Ingeniería y competitividad

Doctoral Program in Engineering at Universidad del Valle. History, achievements and challenges for its consolidation

Non-invasive monitoring of transformers using the frequency response from controlled transient signals

This article presents a novel procedure for applying controlled transient signals analysis with the goal of obtaining the frequency response (FRA) with the transformer in service. For the procedure the method used is IFRA (Impulse Frequency Response Analysis) complemented with the Wavelet Transform. IFRA, has been implemented in previous works to transform transient signals from the time domain to the frequency domain by means of Fast Fourier Transform (FFT); however, Fourier is not the most suitable tool for this type of analysis since by definition, Fourier is useful for processing stationary signals. Taking that into consideration it was used Wavelet Transforms, given their variable time/frequency resolution, which improved the repeatability of the frequency response curves, as observed in experimental results. The analysis developed was applied in a single-phase distribution transformer of 7620/240 V, 3 kVA, to show the viability of the proposed method, for obtaining the frequency response curve, which could be used for power transformers in service

El siguiente artículo presenta un nuevo procedimiento para emplear señales transitorias controladas con el cual se puede obtener la respuesta en frecuencia (FRA) del transformador en servicio. El procedimiento emplea el método IFRA (análisis de la respuesta en frecuencia ante un impulso) complementado con la Transformada Wavelet. El método IFRA ha sido implementado en trabajos previos, pasando señales temporales al dominio de la frecuencia usando la Transformada de Fourier, sin embargo, Fourier no se considera la herramienta más eficaz para este tipo dálisis dado que fue desarrollada para el procesamiento de señales estacionarias. Teniendo en cuenta lo anterior, en este trabajo se empleó la Transformada Wavelet dado su variabilidad en resolución en el dominio tiempo-frecuencia, con lo cual se mejoró la repetitividad de las curvas de respuesta en frecuencia tal como se observa en los resultados experimentales. El análisis desarrollado fue aplicado a un transformador de distribución monofásico de 7600/240V, 3 kVA, mostrando la viabilidad del método propuesto, el cual podría también emplearse para la obtención de la curva de repuesta en frecuencia en transformadores de potencia en servicio

Methodology for modeling electricity markets using concurrent constraint programming

This article proposes a methodology to model a competitive electricity market using the concurrent constraint programming paradigm (CCP). The market considered is cleared by merit order and based on the game theory equilibrium model, Supply Function Equilibrium (SFE), with asymmetric step functions with multiple blocks. Also, it shows results for a reference case with 3 generation companies (Gencos) to reveal the model behavior

Este artículo propone una metodología para modelar un mercado de electricidad competitivo usando el paradigma de programación concurrente con restricciones (CCP). El mercado considerado es despejado por orden de mérito y basado en el modelo de equilibrio de teoría de juegos, Función de Suministro de Equilibrio (SFE), con funciones de paso asimétricas con bloques múltiples. También, se muestran resultados para un caso de referencia con 3 compañías de generación (Gencos) para revelar el comportamiento del modelo

Analysis of wireless propagation using a novel 3D Raytracing acceleration technique

The rapid growth in wireless communications has led to the need for an effective way to evaluate the radio propagation. Dense urban areas and indoor spaces tend to be complex environments that require a lot of obstacles to be modeled. In such environments, the radio propagation is an extremely complex phenomenon and ray tracing techniques have been widely used to analyze these problems. However, the main drawback of ray tracing algorithm is it slowness. Therefore, the ray tracing process should be performed using techniques that improve the efficiency of the computations. This paper presents a new ray tracing acceleration technique that combines AZB and octree techniques to subdivide the space. This new technique was validated by propagation measurements in two hospital environments and the maximum error encountered for measured and calculated values was below 8%. The new technique reduces the computation time by half in comparison to AZB technique. But, as the number of interactions increases, computational time increases as well

El rápido crecimiento en las comunicaciones ámbricas ha llevado a la necesidad de evaluar de un modo eficaz la radiopropagación. Las densas áreas urbanas y los ambientes interiores tienden a ser entornos complejos que requieren una gran cantidad de áculos para ser modelados. En tales entornos, la radiopropagación de las ondas es un fenómeno extremadamente complicado y las técnicas de trazado de rayos han sido ampliamente usadas para analizar estos problemas. Sin embargo, el principal problema del algoritmo de trazado de rayos es su lentitud. Por lo tanto, el proceso del trazado de rayos se debe realizar con técnicas que mejoran la eficiencia de las simulaciones. En este artículo se presenta una nueva técnica de aceleración de trazado de rayos que combina las técnicas AZB y octree para la subdivisión del espacio. Esta nueva técnica se validó mediante mediciones de propagación en dos ambientes hospitalarios, encontrando que el máximo error entre los valores medidos y calculados fue inferior al 8%. La nueva técnica permitió reducir el tiempo de cálculo a la mitad comparado con la técnica AZB. Sin embargo, a medida que crece el número de interacciones que se evalúan, crece el tiempo computacional

