Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Enzymatic production of ethyl esters from castor oil

Se estudió la síntesis de biodiesel mediante la transesterificación de aceite de ricino con etanol, usando n-hexano como solvente y una lipasa comercial Lipozyme TL IM como biocatalizador. Se investigó el efecto de la relación molar etanol:aceite (3:1-10:1), temperatura de reacción (35-65°C), carga enzimática (5-20 % p/p) y cantidad de agua (0-10 % p/p). La máxima conversión de biodiesel (etil-ésteres) se obtuvo a una temperatura de 35°C, una relación molar etanol a aceite de 5:1, una carga enzimática inicial de 15 % p/p y una concentración inicial de agua de 2% p/p, ambos con base en el peso aceite de ricino. Para describir la cinética enzimática de la transesterificación del aceite de ricino con etanol se propuso un modelo simplificado, basado en el mecanismo Ping- Pong Bi Bi con inhibición competitiva por el alcohol. Los parámetros cinéticos del modelo se estimaron gráfica y paramétricamente; a bajas concentraciones de etanol (40-80 mol Kg-1) se encontró una buena aproximación entre los resultados predichos por el modelo y los datos experimentales.

Biodiesel synthesis through transesterificación of castor oil with ethanol using n-hexane as a solvent and a lipozyme TL IM commercial lipase as a biocatalyst was studied. The effect of ethanol molar relation to oil (3:1-10:1), temperature of reaction (35-65°C), initial enzymatic charge (5-20% p/p) and amount of water (0-10% p/p) was investigated. The maximum percentage of bio-diesel (ethyl-esters) was obtained at a temperature of 35°C, a 5:1 ethanol to oil molar ratio, an initial enzymatic charge of 15 % p/p and an initial water concentration of 2% p/p, both of them based on the castor oil weight. A simplified model was proposed to describe the enzymatic kinetics of castor oil transesterification with ethanol, based on the ping-pong Bi Bi mechanism with competitive inhibition for alcohol. The kinetic parameters of the model were estimated graphically and parametrically; a good approach among the results foreseen by the model and experimental data was found at low ethanol concentration (40-80 mol Kg-1).

Stiffness of chitosan in solution through intrinsic viscosity measurem

El quitosano es el derivado parcialmente deacetilado de la quitina. El conocimiento del comportamiento del quitosano como polielectrolito en solución es muy importante, puesto que la mayoría de sus aplicaciones se basan en sus soluciones acuosas. En este trabajo se estudian parámetros hidrodinámicos para muestras de quitosano con diferente grado de acetilación (DA) y peso molecular que permiten entender el comportamiento de las soluciones a diferentes concentraciones y fuerzas iónicas (I). Con este fin un quitosano con peso molecular de 226 kD y 30% DA se depolimerizó y deacetiló para obtener diferentes DA y pesos moleculares. Por reometría rotacional se determinaron viscosidades relativas para calcular las concentraciones de superposición de cadenas (C*) y de enmarañamiento (Ce), y establecer así el rango de concentraciones entre los regímenes diluido y concentrado. A cada muestra se le determinó la viscosidad intrínseca ([η]) en solución de ácido acético 0,3 M, con varios niveles de fuerza iónica. Estos valores se usaron para calcular el factor de tolerancia a la sal (S) y el parámetro de rigidez (B). A partir de las medidas de [η] se calculó también el factor a de la ecuación de Mark-Howink-Kuhn-Sakurada, y parámetros estadísticos como la longitud de persistencia, longitud de Kuhn, y radio de giro, que permiten aproximarse a la conformación de la cadena y su rigidez. Se encontró que variaciones en DA no generan transiciones conformacionales notorias, mientras que el cambio en el peso molecular altera drásticamente la flexibilidad de la cadena. Los parámetros encontrados ayudarán a optimizar la preparación de membranas biocompatibles.

Chitosan is the partially deacetylated derivative from chitin. It is very significant to understand the behavior of chitosan as a polyelectrolyte, since most of chitosan final applications are related with its aqueous solutions. In this research, hydrodynamic parameters are studied for samples of chitosan with different degree of acetylation (DA) and molecular weight, to gain insight into the behavior of this polymer at different concentrations and ionic strengths (I). To achieve this, chitosan with an initial molecular weight of 226 kD and 30% DA, was depolymerized and deacetylated to obtain different molecular weights and DA. Relative viscosities were measured by rotational rheometry to caculate the overlap concentration (C*) and the entanglement concentration (Ce). These two concentrations allowed us to establish the dilute and concentrated solution regimes. Intrinsic viscosity ([η]) was measured for each sample in acetic acid 0,3 M solution using four levels of I. These measurements were used to calculate the salt tolerance factor (S) and the stiffness parameter (B). [η] measurements were also used to estimate Mark-Howink-Kuhn-Sakurada a factor, and statistical parameters such as the persistence length, the Kuhn length and the radius of gyration. These results provide an approximation to the conformation and stiffness of chitosan chains. It was found that variations in DA do not cause conformational changes, but modifications of molecular weight can dramatically transform the stiffness of the chain. These results will be used for optimizing the preparation of biocompatible membranes.

