Investigación & Desarrollo

PATRONES SOCIOESPACIALES Y ARQUITECTURA: EL EFECTO DEL COVID-19 EN EL ESPACIO RESIDENCIAL

RESUMEN Esta investigación explora los patrones de uso y ocupación del espacio residencial y las nuevas características de la arquitectura adaptada o recientemente construida en Cochabamba (Bolivia), la cual ha sido influida por la pandemia del COVID-19. Se trata de un primer acercamiento realizado a través del estudio técnico y espacial de la oferta arquitectónica de residencias de tipo departamentos entre los años 2020 y 2021, así como la interacción con los autores y constructores de esta arquitectura nueva o adaptada. Es relevante porque deja evidencia de aquellos patrones socioespaciales y características arquitectónicas que se han practicado y ejecutado durante la pandemia, condicionadas por las necesidades fisiológicas y de bioseguridad de habitantes de las residencias. Es notable también porque deja constancia de un conjunto de nuevos conceptos y dispositivos que condicionaron y configuran las nuevas formas de hacer y pensar la arquitectura actual en Cochabamba.

ABSTRACT This research explores the patterns of use and occupation of residential space and the new characteristics of adapted or recently built architecture in Cochabamba (Bolivia), which has been influenced by the COVID-19 pandemic. This is a first approach through the technical and spatial study of the architectural offer of apartment-type residences between 2020 and 2021, as well as the interaction with the designers and builders of this new or adapted architecture. It is relevant because it leaves evidence of architectural patterns and characteristics that have been practiced and executed during the pandemic, conditioned by the physiological and biosecurity needs of the inhabitants of the residences. It is also notable because it leaves evidence of a set of new concepts and devices that condition and configure the new ways of making and thinking about architecture in Cochabamba today.

MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA EN EL VALLE CENTRAL DE COCHABAMBA-BOLIVIA

RESUMEN En la región metropolitana de Cochabamba se ha observado un crecimiento acelerado de la mancha urbana, hacia las zonas de recarga acuífera y un incremento en el estrés hídrico de las aguas subterráneas, siendo el consumo de estas aproximadamente un 65% del consumo total de agua. Por esta razón, se ha visto la necesidad de realizar un estudio hidrogeológico en un sector de abanicos aluviales con acuíferos extensos y productivos, en el Valle Central de Cochabamba. En este sentido se propuso una red de monitoreo de niveles freáticos de pozos de abastecimiento de agua potable y riego en los Municipios de Tiquipaya y Colcapirhua, donde se realizaron 26 mediciones en un periodo de 6 meses entre abril y septiembre de 2021. Se ha configurado un modelo hidrogeológico simplificado en régimen estacionario, para comprender el comportamiento de los acuíferos en la zona, utilizando el software Visual MODFLOW Flex, considerando cuatro estratos: dos de arenas, gravas o bloques y dos de limos y arcillas con sus respectivas conductividades. Posteriormente, se realizó la calibración de los parámetros resultando en una correlación de 0.94, un RMS (Raíz Media Cuadrática) de 17 m y un RMS Normalizado de 16%. En la validación se obtuvo una correlación de 0.63 y un RMS normalizado de 78%. La tendencia de la dirección de flujo subterráneo principal es de norte a sur. Durante el periodo de monitoreo, se observó un descenso del nivel freático considerable, especialmente en los pozos OG-5 y OG-7. En los pozos OG-18 y OG-10, ubicados al noroeste con niveles profundos y al centro con niveles superficiales, respectivamente, los niveles freáticos subieron de 3 a 5 metros desde 2019, evidenciando una recarga correspondiente a los abanicos aluviales, principalmente del río Chijlawiri. Por ello, es crucial realizar monitoreos periódicos de los niveles freáticos, al igual de caracterizar la calidad de las aguas subterráneas en la zona.