Bio-inspired system for gesture imitation applied in robotics

This work describes the necessary aspects for the programming of a robot through the paradigm of learning by demonstration and it proposes a system that keeps concordance with what is known about the functioning of biological systems. Four gestures performed by the arm of different human demonstrators were used in the imitation performed by a simulated arm. To achieve these gesture imitations, a Visual-Motor map was created which allows the robot to give its own interpretation of the observed gesture. The imitation performance was evaluated for its quality and quantity. New indicators are presented for the four gestures that make possible the imitation evaluation beyond the following of the trajectory usually performed in order to define the success of the imitation. The imitation was successful in 3 of the 4 gestures and scored an average of 62% for the poll and 78.6% for the indicators

En este trabajo se describen los aspectos necesarios para programar un robot mediante el paradigma del aprendizaje por demostración y se propone un sistema que guarda concordancia con lo que se conoce del funcionamiento de sistemas biológicos. En la imitación se usaron específicamente cuatro gestos ejecutados por el brazo simulado de diferentes demostradores humanos. Para lograr la imitación de los gestos, se creó un Mapa Visuo-Motor que permite que el robot realice su propia interpretación del gesto observado. El desempeño de la imitación se evaluó de forma cuantitativa y cualitativa. Se presentan indicadores novedosos para los cuatro gestos que permiten evaluar la imitación, másá del seguimiento de trayectorias realizado habitualmente para definir el éxito de la imitación. El éxito de la imitación fue bueno en el caso de 3 de los 4 gestos, lo que produjo una calificación promedio del 62% para las encuestas y de 78.6% para los indicadores

Developments of ozone generation using dielectric barrier discharge at the Universidad del Valle

This paper presents the research results related to ozone technology using dielectric barrier discharge DBD, obtained at the Universidad del Valle. Particular emphasis is placed on increasing efficiency, the modeling of the surface dielectric barrier discharge generator and the control technique which modifies the relation production vs. efficiency of the generators. Finally, the ozone applications worked at the university are presented. The current state of these developments is promising for ozone technology industrialization and to develop ozone applications in Colombia

Este artículo presenta los resultados de investigación relacionados a la tecnología del ozono por descarga de barrera dieléctrica (DBD), obtenidos en la Universidad del Valle. Se enfatiza en el aumento de la eficiencia, el modelado de un generador DBD superficial y en una técnica de control que modifica la relación producción vs eficiencia de los generadores. Finalmente, se presentan las aplicaciones del ozono investigadas en la Universidad. El estado actual es prometedor para industrializar la fabricación de generadores de ozono y para impulsar las aplicaciones del ozono en Colombia

Assessing the impact of project-based learning in engineering courses by using multiple correspondence analysis

This paper reports an experience about how to assess the impact of Project-Based Learning in engineering courses by using multiple correspondence analysis and a hierarchical clustering method. The Project-Based Learning (PBL) approach is focused on improving the development of transversal skills like teamwork, problem solving, communication abilities, and self-learning. The impact is evaluated from the data of a survey devoted to knowing the students' opinions on how these competencies are encouraged by the PBL approach. Data from courses using Traditional Education and PBL are compared from scores given by students to the survey questions. The data corresponds to 13 courses of which seven used PBL. The multivariate statistical analysis allows knowing the influence of the aspects evaluated on the development of transversal skills, as well as the correlation among these aspects. The paper also presents the design of the survey and a general description of the PBL approach developed that was designed for courses of control systems

Este artículo presenta una experiencia sobre la evaluación del impacto del aprendizaje basado en proyectos en cursos de ingeniería mediante el uso de análisis de correspondencias múltiples y agrupación jerárquica. El enfoque de aprendizaje basado en proyectos se centra en mejorar el desarrollo de competencias transversales como el trabajo en equipo, la resolución de problemas, las habilidades de comunicación y el autoaprendizaje. El impacto se evalúa a partir de los datos de una encuesta enfocada en conocer la opinión de los estudiantes sobre cómo el enfoque PBL (por el término en inglés) favorece el desarrollo de estas competencias. Datos de cursos que utilizan educación tradicional y de cursos desarrollados con aprendizaje basado en proyectos son comparados a partir de las puntuaciones dadas por los estudiantes a las preguntas de la encuesta. Los datos corresponden a 13 cursos, de los cuales siete utilizaron aprendizaje basado en proyectos. El análisis estadístico multivariable permite conocer la influencia de los aspectos evaluados durante el desarrollo de las competencias transversales, así como la correlación entre éstos. El artículo también presenta el diseño de la encuesta y una descripción general del enfoque PBL, el cual fue desarrollado para cursos de sistemas de control