Synthesis of zeolite LTA from thermally treated kaolinite

X-ray diffraction, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, 29Si and 27Al nuclear magnetic resonance and thermogravimetric analyses have been used to examine the synthesis of zeolite LTA and associated phases from metakaolinite. However, the synthesis product was controlled by the experimental method, taking into account that the classic hydrothermal transformation of the starting material produced a mixture of different zeolite-type structures, whereas the alkaline fusion approach promoted the crystallization of pure zeolite LTA.

La síntesis de zeolita LTA y fases asociadas a partir de metacaolinita se evaluaron mediante análisis de difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier, resonancia magnética nuclear de 29Si y 27Al y análisis termogravimétrico. Sin embargo, el producto sintetizado fue controlado por el método experimental, teniendo en cuenta que la transformación hidrotérmica del material de partida por el método clásico produjo una mezcla de diferentes estructuras tipo zeolita, mientras que la aproximación por el método de fusión alcalina promovió la cristalización de zeolita LTA pura.

Evaluation of the synergistic behavior of erosion- corrosion on steel AISI-SAE 1020 in a multiphase flow brine-CO₂-sand by electrochemical techniques

La pérdida de peso causada por el fenómeno de erosión-corrosión no es igual a la suma de pérdida de peso de erosión y corrosión cuando los dos procesos actúan separadamente, la sinergia entre los procesos contribuye hasta en un 50%, en algunos casos como lo muestra la presente investigación. Los ensayos se realizaron en una celda de erosión-corrosión donde el sistema dinámico fue controlado por el electrodo de cilindro rotatorio (ECR) a velocidades entre 1.000 y 3.000 rpm, variando el tamaño de partícula de SiO2 entre 50 µm y 150 µm y su concentración entre 10 y 30% donde se definieron 2 regímenes de erosión-corrosión: a bajas velocidades la contribución de la corrosión es la que controla el fenómeno, y a altas velocidades la erosión controla la degradación del sistema.

The weight loss caused by the phenomenon of erosion-corrosion is not equal to the amount of weight loss of erosion and corrosion when two processes act separately; the synergy between the processes contributes as much as 50% in some cases as it is shown in this research. The tests were conducted in a cell of erosion-corrosion where the dynamic was controlled by the rotating cylinder electrode at speeds between 1.000 and 3.000 rpm, the particle size of SiO2 ranging between 50 and 150 µm, and their concentration between 10 and 30% which defined two regimes of erosion-corrosion: at low rotations, the contribution of the corrosion controlled the degradation phenomenon, and at high rotation, the erosion controlled the degradation of the system.

Evaluation of the pigment dispersion in acrylic resins for the manufacture of artificial teeth

En la primera etapa de fabricación de dientes artificiales los pigmentos se dispersan en seco en un polvo de resina acrílica conformado por finas partículas esféricas. Esta dispersión tiene características especiales diferentes a la dispersión de pigmentos en resinas líquidas usual en el campo de las pinturas y recubrimientos o en la fabricación de plásticos. No hay muchos reportes sobre los métodos de análisis y control de este tipo de procesos. En este trabajo se pretende evaluar el método de poder colorante, usual en la industria de recubrimientos, contrastando sus resultados con el porcentaje de área de pigmento adherida a las esferas de resina aplicando técnicas de procesamiento digital de imágenes (PDI) a micrografías SEM. Se proponen y discuten, además, otros tres métodos alternativos basados en análisis de curvas de reflectancia, que permiten una evaluación rápida del proceso de dispersión, e incluso determinar el valor de la energía de la banda prohibida del pigmento. El método de poder colorante resulta ser el más sensible a las diferencias de dispersión. Finalmente, se aplican los cuatro métodos a una comparación entre tres procesos de molienda con diferentes energías y se discuten los resultados y las limitaciones de cada uno.

In the first stage of manufacture of artificial teeth, pigments are dispersed in a dry powder composed of fine spherical particles of acrylic resin. This dispersion has different characteristics to the usual dispersion of pigments in liquid resins of paints and coatings, or in the manufacture of plastics. There is a lack of reports on methods of analysis and control of such processes. This article aims to evaluate the method of tinting power, usual in industrial coatings, contrasting the results with the percentage of adhered pigment to the surface of resin by analyzing SEM photographs with digital image processing (DIP) techniques. Three alternative methods based on analysis of the reflectance curves are proposed and discussed. These three methods enable a quicker assessment of the dispersion process than the former ones, and even allow to determine the value of the pigment band gap energy. The tinting power method proves to be the most sensitive to differences in dispersion. Finally, the four methods are applied. Comparison among three milling processes with different collision energies are presented together with their limitations.

