capacidad de enfriamiento efectivo.

Solución: Dinámica de fluidos computacional (CFD)

MineARC cuenta con diseños para alta temperatura y con aislación que calculados según estudios de modelación y análisis mediante dinámica de fluidos computacionales (CFD) para garantizar la seguridad de los ocupantes. Más aún, MineARC tiene la capacidad de utilizar MARCiS (dióxido de carbono líquido) y métodos de refrigeración por almacenamiento de energía térmica en atmósferas de hasta 300°C.

Ejemplos de dinámica de fluidos computacional

Primero se debe establecer una línea de base para identificar si se requiere aire acondicionado o aislación. La generación de calor metabólico está cuantificada en 117W, sin embargo, para estas condiciones se aplica un valor de 130W. En la figura 1.0 a continuación, se observa claramente que la cámara ya está alcanzando condiciones ambientales de inhabitabilidad dentro de los primeros 30 minutos de encierro. Si la cámara detallada en la figura 1.0 alcanzara el punto de saturación, el índice térmico superaría los límites de supervivencia dentro de los 30 minutos.

tunnelling-air-conditioning-exampleFigure 1: Cross section: Scenario: Air Conditioning – No Insulation
at 16 minutes.

Figura 2.0 y figura 3.0: Calculado a partir de nuestras condiciones de operación estándar, se muestra la gran capacidad de mezcla al extraer el aire contaminado a través de los cartuchos de depuración química. Si bien este escenario no contempla temperaturas ambiente elevadas, da mayor peso a la capacidad de mezcla y refrigeración para una cámara de refugio en condiciones de altas temperaturas.

tunnelling-standard-temperature-scenario-air-conditioning-scrubbing-fanFigure 2: Cross section: Standard Temperature Scenario: Air
Conditioning – Scrubbing Fan Mixture.

tunnelling-iso2- standard-temperature-scenario-air-conditioning-scrubbing-fanFigure 3: ISO2: Standard Temperature Scenario: Air Conditioning –
Scrubbing Fan Mixture.

Via MINEARC

martes, 26 de marzo de 2019

Biorremediación

Se define como biorremediación a cualquier proceso que utilice microorganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural.
La biorremediación puede ser empleada para atacar contaminantes específicos del suelo, por ejemplo en la degradación bacteriana de compuestos organoclorados o de hidrocarburos.
Ejemplo de un tratamiento más generalizado es el de la limpieza de derrames de petróleo por medio de la adición de fertilizantes con nitratos o sulfatos para estimular la reproducción de bacterias nativas o exógenas (introducidas) y de esta forma facilitar la descomposición del petróleo crudo.
Inspección y aplicaciones
Los procesos naturales de biorremediación y fitorremediación (remediación por plantas) se han usado desde hace siglos; tal es el caso de la desalinización de terrenos agrícolas por la acción de plantas capaces de extraer las sales. La biorremediación usando microorganismos fue inventada por el científico George M. Robinson, trabajó como ingeniero petrolero y se dedicó a experimentar con una serie de microbios en frascos contaminados de petróleo.
Se puede clasificar a la biorremediación como in situ o ex situ, consiste en tratar el material contaminado en el lugar en que se encuentra sin trasladarlo a otra parte. Algunos ejemplos de estas tecnologías radica en operaciones de compostaje, la ventilación biológica, la utilización de biorreactores, la filtración por raíces o la estimulación biológica.
En los procesos ex situ el material contaminado es trasladado a otro lugar para realizar o completar su descontaminación.
No todos los contaminantes son fáciles de biorremediar por medio de microorganismos. Por ejemplo, los metales pesados como el cadmio, el plomo y el mercurio no son absorbidos o capturados por estos organismos. La incorporación de algunos de estos metales dentro de la cadena alimentaria (bioacumulación) agrava el problema. Se puede usar la remediación por medio de plantas o fitorremediación, es muy útil en estos casos porque es posible usar plantas transgénicas que concentren estas toxinas en sus partes aéreas (sobre la tierra), las cuales pueden ser cosechadas y eliminadas.Los metales pesados obtenidos de esta cosecha pueden ser concentrados aun más por incineración para ser desechados o bien reciclados para usos industriales.
La eliminación de una gran variedad de contaminantes del medio ambiente requiere un conocimiento creciente de la relativa importancia de sus ciclos químicos y redes de regulación del ciclo del carbono en diversos ambientes y para cada compuesto en particular.
"Con seguridad que esta tecnología se desarrollará aun más en el futuro".
Tecnologias de ingeniería genética