A methodological approach for asynchronous implementation of the Rijndael Algorithm

This article describes the implementation methodology of Rijndael algorithm to encryption process, by using asynchronous design with assistance of the software tool Balsa, for functional simulation, description and synthesis of asynchronous digital circuits. The main results presented correspond to implementations that use the codification protocols dual-rail and 1-of-4, for blocks of data and keys of 128 bits over a field-programmable gate array (FPGA) hardware platform. The Xilinx ISE tool was used showing a full integration level with the Balsa system

En este artículo se describe una metodología de implementación del algoritmo de Rijndael para el proceso de encriptación. Se utilizó el estilo de diseño asíncrono con la ayuda de una herramienta conocida como Balsa, la cual permite simulación funcional, descripción y síntesis de circuitos digitales asíncronos. Los resultados obtenidos corresponden a implementaciones que utilizan los protocolos de codificación dual-rail y 1-of-4, para bloques de datos y claves de 128 bits sobre una plataforma hardware de un arreglo de compuertas reprogrammable por el usuario (FPGA). Para la síntesis automática sobre la FPGA se utilizó la herramienta Xilinx ISE, que muestra un completo nivel de integración con el sistema Balsa

A survey of computational calculi used in musical applications

During the last decades, several formal models have been proposed to formalize musical applications, to solve musical and improvisation problems, and to prove properties in music. In this paper, we briefly describe some of those formal models (computational calculi). We provide a description of some applications of these formalisms, and discuss some considerations about each calculus mentioned here remarking strengths and weaknesses

En las últimas décadas muchos modelos formales han sido propuestos para formalizar aplicaciones musicales, para resolver problemas musicales y de improvisación, y para probar propiedades en la música. En este artículo describiremos brevemente algunos de estos modelos formales (los cálculos computacionales); proveeremos una descripción de algunas aplicaciones de dichos formalismos; finalmente discutiremos algunas consideraciones sobre cada cálculo mencionado aquí, resaltando fortalezas y debilidades

Modeling and specification of distributed timed systems

Increasing complexity in distributed and real-time systems makes them very hard to model and specify correctly. Different formal methods are useful for the process of modeling and specification of these kinds of systems. Timed Automata (TA) and Distributed Timed Automata (DTA) are the dominant models of distributed and realtime systems. Unfortunately, their language inclusion and complementation are undecidable. In this paper, we will present logics and automata (Distributed Event Clock Automata (DECA), Memory Event Clock Automata (RMECA), Distributed Event Clock Temporal Logic (DECTL), Memory Event Clock Temporal Logic (RMECTL) fully decidable and they were designed to modeling, specifying and studying the behavior and in particular verifying the correct operation of distributed and real-time systems

El aumento en la complejidad de los sistemas distribuidos y temporizados hace que ellos sean muy difícil de modelar y especificar correctamente. Diferentes métodos formales son útiles para el proceso de modelado y especificación de estos tipos de sistemas. Los Autómatas Temporizados (AT) y los Autómatas Temporizados Distribuidos (ATD) son los modelos formales más utilizados para modelar sistemas de tiempo real y distribuidos. Lamentablemente los algoritmos existentes para calcular la inclusión y complementación de sus lenguajes son indecidible. En este artículo, presentaremos las lógicas (Lógica Temporalizada de Eventos Distribuidos, Lógica Temporizados de Memorización de Eventos) y los autómatas (Autómatas de Eventos Distribuidos, Autómatas de Memorización de Eventos), totalmente decidibles. Estos métodos fueron diseñados para modelar, especificar, estudiar el comportamiento y en especial verificar el buen funcionamiento de los sistemas de tiempo real y distribuidos

Three-Step method to tightly integrate data mining tasks into a relational database system

In this paper, a result of the research project that aimed to define new algebraic operators and new SQL primitives for knowledge discovery in a tightly coupled architecture with a Relational Database Management System (RDBMS) is presented. In order to facilitate the tight coupling and to support the data mining tasks into the RDBMS engine, the three-step approach is proposed. In the first step, the relational algebra is extended with new algebraic operators to facilitate more expensive computationally processes of data mining tasks. In the next step and with the aim that the SQL language is relationally complete, these operators are defined as new primitives in the SELECT clause. In the last step, these primitives are unified into new SQL operator that runs a specific data mining task. Applying this method, new algebraic operators, new SQL primitives and new SQL operators for association and classification tasks were defined and were implemented into the PostgreSQL DBMS engine, giving it the capacity to discover association and classification rules efficiently