ABSTRACT In the metropolitan region of Cochabamba, an accelerated growth of the urban footprint has been observed, towards the aquifer recharge areas leading to an increase in the groundwater stress, with groundwater consumption being approximately 65% of total water consumption. Then, there is a need for a hydrogeological study in a sector of alluvial fans with extensive and productive aquifers, in the Central Valley of Cochabamba. In this sense a monitoring network was established to measure phreatic levels in drinking water supply and irrigation wells in the Municipalities of Tiquipaya and Colcapirhua, where 26 measurements were made in a period of 6 months between April and September 2021. A simplified hydrogeological model was set up in steady-state condition, to understand the behavior of the aquifers in the area, using Visual MODFLOW Flex, considering four layers: two of sand, gravel or blocks and two of silt and clays, each with their respective conductivities. Subsequently, Calibration of parameters was performed resulting in a Correlation of 0.94, an RMS (Root Mean Square) of 17 m and a Normalized RMS of 16%. In the Validation, a Correlation of 0.63 and a Normalized RMS of 78% were obtained. The trend of the main groundwater flow direction is from north to south. Significant decreases in water levels were observed during the monitoring period, particularly in wells OG-5 and OG-7. In wells OG-18 and OG-10, located in the northwest with deep levels and in the central area with shallow ones, respectively, the water table has risen by 3 to 5 meters since 2019, evidencing a recharge corresponding to alluvial fans, mainly from the Chijlawiri river. Therefore, it is crucial to carry out periodic monitoring of phreatic levels, as well as to characterize the quality of groundwater in the area.

EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LA GESTIÓN Y COSTOS EN SISTEMAS DESCENTRALIZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS

RESUMEN Se ha realizado una evaluación comparativa de los costos de tratamiento de aguas residuales en 6 diferentes plantas descentralizadas, ubicadas en las comunidades de Cliza, Ucureña, Tolata, Punata, Tarata y San Benito, en el Valle Alto de Cochabamba que atienden a poblaciones de tamaño intermedias (de 4 500 a 25 000 habitantes). Se estimaron los costos de inversión anualizados (CAPEX/Vida útil), el costo anualizado de operación (OPEX) y se describen las características de gestión y eficiencias de las plantas. Los resultados de los CAPEX/Vida útil para las PTARs de Cliza, Ucureña, Tolata, Punata, San Benito y Tarata fueron de 44 566; 34 603; 22 414; 97 194; 25 412 y 36 399 USD/año, respectivamente. Los OPEX para estas PTAR fueron de 21 613; 28 625; 16 720; 19 841; 19 404 y 19 766 USD/año, respectivamente. Los costos por metro cúbico oscilan entre 0,13 y 0,48 USD/m³. Se observó que un menor costo por volumen de agua tratada está relacionado con una menor eficiencia en el sistema de tratamiento. Por otra parte, se encontró que los bajos porcentajes de remoción de contaminantes se ven afectados por la falta de una adecuada operación y mantenimiento. Mayores deficiencias en la operación y mantenimiento se presentaron en las PTAR de Tarata y San Benito, gestionadas por el municipio. La PTAR de Punata, aunque es adecuadamente operada y mantenida, presenta eficiencias relativamente bajas limitadas por la tecnología. Las PTAR de Tolata, Ucureña y Cliza gestionadas por la Fundación Aguatuya bajo un programa de cooperación internacional mostraron mejores eficiencias de remoción.

ABSTRACT A comparative evaluation of the costs of wastewater treatment has been carried out in 6 different decentralized plants, located in the towns of Cliza, Ucureña, Tolata, Punata, Tarata and San Benito, in the Upper Valley of Cochabamba that serve populations of intermediate size (from 4 500 to 25 000 inhabitants). The annualized investment costs (CAPEX/useful life), the annualized cost of operation (OPEX) were estimated, and the management characteristics and efficiencies of the plants are described. The results of the CAPEX/useful life for the WWTPs of Cliza, Ucureña, Tolata, Punata, San Benito and Tarata were 44 566; 34 603; 22 414; 97 194; 25 412 and 36 399 USD/year, respectively. The OPEX for these WWTPs were 21 613; 28 625; 16 720; 19 841; 19 404 and 19 766 USD/year, respectively. Costs per cubic meter range from 0.13 to 0.48 USD/m³. It was observed that a lower cost per volume of treated water is related to a lower efficiency in the treatment system. On the other hand, it was found that the low percentages of contaminant removal are affected by the lack of proper operation and maintenance. Greater deficiencies in operation and maintenance occurred in the Tarata and San Benito WWTPs, managed by the municipality. The Punata WWTP, although it is adequately operated and maintained, presents relatively low efficiencies limited by technology. The Tolata, Ucureña and Cliza WWTPs managed by the Aguatuya Foundation under an international cooperation program showed better removal efficiencies.

