Wind tunnel study on the influence of different parapets on the roof pressure distribution of low-rise buildings

High suction loads appear on roofs of low-height buildings. The use of parapets with appropriate height at the roof edges alleviates these loads. The performance of six parapet configurations to decrease the suction loads induced on roofs by oblique winds has been studied in a low speed wind tunnel. The studied parapet configurations include vertical wall parapets, either solid or porous, and cantilevered parapets formed by a small horizontal roof close to the building roof. Low-height parapets with a medium porosity and cantilevered parapets are more efficient than solid parapets to reduce the wind suctions generated on the roofs by conical vortices.

A parametric, experimental analysis of conical vortices on curved roofs of low-rise buildings

Different methods to reduce the high suction caused by conical vortices have been reported in the literature: vertical parapets, either solid or porous, placed at the roof edges being the most analysed configuration. Another method for alleviating the high suction peaks due to conical vortices is the use of some non-standard parapet configuration like cantilever parapets. In this paper the influence of roof curvature on the conical vortex pattern appearing on a curved roof (Fig. 1) when subject to oblique winds is experimentally analysed by testing the mean pressure distribution on the curved roofs of low-rise building models in a wind tunnel. Also, the efficiency of cantilever parapets to reduce mean suction loads on curved roofs is experimentally checked. Very high suction loads have been measured on curved roofs, the magnitude of these high suction loads being significantly decreased when cantilever parapets are used. Thus, the suitability of these parapets to reduce wind pressure loads on curved roofs is demonstrated.

Motivating Young Students to Start a Career in Nuclear: The Basic Course of Science and Nuclear Technology, An Educational Activity of Spanish Young Generation in Nuclear (JÓVENES NUCLEARES)

The main objective of this course, conducted by Jóvenes Nucleares (Spanish Young Generation in Nuclear, JJNN), a non-profit organization that depends on the Spanish Nuclear Society (SNE) is to pass on basic knowledge about Science and Nuclear Technology to the general public, mostly students and introduce them to its most relevant points. The purposes of this course are to provide general information, to answer the most common questions about Nuclear Energy and to motivate the young students to start a career in nuclear. Therefore, it is directed mainly to high school and university students, but also to general people that wants to learn about the key issues of such an important matter in our society. Anybody could attend the course, as no specific scientific education is required. The course is done at least once a year, during the Annual Meeting of the Spanish Nuclear Society, which takes place in a different Spanish city each time. The course is done also to whichever university or institution that asks for it to JJNN, with the only limit of the presenter´s availability. The course is divided into the following chapters: Physical nuclear and radiation principles, Nuclear power plants, Nuclear safety, Nuclear fuel, Radioactive waste, Decommission of nuclear facilities, Future nuclear power plants, Other uses of nuclear technology, Nuclear energy, climate change and sustainable development. The course is divided into 15 minutes lessons on the above topics, imparted by young professionals, experts in the field that belongs either to the Spanish Young Generation in Nuclear, either to companies and institutions related with nuclear energy. At the end of the course, a 200 pages book with the contents of the course is handed to every member of the audience. This book is also distributed in other course editions at high schools and universities in order to promote the scientific dissemination of the Nuclear Technology. As an extra motivation, JJNN delivers a course certificate to the assistants. At the end of the last edition course, in Santiago de Compostela, the assistants were asked to provide a feedback about it. Some really interesting lessons were learned, that will be very useful to improve next editions of the course. As a general conclusion of the courses it can be said that many of the students that have assisted to the course have increased their motivation in the nuclear field, and hopefully it will help the young talents to choose the nuclear field to develop their careers

Dynamic Response of Wind Turbines to Theoretical 3D Seismic Motions Taking into Account the Rotational Component

We study the dynamic response of a wind turbine structure subjected to theoretical seismic motions, taking into account the rotational component of ground shaking. Models are generated for a shallow moderate crustal earthquake in the Madrid Region (Spain). Synthetic translational and rotational time histories are computed using the Discrete Wavenumber Method, assuming a point source and a horizontal layered earth structure. These are used to analyze the dynamic response of a wind turbine, represented by a simple finite element model. Von Mises stress values at different heights of the tower are used to study the dynamical structural response to a set of synthetic ground motion time histories

Análisis bibliométrico de las publicaciones científicas colombianas en la categoría Engineering, Multidisciplinary en la base de datos del Web of Science (1997-2009)

El trabajo ha caracterizado el área de Engineering, Multidisciplinary en Colombia, revisándose a nivel institucional a través de la base de datos Web of Science, los trabajos realizados por investigadores en universidades colombianas, y publicados en revistas internacionales con factor de impacto entre 1997 y 2009. En el contexto de América Latina se han publicado 2, 195 trabajos del tipo artículo o revisión en 83 revistas, y a nivel de Colombia se han encontrado 419 artículos publicados en 23 revistas. También se han analizado las Universidades mediante indicadores bibliométricos (Factor de Impacto Ponderado y Relativo y el número medio de citas por documento), encontrándose toda la producción científica localizada en 37 Universidades y destacando la Universidad Nacional de Colombia por el número de documentos, la Universidad Pontificia Bolivariana por la ratio citas frente a documentos, y la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia por el Factor de Impacto.

