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Color prediction in ceramic enamels using the kubelka munk model

In the present research, the Kubelka-Munk model was applied for predicting color in glazes used in ceramic decoration. The model relates the absorption coefficient, scattering coefficient and the diffuse reflectance expected for a mixture of three ceramic pigments in the visible spectrum. The concentrations of each enamel were also considered making possible predict a particular tone. It was used visible spectrophotometry to obtain the absorption and scattering coefficients of pigments chosen on ceramic substrates for their use in pottery, and also for the diffuse reflectance spectra of mixtures selected for burned enamels. The results showed a good prediction in some regions of the visible spectrum, concluding that the model could be used for quality control of products manufactured in the ceramic industry.

En este trabajo se muestra la aplicación del modelo de Kubelka-Munk para la predicción de color en esmaltes utilizados en decoración cerámica. El modelo relaciona los coeficientes de absorción y de dispersión de reflectancia difusa esperados para una mezcla de tres pigmentos cerámicos en el espectro visible, con las respectivas concentraciones de la composición de cada esmalte, con lo cual es posible predecir un tono determinado. Se empleó espectrofotometría visible con el fin de obtener los coeficientes de absorción y dispersión de los pigmentos elegidos sobre sustratos cerámicos para locería y también para los espectros de reflectancia difusa de las mezclas elegidas para los esmaltes calcinados. Los resultados obtenidos mostraron una buena predicción en algunas regiones del espectro visible, concluyéndose que el modelo podría utilizarse para el control de calidad de los productos fabricados en la industria cerámica.

Compressive Sensing Hardware in 1-D Signals

This paper shows the implementation in hardware of signal processing techniques known as compressive censing, compressed sensing, or compressive sampling. The CS technique works in a sparse signal space; the methods used in this article are: derived (D), discrete Fourier transform (DFT), discrete cosine transform (DCT), and discrete wavelet transform (WDT). Additionally, electronic circuits to acquire voice, electromyography, and electrocardiogram signals were implemented. Application of CS in these signals showed significant results, which promise a substantial increase in transmission speed and development of new technologies for communications in the world. Hardware implementation was performed in an FPGA (SPARTAN 3E) and a microcontroller (18F4550 PIC). The results demonstrated that it is possible to reconstruct 1D signals, breaking the Shannon-Nyquist theorem. Also, we conclude that the FPGA implementation is faster and allows higher compression ratios than with the microcontroller

El presente trabajo muestra la implementación en hardware de una de las técnicas más modernas y útiles en el tratamiento de señales conocida como: Compressive Sensing (CS), sensado comprimido o muestreo compresivo. Dicha técnica, trabaja en un espacio de señales Sparse: los métodos usados en este artículo para la obtención de señales Sparse son: derivada (D), transformada discreta rápida de Fourier (TDRF), transformada discreta del coseno (TDC) y la transformada wavelet discreta (TWD). Adicionalmente, se implementaron los circuitos electrónicos para el registro de señales de voz, señales de electromiografía y electrocardiografía. La aplicación de CS en dichas señales mostró resultados significativos, que prometen un incremento sustancial de velocidades en la transmisión de información y en el desarrollo de nuevas tecnologías para las comunicaciones en el mundo. La implementación en hardware se realizó en una FPGA (SPARTAN 3E) y en un microcontrolador (PIC 18F4550). Los resultados obtenidos demostraron que es posible reconstruir señales 1D, rompiendo el teorema de Shannon y Nyquist. Así mismo, se llegó a la conclusión de que la implementación en FPGA es más rápida y permite porcentajes de compresión más elevados que con el microcontrolador.

Phoneme Recognition System Using Articulatory-Type Information

This work is frameworked within the development of phoneme recognition systems and seeks to establish whether the incorporation of information related to the movement of the articulators helps to improve the performance thereof. For this purpose, a pair of systems is compared and developed, where the acoustic model is obtained from training hidden Markov chains. The first system represents the voice signal by Mel Frequency Cepstral Coefficients; the second uses the same Cepstral coefficients but together with articulatory parameters. The experiments were conducted on the MOCHA-TIMIT database. The results show a significant increase in the system's performance by adding articulatory parameters compared to that based only on Mel Frequency Cepstral Coefficients.