En este artículo se presenta uno de los resultados del proyecto de investigación cuyo objetivo fue definir nuevos operadores algebraicos y nuevas primitivas SQL para el Descubrimiento de Conocimiento en una arquitectura fuertemente acoplada con un Sistema Gestor de Bases de Datos Relacional (SGBDR). Se propone el método trespasos con el fin de facilitar el acoplamiento fuerte y soportar tareas de minería de datos al interior del motor de un SGBDR. En el primer paso, se extiende el álgebra relacional con nuevos operadores algebraicos que faciliten los procesos computacionalás costosos de las tareas de minería de datos. En el siguiente paso y con el fin de que el lenguaje SQL sea relacionalmente completo, estos operadores son definidos como nuevas primitivas SQL en la cláusula SELECT. En el último paso, estas primitivas son unificadas en un nuevo operador SQL que ejecuta una tarea específica de minería de datos. Aplicando este método, se definieron nuevos operadores algebraicos, nuevas primitivas y operadores SQL para las tareas de Asociación y Clasificación y fueron implementados al interior del motor del SGBD PostgreSQL, dotándolo de la capacidad para descubrir reglas de asociación y clasificación eficientemente

On decidability properties of two fragments of the asynchronous π-calculus

In (Cacciagrano, et al., 2008) the authors studied the expressiveness of persistence in the asynchronous p-calculus, henceforth Ap. They considered Ap and three sub-languages of it, each capturing one source of persistence: the persistent-input calculus (PIAp), the persistent-output calculus (POAp), and the persistent calculus (PAp). They prove that, under some general conditions, there cannot be an encoding from Ap into a (semi)-persistent calculus preserving the must-testing semantics, a semantics sensitive to divergence. In this paper we support and strengthen the separation results of (Cacciagrano, et al., 2008) by showing that convergence and divergence are two decidable properties in a fragment of POAp and PAp, in contrast to what happen in Ap. Thus, it is shown that there cannot be a (computable) encoding from Ap into PAp and in such a fragment of POAp, preserving divergence or convergence. These impossibility results don't presuppose any condition on the encodings and involve directly convergence for first time in the study of the expressiveness of persistence of Aπ

En (Cacciagrano, et al., 2008) se estudió la expresividad de la persistencia en el p-cálculo asincrónico, Ap. En dicho artículo, los autores consideraron Ap y tres de sus fragmentos, cada uno de ellos capturando una fuente de persistencia: el fragmento con entradas persistentes (PIAp), el fragmento con salidas persistentes (POAp), y el fragmento con tanto entradas como salidas persistentes (PAp). Ellos demostraron que, bajo ciertas condiciones generales, no puede existir una codificación desde Ap en alguno de sus fragmentos preservando la semántica musttesting, unaántica sensible a la divergencia. En este artículo se ratifican y fortalecen los resultados de separación de (Cacciagrano, et al., 2008) mostrando que tanto convergencia como divergencia son propiedades decidibles en un fragmento significativo de POAp y en PAp., a diferencia de lo que sucede en Ap. Así, se establece formalmente la no existencia de una codificación (decidable) de Ap en PAp o en el fragmento de POAp, preservando divergencia y convergencia. Estos resultados de separación no requieren de ninguna condición específica sobre las codificaciones e involucran directamente convergencia por primera vez en el estudio de la persistencia de Ap

Evaluation of disparity maps

A disparity map is the output of a stereo correspondence algorithm. It is estimated in an intermediate step of a 3D information recovery process, from two or more images. A performance assessment of stereo correspondence algorithms may be addressed by a quantitative comparison of estimated disparity maps against ground-truth data. This assessment requires of the use of a methodology, which involves several evaluation elements and methods. Some elements and methods have been discussed with more attention than others in the literature. In the one hand, the quantity of used images and their relation to the application domain are topics rising large debate. On the other hand, there exist few publications on evaluation measures and error criteria. In practice, contradictory evaluation results may be obtained if different error measures are used, even on a same test-bed. In this paper, an evaluation methodology for stereo correspondence algorithms is presented. In contrast to conventional methodologies, it allows an interactive selection of multiple evaluation elements and methods. Moreover, it is based on a formal definition of error criteria based on set partitions. Experimental evaluation results showed that the proposed methodology allows a better understanding and analysis of algorithms performance than the Middlebury methodology. Final remarks highlights the relevance of discussing on the different elements and methods involved in an evaluation process

