Ciencia e Ingeniería Neogranadina

AN ORGANIC LOAD INFLUENCE UPON 3-STAGE RBC REACTORS PERFORMANCE TO TREAT A SYNTHETIC EFFLUENT

RESUMEN El presente artículo incluye el estudio de la influencia de la carga orgánica (CO) sobre la eficiencia de reactores biológicos rotativos de contacto (RBC), aerobios de tres etapas, al tratar un efluente industrial sintético, con la finalidad de establecer la adecuación del efluente final con respecto a los límites de descarga establecidos en la normativa de Venezuela. Durante la experimentación, se evaluaron pH, alcalinidad total, oxígeno disuelto, demanda biológica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), sólidos suspendidos totales (SST), nitrógeno total Kjeldahl (NTK), NH4+, NO2- y NO3-, de acuerdo con los métodos estándares. La variación de la CO aplicada se obtuvo mediante modificación del tiempo de retención hidráulico (TRH), (24, 12 y 6 h), y se mantuvo constante la DQO de entrada (influente sintético de sacarosa+ urea). La mayor eficiencia de remoción de DQO se obtuvo para un CO global de 11,68 gDQO/m².d (96,25%; TRH=12 h). Para los TRH 24 y 12 h, la eficiencia de remoción global de N-total fue de 66,92 y 62,95%, respectivamente. La mayor remoción de C y de N se obtuvo en la primera etapa de los reactores y se logró cumplir con el límite venezolano permisible de descarga para DQO (<350 mg/L). La posible ocurrencia del proceso de nitrificación repercutió sobre el aumento de las concentraciones de nitrógeno inorgánico en el efluente final.

ABSTRACT This paper deals with the organic load rate (OLR) influence upon removal efficiency of aerobic rotating biological contactor (RBC), i.e. 3-stage reactors by treatment of an industrial synthetic effluent in order to establish adjustment of closing effluent in compliance with Venezuelan legislation. Upon experiment and based on standard methods we evaluated pH, total alkalinity, dissolved oxygen, biological oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total suspended solid (TSS), overall Kjeldahl nitrogen (TKN), NH4+, NO2- and NO3-. A variation of OLR applied was obtained by modifying hydraulic retention time (HRT) (24, 12, and 6 h), staying constant the initial COD (synthetic influent of sucrose+ urea.) The greater efficiency of COD removal was got for an overall OLR of 11.68 gCOD/m².d (96.25%, HRT=12 h.) Removal efficiencies of overall N-total in HRT 24 and 12 h were 66.92 and 62.95%, respectively. The major C&N removal was got during the first stage of reactors to comply with Venezuelan COD allowable limit (<350 mg/L). A likely occurrence of nitrification process triggered increased inorganic nitrogen concentrations by final effluent.

A MODEL FOR A DISRUPTED MASS MOVEMENT PROCESS SIMULATION. A COMPARISON AGAINST THE INFINITE SLOPE METHOD

RESUMEN Como una forma alternativa a los métodos convencionales para analizar la estabilidad de taludes, este artículo implementa un procedimiento para modelar los flujos de material desagregado que parten de la mecánica de medios continuos (perspectiva Euleriana), propuesta por Iverson y Delinger [1]. Esta metodología supone el comportamiento de una mezcla de fluido newtoniano y sólido cuya interacción friccional se representa por la ley de fricción de Coulomb. La ecuación de momentum es simplificada de tal forma que permite generar una solución analítica, a la cual se le hizo un análisis de sensibilidad. Los resultados del análisis de sensibilidad muestran que los parámetros que más influyen en el modelo son: el ángulo de talud, el ángulo de fricción del lecho y la fracción de presión de poros, que a su vez, determinan la estabilidad del talud. Como ventaja adicional a los métodos usuales de estabilidad de taludes basados en equilibrio límite, el método implementado además de tener en cuenta el modo de deformación en campo, entrega el factor de seguridad, y lo más importante, calcula la velocidad de la masa deslizada y la distancia que recorre. Los resultados se pueden utilizar como insumo parcial para evaluar tanto la amenaza probabilística como la vulnerabilidad de infraestructura afectada por flujo de material desagregado.