Anaerobic toxicity mitigation of leachates by mixing with municipal sewage

Los lixiviados contienen compuestos originalmente presentes en los residuos depositados en el relleno así como los formados en los procesos de degradación; cuando presentan altos contenidos de material orgánico y alta relación DBO5/DQO, el tratamiento biológico tiene gran potencial de aplicación; sin embargo, los altos niveles de nitrógeno y otros compuestos pueden ser inhibitorios o tóxicos para el proceso biológico. La evaluación de la toxicidad anaerobia permite determinar la magnitud y tipo de inhibición causada sobre los microorganismos encargados de la transformación final a metano y se determina comparando la Actividad Metanogénica Específica (AME) del lodo control alimentado únicamente con sustrato, con la AME del lodo alimentado con el mismo sustrato más el compuesto tóxico. Dado el creciente interés en el cotratamiento de lixiviados con aguas residuales domésticas (ARD), se evaluó en escala de laboratorio la toxicidad anaerobia de lixiviados puros y mezclados con ARD para establecer el potencial efecto tóxico del lixiviado sobre la digestión anaerobia. En los ensayos usando lixiviado puro, se presentó una elevada reducción de la AME, identificándose dos tipos de inhibición: metabólica y fisiológica. En los ensayos usando mezclas de lixiviado y ARD (5 y 10%), el porcentaje de inhibición se redujo sustancialmente, alcanzándose condiciones de sustratos no tóxicos. Los resultados sugieren la potencialidad de aplicación del cotratamiento con ARD como una estrategia adecuada de manejo de lixiviados.

The leachates contain compounds originally present in landfilled waste as well as the ones formed in the waste-degradation processes; when the leachates have a high organic matter content and high BOD5/COD ratio, the biological treatment has a high application potential; however, high levels of nitrogen and other compounds may be inhibitors or toxic for biological process. The anaerobic toxicity evaluation allows to determine the magnitude and inhibition type caused on the microorganisms in charge of the final transformation to methane, and it is determined by comparing the specific-methanogenic activity (SMA) of the control sludge fed only with substrate and the SMA of the sludge fed with the same substrate plus the toxic compound. Due to the increasing interest in leachate cotreatment with municipal sewage (MS), the anaerobic toxicity of pure leachate and leachate mixed with MS was evaluated at lab scale to establish the potential toxic effect of the leachate on the anaerobic digestion. In assays using pure leachate a high reduction of the SMA, occurred identifying two inhibition types: metabolic and physiologic. In assays using leachate mixed with MS (5 and 10%), the inhibition percentage was substantially reduced, achieving no-toxic-substrate conditions. The results suggest the potential application of cotreatment with municipal sewage as an appropriate strategy to leachate management.

Turing pattern formation for reaction- convection-diffusion in fixed domains submitted to toroidal velocity fields

El presente artículo estudia el efecto de la incorporación del término de transporte en las ecuaciones de reacción-difusión de dominio fijo, a través de campos de velocidad toroidal. Se estudia específicamente la formación de patrones de Turing en problemas de difusión-advección-reacción, considerando los modelos de cinética de reacción de Schnackenberg y de glucólisis. Se analizan tres casos, los cuales se solucionan numéricamente empleando elementos finitos. Se encuentra que, para los modelos de glucólisis, el efecto advectivo modifica totalmente la forma de los patrones de Turing obtenidos con difusión-reacción; mientras que para los problemas de Schnackenberg, los patrones originales se distorsionan levemente, haciéndolos rotar en el sentido del campo de velocidades. También se logró determinar, como para valores altos de velocidad, el efecto advectivo supera el difusivo y se elimina la inestabilidad por difusión. Por otro lado para valores muy bajos en el campo de velocidad, el efecto advectivo no es considerable y no hay modificación en los patrones de Turing originales.

This article studies the effect of the inclusion of the transport term in the reaction-diffusion equations, through toroidal velocity fields. The formation of Turing patterns in diffusion-advection-reaction problems is studied specifically, considering the Schnackenberg reaction kinetics and glycolysis models. Three cases are analyzed and solved numerically using finite elements. It is found that, for the glycolysis models, the advective effect totally modifies the form of the obtained Turing patterns with diffusion-reaction; whereas for the problems of Schnackenberg, the original patterns distort themselves slightly, making them to rotate in the direction of the velocity field. Also, this work was able to determine that for high values of velocity the advective effect surpasses the diffusive one and the instability by diffusion is eliminated. On the other hand, for very low values in the velocity field, the advective effect is not considerable and there is no modification of the original Turing pattern.

