Revista Ingenierías Universidad de Medellín

Editorial

Study of a Saharan Dust Intrusion into the Colombian Atmosphere

Resumen El desierto del Sahara es una de las principales fuentes de material particulado en el mundo, el cual tiene la capacidad de afectar la calidad del aire a miles de kilómetros de la fuente. Las intrusiones de este polvo en el Caribe están bien documentadas; sin embargo, no se han reportado intrusiones de este contaminante en grandes ciudades colombianas. En este artículo se analiza y determina la posible relación entre las emisiones de polvo del Sahara y un episodio de alta contaminación que se registró en Bogotá y Medellín a finales de junio de 2014. Se utilizaron los datos registrados por las redes de calidad del aire de Bogotá y Medellín, la densidad másica de columna de polvo del proyecto Merra-2 y los resultados del modelo NMMB/BSC-Dust. Se rastrearon las trayectorias y el origen de las masas de aire por la implementación de Hysplit, y el tipo de aerosol fue obtenido por medio del sensor Caliop-Calipso.

Abstract The Sahara Desert is one of the main sources of particulate matter (PM) in the world. This PM has the ability to affect air quality thousands of miles from the source. The intrusions of this dust in the Caribbean are well documented; however, no intrusions of this pollutant have been reported in large Colombian cities. This article analyses and determines the possible relationship between the emissions of dust from the Sahara, and an episode of high pollution that occurred in Bogotá and Medellín at the end of June 2014. The data recorded by the air quality networks of Bogotá and Medellín, the dust column mass density of the Merra-2 project, and the results of the NMMB/BSC-Dust model were used. The origins and trajectories of air masses were tracked by implementing HYSPLIT. The aerosol subtype was obtained from the CALIOP-CALIPSO sensor.

Resumo O deserto do Saara é uma das principais fontes de material particulado (MP) no mundo. Esse MP tem a capacidade de afetar a qualidade do ar a milhares de quilômetros da fonte. As mobilizações desse pó ao Caribe estão bem documentadas; contudo, não foram relatadas intrusões desse poluente em grandes cidades colombianas. Neste artigo, é analisada e determinada a possível relação entre as emissões de pó do Saara e um episódio de alta poluição registrado em Bogotá e Medellín no final de junho de 2014. Utilizaram-se os dados registrados pelas redes de qualidade do ar dessas cidades, a densidade mássica de coluna de pó do projeto Merra-2, os resultados do modelo NMMB/BSC-Dust. Além disso, implementou-se o modelo Hysplit para determinar as origens e trajetórias das massas de ar presentes durante o episódio.

Application of MgSO ₄ · 7H ₂ O and Fly Ash as a Reinforcement in the Matrix of Solid Ceramic Units

Resumen Se reportan las composiciones químicas obtenidas por FRX de arcilla y cenizas volantes producto de la combustión de carbón en un horno tipo colmena. Se seleccionaron las cantidades de arcilla, ceniza volante y sulfato de magnesio (MgSO4 • 7H2O) en función de su composición química para lograr una eflorescencia total en la superficie del ladrillo (unidad cerámica maciza). Una vez se conformaron por prensado las unidades de mampostería, se sometieron a tratamiento a 400 °C durante dos horas con el fin de eliminar la humedad, una vez alcanzaron 950 °C se cocinan en esta temperatura durante tres horas. Se estableció la composición química de las eflorescencias en la superficie de las probetas por medio de FRX, se analizó morfológicamente el corte transversal de un ladrillo, y por último, las probetas se sometieron a ensayos de compresión para determinar su resistencia y de absorción máxima de agua, teniendo en cuenta la norma técnica colombiana NTC 4205.

Abstract Chemical compositions obtained by XRF from clay and fly ash from coal combustion in a hive furnace are reported. The quantities of clay, fly ash and magnesium sulphate (MgSO4 · 7H2O) were selected according to their chemical composition to achieve total efflorescence on the surface of the brick (solid ceramic unit). Once the masonry units were formed by pressing, they were treated at 400 °C for two hours to remove moisture, and once they reached 950 °C, they were cooked at this temperature for three hours. The chemical composition of the efflorescence on the surface of the specimens was established by XRF, the cross section of a brick was morphologically analyzed and, finally, the specimens were subjected to compression tests to determine their resistance and maximum wáter absorption, taking into account Colombian technical standard NTC 4205.