El presente trabajo se enmarca dentro del desarrollo de sistemas de reconocimiento de fonemas y busca establecer si la incorporación de información relacionada con el movimiento de los articuladores ayuda a mejorar el desempeño de los mismos. Para ello, se desarrollan y comparan un par de sistemas, donde el modelo acústico se obtiene a partir del entrenamiento de cadenas ocultas de Markov. El primer sistema representa la señal de voz mediante coeficientes cepstrales en la escala Mel; y el segundo, utiliza los mismos coeficientes cepstrales pero en conjunto con parámetros articulatorios. Los experimentos fueron realizados sobre la base de datos MOCHA-TIMIT. Los resultados muestran un incremento significativo en el desempeño del sistema al agregar parámetros articulatorios con respecto a sistemas basados en coeficientes cepstrales en la escala Mel.

Swimming pool heating systems: a review of applied models

Swimming pool heating that is both efficient and ecological has become increasingly important to the development of new technologies and initiatives to protect the environment. This article, therefore, outlines previous research on the subject, acquired primarily from secondary sources and filtered based on criteria such as relevance, credibility, consistency, and applicability. Our goal is to provide an overview of the current literature and point out less-developed areas where research could be expanded. The results of the various studies suggest a widespread disagreement over calculating evaporation and make clear the need to generate integrative models that standardize this calculation.

La climatización de piscinas de manera eficiente y ecológica aumenta en relevancia con el pasar del tiempo, debido al desarrollo de nuevas tecnologías e iniciativas de protección al medio ambiente. Por estas razones, este artículo describe investigaciones desarrolladas sobre el tema, adquiridas principalmente de fuentes secundarias y filtradas sobre criterios de selección sobre su relevancia, credibilidad, coherencia y aplicabilidad, para establecer un panorama sobre el estado del arte actual y sugerir la profundización de la investigación sobre las áreas que presenten menor desarrollo. Los resultados de los diferentes estudios sugieren una inconformidad generalizada sobre el cálculo de la evaporación y la necesidad por generar modelos integradores que estandaricen su cálculo.

Détermination of the probability and rate of corrosion on reinforced concrete specimens through a remote corrosion monitoring system

In this paper, we present the design and construction of a remote monitoring system for determining the probability and rate of corrosion of rebar embedded in concrete. We use the ASTM standard C876 technique for the probability of corrosion and the Linear Polarization Resistance method to indirectly obtain the rate of corrosion. The system consists of a communication module using GSM and GPRS cellular networks which provide remote measurements. The device was used to evaluate corrosion with reference electrodes of copper/copper sulfate and graphite on Type I Portland cement specimens of 15cm in diameter and 30cm in length. The results of the measurements were compared to a commercial system, revealing similar values to the data obtained in the field and the laboratory.

Este trabajo presenta el diseño y construcción de un sistema de monitoreo remoto de corrosión con el cual es posible determinar la probabilidad y velocidad de corrosión de un segmento de acero estructural embebido en concreto. De acuerdo a la norma ASTM C876 el sistema permite determinar las probabilidades de corrosión, así mismo la medición de la velocidad de corrosión fue desarrollada a partir de la técnica de la resistencia a la polarización lineal, consignada en el estándar ASTM G59. El equipo fue implementado a partir de un módulo de adquisición y almacenamiento de datos en memoria física, el cual fue complementado con un sistema de comunicación inalámbrica celular que permite hacer uso de las redes GSM y GPRS proporcionando las características de medición remota del sistema. El equipo se utilizó para evaluar el estado corrosivo en probetas de concreto fabricadas con cemento portland Tipo I de 15 centímetros de diámetro y 30 centímetros de longitud usando electrodos de referencia de cobre/sulfato de cobre y grafito. Los resultados de las mediciones fueron contrastadas con un equipo comercial encontrando un error promedio de medición del 0.20% para las probabilidades de corrosión y un error promedio del 1.17% para los valores de resistencia a la polarización lineal lo cual permitió determinar la precisión de las mediciones remotas realizadas mediante el equipo desarrollado.