ABSTRACT As an option against typical methods for slope stability analysis, this paper implements a procedure to model material flows from continuum mechanics (Eulerian approach), proposed by Iverson and Denlinger [1]. This methodology involves the behavior of a Newtonian fluid-and-solid mixture whose friction interaction is denoted by the Coulomb law. The momentum equation is simplified in such a way that generates an analytic solution, which was used to perform a sensitivity analysis. The sensitivity analysis shows the most relevant parameters in the model, i.e. slope angle, bedrock friction angle and pore pressure fraction, which govern the slope stability. As a further advantage compared against typical methods of slope stability based on limit equilibrium, the method implemented takes into account not only the field deformation mode but the safety factor, and most importantly, calculates the speed of the sliding mass and distance covered. The results may be used as a partial input to assess both hazard and vulnerability probabilistic of infrastructure impacted by a disrupted material flow.

A RUN-OFF TREATMENT BY MADE WETLANDS - A REVIEW

RESUMEN La concentración de contaminantes en aguas lluvia es un tema que preocupa a las entidades gubernamentales porque deterioran la calidad hídrica de las fuentes receptoras. En varios países, se han iniciado investigaciones y desarrollo de metodologías para tratar este tipo de aguas. Una de estas técnicas es la ejecución de humedales artificiales, y es una de las más aceptadas por su gran eficiencia en la remoción de contaminantes. El presente artículo expondrá el estado del conocimiento, estudiando los métodos de diseño, eficiencias y las nuevas tendencias en la investigación de humedales artificiales que tratan aguas lluvia y/o escorrentía urbana.

ABSTRACT The pollutant concentration of rainwater is a critical issue for government agencies since impairs the water quality at receiving sources. Some countries have begun research and developed systems for treatment of those waters where made wetland is the most common structure used. This paper offers a review of made wetland to runoff treatment, including design, effectiveness and new trends to research of made wetlands to treat rainwater and/or urban runoff.

A SIMULATION OF PYROCLASTIC FLOWS AT CERRO MACHIN VOLCANO USING ARCGIS^© TOOLS

RESUMEN Cerro Machín es un volcán activo, caracterizado en el pasado por erupciones explosivas de tipo pliniano y ubicado en un sector de gran importancia económica. Desde la década de los noventa se han desarrollado varios modelos de simulación para determinar el área que podría resultar afectada en una nueva erupción, pero estos modelos se basan en programas con variables predeterminadas que no son fácilmente modificables. Por tanto, se diseñó una aplicación del modelo de simulación Model Builder de las herramientas del software ArcGIS© para facilitar el proceso de análisis de los flujos piroclásticos expulsados por ese volcán en tres eventos eruptivos identificados y modelados previamente, con el objetivo de crear una aplicación fácilmente adaptable a cambios en las variables de simulación y que pudiera ser empleada también para modelar otros volcanes. Los resultados obtenidos resultan compatibles y similares a los obtenidos en simulaciones previas, lo que indica que la aplicación desarrollada es funcional.

ABSTRACT Cerro Machin is an active volcano, marked out formerly by explosive Plinian eruptions and located in a critical trade and industry area. Since nineties several simulation models have been developed to establish an area that could be impacted by new eruptions but they are based on predetermined variable programs that are not easily modifiable. Therefore we designed an application of the simulation model Model Builder from ArcGIS© toolbox to ease the analysis process upon pyroclastic flows ejected by that volcano during three events previously identified and modeled in order to generate simply an application adjustable to changes in variables that also could be used to model other volcanoes. Results obtained are compatible and analogous to those ones with previous simulations which indicate a practical developed application.

A PATH PLANNING ALGORITHM FOR MOBILE ROBOTS USING POTENTIAL FIELDS AND SWARMS OF ACTIVE BROWNIAN PARTICLES

RESUMEN En este documento se presenta la propuesta de un algoritmo para planear trayectorias, empleando un modelo de partículas activas brownianas. Existen varios métodos para planear trayectorias en robótica móvil, y uno de los más populares es el basado en campos potenciales artificiales; sin embargo, este método tiene la desventaja de presentar mínimos locales lo cual puede hacer que el robot no logre llegar al punto destino. Aunque ya se han realizado aplicaciones de enjambres de partículas para evadir mínimos locales, en la propuesta aquí presentada, se busca emplear un modelo compacto que permita planear la trayectoria, evadiendo mínimos locales.