Integrated production and distribution planning for an industrial conglomerate

Este artículo presenta la modelación matemática de la cadena de abastecimiento de un conglomerado, entendido como la asociación de empresas que toman una estructura común, para la industria siderúrgica semi-integrada en Colombia, con el objeto de brindar una herramienta de soporte a la decisión buscando la minimización de costos logísticos de producción y distribución de productos intermedios y finales de esta industria, el modelo matemático contempla: proveedores de materia prima, plantas manufactureras, centros de distribución, ventas locales e importaciones. Los costos relacionados, son los de materia prima, transporte e inventarios, distribución y administrativos. Las restricciones que se consideran en el modelo son: capacidad de proveedores y plantas manufactureras, satisfacción de la demanda, ecuaciones de balance y restricciones de configuración del sistema. El modelo se validó en una empresa colombiana presentando resultados satisfactorios. La búsqueda de la estrategia óptima se estableció con el apoyo del software General Algebraic Modeling System-GAMS por medio del solver CPLEX®.

This paper presents the mathematical modelling of the supply chain of a cluster. This is the association of companies that take a common structure, for the semi-integrated steel industry as a tool for supporting decision looking at minimizing logistics costs of production and distribution of intermediate and final products of this industry. The mathematical model includes: raw material suppliers, manufacturing plants, distribution centers, local sales and imports. The costs associated, are the raw material, transportation and inventory, distribution and administrative expenses. The restrictions that are considered in the model are: the capacity of suppliers and manufacturing plants, satisfaction of demand, balance equations and restrictions on system configuration. The model was validated in a Colombian company presenting satisfactory results. The search for the optimal strategy was established with the support of the Software General Algebraic Modeling System - GAMS with the solver CPLEX ®.

Methodology for the study of the demand of public transportation in rural areas

En el artículo se presenta una metodología de estudio para identificar la demanda de transporte público de pasajeros en rutas de transporte rurales (veredales) y los resultados obtenidos de su aplicación en un Municipio de Colombia. Esta metodología se resume en el análisis del Plan de Ordenamiento Territorial y estudios anteriores de movilidad y transporte, realización de estudios de tránsito (campo y oficina) como rotación de demanda, ascenso y descenso de pasajeros, tiempos de recorrido y demoras, estado de carreteras y vehículos de transporte; adicionalmente se debe realizar revisión de la canasta de costos del transporte. Como soporte para las recomendaciones y decisiones se analizan indicadores de servicio, opciones de rutas y se plantean alternativas con establecimiento de tipo de vehículo, frecuencias y sistema tarifario. Algunos resultados relevantes del caso estudiado son el déficit en las frecuencias de servicio del transporte formal haciendo que los usuarios usen el informal, siendo esta demanda insatisfecha aproximadamente el 15% de la demanda total. Existe la necesidad de cambiar algunos vehículos (por capacidad) utilizados para la prestación del servicio. Se presentan recomendaciones para el mejoramiento y optimización del servicio de transporte rural en el municipio objeto de estudio.

This paper presents a methodology to identify the demand for public passenger transportation in rural areas and the results of its application in a Municipality of Colombia. This methodology is summarized in the analysis of the Land Management Plan and studies of mobility and transportation, realization of traffic studies such as demand rotation, rising and falling passenger, journey times and delays, state of roads and vehicles. Furthermore, the transportation costs should be reviewed. In order to support the recommendations and decisions, service indicators and routing options are analyzed, and alternatives to establish the type of vehicle, frequency and fares, are offered. Some relevant results of the case studied are the deficit in the service frequency in formal transportation what makes the users prefer informal transportation, this unsatisfied demand is approximately 15% of the total demand, there is the need to change some vehicles (by capacity) used for providing the service. At the end, the paper presents recommendations for the transportation service improvement and optimization in the rural municipality under study.

Multicriteria model to determine the benefit of implementing a ISO 9001:2000 system quality management

Muchas empresas manufactureras implementan sistemas de gestión de la calidad ISO 9001:2000 forzadas por las exigencias del mercado o por no quedarse atrás con respecto a la competencia; pero una vez realizado el proceso de implantación del sistema, surge el interrogante si efectivamente se ha generado o no beneficio y en que indicadores de la organización. Este trabajo consiste en el desarrollo de una metodología multicriterio (sustentada en el Análisis Jerárquico de Procesos - AHP)) para medir realmente el logro o no de beneficios asociados al sistema de gestión de la calidad y su aplicación en un grupo de empresas manufactureras ubicadas en el Valle del Cauca - Colombia definiéndose el nivel de beneficio alcanzado por ellas. La metodología es replicable en cualquier tipo de organización, y busca direccionar esfuerzos y ayudar en la toma de decisiones empresariales respecto a la implementación o no de un sistema de gestión de la calidad.

Manufacturing companies are implementing quality management systems ISO 9001:2000 forced by market demands or competition but, after the implementation process the question arises whether or not a profit has been generated and which indicators where improved. A multicriteria model (based on Analytic Hierarchic process - AHP)) to measure the achievement of benefits associated with the system quality management is developed in this paper. This methodology is used in a group of manufacturing companies located in Valle del Cauca - Colombia to define the level of benefits achieved by them. The methodology is reproducible in any organization and it seeks to help directing efforts in making business decisions regarding the implementation of a system quality management.

