Ingeniería y Desarrollo

Los autores fantasmas en los artículos científicos

Extraction and recovery of sulphides from tanneries wastewater

Resumen Las aguas residuales de curtiembres contienen elevadas concentraciones de sulfuros utilizados en el proceso de pelambre de pieles que generan emisiones de ácido sulfhídrico de alta toxicidad. Con el fin de fomentar la implementación de tecnologías más limpias en estas industrias, se evaluó la extracción y la recuperación de sulfuros de vertimientos de curtiembres que pueden reu-tilizarse en el proceso de pelambre de pieles. Se trataron las aguas residuales mezcladas de los procesos de lavado, pelambre, desencale, curtido y teñido de pieles de ganado vacuno de una industria curtidora del sector de San Benito en Bogotá. Se ajustó el pH ácido de 2 a 6. Asimismo, mediante agitación en tanque cerrado se realizó la extracción de gases generados de ácido sulfhídrico que reaccionan con solución de hidróxido de sodio y producen sulfuro de sodio. La concentración de sulfuros se determinó por yodometría. Adicional a lo anterior, se alcanzó la extracción total de sulfuros para todos los valores de pH ensayados, con un tiempo de tratamiento que osciló entre 45 y 90 minutos, y una velocidad de agitación de 120 rpm, con recuperación de los sulfuros en solución de soda cáustica, de manera que se produjo sulfuro de sodio -que es la materia prima utilizada para el pelambre de pieles, lo cual permitió su reutilización en este proceso.

Abstract The wastewater of tanneries contains high concentrations of sulphides generated in the process of peeling skins that generate emissions of hydrogen sulphide of high toxicity. In order to encourage the implementation of cleaner technologies in these industries, the extraction and recovery of sulfides were evaluated from tannery discharges, which can be reused in the peeling skins process. The mixed wastewater from the washing, peeling, untangling, tanning and dyeing processes of cattle skins from a tanning industry in the San Benito sector in Bogotá were treated. Acid pH was adjusted from 2 to 6 and by means of agitation in a closed tank the extraction of gases generated from hydrogen sulfide was carried out, which reacted with sodium hydroxide solution, producing sodium sulphide. The sulphide concentration was determined by iodometry. Total sulphide extraction was achieved for all pH values tested, treatment time between 45 and 90 minutes and stirring speed 120 rpm with the recovery of the same in caustic soda solution producing sodium sulfide which is the raw material used for the peeling skins, allowing their reuse in this process.

Analysis of requirements for secure automated vehicle location devices for public transportation systems in Colombia

Resumen Los sistemas de localización automática vehicular (AVL) hacen parte fundamental de los sistemas de gestión de la flota para el transporte público terrestre en el mundo. En Colombia, algunos sectores de transporte público ya han implementado estos sistemas en sus vehículos, y demostraron su importancia en el funcionamiento del transporte público. Sin embargo, las condiciones de operación de algunos de los vehículos que transitan por las vías del país generan diferentes vulnerabilidades que pueden causar un mal funcionamiento en los AVL y, en consecuencia, en el servicio de transporte que prestan. Este artículo presenta un análisis de las necesidades y vulnerabilidades de los AVL que actualmente funcionan en vehículos de transporte público en Colombia, y propone unas recomendaciones técnicas que pueden dar solución a los problemas de seguridad que se presentan.

Abstract Automatic vehicle location (AVL) systems are a fundamental part of fleet management systems for public land transport in the world. In Colombia, some public transportation sectors have already implemented these systems in their vehicles, demonstrating their importance in the operation of public transportation. However, the operating conditions of some of the vehicles that transit through the country, generate different vulnerabilities that can cause a malfunction in the AVL, and consequently, in the transportation service they provide. This article presents an analysis of the needs and vulnerabilities of AVLs that currently operate in public transportation vehicles in Colombia, and proposes technical recommendations that can solve current security problems.