ABSTRACT This paper offers a proposal of an algorithm for path planning based on a model of active Brownian particles. There are several methods for trajectory planning in mobile robotics, and the most known is based on artificial potential fields; however this method has a disadvantage of local minima which can make the robot fails to reach the destination. Although applications have been made to avoid local minima using swarms of particles, this proposal seeks to use a compact model that allows the trajectory planning eluding local minima.

A CALCULATION OF CUTOFF FREQUENCY TO STEP-INDEX OPTICAL FIBERS USING MATLAB

RESUMEN El análisis matemático de los modos de propagación y de otros parámetros importantes de operación de las guías de onda y las fibras ópticas se puede encontrar al resolver las cuatro ecuaciones de Maxwell y satisfacer adecuadamente las condiciones de frontera en cada caso analizado de acuerdo con su geometría y los materiales con los cuales esté constituido. Sin embargo, estas soluciones resultan muy laboriosas y a veces confusas para los estudiantes que las enfrentan por primera vez. En el presente trabajo se desarrolló e implementó una aplicación utilizando la herramienta Matlab que facilita a los estudiantes y docentes, el procedimiento y los cálculos que se llevan a cabo para obtener algunos parámetros como la apertura numérica, frecuencia de corte normalizada y frecuencia de corte normal para las fibras ópticas de índice escalonado, partiendo de los índices de refracción y el radio del núcleo.

ABSTRACT The math analysis of propagation modes and other relevant operating parameters to waveguides and optical fibers can be found by solving the four equations of Maxwell, and also meeting effectively boundary conditions analyzed for each case according to geometry and materials they are produced with. These solutions however are quite difficult and sometimes confusing for students who use them first time. In this paper we developed and implemented an application using Matlab tool, which provides students and teachers the procedure and calculations carried out to get some parameters, such as numerical aperture, normalized cutoff frequency and actual cutoff frequency to step-index optical fibers based on refractive indices and a core radius.

AN APPROACH TO AUTONOMOUS NAVIGATION OF A MOBILE PLATFORM USING A STEREOSCOPIC VISION

RESUMEN La visión artificial intenta capturar información relevante del medio ambiente, utilizando cámaras como sensores de ciertas características (formas, colores, texturas, etc.), para el funcionamiento adecuado de algunos mecanismos. Con el fin de obtener una imagen idéntica al entorno real, es necesario generar imágenes estereoscópicas que nos permita obtener la profundidad y así conseguir una representación en 3D. En este documento se plasma cómo se realizó la integración de un sistema de visión estereoscópica artificial a un robot móvil, con el objetivo de reconocer y seguir el centro de un camino. Dicho sistema se encarga de la adquisición, procesamiento y caracterización de imágenes, utilizando procedimientos fuera de línea para calibrar las cámaras y los métodos en línea para generar el mapa de disparidad, aplicación del operador Canny y la Transformada de Hough, empleando las librerías de OpenCV en un proyecto de Consola Win32 en C++. Es importante mencionar que los algoritmos desarrollados en este trabajo fundamentalmente son para ambientes estructurados. Los ambientes pueden clasificarse en: estructurados, no estructurados y semi-estructurados.

ABSTRACT An artificial vision tries to capture relevant information from environment using cameras as sensors of certain characteristics (shapes, colors, textures, etc.) for a proper functioning of some mechanisms. In order to get an identical image to real environment, it is required to generate stereoscopic images that allow us to get the depth and thus a 3D representation. This paper shows an artificial stereoscopic vision system incorporated to a mobile robot to recognize and follow the center of a path. Such a system handles the capture, processing and characterization of images using offline procedures such to standardize cameras and online methods for a disparity mapping generation, application of the Canny edge detector and the Hough transform, using the OpenCV libraries in Win32 Console project in C++. It`s important to mention that algorithms developed in this work are fundamentally for structured environments. Environments can classified as follows: structured, non-structured and semi-structured.