Biomechanical Analysis of a spacer for knee neoplasms in terms of resection extension by means of finite elements

Cuando se presentan tumores óseos en la rodilla, una opción terapéutica después de la resección en bloque de la neoplasia es la artrodesis, en la que el espacio eliminado quirúrgicamante es reemplazado por un espaciador, este se complementa con un clavo centromedular y cuatro pernos bloqueadores, todo el implante se manufactura en una aleación de titanio (Ti-6Al-4V). El espaciador tiene la capacidad de aumentar su longitud de 20 cm hasta los 30 cm y se utiliza como tratamiento definitivo. Su empleo reporta resultados satisfactorios a pesar de la artrodesis de la extremidad afectada. Sin embargo, presenta gran interés estudiar la influencia que tiene el tamaño de la resección del tumor en la integridad del implante. Para llevar a cabo este trabajo, se desarrolló un modelo de elementos finitos del conjunto fémur-implante- tibia, con el software Ansys versión 11 (Ansys Inc. Canonsburg, PA, EUA). Las cargas utilizadas en la simulación corresponden a una fase de la marcha (apoyo medio). Se analizaron seis casos de estudio en los cuales se varió la longitud del espaciador: 20 cm, 22 cm, 24 cm, 26 cm, 28 cm y 30 cm. Los resultados indican que no existe riesgo de falla por fractura del implante al variar el tamaño del espaciador dentro de los rangos establecidos, ya que no se encontró diferencia significativa en los niveles de esfuerzo del implante. Sin embargo, los esfuerzos en los pernos tibiales se incrementan considerablemente a partir de los 24 cm de resección, lo que puede ocasionar el aflojamiento del implante.

When knee bony tumors appear, arthrodesis is one terapeutic option after tumor block resection. The implant is composed of an intramedular nail with four interlocking pins. The whole implant is manufactured using a titanium alloy (Ti-6Al-4V). The spacer has the capability of be extended from 20 cm up to 30 cm, and it is used as a definitively treatment. The use of this item reports good result despite the fact that affected limb is arthrodesed. However, it has a great interest to study the influence of bone tumor resection size on the implant integrity. To perform this research work, we developed a finite element model of the complex femur-implant-tibia, by means of Ansys software version 11 (Ansys, Inc). The loading conditions used during modeling process correspond to those occurring during midstance phase of gait. We analyzed six cases, varying spacer length: 20 cm, 22 cm, 24 cm, 26 cm, 28 cm and 30 cm. Our results indicate that there is no fracture failure risk within the implant when varying spacer length over the range previously stated, since we did not find significative difference on stress levels within the implant. However, stress levels of inter locking tibial pins are increased considerably for a resection of 24 cm or higher, this fact could lead us to implant loosening.

Effect of posture and shoe use on vibration transmission to ankle, knee and hip during whole-body vibration

La vibración de cuerpo completo es un nuevo método de entrenamiento que está siendo estudiado como intervención terapéutica. El estímulo de vibración tiene efectos positivos en la potencia y fuerza muscular, densidad mineral ósea y circulación periférica. Sin embargo, no se ha establecido un patrón efectivo de vibración y los resultados de estudios previos son controversiales. Parte de esta discrepancia podría resolverse si se conoce la magnitud del estímulo real que es aplicado, pero hasta ahora los estudios no reportan la cantidad de vibración efectiva que llega a una región específica en entrenamiento. Este trabajo tiene como objetivo la medición de la magnitud de vibración y transmisibilidad en el tobillo, la rodilla y la cadera; además, evalúa la influencia en la absorción de la señal de otros factores como el calzado, la postura y la frecuencia del estímulo. Para ello, se diseñó un instrumento para medir la transmisión de la vibración; el sistema de medición diseñado se utilizó en un protocolo de pruebas aplicado a ocho sujetos sanos voluntarios. Los resultados indican que el calzado es una variante importante en la amortiguación de la vibración; en cuanto a la postura, existe una gran variabilidad intersujeto, pero se encontró que modificaciones en la postura durante la terapia resultaron en distintas dosis de vibración.

Whole-body vibration (WBV) is a novel therapy that has been under study as a therapeutic intervention. Vibration stimuli exert positive effects on leg strength, bone mineral density, and blood irrigation. However, an effective range of vibration parameters has not yet been determined, and a number of previous studies report controversial results. Dissimilarities could be partially resolved if the real stimuli magnitude is known, but to date, studies have not presented data regarding effective vibration intensity received at a specific training site. This study focuses on vibration magnitude and transmissibility assessment at the ankle, knee, and hip, and evaluates the influence of shoes, posture, and vibration frequency on the amount of stimuli transmitted to the body. We designed a measurement system to evaluate vibration transmission. Vibration magnitude assessment at each body zone was obtained from eight young healthy subjects. Results indicate that shoe use is an important variable in vibration damping, although there was important intersubject variability, participant posture modification during vibration exposure resulted in different vibration doses among subjects.

