Revista de Ingeniería

Use of the STFT in the Vibration Analisys to Detect and Characterice Defects at the Wheels Surface of a Train

El artículo muestra el procedimiento experimental utilizado para registrar las vibraciones que genera el paso de un tren por un punto fijo del carril. Igualmente muestra la forma de identificar y caracterizar un defecto en la superficie de una rueda, mediante el análisis en el dominio conjunto tiempo-frecuencia de dichas vibraciones utilizando la transformada de Fourier en tiempos cortos -STFT. Los resultados demuestran las ventajas de la STFT en esta aplicación, y cómo el uso de un sistema de monitorizado de las vibraciones generadas en el carril es eficiente y práctico en el mantenimiento predictivo de las ruedas de los trenes.

The paper shows the experimental procedure used to record the vibrations generated by the passage of a train in a fixed point of the rail. Moreover, it also shows how to identify and characterize a defect on the surface of a wheel, by analyzing the joined time-frequency domain of these vibrations, using the short time Fourier transform - STFT. The results demonstrate the advantages of the STFT in this application, and that the use of a monitorizazing system of the vibration generated on the railway line is efficient and practical to implement a predictive maintenance of the train wheels.

Mechanical properties evaluation of a hot asphalt mixture modified with asphaltite

El trabajo evaluó en laboratorio la resistencia mecánica bajo carga monotónica, el módulo resiliente y la resistencia a la deformación permanente que experimenta una mezcla asfáltica cuando se modifica con una asfaltita. Adicionalmente, fue evaluada durante dos años, la influencia del medio ambiente de la ciudad de Bogotá D.C., sobre las propiedades mecánicas de la mezcla modificada. Se concluye que la resistencia mecánica de la mezcla asfáltica modificada incrementa en comparación con la convencional. La tendencia general de las mezclas con el tiempo de exposición al medio ambiente de Bogotá D.C., es experimentar un aumento en los valores de rigidez debido principalmente a procesos de endurecimiento por envejecimiento del ligante asfáltico. Sin embargo, para el caso de las mezclas modificadas y fabricadas con CA 60-70 en los primeros cinco meses de exposición, la rigidez disminuye.

The strength under monotonic load, resilient modulus and rutting were evaluated on a hot-mix asphalt (HMA) modified with a natural asphaltite. Additionally, the influence of the environmental conditions of Bogotá D.C., was evaluated during two years on the mechanical properties of a modified asphalt mixture. The results show that the mechanical properties evaluated were better for the HMA mixes modified in compared with those with neat asphalts. The asphaltite produces higher mechanical resistance in HMA. The general tendency of the mixtures is increase the modulus with time due to aging of the asphalt cement. However, modified mixtures with AC 60-70, decrease in stiffiness during the first months.

Methodology for Automatic Generation of Models for Large Urban Spaces Based on GIS Data

In the planning and evaluation stages of infrastructure projects, it is necessary to manage huge quantities of information. Cities are very complex systems, which need to be modeled when an intervention is required. Such models allow us to measure the impact of infrastructure changes, simulating hypothetic scenarios and evaluating results. This paper describes a methodology for the automatic generation of urban space models from GIS sources. A Voronoi diagram is used to partition large urban regions and subsequently define zones of interest. Finally, some examples of application models are presented, one used for microsimulation of traffic and another for air pollution simulation

En las etapas de planeación y evaluación de proyectos de infraestructura es necesario manejar grandes cantidades de información. Las ciudades son sistemas complejos que deben ser modeladas para ser intervenidas. Estos modelos permitirán medir el impacto de los cambios de infraestructura, simular escenarios hipotéticos y evaluar resultados. Este artículo describe una metodología para generar automáticamente modelos espaciales urbanos desde fuentes SIG: Un diagrama de Voronoi es usado para dividir grandes regiones urbanas, y a continuación serán definidas las zonas de interés. Finalmente, algunos ejemplos de modelos de aplicación serán presentados, uno usado para microsimulación de tráfico y el otro para simular contaminación atmosférica.