Influence of the type of electrode on the microstructure and coefficient of friction obtained by sliding test to hard coatings deposited by welding SMAW

Resumen En el campo de los recubrimientos duros es frecuente encontrar aplicaciones que se vean sometidas a procesos de desgaste, por tal motivo, es importante analizar cómo el tipo de electrodo aplicado en un proceso de soldadura por arco con electrodo revestido (shielded metal arc weldind, SMAW por sus siglas en inglés) afecta la microestructura y el coeficiente de rozamiento obtenido en ensayos de desgaste por deslizamiento. Para la realización de este trabajo se aplicaron tres tipos diferentes de recubrimiento de alto cromo (23,5-35Cr %) y alto carbono (3,4-5C %) sobre sustratos de acero AISI SAE 1020, y sobre ellos se realizaron ensayos de desgaste por deslizamiento de tipo esfera sobre disco (sphere on disk), se obtuvieron los correspondientes valores del coeficiente de rozamiento y se corroboró la teoría de plasticidad propuesta por varios autores [1]. Además, se analizó la microestructura que se obtuvo de cada uno de los recubrimientos y los valores de rugosidad de la superficie ensayada por medio de microscopía confocal e interfometría 3D, respectivamente. En este trabajo se encontró que, para condiciones de desgaste por deslizamiento, el mejor comportamiento se obtuvo con el recubrimiento con contenido medio de cromo (31 %).

Abstract In the field of hard coatings it is common to find applications that are subject to wear processes, for this reason, it is important to analyze how the type of electrode applied in a process of arc welding with a coated electrode (SMAW) affects the microstructure and the coefficient of friction obtained in sliding wear tests. To carry out this work, three different types of high chromium (23.5-35Cr %) and high carbon (3.4-5C %) coatings were applied on AISI steel substrates SAE 1020 and on them were made spherical wear tests on the disc (sphere on disk), the corresponding friction coefficient values were obtained and the theory of plasticity proposed by several authors was corroborated [1]. The microstructure obtained from each one of them was analyzed; the coatings and the roughness values of the surface were tested by means of confocal mi croscopy and 3D interfometry, respectively. In this work it was found that for sliding wear conditions, the best performance was obtained with the coating with medium chromium content (31 %).

O Topological optimization using particles swarm metaheuristic

Resumen Este trabajo propone la implementación de la metaheurística PSO (optimización con enjambre de partículas) a fin de sustituir el criterio de optimalidad utilizado dentro del método de optimización topológica propuesto por Andreassen. Con el propósito de evaluar y validar el desempeño de la técnica planteada se analizaron tres problemas de elasticidad plana reportados en la literatura especializada. Cada problema se analizó mediante el empleo del método de elementos finitos con tres tipos de mallas diferentes, con el objeto de comparar los resultados obtenidos en cuanto a topologías, el valor de energía de deformación y los tiempos de ejecución. Se logró establecer que el procedimiento que involucra la PSO arroja menores tiempos computacionales a medida que se analizan los problemas con mallas más refinadas. Finalmente, las distribuciones de material en el dominio de diseño y los valores de energía obtenidos fueron similares a los reportados en el trabajo de Andreassen, lo que dio validez a la propuesta aquí presentada.

Abstract This work proposes the implementation of the PSO (particle swarm optimization) metaheuristic to replace the optimality criterion used in the topology optimization method proposed by Andreassen. To evaluate and validate the PSO performance we studied three plane elasticity problems reported in the literature. Each problem was analyzed with three different finite element mesh types in order to compare the results obtained in terms of topology, strain energy value and average runtimes. It was established that the procedure involving the PSO, yields lower computational times in problems with more refine meshes. Finally, the material distribution and the energy values obtained were similar to those reported in the work of Andreassen giving validity to the work presented here.

Quantitative microbial risk assessment for crops irrigated with wastewater from the WWTP of Ilha Solteira (SP)

Resumen Éste trabajo evaluó cuantitativamente el riesgo microbiano por consumo de vegetales irrigados con afluente crudo y efluente tratado de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de Ilha Solteira-SP. Se estimó el riesgo de infección por virus, bacterias y protozoarios por ingestión cruda de lechuga, repollo y tomate irrigados por aspersión. El número de patógenos se estimó con el número más probable de coliformes fecales registrado en un monitoreo previo realizado a la PTAR. Mediante modelos reportados por la literatura se estimaron el volumen de agua residual remanente en los productos, el decaimiento de los microorganismos y se aplicaron modelos dosis-respuesta para cada microorganismo. Las medianas y el percentil 95 de los riesgos de infección por consumo de lechuga y repollo irrigadas con agua residual cruda o tratada superaron los límites establecidos por la OMS para todos los patógenos, mientras que para tomate en ambos casos el riesgo de infección por Cryptosporidum estuvo debajo de tales límites; para tomate cultivado con efluente tratado la mediana del riesgo de infección por Campylobacter fue menor a los límites de la OMS. El postratamiento del efluente para inactivación de patógenos reduciría los riegos de infección y viabilizaría la irrigación de las culturas analizadas.