3D-2D Gesture reconstruction using monocular video information applied to a robotic arm

Se presenta un modelo que permite la reconstrucción de gestos realizados por un brazo humano, mediante la información extraída por un sistema de visión monocular, constituido por una cámara web de bajas prestaciones técnicas sin calibrar. El modelo se probó en un grupo de gestos realizados por diferentes personas y a diferentes distancias. El error cuadrático medio de las trayectorias de las articulaciones del brazo robótico medidas sobre la proyección 2D de la reconstrucción 3D, para los gestos escogidos, fue inferior a 0,32 píxeles.

A model for gesture reconstruction performed by a human arm is presented. The model uses the information from a monocular vision system constituted by an uncalibrated basic webcam. A set of gestures were used to test the model, those gestures were performed by different people and distances from the camera. The mean square error of the robotic arm joints' trajectories was less than 0.317 pixels. This error was computed on the 2D projection of the 3D reconstruction for the selected gestures.

Business vocabulary of kidney transplant with ontological approach for a generic fact model

La modelación orientada a hechos es un enfoque conceptual que permite modelar dominios de negocios en términos de los hechos fundamentales de interés, donde todos los hechos pueden ser verbalizados en un lenguaje fácilmente comprensible por usuarios no técnicos de un dominio de negocio. Dicho enfoque es usado en la construcción de sistemas de reglas de negocio puesto que estas son construidas tomando como base un vocabulario que está formado por las palabras y frases establecidas por la comunidad de usuarios de un negocio particular. Este vocabulario, denominado Modelo de Hechos, se debe establecer en la etapa inicial del ciclo de vida de las reglas. En el presente trabajo se muestra el proceso de creación de una ontología que contiene un Modelo de Hechos genérico haciendo uso de la herramienta Protégé. Este Modelo de Hechos se instancia con el vocabulario perteneciente al domino específico de Trasplante Renal para su integración a un Sistema de Salud que utiliza un enfoque de reglas de negocio.

Fact-oriented modeling is a conceptual approach that enables one to model business domains in terms of the underlying facts of interest, where all facts may be verbalized in language readily understandable by non-technical users of those business domains. This approach is used in the construction of business rules systems. Business Rules are built based on a vocabulary made up by words and phrases established by the users' community of a particular business. Such a vocabulary, designated fact model by several authors, must be set at the initial stage of the rules life cycle. In this paper, the process of creating anontology through the selection of a generic structure that represent a Fact Model with the Protégé tool is addressed. This Fact Model is instantiated with the vocabulary of the Kidney Transplant domain which allow its later link to a Health System in this area that uses the business rules approach.

Experimental model of a unipolar motor

Se describe la caracterización experimental de un prototipo de motor unipolar con el objeto de validar su modelo matemático. Este tipo de motor es bastante controversial a la hora de pretender explicar su modelo y fundamento de operación. Ha existido por cerca de casi dos siglos y aún persiste su misteriosa forma de funcionamiento; parece eludir cualquier explicación convencional a la luz de las ecuaciones de Maxwell. Es un dispositivo que genera una fuerza electromotriz (fem), aunque el flujo magnético que atraviesa el circuito no varía con el tiempo. El prototipo construido mostró la validez del modelo, esto es, una resistencia eléctrica y una fuente de tensión, puesto que al medir la velocidad angular alcanzada durante un intervalo de tiempo, se observó su crecimiento exponencial. La función de transferencia del motor es de primer orden, justo como se esperaba, dado que carece de elementos como bobinas o capacitores; sin embargo, tarda de treinta a cuarenta segundos en alcanzar su estado estable. Esto se debe, según el modelo planteado, a la resistencia eléctrica interna de este dispositivo.

The experimental characterization of a unipolar motor is described with the objective to validate its mathematical model. This kind of motor is quite controversial to explain not only its model but also how it works. It has been around for about two centuries and it is unknown the way it operates. It seems that can not be explained by using the conventional Maxwell equations; it is a device that generates an electromotive force (emf) although the magnetic flux is time independent. The prototype constructed verified the proposed model correctness, i.e. an electrical resistance and a power generator, because an exponential increasing in its angular velocity was observed. The motor transfer function is of first order, as was expected, since there are not inductors or capacitors; however, it spent about thirty to forty seconds to reach its steady state; this is because of the internal electrical resistance of this device according to the model.

Strategy based on genetic algorithms for an optimal adjust of a support vector machine used for locating faults in power distribution systems

This paper presents a hybrid alternative to obtain a low computational cost strategy used to adjust the parameters of a Support Vector Machine based fault locator. The proposed strategy to determine the best parameters is based on the Chu Beasley Genetic Algorithm. The fault locator is tested in the IEEE 34 bus feeder, using a database of 2,180 registers of single phase, phase to phase, double phase to ground and three phase faults, obtained from simulation in ATP and Matlab. As results, the best alternatives for all of these four types of faults give an average cross validation error of 0.3%.