CASO DE ESTUDIO: IMPACTO DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA EN REDES ELÉCTRICAS DE DISTRIBUCIÓN

RESUMEN La apertura a la Generación Distribuida (GD) en Bolivia se dio con la promulgación del Decreto Supremo Nº 4477 (marzo de 2021), en este marco, las empresas distribuidoras presentan un nuevo desafío para asegurar la calidad del suministro de energía, considerando inyecciones potenciales a sus redes. Para preveer posibles impactos negativos en la red de distribución de la empresa ELFEC en Cochabamba, se estudiaron escenarios de potenciales inyecciones por parte de generadores distribuidos en la ciudad de Cochabamba, para ello se estudiaron las dos instalaciones fotovoltaicas de mayor potencia en la región, que actualmente funcionan en modo autoconsumo. Los sistemas estudiados fueron: el parqueo solar del campus Julio León Prado de la Universidad Privada Boliviana (UPB) y la instalación de ENDE (Empresa Nacional de Electricidad) Transmisión. Sobre la base de la potencia instalada y el consumo propio de cada instalación, se estudiaron los flujos inyectados y se observaron cambios en los valores de los parámetros eléctricos de trabajo como: potencia activa, reactiva y voltaje en el nodo cercano y en el transformador de la red de distribución de la empresa, observando así los posibles impactos en el suministro de energía.

ABSTRACT The opening to Distributed Generation (DG) in Bolivia came with the promulgation of Supreme Decree No. 4477 (March 2021). Within this framework, distribution companies face a new challenge to ensure the quality of energy supply, considering potential injections into their grids. To anticipate possible negative impacts on the distribution network of ELFEC (Electricity Company of Cochabamba), scenarios of potential injections from distributed generators in the city of Cochabamba were studied. For this purpose, the two most powerful photovoltaic installations in the region were analyzed, which currently operate in self-consumption mode. The studied systems were the solar parking lot at the Julio León Prado campus of the Bolivian Private University (UPB) and the installation of ENDE (National Electricity Company) Transmission. Based on the installed capacity and self-consumption of each installation, injected flows were studied, and changes in electrical working parameters such as active power, reactive power, and voltage at the nearby node and distribution company's transformer were observed. This allowed the assessment of potential impacts on energy supply.

UTILIZACIÓN DE LA MICROSIMULACIÓN PARA EL ESTUDIO DE TRÁFICO VEHICULAR EN VÍAS URBANAS

RESUMEN La congestión vehicular, resultado del tráfico en constante aumento en las grandes ciudades en crecimiento, se ha convertido en un problema de carácter social, agravado tanto por las obras en curso en las vías urbanas como por la falta de señalización. El presente estudio tiene como objetivo analizar el Nivel de Servicio en los flujos vehiculares de las intersecciones urbanas de la vía PE-1S mediante la microsimulación utilizando el software Synchro Trafficware, para el cual, se realizaron aforos vehiculares en la zona durante tres días, con una duración continua de 12 horas cada día. Posteriormente, se procesó y se llevó a cabo la microsimulación en un escenario actual y un escenario futuro de las intersecciones debido a los altos niveles de congestión vehicular que se generan. Los resultados obtenidos revelaron que, en el escenario actual, el nivel de servicio en las intersecciones se clasifica como C y F, con tiempos de demora de 31.4 y 267.5 segundos respectivamente. En el escenario futuro, los niveles de servicio se clasificaron como F y F, con tiempos de demora de 81.7 y 103.3 segundos respectivamente. En conclusión, el nivel de servicio determinado en la zona de estudio muestra un alto índice de congestión vehicular. Se prevé que en el futuro esta congestión sea incontrolable, lo que causará incomodidad para los usuarios. Por lo tanto, se recomienda como alternativas óptimas de mejora la implementación de incrementos de carril y direccionamiento exclusivo de giro en la zona, con lo cual se optimiza a niveles de servicio C y D.