Un mapa de disparidad es la salida de un algoritmo de estimación de puntos correspondientes, el cual es estimado en una etapa intermedia del proceso de reconstrucción de la profundidad a partir de dos o máágenes. La comparación del desempeño de un grupo de algoritmos de estimación de correspondencia puede hacerse mediante una evaluación cuantitativa de mapas de disparidad contra mapas de referencia. Está evaluación requiere de una metodología, la cual involucra diversos elementos y métodos. Algunos de estos elementos y métodos han recibido más atención que otros en la literatura. La cantidad de imágenes utilizadas, y la relación entre el contenido de las mismas y los diferentes dominios de aplicación han sido temas de amplia discusión en la literatura. Por otra parte, existen pocas publicaciones que aborden los temas relacionados con las medidas y los criterios de evaluación. En la práctica, el uso de diferentes medidas podría conllevar a la obtención de resultados contradictorios, empleando inclusive un mismo conjunto de pruebas. Adicionalmente, las particularidades de diferentes dominios de aplicación pueden implicar requerimientos variables durante el proceso de evaluación. En este artículo se presenta una metodología de evaluación para algoritmos de estimación de correspondencia en imágenes estéreo. La metodología se considera como aumentada en la medida que, a diferencia de las metodologías convencionales, permite una selección interactiva de diferentes elementos y métodos de evaluación, con diferentes propiedades. En la presente metodología, se formaliza el concepto de criterios de error, mediante la teoría de conjuntos. La experimentación realizada mostró que el uso de la metodología propuesta provee resultados innovadores, realzando la relevancia de una discusión en los diferentes elementos y métodos involucrados en el proceso de evaluación

Effect of air velocity, pH and frother concentration on vitrinite recovery using column flotation

Coal macerals can be separated using flotation process by taking advantage of differences in their surface properties. In this work, the effect of pH, air velocity (Jg) and frother concentration (FC) on the vitrinite separation of two coal samples from Colombia, Cerrejón and Jagua was studied. The experimental runs were carried out by flotation column at pH ranging from 4 to 10, FC from 2 to 6 ml of frother/kg of coal and Jg from 0.7 to 2.1 cm/s Jg. Results showed that both coals exhibited vitrinite recoveries above 60% at pH 5, Jg 1 cm/s and FC of 3 ml/kg of coal. For Cerrejón coal, the highest vitrinite recovery (63.55%) was obtained at pH 7, Jg 0.7 cm/s and FC of 4 ml de frother/kg of coal, whereas for Jagua coal, the highest vitrinite recovery (69.80%) was obtained at pH 4, Jg 1.4 cm/s, and 4 ml of frother/kg of coal respectively. It was also noted that both coals exhibited the highest value of vitrinite recovery at acid conditions compared with those obtained using basic conditions

Los macerales del carbón se pueden separar usando procesos de flotación aprovechando las diferencias de sus propiedades superficiales. En este trabajo, se estudió el efecto del pH, la velocidad del aire (Jg) y la concentración de espumante (FC) sobre la separación de vitrinita de dos minas de carbones del Cerrejón y Jagua (Colombia). Las corridas experimentales se realizaron en una columna de flotación usando pH en el rango de 4 a 10; FC en el rango 2 a 6 ml de espumante/kg de carbón y Jg en el rango de 0.7 a 2.1 cm/s. Los resultados mostraron que ambos carbones presentaron recuperación de vitrinita superiores al 60% a pH 5, Jg 1 cm/s y FC 3 ml/kg de carbón. Para el carbón Cerrejón, la mayor recuperación de vitrinita (63.55%) se obtuvo a pH 7, Jg 0.7 cm/s and 4 ml de espumante/kg de carbón, mientras que para el carbón Jagua, la mayor recuperación de vitrinita (69.80%) se obtuvo a pH 4, Jg 1.4 cm/s and 4 ml de espumante/kg de carbón respectivamente. Se observó también que ambos carbones presentaron los más altos valores de recuperación del grupo vitrinita a condiciones acidas en comparación con las obtenidas a condiciones básicas

Volatile matter release and thin and thick char formation as a function of vitrinite content, coal rank, time and temperature devolatilization

Pulverized coal combustion is determined by char chemical reactivity, which depends of its morphology developed during the devolatilization process. In this work, some empirical relationships were obtained, in order to determine the composition of thin and thick walled char, as well as volatiles liberation, as a function of process variables (temperature and time devolatilization) and coal properties (vitrinite content and vitrinite reflectance). Those empirical models can be used to improve the combustion modelling and to simulate the char chemical reactivity. It was found that the empirical models, to predict different char morphology, gave a good approximation from coal properties and characteristic parameters of the devolatilization process, involving coal rank

La combustión de carbón pulverizado está determinada por la reactividad química del carbonizado, siendo esta reactividad dependiente del tipo de morfología desarrollada durante el proceso de desvolatilización. En este trabajo se obtienen algunos modelos empíricos, para determinar la composición de los grupos morfológicos de pared delgada y de pared gruesa al igual que la liberación de volátiles, en función de variables del proceso de desvolatilización (temperatura y tiempo) y propiedades del carbón (contenido de vitrinita y reflectancia de la vitrinita) que dan origen al carbonizado. Estos modelos empíricos se pueden usar en modelos de combustión para mejorar la modelación del proceso de combustión y la simulación de la reactividad química del carbonizado. Se encontró que los modelos empíricos para la predicción de las diferentes morfologías del carbonizado produjeron una buena aproximación a partir de propiedades del carbón y de parámetros característicos del proceso de desvolatilización, involucrando el rango del carbón