Abstract This work has quantitatively evaluated the microbial risk by consumption of crops irrigated with raw affluent and treated effluent from the wastewater treatment plant (WWTP) of Ilha Solteira-SP. It was estimated the risk of infec tion for virus, bacteria and protozoa due ingestion of raw lettuce, cabbage and tomato irrigated by sprinkling. The number of pathogens was estimated with the most probable number of fecal coliforms found at a previous monitoring carried in the WWTP. Using models reported by the literature, the volume of wastewater remaining in the products and the decay of microorganisms were estimated, and dose-response models were applied for each microorganism. The medians and the 95th percentile of the risks of infection by the ingestion of lettuce and cabbage irrigated with raw or treated wastewater were higher than the limits set by the WHO for all pathogens, while for tomato, in both cases, the risk of infection by Cryptosporidium was below the limit; for tomato cultivated with treated effluent, the median of the risk of infection by Campylobacter was lower than the limits set by the WHO. The post treatment of the effluent for inactivation of pathogens would reduce the risks of infection and would allow the irrigation of the analyzed cultures.

Experimental study of Colombian volcanic ash soil classification in the Colombian southwest with SUCS, AASHTO method and a new classification method

Resumen Se presentan los resultados de un estudio comparativo entre tres sistemas de clasificación de suelos finos: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), American Association of State Highway Officials (AASHTO) y una nueva clasificación de suelos basada en la sensibilidad eléctrica [1]. La nueva clasificación utiliza parámetros tales como la sensibilidad química del suelo y las propiedades en los fluidos de poro, los cuales no se han tenido en cuenta en los métodos de clasificación que en la actualidad se utilizan en la geotecnia. Estos tres métodos se aplican a muestras de suelos derivados de cenizas volcánicas que son de particular interés en la Región Andina de Colombia por ser un suelo de ocurrencia común, en una de las zonas con más densidad de población del país. Como conclusión importante del estudio se obtuvo que una clasificación de suelo basado en la sensibilidad eléctrica de las partículas describe mejor el comportamiento plástico de suelos derivados de ceniza volcánica, y mejora finalmente la solución de ingeniería seleccionada.

Abstract It is presented the results of a comparative study of three classification sys tems for fine soils: The Unified System of Soil Classification (USCS), American Association of State Highway Officials (AASHTO) and a new soil classification based on electrical sensitivity [1]. The new classification uses parameters such as chemical sensitivity and properties in soil pore fluids that have not been taken into account by the classification methods currently used in geotechnics. These three methods are applied to samples of soils derived from volcanic ash that are of particular interest in the Andean region of Colombia to be a common occurrence groundfloor in one of the location most densely populated in the country. As an important conclusion of the study, it was obtained that a soil classification based on the electrical sensitivity of the particles better describes the plastic behavior of soils derived from volcanic ash, ultimately enhancing the selected engineering solution.

Thermogravimetric characterization of chars of waste from Isabella grape (Vitis labrusca)