En este artículo se presenta la selección de los parámetros de un localizador de fallas basado en máquinas de soporte vectorial, utilizando una estrategia híbrida de bajo costo computational fundamentada en el algoritmo genético de Chu Beasley. El localizador propuesto se prueba en el sistema de distribución IEEE de 34 nodos, donde los resultados muestran errores de validación cruzada promedio para las mejores alternativas de 0,3%, considerando los casos analizados con una base de datos de 2.180 registros fallas monofásicas, bifásicas, bifásicas a tierra y trifásicas. La base de datos de prueba se obtiene mediante simulación con ATP y Matlab.

Path-Relinking algorithm applied to transmission system expansion planning problem

Se presenta una metodología para resolver el problema de la expansión de la red de transmisión de energía eléctrica utilizando un algoritmo que aplica el concepto de encadenamiento de trayectorias (path relinking). Este algoritmo ha mostrado ser muy eficiente cuando se aplica al proceso de solución de problemas de gran complejidad matemática. El método parte de las configuraciones élite obtenidas al final del proceso de optimización de algoritmos combinatoriales eficientes, con el propósito de obtener mejores soluciones. En este trabajo se usa un algoritmo de búsqueda tabú para encontrar el conjunto inicial de configuraciones élite. Los resultados permiten mostrar la potencialidad del algoritmo de encadenamiento de trayectorias para encontrar soluciones alternativas de excelente calidad y más diversas. Como sistema de prueba se usa una de las redes de transmisión que tradicionalmente ha mostrado mayor dificultad para ser resuelta: la red norte-nordeste brasilera. Los mejores resultados reportados para esta red, en la literatura especializada, son mejorados cuando se usa el algoritmo propuesto.

A methodology to solve the long-term transmission expansion planning problem using the path re-linking algorithm is presented. This methodology starts with the elite configurations obtained from the results of the optimization using efficient metaheuristic algorithms in order to reach better results. This algorithm has showed a very good performance when is used in high mathematical complexity problems. In this work the Tabu Search (TS) algorithm is used to find the initial set of elite configurations. The results show the potentiality of the path re-linking algorithm to find high quality alternative solutions. As a test system the North-Northeast Brazilian power system which is consider as one of the most difficult power system is used. The optimal solutions of this test system, reported in the specialized literacy are improved when the proposed methodology is used.

Methodology for evaluation of voltage sags

Se plantea una nueva metodología que permite evaluar los huecos de tensión y paliar algunas deficiencias encontradas en las metodologías de clasificación existentes en la literatura. Para ello se aplica la metodología fasorial, encontrada en la literatura, y la nueva metodología propuesta sobre una base de datos de registros reales medidos en una campaña de medidas sobre la red eléctrica española. El objetivo es contrastar las deficiencias y ventajas encontradas. La metodología propuesta será útil para aplicaciones como la obtención de índices.

A new methodology for the evaluation of voltage sags and a decrease of the insufficiency found in some classification methodologies on literature are presented. To achieve this, the phasorial method is applied from the literature, and a new methodology suggested on a real register data base from measurements campaigns on the power supply in Spain. The insufficiencies and the advantages are contrasted. The new proposed method will be useful on applications such as getting indexes.

Wireless communications in hostile atmospheres: radio propagation model and response of constituent elements of the radio front-end at high temperatures

En este trabajo se analiza y se propone una solución para evitar la disminución del rango de alcance de los sistemas de comunicación inalámbricos en robots de exploración para ambientes con temperaturas entre 873 K y 1273 K, dado que en este rango de temperaturas se encuentran situaciones como las presentes en los incendios urbanos. El estudio realizado cuantifica la influencia de tres factores de atenuación de la onda electromagnética: En primer lugar se analiza teórica y experimentalmente la atenuación debida a la variación de los parámetros constitutivos de un medio levemente ionizado como función de la temperatura. En segundo lugar, se analiza experimentalmente el comportamiento electromagnético de uno de los principales elementos constituyentes de la parte terminal de la cadena de radio: la antena. Finalmente, se presentan las perspectivas y conclusiones del trabajo. Las validaciones experimentales se realizan en la frecuencia de 2,4 GHz y con variaciones en temperatura desde 900 K hasta 1300 K. Experimentalmente se obtiene una atenuación del orden de 10-5 dB/m para 923 K, y una permitividad relativa compleja igual a 1+j10-12. Los resultados experimentales realizados a la antena, muestran que ésta se desadapta a medida que cambian las condiciones de temperatura: experimentalmente se obtuvo una variación de 78 kHz/K, para un delta de temperatura de 85 K.

Use of GAIA for modeling the behavior of characters in a real time strategy game

Los juegos modernos en su permanente búsqueda por capturar más la atención de sus jugadores, requieren de técnicas de Inteligencia Artificial que les permita a los personajes asumir comportamientos más cercanos o parecidos a la realidad. Para lograr esto, existen muchas técnicas que se pueden utilizar, pero en los últimos años el uso de agentes inteligentes ha tomado gran importancia, ya que las propiedades de los personajes encajan perfectamente con la definición de dicha técnica. En este artículo, se presentan los principales resultados de investigación y la forma como se usó la metodología GAIA para el modelamiento del comportamiento de los personajes en un juego de estrategia de tiempo real llamado Independencia (basado en la Revolución de los Comuneros de la Independencia de Colombia).