Enhancement of the potential biodegradability and the mineralization of a pesticides mixture after being treated by a coupled process of TiO2-based solar photocatalysis with constructed wetlands

Solar heterogeneous photocatalysis is an advanced oxidation technology, which allows a successful treatment of many recalcitrant and emergent pollutants, such as: pesticides, industrial dyes and pharmaceutical compounds. Nonetheless, despite its effectiveness, the costs of applying this process are high when it is necessary to achieve a complete mineralization or to obtain an environment-friendly effluent. Photocatalytic-biological coupled systems have become in a feasible alternative able to treat efficiently these pollutants. In this work, a coupled system consistent of two compound parabolic collectors (CPC) solar photoreactors and a subsurface flow constructed wetland (SFCW) at pilot-scale was tested for degrading a mixture of commercial pesticides used in sugar cane crops. For measuring the process performance, regarding to the pollutant removal, the increase of the BOD5/COD ratio and the total organic carbon (TOC) removal were estimated for each separated system and the coupled system. Three different levels of solar UV accumulated energy and feed flow-rates to the SFCW were considered for the experimental design. The pilot-scale coupled system increased the BOD5/COD ratio from 0.15 to 0.90, and the TOC removal (total mineralization) was around 80%

La fotocatálisis solar homogénea es un proceso de oxidación avanzada que permite tratar de forma exitosa un gran número de contaminantes recalcitrantes, como: pesticidas, tintas industriales y compuestos farmacéuticos. No obstante, a pesar de su efectividad, los costos de aplicación de este proceso son altos cuando se trata de alcanzar la mineralización completa o de obtener un efluente amigable con el medio ambiente. Los sistemas acoplados fotocatalítico-biológicos se han convertido en una alternativa factible para tratar de forma eficiente estos contaminantes. En este trabajo, un sistema acoplado de dos reactores solares de colectores parabólicos compuestos (CPC) y humedales artificiales de flujos sub-superficial (HFSS) a escala piloto se evaluó para degradar un mezcla de pesticidas comerciales usados en el cultivo de la caña de azúcar. Para medir el desempeño del proceso para eliminar el contaminante, se estimaron el aumento de la relación DBO5/DQO y la reducción del carbono orgánico total (COT) para cada sistema por separado y para el acople. Se consideraron tres diferentes niveles de radiación solar UV acumulada y de flujos de alimentación al HFSS en el diseño experimental. La relación DBO5/DQO aumentó de 0.15 a 0.90 y la reducción de COT (mineralización total) estuvo alrededor del 80%

Treatment of vinasse by using electro-dissolution and chemical flocculation

Vinasse is the most important waste from the bioethanol plants due to its high polluting potential, for this it has received special attention because of interest to develop new treatment alternatives. It was evaluated the removal capacity of solids content and other parameters of vinasse by using electro-dissolution of iron and chemical flocculation through separate stages. The appropriate operating conditions for electro-dissolution were established by means of linear polarization sweeps and electrochemical impedance spectroscopy analyses. During the flocculation were conducted jar tests by using Ca(OH)2 as coadjuvant agent and as pH modifier. In this way, was possible to diminish 84% total solids, 54% chemical oxygen demand, 88% dissolved organic carbon and 76% color. The electrical consumption during electro-dissolution was 0.25 kWh/m3

La vinaza es el residuo más importante de las plantas de bioetanol debido a su alto potencial contaminante, por esto ha recibido gran atención debido al interés de desarrollar nuevas alternativas de tratamiento. Se evaluó la capacidad de reducción del contenido de sólidos y otros parámetros de la vinaza empleando electrodisolución de hierro y floculación química a través de etapas separadas. Las condiciones de operación adecuadas para llevar a cabo la electrodisolución de hierro se establecieron a través de barridos de polarización lineal y análisis de espectroscopia de impedancia electroquímica. Durante la floculación se llevaron a cabo pruebas de jarras empleando Ca(OH)2 como modificador de pH y como agente coadyuvante. De esta manera fue posible disminuir 84% los sólidos totales, 54% la demanda química de oxígeno, 88% el carbono orgánico disuelto, y 76% el color. El consumo eléctrico durante la electrodisolución fue 0.25 kWh/m3

Molecular adsorption model for organic compounds over TiO2 - P25 by protonic distribution affinity

A predictive molecular adsorption model for organic compounds over TiO2-P25 particles was formulated. The model is an extension of a theoretical method of surface characterization called Protonic Distribution Affinity (PDA), which is obtained from potentiometric titration analysis, zero point charge (ZPC) of the material and adsorption isotherms of the Langmuir-Hinshelwood type. The chemical nature of the compound in the model was established by initial pH and molecular weigh. We found that, for the TiO2-P25, the ZPC was 6.8. The model was validated using experimental data of dichloroacetic acid (DCA), 4-chlorophenol (4-CP) and phenol (PH) to different conditions. The model has high predictive capacity, numerical stability and sturdiness for obtaining the solutions. For available experimental data, the correlation coefficient was 0.97