Images compression process in the radiological service unit as an infrastructure component in the Colombian health model

This article depicts the process of images compression for the Discrete Cosine Transform (DCT). By being one of the most significant transformations in the area of digital image compression the DCT transforms a block of data into a new set of values. This work presents a review of images compression applied to the field of health specifically for the radiology service, where the Discrete Cosine Transform (DCT) is used as the Inverted Discrete Cosine Transform (ICDT). In this particular case, a rapid algorithm is used for DCT, which is figured out by applying the parallel arithmetic allowing the designed architecture to reach a better performance in software implementations. Firstly the different imaging modalities that are introduced into the compression system to obtain results through simulations in Matlab are included here. Subsequently, based on the results the application of radiology service is seen within the infrastructure component in the health sector and finally an analysis of production from 2011 to 2014 of hospitals is observed.

Este artículo presenta el proceso de compresión de imágenes de la Transformada Discreta de Coseno (DCT, por sus siglas en inglés). Al ser una de las transformadas más significativas en el área de la compresión digital de imágenes, la DTC transforma un bloque de datos en un nuevo conjunto de valores fijos. Este trabajo presenta una revisión de la compresión de imágenes aplicada al campo de la salud, específicamente en los servicios de radiología, donde la Transformada Discreta de Coseno (DCT) es utilizada como la Transformada Discreta del Coseno Inverso (IDCT, por sus siglas en ingles). En este caso particular, un algoritmo rápido es usado para la DTC, que es resuelto mediante la aplicación del paralelo aritmético, permitiendo que el diseño arquitectónico alcance un mejor desempeño en la implementación del software. Inicialmente se incluyen las diferentes modalidades de imágenes, que son introducidas en el sistema de comprensión para obtener resultados a través de simulaciones en Matlab. Posteriormente, los resultados se basan en la aplicación del sistema en los servicios de radiología dentro de los componentes de infraestructura en el sector de salud y finalmente se realiza un análisis de la producción del 2011 al 2014 en los hospitales observados.

Acoustic Tracking System for Autonomous Robots Based on TDE and Signal Intensity

This article details the development and evaluation of an autonomous acoustic localization system for robots based on Time Delay Estimation (TDE) and signal intensity, principally aimed at robotic service applications. Time Delay Estimation is carried out through an arrangement of two microphones. The time delay criteria are supported with the signal intensity of a third microphone (coplanar arrangement), which permits discerning precisely the location of the source. This third microphone also feeds a voice identification system, which lets the system respond only to specific voice commands. The prediction algorithm operates by comparing the sensed TDE against the theoretical values of the acoustic propagation model, results that are then weighted according to the signal's mean intensity. A broad set of laboratory experiments is reported on a real prototype that support the system's performance, showing average errors of Azimuth of 18.1 degrees and elevation of 7.6 degrees. Particularly, the analysis conducted for the estimation permits defining the necessary and sufficient conditions to establish in real time a single position in the space of origin, with sufficient precision for autonomous navigation applications.

Este artículo detalla el desarrollo y evaluación de un sistema de localización acústico autónomo para robots basado en TDE e intensidad de la señal, principalmente orientado hacia aplicaciones de robótica de servicios. La estimación del tiempo de retardo se realiza mediante un arreglo de dos micrófonos. El criterio del tiempo de retardo se apoya con la intensidad de la señal de un tercer micrófono (arreglo coplanar) que permite discernir de forma precisa la localización de la fuente. Este tercer micrófono alimenta también un sistema de identificación vocal, que permite que el sistema responda sólo a comandos vocales específicos. El algoritmo de predicción opera comparando el TDE sensado frente a los valores teóricos del modelo de propagación acústica, resultados que luego son ponderados de acuerdo a la intensidad promedio de la señal. Se reporta un amplio conjunto de experimentos en laboratorio sobre un prototipo real que soportan el desempeño del sistema, mostrando errores promedio en azimut de 18.1 grados y de elevación de 7.6 grados. En particular, el análisis desarrollado a partir de la estimación permite definir las condiciones necesarias y suficientes para establecer en tiempo real una posición única en el espacio de origen, con suficiente precisión para aplicaciones de navegación autónoma.