The modern games in its permanent search to get players attention in a greater way require artificial intelligence techniques that allow the characters to acquire behaviors closer or similar to reality. To do this, there are many techniques that can be used, but recently the use of intelligent agents has gained great importance, since the characters properties fit perfectly with the definition of this technique. In this paper, we present the main results of research and the way how the GAIA methodology was used for modeling the behavior of the characters in a real time strategy game called Independencia (based on the "Comuneros" Revolution of the Colombian Independence).

Flujo de potencia AC descentralizado para sistemas de potencia multi-área usando un método de descomposición basado en relajación Lagrangiana

A decentralized solution method to the AC power flow problem in power systems with interconnected areas is presented. The proposed methodology allows finding the operation point of a particular area without explicit knowledge of network data of adjacent areas, being only necessary to exchange border information related to the interconnection lines between areas. The methodology is based on the decomposition of the first-order optimality conditions of the AC power flow, which is formulated as a nonlinear programming problem. A 9-bus didactic system, the IEEE Three Area RTS-96 and the IEEE 118 bus test systems are used in order to show the operation and effectiveness of the distributed AC power flow.

Este artículo presenta un método de solución descentralizada para el problema de flujo de potencia AC en sistemas de potencia con áreas interconectadas. La metodología propuesta permite encontrar el punto de operación de un área en particular sin la necesidad de conocer explícitamente los datos de las áreas adyacentes, siendo sólo necesario intercambiar información de frontera relacionada con las líneas de interconexión entre áreas. El método se basa en la descomposición de las condiciones de optimalidad de primer orden del flujo de potencia AC, el cual se formula como un problema de programación no lineal. Un sistema didáctico de 9 barras, el sistema IEEE RTS-96 y el sistema de prueba IEEE de 118 barras se utilizan para mostrar la operación y eficiencia del flujo de potencia AC distribuido.

Change of degree of containment in a multidimensional model

Las bodegas de datos usualmente se modelan de forma multidimensional. Los modelos multidimensionales poseen dimensiones las cuales se componen de niveles organizados jerárquicamente de acuerdo con su inclusión total. Por ejemplo, en una dimensión geográfica, con niveles Departamento y País, un departamento está incluido totalmente en un país. Recientemente, se ha propuesto una generalización de la inclusión total, la inclusión parcial. Por ejemplo, una autopista puede estar incluida sólo en un 20% en un departamento. Sin embargo, ninguno de los trabajos examinados soporta el cambio en el porcentaje de inclusión a través del tiempo. El aporte principal de este artículo es extender un modelo multidimensional con inclusión parcial para soportar este tipo de cambio. La extensión también se incorpora en un lenguaje de consulta multidimensional, lo que permite la formulación de consultas hipotéticas del tipo ¿qué pasaría si?, ¿qué hubiera pasado si?, que pueden ayudar en la toma de decisiones. Para ilustrar la conveniencia de la propuesta se presenta un ejemplo relacionado con accidentes de automóviles.

Data warehouses are usually modelled in a multidimensional way. The multidimensional models have dimensions composed by hierarchically organized levels according to their full containment. For example, in a geographical dimension with Department and Country levels, a department is fully contained into one country. Recently, a generalization of full containment has been proposed. It is known as the partial containment. For example, only a 20% of a highway could be contained into a department. In this paper we adopt a multidimensional model that supports partial containment. Our main contribution is to extend this model in order to support the change of the percentage of containment, because the percentage can change over time. To the best of our knowledge, this topic has not been examined in previous works. Our extension is also incorporated into a multidimensional query language, which enables what-if analysis in order to help decision-makers. In order to illustrate the improvements of our proposal, we present a study case related to car accidents.

Topology effect of two PSO and simplex hybrids

This paper shows optimization results for a group of standard functions. When the optimization algorithm PSO is hybridized with the simplex traditional algorithm (SX, Nelder-Mead) in two different ways, i. e. the alternating interaction hybrid (PSOSX(AIH)) and the parametric evolution hybrid (PSOSX(PEH)), markedly noticeable effects are observed in both the computing time and the accuracy and precision of their results during the optimization process.

En el presente artículo se muestran los resultados de optimización, utilizando un grupo de funciones estándar. Al hibridizar el algoritmo de optimización PSO (Particle Swarm Optimization) con el algoritmo simplex tradicional (SX, Nelder-Mead) de dos formas diferentes, esto es, el híbrido de interacción alternante o secuencial (PSOSX(HIA) ) y el híbrido de evolución paramétrica (PSOSX(HEP)), se observan efectos marcados en sus tiempos de cómputo y en la exactitud y precisión de la respuesta durante una operación de optimización.