Resumen En este artículo se presenta el análisis termogravimétrico de los carbonizados de los residuos del cultivo (sarmientos) y del procesamiento de la uva (escobajos, hollejos y semillas). Los carbonizados se obtuvieron en un sistema de desvolatilización a 600 y 800 °C, en atmósfera de nitrógeno con un 2,00 % en volumen de oxígeno. Los carbonizados se caracterizaron por medio de análisis próximo y último, y por termogravimetría dinámica en atmósfera oxidante. Del análisis próximo se determinó el índice de reactividad (MV/CF), con el análisis último se establecieron las relaciones atómicas H/C y O/C, y por medio del análisis termogravimétrico se obtuvieron los perfiles de combustión de los residuos de la uva (curvas TG-DTG). Se encontró que el proceso de desvolatilización incrementa el valor energético de los residuos sin carbonizar. Además, el índice de reactividad (MV/CF) y las relaciones atómicas H/C y O/C, disminuyeron con el aumento de la temperatura de desvolatilización. También se encontró que los perfiles de combustión de todos los residuos presentan tres picos de degradación, constituidos por una zona de secado y dos zonas de reacción, de las cuales una es de liberación y combustión de volátiles y la otra de combustión del carbono fijo.

Abstract This article describes the thermogravimetric analysis of carbonized crop residues (branches) and processing of grapes (stalks, skins and seeds). Chars were obtained in a devolatilization system to 600 and 800 °C, under nitrogen atmosphere with 2.00 % oxygen in volume. Chars were characterized by proximate and ultimate analysis, and through the dynamic thermogravimetry in an oxidizing atmosphere. From proximate analysis it was determined the reactivity index (MV/CF), with ultimate analysis was obtained the atomic ratios H/C and O/C, and by means of thermogravimetric analysis the profiles combustion of grape waste was obtained (curves TG-DTG). It was found that the devolatilization process increases the energy value of the waste without devolatilization. Moreover, the reactivity index (MV/CF) and the atomic ratios H/C and O/C, decrease with increasing devolatilization temperature. It was also found that the profiles combustion of all waste have three peaks degradation, consisting of a drying zone and two reaction zones, one of which is release and volatile matter combustion and the other zone is fixed carbon combustion.

Artifical intelligence to determine if liquified natural gas in short sea shipping is a social bet

Resumen El impulso del short sea shipping desarrollado por la Unión Europea con el fin de reducir la congestión en sus principales corredores, ha derivado en la necesidad de buscar combustibles alternativos que sean más amigables con el medio ambiente, tales como el gas natural licuado. En este artículo se pretende conocer si el empleo de gas natural licuado como combustible alternativo tiene incidencia sobre componentes sociales, al emplear para esto inteligencia artificial a través de redes bayesianas.

Abstract The impulse of the short sea shipping, developed by the European Union to reduce congestion in its main corridors, has led the need to look for alternative fuels more environmental friendly, such as liquefied natural gas. This article aims to know if the use of liquefied natural gas, as an alternative fuel for short sea shipping, has an impact on social components, using artificial intelligence.

Analysis of deflections and settlements in deep excavations on soft soils of Bogotá

Resumen La ejecución de excavaciones profundas puede generar efectos adversos como daños estéticos, funcionales y eventualmente el colapso en construcciones aledañas causados por movimientos excesivos del terreno; es por ello que estimar previamente las deflexiones en el sistema de contención y asentamientos en áreas vecinas es necesario para garantizar la seguridad de excavaciones durante el proceso constructivo. En este artículo se presentan los resultados de múltiples simulaciones numéricas de excavaciones profundas en 2D, adoptando el criterio de estados límites de servicio, que permiten evaluar su comportamiento en el proceso constructivo y con uso contemplado para líneas de transporte o sótanos de edificaciones. Los análisis se llevaron a cabo con diferentes sobrecargas, perfiles de suelos blandos, secuencias de excavación y espesores de elementos de soporte. Finalmente, con los resultados obtenidos se presentan herramientas gráficas que sirven para estimar deformaciones como las deflexiones en muros de contención y asentamientos del terreno que pueden ocurrir en proyectos de similares características.

Abstract The execution of deep excavations can generate adverse effects as aesthetic, functional damages and eventually collapse in surrounding constructions cau sed by excessive ground movements; because of that, the previous estimation of wall deflections and ground settlement in neighboring areas is needed to guarantee the excavations safety during the construction process. This paper presents the results of multiple numerical simulations of 2D deep excavations adopting the service limit states criterion, which allow to evaluate their beha vior in the construction process and considering their use in transport lines or building basements. The analysis included different building loads, soft soil profiles, excavation sequences and thickness of support elements. Finally, with the obtained results, graphical tools are presented which are used to estimate deflections in retaining walls and Ground surface settlements that can occur in projects of similar characteristics.