Análisis bibliométrico de las publicaciones científicas mexicanas en la categoría de Engineering, Chemical en la base de datos del Web of Science (1997-2008)

El proposito del trabajo ha sido caracterizar el área de Ingeniería Química en México. Para ello, se ha revisado a nivel institucional, a través de la base de datos Web of Science (WoS), los trabajos sobre Ingeniería Química realizados por investigadores en Instituciones mexicanas y publicados en revistas internacionales con factor de impacto entre 1997 y 2008. Se ha partido del contexto de América Latina, donde se han publicado 6,183 trabajos del tipo artículo o revisión en 119 revistas, y a nivel de México se han encontrado 1,302 artículos publicados en 87 revistas la mayoría en inglés (96.08%), pero también en español (3.69%) y en francés (0.23%). Por otro lado, se han analizado las Universidades y Centros de Investigación desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo mediante diversos indicadores bibliométricos como el Factor de Impacto Ponderado, el Factor de Impacto Relativo y la relación entre el número de citas y el número de documentos, encontrándose que de entre las cinco instituciones más productivas destaca el Instituto Mexicano del Petróleo por el número de documentos y la Universidad Nacional Autónoma de México por la relación citas frente a documentos, y por el Factor de Impacto Ponderado.

Análisis bibliométrico de las publicaciones científicas españolas en la categoría Construction & Building Technology de la base de datos Web of Science (1997-2008)

En este trabajo se analizan las publicaciones procedentes de instituciones españolas recogidas en las revistas de la categoría Construction & Building Technology de la base de datos Web of Science para el periodo 1997-2008. El número de revistas incluidas es de 35 y el número de artículos publicados ha sido de 760 (Article o Review). Se ha realizado una evaluación bibliométrica con dos nuevos parámetros: Factor de Impacto Ponderado y Factor de Impacto Relativo; asimismo se incluyen el número de citas y el número de documentos a nivel institucional. Entre los centros con una mayor producción científica destaca, como era de prever, el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC), mientras que atendiendo al Factor de Impacto Ponderado ocupa el primer lugar la Universidad de Vigo. Por otro lado, sólo dos revistas Cement and Concrete Research y Materiales de Construcción aglutinan el 45.26% de toda la producción científica española, con 172 trabajos cada una de ellas. En cuanto a la colaboración internacional, destacan países como Inglaterra, México, Estados Unidos, Italia, Argentina y Francia

Análisis bibliométrico de las publicaciones científicas uruguayas en la categoría Engineering, Chemical en la base de datos Web of Science (1997-2008)

El prop´osito del trabajo ha sido caracterizar el ´area de Ingenier´ıa Qu´ımica en M´exico. Para ello, se ha revisado a nivel institucional, a trav´es de la base de datos Web of Science (WoS), los trabajos sobre Ingenier´ıa Qu´ımica realizados por investigadores en Instituciones mexicanas y publicados en revistas internacionales con factor de impacto entre 1997 y 2008. Se ha partido del contexto de Am´erica Latina, donde se han publicado 6,183 trabajos del tipo art´ıculo o revisi´on en 119 revistas, y a nivel de M´exico se han encontrado 1,302 art´ıculos publicados en 87 revistas la mayor´ıa en ingl´es (96.08%), pero tambi´en en espa˜nol (3.69%) y en franc´es (0.23%). Por otro lado, se han analizado las Universidades y Centros de Investigaci´on desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo mediante diversos indicadores bibliom´etricos como el Factor de Impacto Ponderado, el Factor de Impacto Relativo y la relaci´on entre el n´umero de citas y el n´umero de documentos, encontr´andose que de entre las cinco instituciones m´as productivas destaca el Instituto Mexicano del Petr´oleo por el n´umero de documentos y la Universidad Nacional Aut´onoma de M´exico por la relaci´on citas frente a documentos, y por el Factor de Impacto Ponderado

Análisis bibliométrico de las publicaciones científicas argentinas en la categoría Agriculture, Multidisciplinary en la base de datos del Web of Science (1997-2009)