Comparison and validation of turbulence models in the numerical study of heat exchangers

This study aims to validate numerical models for heat exchangers developed with the commercial package ANSYS®, comparing the results with data published in the literature. The methodology was based on the identification of programs, languages, mathematical models, and numerical models used by other researchers. Geometries were developed with SolidEdge® and DesignModeler®, discretization meshes with Meshing®, and subsequent configuration of standard k-ε and k-ω models with Fluent® and CFX®. For internal flow in concentric smooth straight tube exchangers, we recreated the predicted results with Nusselts varying between 100 and 250 and Reynolds regimes between 12*10³ and 38*10³. The study of internal flow in the curved corrugated tube exhibited considerable approximation to the results predicted by Zachar's numerical correlation with Nusselt numbers in the range of 15-70 for Dean variations between 1*10² and 11*10² in laminar flow. Likewise, we validated the study of external flow in twisted curved tubes. Finally, Nusselt variations between 60 and 275 for Dean variations between 1*10³ and 9*10³ were modeled for completely developed laminar, transitional, and turbulent flow. The study shows the increase of heat flux associated with the change in the geometry of heat exchangers. It also demonstrates how numerical computer models can recreate realistic process conditions and thermo-fluid simulation by appropriately configuring systems.

El presente estudio busca validar modelos numéricos de intercambiadores de calor desarrollados con el paquete comercial ANSYS® comparando sus resultados con los obtenidos en estudios experimentales y numéricos previamente publicados. La metodología se basó en la identificación de los modelos matemáticos, métodos numéricos y programas o lenguajes empleados por varios autores. Se desarrollaron las geometrías con SolidEdge® y DesignModeler®, la discretización en mallas con Meshing® y posteriormente se configuraron en CFX® y Fluent® los modelos k-ε estándar y k-ω. Para flujo interno en intercambiadores concéntricos de tubo recto liso, se lograron recrear los resultados predichos donde el número de Nusselt varía entre 100 y 250 para Reynolds entre 12*10³y 38*10³ El estudio de flujo interno en tubo curvado corrugado con las mismas herramientas logró gran acercamiento a los resultados predichos mediante la correlación numérica de Zachár para Nusselt entre 15 y 70 y variaciones de Dean de 1*10² a 11*10² en flujo laminar. Así mismo, fue validada la independencia de resultados en el estudio de flujo externo en tubo curvado torsionado. Se modelaron variaciones de Nusselt entre 60 y 275 para variaciones de Dean de 1*10³ a 9*10³ para flujo laminar, transicional y turbulento completamente desarrollado. El estudio muestra el incremento en la transferencia de calor asociado al cambio en la geometría en intercambiadores de calor, y muestra cómo con modelos numéricos computarizados se pueden recrear las condiciones realísticas de procesos y sistemas termo-fluidos configurando apropiadamente las simulaciones.

Incidence of using chicken fat based biodiesel on the performance of a 13.5 kW compression ignition piston engine for power generation