Resumo Relatam-se as composições químicas obtidas por FRX de argila e cinzas voadoras produto da combustão de carvão num forno tipo colmeia. Foram selecionadas as quantidades de argila, cinza voadora e sulfato de magnésio (MgSO4 • 7H2O) em função de sua composição química para atingir uma eflorescência total na superfície do tijolo (unidade cerâmica maciça). Assim que as unidades de alvenaria foram prensadas, foram submetidas a tratamento a 400 °C durante duas horas, a fim de eliminar a umidade; uma vez tenham atingido 950 °C, foram cozidas nessa temperatura durante três horas. Foi estabelecida a composição química das eflorescências na superfície das provetas por meio de FRX; logo, foi analisado morfologicamente o corte transversal de um tijolo e, por último, as provetas foram submetidas a ensaios de compressão para determinar sua resistência e absorção máxima de água, considerando a norma técnica colombiana NTC 4205.

Kinetics of Combustion of Densified Fuels from Residues of Isabella Grape Processing (Vitis labrusca L.)

Resumen Este artículo presenta los resultados de la cinética de combustión por termogravimetría de briquetas preparadas con residuos de sarmientos, hollejos, escobajos y semillas, obtenidos del cultivo y procesamiento de la uva isabella (Vitis labrusca L.). Las briquetas fueron preparadas por compresión y caracterizadas por análisis próximo, análisis elemental y análisis termogravimétrico (TGA). El TGA se llevó a cabo a tres velocidades de calentamiento y en atmósfera de aire. Con los resultados del TGA se determinó la energía de activación por los métodos isoconversiones de Starink y Friedman, y el orden de reacción por el método de Avrami. Se encontró que el método Starink tiene mayor precisión que el método Friedman para el cálculo de la energía de activación. Además, los valores de orden de reacción son muy similares en los residuos y mezclas analizadas.

Abstract This paper presents the results of the kinetics of combustion by thermogravimetry of briquettes prepared with residues of vine shoots, skins, stalks and seeds, obtained from the cultivation and processing of Isabella grapes (Vitis labrusca L.). The briquettes were prepared by compression and characterized by near analysis, elemental analysis and thermogravimetric analysis (TGA). The TGA was carried out at three heating rates and in air atmosphere. With the results of the TGA the activation energy was determined by the Iso-conversion methods of Starink and Friedman, and the order of reaction by the Avrami method. The Starink method was found to be more accurate than the Friedman method in calculating activation energy. In addition, reaction order values are very similar for the residues and mixtures analyzed.

Resumo Este artigo apresenta os resultados da cinética de combustão por termogravimetria de briquetes preparados com resíduos de sarmentos, bagaços, engaço e sementes, obtidos do cultivo e processamento da uva Isabel (Vitis labrusca L.). Os briquetes foram preparados por compressão e caracterizados por análise próxima, análise elementar e análise termogravimétrica (TGA). A TGA foi realizada a três velocidades de aquecimento e em atmosfera de ar. Com os resultados da TGA, determinou-se a energia de ativação pelos métodos isoconversões de Starink e Friedman, e a orden de reação pelo método de Avrami. Constatou-se que o método Starink tem maior exatidão que o de Friedman para o cálculo da energia de ativação. Além disso, os valores de ordem de reação são muito semelhantes nos resíduos e misturas analisadas.

Recommendations for the Design and Construction of Reinforced Concrete Strip Road Pavements

Resumen La construcción de pavimentos en placa-huella de concreto reforzado se ha incrementado en Colombia en los últimos años. La gran mayoría de los proyectos se basa en la especificación 500-1P que presenta un diseño general, del cual se desconocen los criterios tenidos en cuenta en su elaboración, lo que genera muchas dudas para su uso en diferentes proyectos. En el presente artículo se hace un análisis de los pavimentos en placa-huella, y se dan recomendaciones de diseño y construcción de este tipo de pavimentos, considerando las condiciones de uso actual, las cargas esperadas, las características de suelo de soporte y las calidades de los materiales.

Abstract The construction of reinforced concrete strip road pavements has increased in Colombia in recent years. The vast majority of the projects are based on the 500-1P specification, which presents a general design, of which the criteria taken into account in its elaboration are unknown, which generates many doubts for its use in different projects. In the presentarticle, an analysis of strip road pavement is made and recommendations are given for the design and construction of this type of pavement, taking into account current conditions of use, expected loads, characteristics of the supporting soil, and the quality of materials.

Resumo A construção de pavimentos em placa de concreto armado tem aumentado na Colômbia nos últimos anos. A grande maioria dos projetos baseia-se na especificação 500-1P, que apresenta um desenho geral, do qual se desconhecem os critérios considerados em sua elaboração, o que gera muitas dúvidas para seu uso em diferentes projetos. Neste artigo, faz-se uma análise dos trilhos em placa de concreto e dão-se recomendações de desenho e construção desse tipo de pavimentos, levando em conta as condições de uso atual, as cargas esperadas, as características de solo de suporte e a qualidade dos materiais.