Statistical control for monitoring the process of cutting soap bars

Resumen Este estudio tiene como propósito aplicar la metodología de las cartas de control estadístico de procesos en el monitoreo del peso neto de pastillas de jabones de una línea de producción, con el objetivo de evaluar la evolución de esta variable como característica de calidad del producto; se comparan los resultados de las cartas tradicionales con respecto a cartas con memoria EWMA. En los procesos fabriles en los que los desajustes que se presentan son mínimos, los gráficos Shewhart pueden ser poco sensibles a estos desajustes, los cuales pueden tardar mucho tiempo en detectarse. En este estudio se aplican cartas de control EWMA, las cuales son más apropiadas que las tradicionales para detectar pequeños desajustes con mayor rapidez. Disponer de las cartas CEP para el monitoreo y el posterior análisis de las variables de proceso permitirá detectar de manera oportuna los cambios en la calidad del producto, evaluar aspectos de la calidad de los procesos de manufactura y ejercer mejoras continuas en estos.

Abstract This study aims to apply the methodology of statistical process control charts in the monitoring of the net weight of soap bars of a production line, with the objective of evaluating the evolution of this variable as a characteristic of product quality; the results of traditional charts are compared to EWMA memory charts. In manufacturing processes where the misalignments are minimal, Shewhart charts may be less sensitive to these mismatches, which may take a long time to be detected. In this study are applied EWMA control charts that are more appropriate than traditional ones to detect small mismatches more quickly. Having the CEP charts for the monitoring and subsequent analysis of the process variables will enable timely detection of changes in product quality, evaluation of quality aspects of the manufacturing process and continuous improvement in the processes.

Advanced metering infrastructure in Colombia: benefits, challenges and opportunities

Resumen Los medidores inteligentes de energía, junto con su infraestructura de comunicaciones, potencia y control, constituyen un sistema asociado a redes eléctricas de interés a nivel mundial. La implementación masiva de estas tecnologías requiere no solo del manejo conceptual correspondiente, sino también de la formulación de políticas y marcos regulatorios, el análisis de los beneficios que conllevan y las barreras que se presentan para su uso. En este artículo se presenta un esquema que integra a los actores, procesos y funcionalidades asociados a sistemas de medición avanzada mediante una infraestructura de hardware y software apropiada. Se comparan casos de éxito de uso masivo de medidores inteligentes, se analizan los beneficios y barreras para plantear escenarios futuros posibles en Colombia y presentar algunos casos de uso aplicables.

Abstract Smart meters including communications, power and control infrastructure re quired for optimum operation are one of the world’s most important topics in smart grids. The massification of these technologies requires theorics knowledge and also the formulation of policies and regulatory frameworks, analysis of associated benefits and the barriers that arise for their implementation. This paper presents a scheme that integrates the stakeholders, processes and functionalities associated with advanced metering infrastructure through an appropriate hardware and software systems. Successful use cases of smart meters are compared, the benefits and barriers to possible future scenarios in Colombia are analyzed and some applicable use cases are presented.

Relevant aspects of the mobility and its relation with environment in the Valle de Aburrá: a review

Resumen Debido al creciente número de la población vehicular en las ciudades y la necesidad de realizar desplazamientos urbanos, se han generado perjuicios a la sociedad como, por ejemplo, la contaminación ambiental y la congestión del tráfico vehicular. Este artículo presenta una revisión bibliográfica del estado del arte de los aspectos más importantes de este problema, investigaciones que se han realizado para reducirlo y, en particular, las estrategias propuestas aplicadas en Medellín por parte del Área Metropolitana del Valle de Aburrá. Finalmente, se realiza una comparación con las diferentes aproximaciones que se han implementado en algunas ciudades del mundo altamente pobladas.

Abstract Due to the growing number of vehicular population in the cities and the need to carry out urban displacements, it has been generated harm to the society such as environmental pollution and traffic congestion. This article presents a review of the most important aspects of this problem, research that have been done to reduce them and in particular, strategies proposed by Metropolitan area of the Valle de Aburrá applied to Medellín city. Finally, a comparison was made of the different approaches implemented in some highly populated cities.