El propósito del trabajo ha sido caracterizar el área de Agriculture, Multidisciplinary en Argentina, revisándose a nivel institucional, a través de la base de datos Web of Science, los trabajos realizados por investigadores en Instituciones argentinas y publicados en revistas internacionales con factor de impacto entre 1997 y 2009. En el contexto deAmérica Latina, se han publicado 7795 trabajos de todos los tipos documentales y 7622 del tipo artículo o revisión en 49 revistas, y a nivel de Argentina se han encontrado 531 artículos o revisiones publicados en 31 revistas, la mayoría en inglés (80,23%), pero también en español (15,25%) y en portugués (4,33%). Por otro lado, se han analizado las Instituciones desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo mediante diversos indicadores bibliométricos, como el Factor de Impacto Ponderado, el Factor de Impacto Relativo y la ratio número de citas frente a número de documentos, encontrándose que entre las instituciones más productivas destacan el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas por el número de documentos y el Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos por el Factor de Impacto Ponderado y por la ratio citas frente a documentos. Se observa una escasa colaboración internacional.

A comparative analysis of ABE Bachelor of Science programs in European and US Universities.

European Universities are involved in series of great changes regarding teaching and education organization during the last few years. The origin of these changes is the creation of the so-called European Higher Education Area (EHEA), which main target is to harmonize the different University studies throughout Europe. As a consequence, most of the programs of studies in all degrees are suffering changes in order to converge to common structures. Taking advantage of the actual process, some European universities are moving from traditional Agricultural Engineering programs to a more wide discipline named recently as Biosystems Engineering, which is a science- based engineering discipline that integrates engineering science and design with applied biological, environmental and agricultural sciences, broadening in this way the area of application of Engineering sciences not strictly to agricultural sciences, but to the biologic al sciences in general, including the agricultural sciences. This paper presents a comparative study of different Bachelor of Science degrees offered by American and European Universities in the field of Agricultural/Biosystems Engineering. To carry out the analysis 40 programs accredited by ABET in American Universities and 50 European programs. Among other questions, the total number of credits, the number of semesters, the kind of modules and the distribution of subjects in groups (Basic Sciences, Engineering Fundamentals, Agricultural/Biological Sciences, Humanities & Economic Sciences, Applied Agricultural/Biological Engineering and electives) are discussed in the paper. The information provided can be an useful starting point in future definitions of new or renewed degrees with the aim of advancing in internationalization of the programs and helping student’s mobility.

Urban wind energy: empirical optimization of high-rise building roof shape for the wind energy exploitation