New alternatives and feedstocks have been identified to overcome the impact caused by combustion of fossil fuels; some of them point on the promotion of second, third and fourth generation biofuels resulting from non-edible crops and other raw materials. The lack of information about the performance of engines used for power generation encumbers the use of chicken fat biodiesel in gensets in rural areas or other applications in which power generation is the main purpose. Therefore, this work aims to identify the incidence of using chicken fat biodiesel on the performance of a 13.45kWe internal combustion engine employed for power generation. The biodiesel was synthesized in lab conditions and afterwards fueled in the engine. Parameters such as the total electrical efficiency, heat rate, fuel consumption and the exhaust gas emissions are analyzed. A Lister TR2 diesel engine fixed to a Leroy Soner LSA 38 M/J electrical generator was employed. The chicken fat biodiesel was successfully produced in a lab-scale facility and afterward employed as biofuel blended with commercial biodiesel BPa7. The efficiency of the genset increases up to 38.79% with B22.5 higher than the 35.08% obtained for B0. As a consequence of the fuel reduction and addition of a sustainable biofuel such as chicken-fat biodiesel the carbon footprint was also decreased; the CO2 released decreases about 2.9 kgCO2h-1 when the genset was operating at full capacity fueled with B22.5.

Nuevas alternativas y materias primas han sido identificadas como posibles soluciones a los impactos causados por la combustión de combustibles fósiles; algunas de estas apuntan a la promoción de biocombustibles de segunda, tercera y cuarta generación resultantes de cultivos no comestibles y otras materias primas. La falta de información relacionada con el desempeño de motores empleados para la generación de potencia dificulta el uso de biodiesel hecho a partir de grasa de pollo en generadores instalados en áreas rurales u otras aplicaciones enfocadas en la generación de potencia eléctrica. Por tal motivo, este trabajo busca identificar la incidencia del uso de biodiesel hecho a partir de grasa de pollo en el desempeño de un motogenerador de 13.5kWe. Parámetros tales como la eficiencia eléctrica total, el rendimiento calórico, consumo de combustible y las emisiones de gases de escape fueron analizados. Un motor diésel Lister TR2 acoplado a un generador Leroy Soner LSA 38M/J fue empleado. El biodiesel de grasa de pollo fue producido satisfactoriamente a escala laboratorio y posteriormente empleado como combustible mezclado con biodiesel comercial BPa7. La eficiencia del sistema aumenta hasta 38.79% empleando B22.5; un valor mayor al 35.08% obtenido para B0. Como consecuencia de la reducción en el combustible y la adición de un biocombustible sostenible como el biodiesel de grasa de pollo se estima que la huella de carbono disminuye ; las emisiones de CO2 bajan alrededor de 2.9 kgCO2h-1 empleando el generador a máxima capacidad alimentado con B22.5.

Hand Recognition Using Depth Cameras

Hand position and gesture recognition from a series of images is a topic of relevance for the development of human-machine interaction. The advent of low-cost consumer devices, such as Microsoft Kinect, leaves open the possibility of creating recognition applications that are not affected by low-light conditions. This paper is a survey of the literature on hand position and gesture recognition with the use of depth cameras. Most studies noticeably focus on the recognition of one-handed gestures and their classification within a pre-established set of gestures. Only in research from recent years does one see significant advances in the identification of unconstrained hand poses, that is, inference from the skeleton with the use of depth and color information. Nevertheless, the lack of a standardized set of tests and the diversity of hardware leaves unclear the extent to which these would prove effective with low-cost hardware.

La detección de la posición y postura de las manos en una serie de imágenes es un problema de interés para el desarrollo de interacciones hombre-máquina. El surgimiento de sensores de profundidad de bajo costo como el Kinect de Microsoft, ha abierto la posibilidad de crear aplicaciones de detección cuyo desempeño no se ve afectado por una deficiente iluminación. Este documento hace una revisión a diferentes investigaciones que hacen uso de sensores de profundidad, para el reconocimiento del movimiento o postura de las manos. Se puede observar que la mayoría de trabajos se centran en el reconocimiento de una sola mano y en la clasificación de su postura entre un conjunto pre-establecido de posturas. Únicamente en trabajos de años recientes se observan avances significativos en la identificación de la postura de la mano sin restricción alguna, esto es, la inferencia de un esqueleto a partir de la información de profundidad y color. Sin embargo, la falta de un conjunto estándar de pruebas y la multiplicidad de hardware empleado en las pruebas, no deja del todo claro el alcance que tendrían las técnicas presentadas en dispositivos de bajo costo