El uso de la ingeniería genética para crear organismos específicamente diseñados para la biorremediación tiene gran potencial. La bacteria Deinococcus radiodurans (el organismo más resistente a la radiación que se conozca) ha sido modificado para que pueda consumir el tolueno y los iones de mercurio de desperdicio nuclear altamente radioactivo.
Microrremediación 
Se llama micorremediación a una forma de remediación en que se usan hongos para descontaminar suelos. Este término fue usado por primera vez por Paul Stamets y se refiere al uso de micelios fungales para la biorremediación.
Uno de los principales papeles de los hongos en los ecosistemas es el de descomposición, que es efectuado por los micelios. Éstos segregan enzimas extracelulares y ácidos que sirven para degradar la lignina y la celulosa, los dos componentes principales de la pared celular de las células de plantas. Estos compuestos están formados de largas cadenas de carbono e hidrógeno con uniones químicas muy fuerte que le dan la robustez a las fibras vegetales y a la madera. Estas estructuras químicas son muy similares a las de muchos contaminantes actuales. Lo fundamental en la microrremediación es identificar la cepa de hongos más apropiada para tratar cada tipo específico de contaminante. Algunas cepas dan buenos resultados para degradar gases neurotóxicos como el agente VX y el gas sarín.

Ventajas
La biorremediación tiene una serie de ventajas sobre otros métodos. En el caso que la contaminación esté en lugares inaccesibles se puede realizar sin necesidad de cavar. Por ejemplo en el caso de derrames de petróleo que hayan penetrado en el suelo y amenacen contaminar a la capa de agua. Esto resulta mucho menos costoso que el proceso de excavación e incineración que sería la otra alternativa.
Supervisión
El proceso de biorremediación puede ser supervisado usando métodos como la medición del potencial de reducción-oxidación (también llamado redox) en el suelo o el agua junto con la medición del pH, temperatura, contenido de oxígeno, concentraciones de productos de degradación (como el anhidrido carbónico)
¿Qué tipos de contaminantes se pueden eliminar por biorremediación?
Todos aquellos contaminantes que puedan ser degradados o transformados por los seres vivos son susceptibles de ser eliminados mediante procesos de biorremediación. Los compuestos orgánicos suelen ser degradados total o parcialmente y eliminados por completo del ecosistema. Por ejemplo, compuestos contaminantes tales como el tolueno, el fenol o los polibifenilos clorados (PCBs) pueden ser utilizados como fuente de carbono por bacterias, tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Bacterias de los géneros Pseudomonas, Ralstonia, Burkholderia o Mycobacterium pueden eliminar hidrocarburos aromáticos como el tolueno o el naftaleno, pesticidas como las atrazinas, aditivos de la gasolina como el tricloruro de etilo o sustancias venenosas como el cianuro potásico, tanto de ambientes sólidos (suelos) como líquidos (rios y mares).
Pero, además muchas bacterias son capaces de modificar sustancias químicas peligrosas, transformándolas en otras menos tóxicas. Así, algunas bacterias pueden reducir la biodisponibilidad (hacerla menos accesible y por tanto menos tóxica) de metales pesados tales como el mercurio, el arsénico, el cromo, el cadmio, el zinc o el cobre.



domingo, 3 de febrero de 2019

5 puentes espectaculares que creías imposibles de construir

Posicionados como uno de los principales atractivos turísticos a lo largo de la historia, algunos puentes conforman obras de inmensa belleza que provocan la admiración de quienes tienen la fortuna de poder contemplarlos. No es extraño encontrarse en recónditos lugares del planeta auténticas obras de arte que se han convertido en referentes de viajeros de todo el mundo que anhelan contemplar un pedazo de su historia, belleza o espectacularidad.