Un modelo predictivo para adsorción molecular de componentes orgánicos sobre partículas de TiO2-P25, fue formulado. El modelo es una extensión de un método teórico de caracterización de superficies denominado Método de distribución de Afinidad Protónica (PDA), el cual se obtiene a partir del análisis de datos de titulación potenciométrica, ZPC del material e isotermas adsorción del tipo Langmuir-Hinshelwood. La naturaleza química del componente en el modelo es establecida por el pH inicial y su peso molecular. Se encontró que para el TiO2-P25 el ZPC es 6.8. El modelo fue validado con datos experimentales de ácido dicloroacético (DCA), 4-clorofenol (4- CP) y fenol (PH) a diferentes condiciones de operación. Se encontró que el modelo tiene alta capacidad predictiva, estabilidad numérica y robustez en la obtención de las soluciones. Para los datos experimentales disponibles, el coeficiente de correlación fue de 0.97

Alkali-activated materials: cementing a sustainable future

This paper presents an overview examining the microstructural and macrostructural properties of alkali-activated binders based on granulated blast furnace slags, metakaolin and their blends, developed by the Composite Materials Group of Universidad del Valle over the past decade. Durability results of activated binders when exposed to aggressive agents such as chlorides, and carbon dioxide are reported. The results of this research have elucidated the great feasibility of adopting alkali-activation technology in Colombia for producing high strength concretes based on industrial by-products, with a wide range of properties that can be suitable for different civil infrastructure applications, and contribute to the valorization of low-cost industrial by products through production of more environmentally friendly building materials. Our research highlights the fact that a deep understanding of the chemistry of these systems allows the manipulation of the microstructure and therefore the performance of the final products, toward the production of sustainable and versatile materials

En este documento se presenta una revisión de las propiedades microestructurales y macroestructurales de cementantes de activación alcalina basados en escorias granuladas de alto horno, metacaolín y sus mezclas, desarrollados por el Grupo Materiales Compuestos de la Universidad del Valle durante la última década. Resultados de durabilidad de cementos activados cuando son expuestos para agentes agresivos tales como cloruros y dióxido de carbono son reportados. Los resultados de esta investigación han elucidado la gran viabilidad de la adopción de la tecnología de activación alcalina en Colombia para la producción de concretos de alto desempeño basados en subproductos industriales, con un rango amplio de propiedades que puedan ser adecuadas para diferentes aplicaciones de infraestructura civil, y contribuye a la valorización de sub-productos industriales de bajo costo a través de la producción de materiales de construcción más amigables con el medio ambiente. Nuestros resultados resaltan el hecho que un entendimiento profundo de la química de estos sistemas permite la manipulación de la microestructura y por lo tanto el desempeño de los productos finales hacia la producción de materiales sostenibles y versátiles

Engineering properties of blended concrete with Colombian rice husk ash and metakaolin

The effects of partial replacements of Portland cement by Metakaolin (MK) and Rice Husk Ash (RHA) on the mechanical and durability properties of concrete mixtures were investigated. Two types of RHA -thermal (TRHA) and chemical treated (ChRHA)- and a sample of MK, at different percentages of replacement by weight, were studied. MK was produced by heat treatment (700 °C for 2 hours) of a Colombian kaolin. The properties of the investigated concrete include compressive strength and durability. The durability aspects tested were: water absorption, chloride ion penetration, carbonation and sulfate resistance. The results were compared with those of cementitious materials without the pozzolanic admixtures and with addition of Silica Fume (SF). It was noted,in general an enhanced performance on the mechanical and durability properties of the concretes, proving the feasibility of its rational utilization in engineering as supplementary cementing materials for environmental sustainability

En este trabajo se evalúa el efecto de la sustitución parcial de cemento portland por metacaolín (MK) y ceniza de cascarilla de arroz (RHA) sobre las propiedades mecánicas y de durabilidad de mezclas de concretos. Para ello, se utilizaron dos tipos de RHA, el primero obtenido mediante un tratamiento térmico de la cascarilla de arroz (TRHA) y el segundo a través de un proceso termoquímico (ChRHA). MK fue producido por tratamiento térmico a 700 ° C durante dos horas de un caolín Colombiano. Se evalúan la resistencia a a la compresión y la durabilidad de las concretos; que incluye la absorción de agua, la penetración de iones cloruro, la carbonatación y la resistencia a los sulfatos. Como materiales de referencia se utilizaron un concreto sin adición y humo de sílice (SF). Los resultados en general indican un efecto positivo en las propiedades mecánicas y la durabilidad de los hormigones, lo que demuestra la viabilidad de la utilización en ingeniería de estas adiciones como materiales cementantes suplementarios, lo cual contribuye positivamente a la sostenibilidad del medio ambiente