ABSTRACT The vehicular congestion, a result of the ever-increasing traffic in rapidly growing cities, has become a social issue exacerbated by ongoing road works and a lack of signage. The objective of this study is to analyze the Level of Service in vehicular flows at the urban intersections of the PE-1S road through microsimulation using the Synchro Trafficware software. Vehicle counts were conducted in the area for three consecutive days, with each day lasting 12 continuous hours. Subsequently, microsimulation was performed for both the current scenario and a future scenario, considering the high levels of vehicular congestion generated. The results obtained revealed that in the current scenario, the level of service at the intersections is classified as C and F, with delay times of 31.4 and 267.5 seconds, respectively. In the future scenario, the levels of service were classified as F and F, with delay times of 81.7 and 103.3 seconds, respectively. In conclusion, the determined level of service in the study area indicates a high index of vehicular congestion. It is anticipated that this congestion will become uncontrollable in the future, leading to discomfort for users. Therefore, it is recommended to implement lane expansions and exclusive turning directions in the area as optimal improvement alternatives, which optimize the service levels to C and D.

PÓRTICOS DE ENSAYO EN LABORATORIOS: UNIENDO LA TEORÍA Y LA PRÁCTICA MEDIANTE EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN Y LA ACADEMIA

RESUMEN Los pórticos de ensayo de materiales se constituyen en una herramienta trascendental para la caracterización del comportamiento mecánico de elementos estructurales de variados materiales. La definición de relaciones fundamentales como la de esfuerzo-deformación, que permite diseñar estructuras de manera eficiente, adecuada y segura, deviene de extensas campañas experimentales. El uso de estos pórticos posibilita la investigación multidisciplinaria en las materias relacionadas con el estudio de materiales y también permite el estudio detallado de elementos estructurales fabricados con diferentes materiales, elementos de reuso que puedan provenir de procesos industriales como fibras naturales o residuos de vidrio. Los resultados obtenidos a partir de ensayos principalmente sobre vigas, permiten establecer la línea de investigación en materiales y elementos estructurales a partir del estudio de las relaciones esfuerzo-deformación para posibilitar la estimación de propiedades de elasticidad y de resistencia en materiales como acero, hormigón armado, muros, entre otros. El presente trabajo tiene el propósito de mostrar las facultades del empleo de pórticos de ensayos para disminuir la brecha entre la formación teórica y la aplicación práctica a nivel académico e investigativo dentro la ingeniería estructural y de materiales, a través de una revisión de la evolución y la utilidad de este tipo de elementos en la enseñanza. Con este fin, se desarrolla una revisión bibliográfica de trabajos desarrollados principalmente a nivel Latinoamericano en laboratorios que cuentan con pórticos de ensayos, se describe la evolución de estos elementos, las características principales de pórticos en el medio, las normativas asociadas al desarrollo de pruebas en estos equipos y finalmente se realiza un breve análisis de resultados experimentales y su relevancia en la academia y la investigación.

ABSTRACT The gantries for laboratory experimentation constitutes a transcendental tool for the characterization of the mechanical behavior of structural elements made of various materials. The definition of fundamental relationships, such as stress-strain, which allows to design structures efficiently, appropriately, and safely, arises from extensive experimental campaigns. Moreover, the use of gantries for testing the properties of different materials allows the implementation of research at different engineering courses related with the study of materials; also, it allows to study the behavior of different materials and innovative materials for structural use, such as those resulting from industrial processes like rice natural fiber or glass powder. The preliminary experimentation and the results obtained were conducted on wood elements, and they are part of a research line looking for a better understanding of elasticity properties in materials such as steel, reinforced concrete, masonry, among other. The present work aims to demonstrate the capabilities of using testing porticos to bridge the gap between theoretical knowledge and practical application at the academic and research levels within structural engineering. This is achieved through a review of the evolution and usefulness of these elements in education. With this purpose, a bibliographic review of works developed mainly at the Latin American level in laboratories equipped with gantries is conducted. The evolution of these elements is described, along with the main characteristics of different gantries. Standard practices associated with conducting tests on these devices are also presented, and finally, a brief analysis of experimental results and their relevance in academia and research is performed.