Change in Geotechnical Properties of a Soil Subject to Laboratory Ignition

Resumen Las zonas tropicales son regiones sometidas a ambientes cálidos, y sus suelos, en especial en aquellas áreas cubiertas de vegetación, pueden estar expuestos a eventos como los incendios. Las altas temperaturas que se pueden alcanzar en estos eventos causan variaciones en algunas de laspropiedades geotécnicas de los suelos, influenciando el comportamiento del material, y pueden dar origen a procesos erosivos, que en muchos casos preceden a movimientos en masa. El siguiente artículo expone lo que ocurre en un suelo sometido a un proceso de ignición en el laboratorio, analizando las variaciones en algunas propiedades físicas (contenido dehumedad, límites de Atterberg, gravedad específica y granulometría), químicas (pH y capacidad de intercambio catiónico), mineralógicas, estructurales y mecánicas (succión, desagregación y pinhole test); mostrando claramente que el material se torna más ácido con mayor relación de vacíos, menor capacidad de intercambio catiónico, menor cantidad de caolinita, plasticidad y succión, y variación en su textura, con un consecuente aumento en la erodabilidad.

Abstract Tropical areas are regions subject to warm environments and their soils, especially in areas covered with vegetation, may be exposed to events such as fires. The high temperatures that can be reached in these events cause variations in some of the geotechnical properties of soils, influencing the behavior of the material, and can give rise to erosive processes, which in many cases precede mass movements. The following article describes what happens in a soil that has undergone an ignition process in the laboratory, analyzing the variations in some physical (moisture content, Atterberg limits, specific gravity and granulometry), chemical (pH and cation exchange capacity), mineralogical, structural and mechanical (suction, disintegration and pinhole test) properties; clearly showing that the material becomes more acidic with a higher void ratio, less catión exchange capacity, less kaolinite, plasticity and suction, and variation in texture, with a consequent increase in erodibility.

Resumo As zonas tropicais são regiões submetidas a ambientes quentes, e seu solo, em especial naquelas áreas cobertas de vegetação, podem estar expostos a eventos como os incêndios. As altas temperaturas a que podem chegar nesses eventos causam variações em algumas das propiedades geotécnicas dos solos, influenciando o comportamento do material, e podem dar origem a processos de erosão que, em muitos casos, precedem a movimentos em massa. Este artigo expõe o que ocorre num solo submetido a um processo de ignição em laboratório analisando as variações em algumas propriedades físicas (conteúdo de umidade, limites de Atterberg, gravidade específica e granulometria), químicas (pH e capacidade de intercâmbio catiônico), mineralógicas, estruturais e mecânicas (sucção, desagregação e pinhole test); mostra claramente que o material se torna mais ácido com maior relação de vazios, menor capacidade de intercâmbio catiônico, menor quantidade de caulinita, plasticidade e sucção, e variação em sua textura, com um consequente aumento na erodibilidade.

Investment in Road Infrastructure and Its Impact on the Economic Development: An Analysis Approach to the Infrastructure Case in Colombia (1993-2014)

Resumen El objetivo es analizar la evolución y la relación entre inversión e infraestructura vial y el crecimiento económico de Colombia, comparando con algunos países de Latinoamérica. Adicionalmente, se establece la relación por medio de indicadores macroeconómicos e infraestructura vial, de competitividad de Colombia frente a países vecinos. Para lograrlo se analiza el histórico por medio de las distintas generaciones de concesiones que se han gestado en el período 1993-2014; se busca revisar la bibliografía asociada a la tendencia internacional de vincular mayor participación del sector privado de la economía en el desarrollo de proyectos de infraestructura vial, por medio de asociaciones público-privadas (APP) como mecanismo de vinculación.

Abstract The objective of this article is to analyze the evolution and the relationship between investment and road infrastructure and the economic development of Colombia, making a comparison with some Latin American countries. Furthermore, the relationship through macroeconomic indicators and road infrastructure is established, including Colombia’s competitiveness compared to neighbor countries. In order to achieve this, the historical records are analyzed through different generations of concessions which have been created between 1993 and 2014; the article is further intended to review the bibliography associated to the international tendency to involve more participation of private sector in the development of road infrastructure projects through public and private associations as the specific involvement mechanisms.