El programa Europeo HORIZON2020 en Futuras Ciudades Inteligentes establece como objetivo que el 20% de la energía eléctrica sea generada a partir de fuentes renovables. Este objetivo implica la necesidad de potenciar la generación de energía eólica en todos los ámbitos. La energía eólica reduce drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero y evita los riesgos geo-políticos asociados al suministro e infraestructuras energéticas, así como la dependencia energética de otras regiones. Además, la generación de energía distribuida (generación en el punto de consumo) presenta significativas ventajas en términos de elevada eficiencia energética y estimulación de la economía. El sector de la edificación representa el 40% del consumo energético total de la Unión Europea. La reducción del consumo energético en este área es, por tanto, una prioridad de acuerdo con los objetivos "20-20-20" en eficiencia energética. La Directiva 2010/31/EU del Parlamento Europeo y del Consejo de 19 de mayo de 2010 sobre el comportamiento energético de edificaciones contempla la instalación de sistemas de suministro energético a partir de fuentes renovables en las edificaciones de nuevo diseño. Actualmente existe una escasez de conocimiento científico y tecnológico acerca de la geometría óptima de las edificaciones para la explotación de la energía eólica en entornos urbanos. El campo tecnológico de estudio de la presente Tesis Doctoral es la generación de energía eólica en entornos urbanos. Específicamente, la optimization de la geometría de las cubiertas de edificaciones desde el punto de vista de la explotación del recurso energético eólico. Debido a que el flujo del viento alrededor de las edificaciones es exhaustivamente investigado en esta Tesis empleando herramientas de simulación numérica, la mecánica de fluidos computacional (CFD en inglés) y la aerodinámica de edificaciones son los campos científicos de estudio. El objetivo central de esta Tesis Doctoral es obtener una geometría de altas prestaciones (u óptima) para la explotación de la energía eólica en cubiertas de edificaciones de gran altura. Este objetivo es alcanzado mediante un análisis exhaustivo de la influencia de la forma de la cubierta del edificio en el flujo del viento desde el punto de vista de la explotación energética del recurso eólico empleando herramientas de simulación numérica (CFD). Adicionalmente, la geometría de la edificación convencional (edificio prismático) es estudiada, y el posicionamiento adecuado para los diferentes tipos de aerogeneradores es propuesto. La compatibilidad entre el aprovechamiento de las energías solar fotovoltaica y eólica también es analizado en este tipo de edificaciones. La investigación prosigue con la optimización de la geometría de la cubierta. La metodología con la que se obtiene la geometría óptima consta de las siguientes etapas: - Verificación de los resultados de las geometrías previamente estudiadas en la literatura. Las geometrías básicas que se someten a examen son: cubierta plana, a dos aguas, inclinada, abovedada y esférica. - Análisis de la influencia de la forma de las aristas de la cubierta sobre el flujo del viento. Esta tarea se lleva a cabo mediante la comparación de los resultados obtenidos para la arista convencional (esquina sencilla) con un parapeto, un voladizo y una esquina curva. - Análisis del acoplamiento entre la cubierta y los cerramientos verticales (paredes) mediante la comparación entre diferentes variaciones de una cubierta esférica en una edificación de gran altura: cubierta esférica estudiada en la literatura, cubierta esférica integrada geométricamente con las paredes (planta cuadrada en el suelo) y una cubierta esférica acoplada a una pared cilindrica. El comportamiento del flujo sobre la cubierta es estudiado también considerando la posibilidad de la variación en la dirección del viento incidente. - Análisis del efecto de las proporciones geométricas del edificio sobre el flujo en la cubierta. - Análisis del efecto de la presencia de edificaciones circundantes sobre el flujo del viento en la cubierta del edificio objetivo. Las contribuciones de la presente Tesis Doctoral pueden resumirse en: - Se demuestra que los modelos de turbulencia RANS obtienen mejores resultados para la simulación del viento alrededor de edificaciones empleando los coeficientes propuestos por Crespo y los propuestos por Bechmann y Sórensen que empleando los coeficientes estándar. - Se demuestra que la estimación de la energía cinética turbulenta del flujo empleando modelos de turbulencia RANS puede ser validada manteniendo el enfoque en la cubierta de la edificación. - Se presenta una nueva modificación del modelo de turbulencia Durbin k — e que reproduce mejor la distancia de recirculación del flujo de acuerdo con los resultados experimentales. - Se demuestra una relación lineal entre la distancia de recirculación en una cubierta plana y el factor constante involucrado en el cálculo de la escala de tiempo de la velocidad turbulenta. Este resultado puede ser empleado por la comunidad científica para la mejora del modelado de la turbulencia en diversas herramientas computacionales (OpenFOAM, Fluent, CFX, etc.). - La compatibilidad entre las energías solar fotovoltaica y eólica en cubiertas de edificaciones es analizada. Se demuestra que la presencia de los módulos solares provoca un descenso en la intensidad de turbulencia. - Se demuestran conflictos en el cambio de escala entre simulaciones de edificaciones a escala real y simulaciones de modelos a escala reducida (túnel de viento). Se demuestra que para respetar las limitaciones de similitud (número de Reynolds) son necesarias mediciones en edificaciones a escala real o experimentos en túneles de viento empleando agua como fluido, especialmente cuando se trata con geometrías complejas, como es el caso de los módulos solares. - Se determina el posicionamiento más adecuado para los diferentes tipos de aerogeneradores tomando en consideración la velocidad e intensidad de turbulencia del flujo. El posicionamiento de aerogeneradores es investigado en las geometrías de cubierta más habituales (plana, a dos aguas, inclinada, abovedada y esférica). - Las formas de aristas más habituales (esquina, parapeto, voladizo y curva) son analizadas, así como su efecto sobre el flujo del viento en la cubierta de un edificio de gran altura desde el punto de vista del aprovechamiento eólico. - Se propone una geometría óptima (o de altas prestaciones) para el aprovechamiento de la energía eólica urbana. Esta optimización incluye: verificación de las geometrías estudiadas en el estado del arte, análisis de la influencia de las aristas de la cubierta en el flujo del viento, estudio del acoplamiento entre la cubierta y las paredes, análisis de sensibilidad del grosor de la cubierta, exploración de la influencia de las proporciones geométricas de la cubierta y el edificio, e investigación del efecto de las edificaciones circundantes (considerando diferentes alturas de los alrededores) sobre el flujo del viento en la cubierta del edificio objetivo. Las investigaciones comprenden el análisis de la velocidad, la energía cinética turbulenta y la intensidad de turbulencia en todos los casos. ABSTRACT The HORIZON2020 European program in Future Smart Cities aims to have 20% of electricity produced by renewable sources. This goal implies the necessity to enhance the wind energy generation, both with large and small wind turbines. Wind energy drastically reduces carbon emissions and avoids geo-political risks associated with supply and infrastructure constraints, as well as energy dependence from other regions. Additionally, distributed energy generation (generation at the consumption site) offers significant benefits in terms of high energy efficiency and stimulation of the economy. The buildings sector represents 40% of the European Union total energy consumption. Reducing energy consumption in this area is therefore a priority under the "20-20-20" objectives on energy efficiency. The Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings aims to consider the installation of renewable energy supply systems in new designed buildings. Nowadays, there is a lack of knowledge about the optimum building shape for urban wind energy exploitation. The technological field of study of the present Thesis is the wind energy generation in urban environments. Specifically, the improvement of the building-roof shape with a focus on the wind energy resource exploitation. Since the wind flow around buildings is exhaustively investigated in this Thesis using numerical simulation tools, both computational fluid dynamics (CFD) and building aerodynamics are the scientific fields of study. The main objective of this Thesis is to obtain an improved (or optimum) shape of a high-rise building for the wind energy exploitation on the roof. To achieve this objective, an analysis of the influence of the building shape on the behaviour of the wind flow on the roof from the point of view of the wind energy exploitation is carried out using numerical simulation tools (CFD). Additionally, the conventional building shape (prismatic) is analysed, and the adequate positions for different kinds of wind turbines are proposed. The compatibility of both photovoltaic-solar and wind energies is also analysed for this kind of buildings. The investigation continues with the buildingroof optimization. The methodology for obtaining the optimum high-rise building roof shape involves the following stages: - Verification of the results of previous building-roof shapes studied in the literature. The basic shapes that are compared are: flat, pitched, shed, vaulted and spheric. - Analysis of the influence of the roof-edge shape on the wind flow. This task is carried out by comparing the results obtained for the conventional edge shape (simple corner) with a railing, a cantilever and a curved edge. - Analysis of the roof-wall coupling by testing different variations of a spherical roof on a high-rise building: spherical roof studied in the litera ture, spherical roof geometrically integrated with the walls (squared-plant) and spherical roof with a cylindrical wall. The flow behaviour on the roof according to the variation of the incident wind direction is commented. - Analysis of the effect of the building aspect ratio on the flow. - Analysis of the surrounding buildings effect on the wind flow on the target building roof. The contributions of the present Thesis can be summarized as follows: - It is demonstrated that RANS turbulence models obtain better results for the wind flow around buildings using the coefficients proposed by Crespo and those proposed by Bechmann and S0rensen than by using the standard ones. - It is demonstrated that RANS turbulence models can be validated for turbulent kinetic energy focusing on building roofs. - A new modification of the Durbin k — e turbulence model is proposed in order to obtain a better agreement of the recirculation distance between CFD simulations and experimental results. - A linear relationship between the recirculation distance on a flat roof and the constant factor involved in the calculation of the turbulence velocity time scale is demonstrated. This discovery can be used by the research community in order to improve the turbulence modeling in different solvers (OpenFOAM, Fluent, CFX, etc.). - The compatibility of both photovoltaic-solar and wind energies on building roofs is demonstrated. A decrease of turbulence intensity due to the presence of the solar panels is demonstrated. - Scaling issues are demonstrated between full-scale buildings and windtunnel reduced-scale models. The necessity of respecting the similitude constraints is demonstrated. Either full-scale measurements or wind-tunnel experiments using water as a medium are needed in order to accurately reproduce the wind flow around buildings, specially when dealing with complex shapes (as solar panels, etc.). - The most adequate position (most adequate roof region) for the different kinds of wind turbines is highlighted attending to both velocity and turbulence intensity. The wind turbine positioning was investigated for the most habitual kind of building-roof shapes (flat, pitched, shed, vaulted and spherical). - The most habitual roof-edge shapes (simple edge, railing, cantilever and curved) were investigated, and their effect on the wind flow on a highrise building roof were analysed from the point of view of the wind energy exploitation. - An optimum building-roof shape is proposed for the urban wind energy exploitation. Such optimization includes: state-of-the-art roof shapes test, analysis of the influence of the roof-edge shape on the wind flow, study of the roof-wall coupling, sensitivity analysis of the roof width, exploration of the aspect ratio of the building-roof shape and investigation of the effect of the neighbouring buildings (considering different surrounding heights) on the wind now on the target building roof. The investigations comprise analysis of velocity, turbulent kinetic energy and turbulence intensity for all the cases.