ESTADO DEL ARTE SOBRE LA INFLUENCIA DE MEZCLAS ETANOL-GASOLINA EN EL DESEMPEÑO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

RESUMEN Actualmente, la matriz energética en Bolivia depende en gran medida de los combustibles fósiles, hecho que conlleva a problemas económicos especialmente considerando que la producción de gasolina en Bolivia no cubre la demanda del mercado interno y que se tiene que recurrir a la importación a precios elevados. Además, la transición hacia una matriz energética más limpia también puede impulsar la innovación y desarrollo de nuevas tecnologías y soluciones para abordar el cambio climático y proteger el medio ambiente, aspectos que son promovidos por las Naciones Unidas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 7 y 11. En este sentido, este trabajo se centra en el estado del arte de la influencia de mezclas etanol-gasolina en el desempeño de motores de combustión interna, con el objetivo de tener un punto de partida para un posible uso de estas mezclas en el país y así reducir el consumo de gasolina. Inicialmente, se realizó un estudio de las propiedades fisicoquímicas de diferentes mezclas de combustible gasolina-etanol encontrados en la literatura. Después, se analizó el efecto del porcentaje de etanol en la mezcla en parámetros que definen el desempeño de un motor como: la eficiencia térmica, el consumo especifico de combustible al freno, la máxima torsión de frenado y el consumo especifico de combustible. Finalmente, se realizó un análisis exhaustivo de la literatura concerniente a efectos de la mezcla etanol-gasolina en el impacto al medio ambiente y efectos negativos al motor.

ABSTRACT Currently, the energy matrix in Bolivia relies heavily on fossil fuels, a fact that leads to economic problems especially considering that gasoline production in Bolivia does not meet the demand of the domestic market and the country has to import gasoline at high prices. In addition, the transition to a cleaner energy matrix can also drive innovation and development of new technologies and solutions to address climate change and protect the environment, aspects that are encouraged by the United Nations with Sustainable Development Goals 7 and 11. In this sense, this work focuses on the state-of-the-art review on the influence of ethanol-gasoline blends on the performance of internal combustion engines, with the objective of having a starting point for a possible use of these blends in the country and thus reduce gasoline consumption. Initially, a study of the thermochemical properties of different gasoline-ethanol fuel blends found in the literature was carried out. Then, the effect of the percentage of ethanol in the blend on parameters that define the performance of an engine such as: thermal efficiency, specific fuel consumption at braking, maximum braking torque and specific fuel consumption was analyzed. Finally, an analysis of the literature concerning the effects of the ethanol-gasoline blend on the environment impact and negative effects on the engine was carried out.

MÉTODOS EMERGENTES DE AUDITORÍA EN INTEGRIDAD DE DATOS EN LA NUBE: UNA REVISIÓN SISTEMÁTICA DE LAS ÚLTIMAS TENDENCIAS

RESUMEN Los métodos de auditoría de integridad de datos en la nube son esenciales para garantizar la protección y confidencialidad de los datos almacenados. En este sentido, se han desarrollado diversas técnicas de auditoría que se centran en la detección y prevención de manipulaciones de datos maliciosas o no autorizadas. La revisión sistemática examinó diferentes enfoques de auditoría de integridad de datos, incluyendo la auditoría basada en políticas, la auditoría dinámica, la auditoría multi-copia y la auditoría basada en identidades, entre otras. Se identificó que algunos de los métodos más exitosos y prometedores son aquellos que utilizan técnicas criptográficas avanzadas, como la encriptación de atributos basada en políticas y la encriptación de identidades. Además, se encontró que la mayoría de los métodos propuestos utilizan estructuras de árbol de Merkle y tablas hash para mejorar la eficiencia y la escalabilidad de los procesos de auditoría. En general, esta revisión sistemática proporciona una visión general de los métodos emergentes de auditoría de integridad de datos en la nube, lo que puede ser útil para investigadores y profesionales de la seguridad de la información que buscan implementar soluciones eficientes y efectivas para la protección de datos.

ABSTRACT Data integrity auditing methods in the cloud are essential to ensure the protection and confidentiality of stored data. In this regard, various auditing techniques have been developed that focus on detecting and preventing malicious or unauthorized data manipulations. The systematic review examined different approaches to data integrity auditing, including policy-based auditing, dynamic auditing, multi-copy auditing, and identity-based auditing, among others. It was identified that some of the most successful and promising methods are those that use advanced cryptographic techniques, such as policy-based attribute encryption and identity encryption. Additionally, it was found that most of the proposed methods use Merkle tree structures and hash tables to improve the efficiency and scalability of auditing processes. Overall, this systematic review provides an overview of emerging data integrity auditing methods in the cloud, which may be useful for information security researchers and professionals seeking to implement efficient and effective solutions for data protection.