A Model of Extreme Normovolemic Hemodilution in the Conscious Swine to Evaluate Resuscitation Fluids

Se desarrolló un modelo de hemodilución normovolémica extrema (HNE) en porcinos conscientes con 4 niveles de intercambio de sangre hasta un hematocrito <6%. En cada nivel se extrajo 40% de la volemia y se reemplazó con igual volumen con almidón hidroxietílico. Se encontró hipoxia tisular con hemoglobina (Hb) <3g/dl a las 2 horas después, luego del último intercambio. Sobrevivieron 4 de 10 porcinos. Solo la Hb presentó diferencia estadísticamente significativa luego de la instrumentación con Hb <10.4 g/dl en los porcinos no sobrevivientes. Durante la HNE se encontró aumento de frecuencia cardíaca y gasto cardíaco, presión arterial divergente, aporte de oxígeno y resistencia vascular sistémica disminuida.

A model of ENH (Extreme Normovolemic Hemodilution) in the conscious swine was developed. A 4 level blood exchange was performed down to 6% hematocrit. In each level 40% of total blood volume was withdrawn and replaced with the same volume of hydroxyethyl starch. Below hemoglobin (Hb) 3g/dl and 2 hours after last exchange there was tissue hypoxia. 4 of 10 animals survived and only Hb after instrumentation had statistical difference with Hb <10.4 g/dl in non-surviving animals. During ENH there was tissue hypoxia, increase heart rate and cardiac output, divergent blood pressure, decrease oxygen delivery and systemic vascular resistance.

Analysis of Mechanical Behavior of Ni-Cr-Mo alloy for Dental Abutments

El presente estudio caracteriza una aleación aplicable al diseño de pilares para implantes dentales. Se propone un material biocompatible y de alta resistencia mecánica como alternativa a las aleaciones de Titanio, disminuyendo los costos de materia prima y procesamiento. Se realizan pruebas mecánicas de tracción y de compresión a la aleación de Ni-Cr-Mo, posteriormente se realiza modelado 3D y simulación de sus propiedades mecánicas por medio de análisis de elementos finitos. Como resultado se obtiene que el material disminuye su resistencia mecánica después del proceso de fundición empleado. El modelo de simulación es válido para análisis de resistencia en pilares dentales.

This study presents the characterization of a dental implant alloy for abutments. It proposes a biocompatible material and high mechanical resistance as an alternative to Titanium alloys, lowering costs of raw materials and processing. Mechanical testing of the Ni-Cr-Mo alloy and subsequently perform simulations of its mechanical properties by means of finite element analysis. As a result is obtained that the material reduces its mechanical strength after the casting for electric induction molding process. The simulation model is valid to make analysis of resistance to this type of dental devices.

Case Study for the Use of Vegetable Dielectric Fluid in Die-Sink Electro Discharge Machining (EDM)

En procesos de mecanizado por descarga eléctrica EDM (Electro Dischage Machining) el fluido dieléctrico normalmente está compuesto por derivados del petróleo. El objetivo de este trabajo es evaluar fluidos alternativos a los tradicionales. En este contexto, fueron analizados 5 fluidos dieléctricos de origen vegetal, comparándolos con el desempeño de kerosene y aceite mineral. El material mecanizado fue acero rápido M2, usando parámetros de desbaste para electrodos de cobre y grafito. Fueron medidas las tasas de remoción de material (TMR), el desgaste de los electrodos, la rugosidad y la morfología de la superficie mecanizada. Los dieléctricos de origen vegetal presentaron un desempeño competitivo usando electrodos de cobre y grafito.

EDM process commoly use petroleum based died fuids. The aim of this work is to evaluate alternative fuids to traditional mineral ones. It was analyzed 5 different dielectric fuids derived of seeds. They were compared with kerosene and a mineral oil. The workpiece was speed-steel M2. The machining parameters were preestablished for working with copper and graphite electrodes. The material removal rate, the wear rate of the electrodes, the finishing and morphology of machined surface were all measured. Vegetable based oils showed a competitive performance using cooper and graphite electrodes when compared with mineral based oils.