The Helix Bridge, Singapur

Inspirado en la forma del ADN, Helix Bridge es un puente peatonal moderno en forma de curva que une Marina Centre con Marina South en el el área de la bahía del puerto deportivo. Fue el primero en incorporar la forma de una doble hélice (su estructura simboliza vida, renovación y crecimiento). Terminado en 2010, cuenta con 280 metros de longitud solo disfrutables para los peatones. Para su construcción se emplearon más de 650 toneladas de acero inoxidable dúplex y 1.000 toneladas de acero al carbono. Helix Bridge tiene cuatro plataformas de observación situadas en lugares estratégicos que ofrecen unas vistas espectaculares de Singapur.5 puentes espectaculares que creías imposibles de construir

The Golden Bridge, Vietnam

El Golden Bridge (Puente Dorado) abrió su camino en junio de 2018 para recibir desde entonces a millones de visitantes. Situado en el refugio turístico de Thien Thai Garden, se ha convertido en un emblema en el país y en uno de los lugares más visitados. El puente se encuentra a más de 1.400 metros de altitud y tiene una longitud de 150 metros de largo. Su principal característica es el inusual sistema de soporte que tiene: dos manos gigantes que hacen las delicias de los amantes de la fotografía.

5 puentes espectaculares que creías imposibles de construir

Trung Le [CC BY 2.0], vía Wikipedia

The Gateshead Millennium Bridge, Inglaterra

El enorme arco de acero del Puente del Milenio de Gateshead forma el primer puente basculante del mundo, la impresionante estructura que une las dos orillas del río Tyne. Pocos puentes incorporan alta tecnología de este nivel y ver al “puente de los guiños” elevarse para dar paso a los barcos es fascinante.

El novedoso diseño de la estructura consiste en un gran arco que se eleva sobre el puente curvo. Se inclina hacia adelante y hacia atrás con el objetivo de permitir el paso de algunas embarcaciones pequeñas. El impresionante arco funciona como contrapeso para el puente durante la inclinación, que dura unos cinco minutos. Visualmente elegante, tanto fijo como en movimiento, el puente ofrece un gran espectáculo durante su operación de apertura. Fue inaugurado por la Reina de Inglaterra en mayo de 2002.

5 puentes espectaculares que creías imposibles de construir

Axel Steenberg [CC BY 2.0], vía Wikimedia Commons


The Lupu Bridge, Shanghai, China

El puente Lupu Arch, terminado en 2003 y considerado el puente en arco más largo del mundo hasta 2009, cruza el río Luban y se encuentra al sur de Shanghai. Es la conexión clave del viaducto norte-sur de la ciudad. La construcción de este proyecto tuvo como objetivo cumplir con los requisitos de expansión local para obtener tráfico a través del río y mejorar la conexión de tráfico entre el Aeropuerto Internacional de Pudong y el centro de la ciudad.

El Lupu Arch Bridge es un puente de arco de acero de tres tramos que incluye dos luces laterales de 100 metros y una luz central de 550 metros. Tiene seis carriles y dos pasarelas peatonales para hacer turismo. Para el diseño se eligió un puente de medio arco atado, ya que se adapta a las condiciones particularmente suaves de cimentación del suelo en Shanghai.

5 puentes espectaculares que creías imposibles de construir

Jurgenlison [CC BY 3.0], vía Wikipedia

The Öresund Bridge, Dinamarca y Suecia

El puente de Oresund es una de las mayores obras de ingeniería moderna. Conecta a Dinamarca y Suecia por un trecho que comprende una isla artificial, un impresionante puente atirantado y un túnel submarino. Su megaestructura de columnas de acero y hormigón de 204 metros de altura sostiene una amplia autopista de cuatro carriles y dos vías ferroviarias y ofrece un viaje único en el que los viajeros se sumergen debajo del agua, en un tramo de cuatro kilómetros, por el canal Flint.

Se trata de una de las construcciones de ingeniería más sorprendentes del planeta. Se trata del puente mixto más largo de Europa (16 kilómetros de distancia total) cuyo peso aproximado es de 82 mil toneladas. Las condiciones climáticas y los fuertes vientos del mar Báltico y del Norte hizo de esta construcción una llena de grandes retos en ingeniería.

5 puentes espectaculares que creías imposibles de construir

daniel4021 [CC BY 0], vía Pixabay

Via: https://www.obrasurbanas.es