STRATEGY TO REDUCE THE UNCERTAINTY INTERVALS APPLIED IN FAULT LOCATION FOR POWER DISTRIBUTION SYSTEMS

RESUMEN El método de localización propuesto en este artículo se basa en una estrategia iterativa que determina el valor mínimo de la reactancia de falla, utilizando la técnica de reducción de intervalos de incertidumbre de Fibonacci. Esta técnica mejora el método de localización de fallas debido a que aumenta su precisión, mediante la aplicación de un tamaño de paso variable para determinar el valor absoluto de la reactancia de falla. La estrategia utiliza las mediciones de tensión y corriente en la subestación, por lo tanto, considera las variaciones en los estados de pre-falla y falla. El método se valida en el sistema de prueba IEEE 34 nodos conformado por laterales monofásicos, bifásicos y trifásicos, para todos los tipos de fallas y considerando resistencias de falla entre 0 y 40ohms. Los resultados obtenidos muestran errores de estimación inferiores al 1,8%, lo cual confirma la validez de la propuesta.

ABSTRACT In this paper, a strategy based on an iterative algorithm used to determine the minimum fault reactance, applied to reduce the Fibonacci uncertainty intervals is proposed. This strategy increases the accuracy of the proposed fault location using a variable step to calculate the minimum fault reactance. The algorithm uses measurements of voltages and currents at the power substation also considering variations between pre-fault and fault steady states. The strategy is validated at the IEEE 34 test feeder, considering single-phase, two-phase and three-phase faults and also fault resistances from 0 to 40 ohms. According to the obtained results, the estimation error is lower than 1.8%, which validates the good performance of the proposed approach.

A NETWORK DESIGN FOR A REVERSE LOGISTICS: A REVIEW AND A PRACTICAL APPLICATION

RESUMEN Este artículo presenta una revisión de diferentes modelos de programación matemática y técnicas de solución, aplicadas en la solución de problemas de diseño de redes de logística inversa, en donde se describen las principales contribuciones y se comparan varios tratamientos, modelos y algoritmos de solución. Adicionalmente, se ha desarrollado una aplicación al caso específico de la gestión de llantas fuera de uso en las ciudades de Pereira y Dosquebradas (Colombia), evaluando las alternativas que existen en la recuperación y valorización de este tipo de residuo, con el fin de incurrir en el menor costo posible y/o generar beneficios para la Región.

ABSTRACT This paper offers a review of several math programming models and resolution techniques applied to solve design issues of reverse logistic networks, which describes the key contributions and compares several approaches, models and solution algorithms. Additionally, an application has been developed for a specific management of disused tires in Pereira and Dosquebradas (Colombia), evaluating choices to recovery and assessment of such a waste in order to generate the lowest cost and/or produce benefits for that area.

IMPRO4 - SAAS FOR ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT

RESUMEN Este artículo presenta el programa IMPRO4-EIA, aplicación informática diseñada expresamente para realizar el Estudio de Impacto Ambiental de un proyecto y sus alternativas, en forma sistemática, rápida, eficaz y eficiente, de acuerdo con el contenido que fija la legislación vigente y con el estilo de los más modernos enfoques. Dicho estudio supone el principal soporte técnico de la Evaluación Impacto Ambiental (EIA). El manejo del programa por parte del usuario sigue un proceso conversacional, de tal modo que permite simular distintas hipótesis de trabajo (cambiar criterios, valoraciones, juicios, etc.), obteniendo respuestas rápidas. Dicha posibilidad es de gran interés, dada la incertidumbre inherente a los estudios de impacto ambiental derivada de su carácter predictivo, de su complejidad y de la necesidad de incluir juicios de valor durante todo el proceso de elaboración, debido a que una de las formas más útiles de tratar la incertidumbre, consiste en hacer análisis de sensibilidad, es decir, analizar cómo cambian los resultados cuando se cambian las hipótesis de trabajo, lo cual sólo puede hacerse de manera eficaz cuando se dispone de una herramienta que permita obtener tales resultados con rapidez.

ABSTRACT This paper introduces IMPRO4-EIA, software designed to develop the Environmental Impact Analysis of a project and its alternatives. It works in a systematic, fast, effective and efficient way in compliance with the current rules and latest approaches. This study is the main support of the Environmental Impact Assessment (EIA). The operation of this program is based on a conversational method in order to reproduce several work hypothesis, which enables the user to take into account several criteria, assessments, judgments… obtaining results very quickly. Its complex nature inherent in the course of its process’ uncertainty makes this procedure of great interest. And this because one of the most useful ways of dealing with uncertainty is to carry out sensitivity analysis, i.e. to analyze how the results change as working hypotheses change which can only be done effectively with the proper tool to get such results quickly.