Hydrology of Extremes and Climate Change

CMIP5 Climate Simulations: Implications for Hydrology^*

En este artículo se señala a través de las simulaciones climáticas del centro nacional de la investigación atmosférica (NCAR) que, para finales del s. XXI, habrá un incremento de la temperatura del 3.3°C y en algunas áreas hasta de 7-8°C. Este cambio repercutirá sobre la producción agrícola y la mortalidad de los seres humanos. El nuevo enfoque que integra las ciencias sociales con las ciencias físicas busca manejar el problema de adaptación al al cambio climático y, asimismo, influir en la toma de decisiones para afrontar la vulnerabilidad y los retos que impone la adaptación al cambio climático.

This article points out through climate simulations from the National Center for Atmospheric Research (NCAR) that global warming will be increased by the end of the 21st century 3.3°C and in some areas as 7-8°C. This change will have an impact on agricultural production and human mortality. A new emphasis on the integration of social sciences with physical sciences will be fundamental to address the problem of climate adaptation; likewise, it will be important for decision-making to overcome the vulnerability and the challenges that brings a climate change

Statistical Methods for Assessing Flood Risk and the Climate Change Challenge

El cambio climático real y potencial y la variabilidad del clima se convertirán en un desafío cada vez mayor para los hidrólogos, ingenieros civiles, y planeadores interesados en los riesgos de inundación. En general, no conocemos el riesgo de inundación existente en áreas particulares debido a que los registros tienden a ser limitados. Hay mayor incertidumbre en cuanto a nuestros estimadores cuantiles de inundación -de lo que la gente se imagina-. Si además, para nuestros análisis, tenemos en cuenta la variabilidad climática histórica y el cambio climático, entonces lo que sabemos es aún menos. En muchos casos, ni siquiera está claro si el calentamiento global va a incrementar o a disminuir el riesgo de inundación. Así que el desafío es usar toda la información que tenemos sobre inundaciones pasadas y clima futuro, junto con una profunda comprensión acerca de los procesos hidrológicos, para predecir los riesgos de inundación en el futuro.

Actual and potential effects of climate change and climate variability will increasingly challenge hydrologists, civil engineers and planners concerned with flood risk. In general, it is difficult to understand flood risk in particular areas as available records tend to be limited. Our flood quantile estimators are more uncertain than people realize. If we recognize historical climate variability and climate change in our analyses, we will learn that we know even less. In many cases, it is not even clear whether global warming will increase or decrease flood risk. So the challenge is to use all the information available on past floods and future climate, along with a deep understanding of hydrologic processes, to forecast flood risk in the future.

Perspective of the Stromwater Management Facing Climate Change - Case Study: Barranquilla City, Colombia

El cambio climático ha impuesto retos sobre el manejo de los recursos hídricos en zonas urbanas. Las políticas y el enfoque de la ingeniería deben considerar la adaptabilidad como parte fundamental de la planeación de proyectos hidráulicos. La ciudad de Barranquilla, Colombia, presenta una de las problemáticas de drenaje pluvial más importantes en el mundo, debido a que cerca de 100 km de la malla vial, incluyendo vías principales, se convierten en ríos urbanos todos los años durante la temporada de lluvia, con caudales entre 30 y 100 m3/s. El artículo presenta un diagnóstico general de la problemática y una discusión sobre algunas de las alternativas de manejo sostenible de drenaje urbano aplicables a las condiciones de la ciudad para el control de caudales pico.

Climate change has imposed challenges on the water resources management in urban areas. Policies and engineering should take into account the adaptability of the stormwater systems as a key part for water resources Project planning. The city of Barranquilla, Colombia, has one of the most critical stormwater problems in the world, due to close to 100 km of the urban street network, including main streets, become in urban rivers every year during the raining season, with fow rates from 30 to 100 m3/s. This article shows a general diagnosis of the problem and a discussion of some alternatives of sustainable urban drainage management applicable to the conditions of the city for controlling peak fow

Climate Variability, Climate Change and Water Resources in Colombia

Este documento presenta una síntesis de los principales avances que Colombia ha tenido respecto al estudio del cambio climático y su relación con el recurso hídrico. Rastrea los fenómenos de variabilidad climática en el país y reúne información sobre los impactos más importantes del cambio climático y de la variabilidad climática sobre los sistemas de agua dulce en Colombia. A su vez, el documento hace un recuento de algunos puntos claves respecto a la estimación de la vulnerabilidad de los recursos hídricos frente a dichos impactos, describiendo modelos de análisis, resultados y pasos a seguir en la generación de conocimientos que permitan mejorar el manejo del recurso hídrico en Colombia.