Resumo O objetivo é analisar a evolução e a relação entre investimento e infraestrutura viária e o crescimento econômico da Colômbia, comparando alguns países da América Latina. Adicionalmente, estabelece-se a relação a partir de indicadores macroeconômicos e infraestrutura viária, de competitividade da Colômbia frente aos países vizinhos. Para tanto, analisa-se o histórico por meio das diferentes gerações de concessões que foram geridas no período de 1993 a 2014 e busca-se revisar a bibliografía associada à tendência internacional de vincular uma maior participação do setor privado da economia no desenvolvimento de projetos de infraestrutura viária por meio de parcerias público-privadas (PPP) como mecanismos de vinculação.

A Representation Proposal of Practices for Teaching and Learning Software Engineering Using a Semat Kernel Extension

Abstract Software engineering is a discipline oriented to the definition of methods, techniques and tools for developing software products in an efficient and rapid way. Growing demand of such products generates the need of a large amount of software engineers with the technical and social competencies required by software industry. This situation is a challenge for Higher Education Institutions in terms of a training process of future professionals of this discipline. In this sense, such institutions are exploring active teaching strategies for promoting the needed competencies in students. However, an integrated proposal of these teaching approaches is still underdeveloped. In this paper, the authors present a proposal for representing practices for teaching and learning software engineering, oriented to identify the main concepts included in any type of these practices. The proposal is based on the Semat kernel -Essence standard- as universal framework for representing software engineering practices, defining an extension to such kernel. Finally, we present a representation example of a software engineering teaching and learning practice using the Semat Kernel Extension proposed.

Resumen La ingeniería de software es una disciplina orientada a la definición de métodos, técnicas y herramientas para el desarrollo eficiente de productos de software. La demanda creciente de estos productos genera la necesidad de contar con una gran cantidad de ingenieros de software con las competencias técnicas y sociales requeridas por la industria. Esta situación es un desafio para las instituciones de educación superior en relación con el proceso de enseñanza de los futuros profesionales de esta disciplina. En este sentido, estas instituciones están explorando estrategias activas de enseñanza para promover en los estudiantes las competencias necesarias. Sin embargo, una propuesta integradora de estos enfoques de enseñanza no ha sido desarrollada hasta ahora. En este artículo los autores describen una propuesta para representar prácticas de enseñanza-aprendizaje de ingeniería de software, orientada a identificar los principales conceptos incluidos en cualquier tipo de práctica. Esta propuesta está basada en el núcleo de Semat, del estandar Essence, como marco de trabajo universal para la representación de prácticasde ingeniería de software, definiendo una extensión de dicho núcleo. Finalmente, presentamos un ejemplo de representación de una práctica de enseñanza-aprendizaje de ingeniería de software usando la extensión del núcleo de Semat propuesta.

Resumo A computação em nuvem é um modelo onipresente que permite o fornecimento de serviços a clientes que têm acesso a ela de forma fácil e rápida. O software como serviço (SaaS) é um dos modelos de maior uso, por meio do qual os aplicativos se estendem e armazenam pelos clientes via internet, com um navegador web pago por uso. Contudo, por sua complexidade e características - reuso, escalabilidade, elasticidade e personalização -, o SaaS é definido por fluxos de trabalho compostos de microsserviços ou serviços atômicos alojados geograficamente em diferentes lugares. Nesse conteto, o SaaS pode apresentar comportamentos anormais nos resultados ou falhas na aplicação final do usuário em tempo de execução. Neste artigo, apresenta-se um modelo de orquestração dinâmica, cujo objetivo é diminuir as falhas ou os comportamentos anormais dos serviços que participam do processo de execução dos aplicativos de negócios.

Non-Functional Requirements Tendering Based on Knowledge Management: the Merlinn Framework

Resumen La elicitación de requisitos se considera la base para las etapas siguientes del desarrollo del software, e involucra, entre otras, recopilar y analizar requisitos funcionales y no funcionales (RNF). A través de la literatura se evidencia que: (i) hay falta de mecanismos de elicitación de RNF y, (ii) existe un desconocimiento de RNF por los interesados. En este sentido, este artículo presenta el marco de trabajo para la elicitación de requisitos no funcionales basada en la gestión de conocimiento (denominado Merlinn) que busca la visualización de los RNF y una participación activa de los interesados. La evaluación de Merlinn se realizó mediante un estudio de caso en una empresa desarrolladora de software. Los resultados de la evaluación muestran que Merlinn puede ser idóneo y adaptable para apoyar el proceso de elicitación de RNF de la organización, de manera que impacta en la calidad del producto software.