Water Safety Plans: Risk assessment for consumers in Drinking Water Supply Systems

Consumers are the last stage in Drinking Water Supply Systems (DWSS) and they are characterized by their vulnerability to hazards due to the proximity of consumption point. The aim of this study is to carry out the risk assessment on water consumer in DWSS in Cali, which is supplied by Cauca River and framed in the philosophy of Water Safety Plans (WSP). Tools such as the matrix of hazards or hazardous events, monitoring water quality, conducting household surveys, and a semi-quantitative matrix for risk estimation were used. The results showed consumers' low perception on health risk and a lack of knowledge on their responsibility for protecting drinking water quality, which can lead to an inappropriate behavior affecting the integrity of the internal distribution system. Although most analyzed variables met national regulations, some monitored points into buildings showed low values of residual chlorine and high values of heterotrophic plate count bacteria, suggesting potential risks related to the presence of biofilms. The participation and commitment to fall involved stakeholder actors are key strategies to avoid misbehaviors, and thus, reduce risks. Besides, the promotion of educational campaigns as indicated by national regulations must be performed

El usuario final es el último componente de los Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable (SAAP) y se caracteriza por su vulnerabilidad frente a los peligros debido a su cercanía al punto de consumo. En este estudio se realizó la evaluación del riesgo en el usuario final del SAAP de la ciudad de Cali abastecido por el río Cauca, enmarcado en la filosofía de los Planes de Seguridad del Agua (PSA), usando herramientas como la matriz de peligros/eventos peligrosos, el monitoreo de calidad de agua, la aplicación de encuestas a los usuarios y la construcción de matrices semicuantitativas para estimación de riesgos. Los resultados evidenciaron poca percepción del riesgo y desconocimiento de la responsabilidad del usuario final en la protección de la calidad del agua, lo que puede generar conductas inadecuadas comprometiendo la integridad del sistema interno de distribución. Aunque la mayoría de variables analizadas cumplieron la reglamentación nacional, algunos puntos registraron bajos valores de cloro residual y elevado recuento de bacterias heterotróficas, lo que sugiere potenciales riesgos por presencia de biopelícula. La participación y compromiso de todos los actores involucrados son estrategias fundamentales para evitar conductas inadecuadas y reducir riesgos, además del fomento de campañas educativas como lo indica la reglamentación nacional

Systemic analysis of municipal solid waste management facility sustainability in municipalities with populations below 20,000 inhabitants

In Colombia, the National Policy of Integrated Waste Management recognizes waste utilization as the most desirable alternative for managing generated solid waste; in small municipalities' solid waste, its implementation has been taking place through Solid Waste Management Facilities-SWMFs. Studies carried out by governmental and academic institutions showed that although SWMFs generate environmental and social benefits, they present technological, economic, financial and institutional weaknesses, which put their sustainability in risk. In this paper, the Integrated Sustainable Waste Management approach is articulated with the System Dynamics Approach to consider and analyze the interrelationship among the key elements that influence SWMFs functioning and sustainability, based on information obtained through national dissemination events and assessments held in five SWMFs located northern Valle del Cauca. The systemic analysis led to identify six cycles or interrelationship groups. These were used to establish the bases for SWMFs sustainability, namely: economic resources, contextualized research and conceptual development, users' awareness, contextualized technological development business management and recovered material

En Colombia, la Política Nacional de Gestión de Residuos reconoce al aprovechamiento como la alternativa más deseable para el manejo de los residuos generados; en el caso de los residuos sólidos de pequeños municipios, su implementación se viene dando a través de Plantas de Manejo de Residuos Sólidos -PMRS. Estudios realizados por entidades gubernamentales y académicas, evidenciaron que aunque las PMRS generan beneficios ambientales y sociales, presentan debilidades tecnológicas, económicas, financieras e institucionales, que ponen en riesgo su sostenibilidad. En este documento se articula el enfoque de Gestión Integral y Sostenible de Residuos con el de Dinámica de Sistemas, para plantear y analizar las interrelaciones entre los elementos clave que influencian el funcionamiento y la sostenibilidad de las PMRS; para ello se tomó como referencia información obtenida a través de eventos de divulgación nacional y evaluaciones realizadas en cinco PMRS ubicadas en el Norte del Valle del Cauca. El análisis sistémico permitió identificar seis ciclos o grupos de interrelaciones, con los que se plantearon las bases para la sostenibilidad de las PMRS, a saber: Recursos Económicos, Investigación y Desarrollo Conceptual Contextualizados, Sensibilización de Usuarios, Desarrollo Tecnológico Contextualizado, Gestión Empresarial y material recuperado