This document presents a synthesis of the main advances made in Colombia in terms of the study of climate change and its relationship with water resources. It traces the phenomena of climatic variability in the country and gathers information on the most important impacts of climate change and climatic variability on its freshwater systems. The document also pinpoints a number of key points with respect to the estimation of water resource vulnerability due to such impacts, describing analysis models, results and steps to follow in the generation of knowledge that allow us to improve the management of water resources in Colombia.

The Collapse of the Stationarity Hypothesis Due to Climate Change and Climate Variability: Implications for Hydrologic Engineering Design

Los métodos tradicionales que se usan en ingeniería hidrológica para la estimación de caudales extremos de distinto período de retorno, están basadas en la hipótesis de estacionariedad en la función de distribución de probabilidades de las series de caudales extremos. Esa hipótesis colapsa ante los efectos del cambio climático, la variabilidad climática, los cambios en el uso del suelo y la deforestación, en la dinámica hidrológica reflejada en los registros de las variables hidrológicas. En este trabajo mostramos las evidencias del colapso de la hipótesis de estacionariedad usando registros hidrológicos de Colombia, e implementamos varios métodos para estimar caudales extremos a través de Funciones de Distribución de Probabilidad Mixtas, que permiten considerar los efectos de la variabilidad climática en las series de caudales extremos. Al aplicar estos modelos en los registros de caudales extremos en ríos colombianos, se encuentra que, de manera general, la función de distribución Mixta Weibull Tipo I, presenta buenos estimativos en los caudales mínimos extremos, y la función Mixta Fréchét Tipo I es adecuada para estimar caudales máximos extremos.

Traditional methods used in hydrologic engineering to estimate extreme river discharges of different return periods are based on the assumption of stationarity in the probability distribution function of the series of extreme fows. This hypothesis collapses owing to the effects of climate change, climate variability, land use/land change, and deforestation on the hydrological dynamics, which are refected into the series of hydrologic variables. We illustrate such effects on the hydrology of Colombia, and implement two models for estimating extreme river discharges using mixed probability distribution functions, which take into account the effects of climate variability on the series of extreme discharges. Application of these methods for Colombian rivers allowed us to conclude that the Mixed Type I Weibull distribution provides an adequate estimation for low fows, and the Fréchét Mixed Type I distribution for peak fows and foods

Assessment of Hydrologic Changes in the Bogotá River Basin

En este trabajo se presentan refexiones sobre el diseño hidrológico asociado a eventos extremos, algunas consideraciones sobre la suposición de estacionaridad, e implicaciones de la no estacionaridad en el diseño hidrológico. Se muestran algunos análisis que pretenden ilustrar variaciones hidrológicas en la cuenca del río Bogotá, mediante pruebas estadísticas de tendencias y saltos; cambios en el uso del suelo y procesos de urbanización; agradación del fondo del cauce en algunos tramos, e inclusión de fenómenos macroclimáticos en el análisis de frecuencia de caudales máximos. Por último, se presentan algunas consideraciones finales sobre las diferentes infuencias naturales y antrópicas que afectan los sistemas hidrológicos. Asimismo, plantea la necesidad de análisis de los registros hidrológicos existentes, junto con información contextual, y la importancia de incrementar los esfuerzos de medición, análisis y modelación en la cuenca del río Bogotá.

In this article some refections are presented about hydrologic design related to extreme events, with some considerations regarding stationarity, and implications of the nonstationarity on hydrologic design. Some analyses are shown to illustrate hydrologic variations in the Bogotá river basin, using statistical tests for trends and step jumps in the mean, changes in soil uses and urbanization processes, sedimentation of streams in some reaches, and inclusión of macroclimatic phenomena in frequency analysis of maximum fows. Finally, some remarks are presented regarding the different natural and anthropogenic infuences that affect hydrologic systems. Likewise, it presents the need of historical data analysis with contextual supporting information, and the importance of incrementing hydrologic measurements, analysis and modeling in the Bogotá river basin.

The First Integrated Circuit in Colombia: Vision and Innovation in High Technology