Abstract Requirements solicitation is considered the basis for the next stages of software development, and involves, among others, collecting and analyzing functional and non-functional requirements (FNR). The literature shows that: (i) there is a lack of NFR elicitation mechanisms and (ii) there is a lack of awareness of NFR by stakeholders. In this sense, this article presents the framework for the tendering of non-functional requirements based on knowledge management (called Merlinn) that seeks the visualization of NFRs and the active participation of stakeholders. Merlinn’s evaluation was conducted through a study case in a software development company. The results of the evaluation show that Merlinn can be ideal and adaptable to support the organization’s NRF tendering process, so that it impacts the quality of the software product.

Resumo A elicitação de requisitos é considerada a base para as etapas seguintes do desenvolvimento do software e envolve, entre outras, recopilar e analizar requisitos funcionais e não funcionais (RNF). Por meio da literatura, evidencia-se que (i) há falta de mecanismos de elicitação de RNF e (ii) existe um desconhecimento de RNF pelos interessados. Nesse sentido, este artigo apresenta o referencial de trabalho para a elicitação de RNF baseada na gestão de conhecimento (denominado Merlinn), que busca a visualização dos RNF e uma participação ativa dos interessados. A avaliação de Merlinn foi realizada mediante um estudo de caso numa empresa que desenvolve software. Os resultados da avaliação mostram que Merlinn pode ser idôneo e adaptável para apoiar o processo de elicitação de RNF da organização, de maneira que impacta na qualidade do produto software.

Power Quality Analysis in an Industrial System from Multipoint Measurements

Resumen Este artículo propone una metodología para el análisis de calidad de potencia en instalaciones eléctricas industriales. Inicialmente se realiza una medición multipunto, después se identifican y analizan los fenómenos que más afectan a la industria, luego se modela y ajusta el sistema al comportamiento real, y se proponen y simulan algunas soluciones. Posteriormente, se selecciona un caso de estudio y se realiza el estudio de calidad de potencia a partir de la metodología propuesta y según los parámetros de la norma NTC 5001. Finalmente, se establecen las ventajas del uso de la medición multipunto y el modelado en estudios de calidad de potencia.

Abstract This paper proposes a methodology for the analysis of power quality in industrial electrical installations. Initially, a multipoint measurement is performed, then the phenomena that most affect the industry are identified and analyzed, then the system is modelled and adjusted to the real behavior, and some solutions are proposed and simulated. Subsequently, a case study is selected and the power quality study is carried out on the basis of the proposed methodology and according to the parameters of the NTC 5001 standard. Finally, the advantages of using multipoint measurement and modeling in power quality studies are established.

Resumo Este artigo propõe uma metodologia para a análise de qualidade de potência em instalações elétricas industriais. Inicialmente, realiza-se uma medição multiponto; logo, são identificados e analisados os fenómenos que mais afetam a indústria; em seguida, o sistema é modelado e ajustado ao comportamento real, e algumas soluções são propostas e simuladas. Posteriormente, seleciona-se um caso de estudo e realiza-se o estudo de qualidade de potência a partir da metodologia proposta e segundo os parâmetros da norma NTC 5001. Finalmente, estabelecem-se as vantagens do uso da medição multiponto e o modelado em estudos de qualidade de potência.

Radon Transformation Applied to the Segmentation of Grayscale Digital Images

Resumen En este artículo de investigación científica se da a conocer a la comunidad interesada en el procesamiento digital de imágenes, una aplicación inédita de la transformada de Radon para segmentar imágenes en escala de grises, lo que permite la identificación y clasificación de regiones u objetos, misma que puede extenderse a imágenes en color. Los resultados obtenidos se compararon con los resultados de dos algoritmos clásicos de segmentación: el algoritmo de umbralización Otsu optimizado, y el algoritmo de crecimiento de regiones Seeded Region Growing.

Abstract In this scientific research article, the community interested in digital image processing is introduced to the new application of Radon’s transformation to segment images in grayscale, which allows the identification and classification of regions or objects, which can be extended to color images. Results obtained were compared with the results of two classic segmentation algorithms: the optimized Otsu thresholding algorithm, and the Seeded Region Growing growth algorithm.

Resumo Este artigo de pesquisa científica está dirigido à comunidade interessa no processamento digital de imagens, uma aplicação inédita da transformada de Radon para segmentar imagens em escala de cinzas, o que permite a identificação e classificação de regiões ou objetos, a qual se pode estender a imagens em cor. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados de dois algoritmos clássicos de segmentação: o algoritmo de umbralização Otsu otimizado e o algoritmo de crescimento de regiões Seeded Region Growing.