TecnoLógicas

Effect of the concentration of magnetite on the structure, electrical and magnetic properties of a polyester resin-based composite

Resumen Se reporta el efecto de la concentración de polvos de magnetita (Fe3O4) sobre las propiedades eléctricas y magnéticas de un material compuesto a base de resina de poliéster termoestable. Las muestras se elaboraron mediante el método de colado manual en concentraciones de: 60-40, 70-30, 80-20, 90-10 y 100-0 (% en peso), donde la fase mayoritaria es la resina y la minoritaria los óxidos de Fe3O4. La estructura cristalina se estudió usando la técnica de difracción de rayos X y la caracterización superficial tuvo lugar a través de la técnica de microscopía electrónica de barrido. Se midió la respuesta eléctrica por medio de curvas de polarización eléctrica en función del campo eléctrico y de resistividad eléctrica volumétrica a través de un electrómetro. La respuesta magnética se determinó mediante curvas de magnetización en función de la intensidad de campo magnético aplicado y en función de la temperatura. El análisis estructural indica que el porcentaje de cristalinidad aumenta a medida que se adiciona la concentración de Fe3O4 a las muestras. La caracterización eléctrica del material evidencia que la resistividad volumétrica disminuye con el incremento de magnetita, mostrando una transición aislante-conductor, con valores de la constante dieléctrica cada vez mayores. La caracterización magnética evidencia un aumento lineal de la magnetización de saturación y del momento magnético en función de la cantidad de magnetita adicionada a la matriz polimérica, mientras que la coercitividad evidencia comportamientos de materiales magnéticos blandos tanto en T > T V como en T < T V, donde TV representa la temperatura de Verwey.

Abstract This study reports the effect of the concentration of magnetite powders (Fe3O4) on the electrical and magnetic properties of a resin-based composite of thermoset polyester. The samples were prepared by the casting method at different concentrations: 60-40, 70-30, 80-20, 90-10 and 100-0 (% in weight), where the primary phase was resin and the secondary, Fe3O4 powders. The crystalline structure was studied using X-ray diffraction and surface characterization was carried out applying the scanning electron microscopy technique. The electrical response was measured by electric polarization curves as a function of the electric field; and the volumetric electrical resistivity, by an electrometer. The magnetic response was determined by magnetization curves as a function of temperature and intensity of the applied magnetic field. The structural analysis indicates that crystallinity increases as higher concentrations of Fe3O4 are added to the samples. The electrical characterization of the material reveals that the volumetric resistivity decreases as the content of magnetite increases. These reactions indicate an insulation-conductor transition with increasing dielectric constant values. The magnetic characterization presents a linear increase of the saturation of magnetization and magnetic moment as a function of the amount of magnetite added to the polymer matrix, whereas the coercivity shows behaviors of soft magnetic materials for T > T V and for T < T V, where Tv represents the temperature of Verwey.

Thermal behavior evaluation of solar dryers in a passive regime

Resumen Se presenta la evaluación del comportamiento térmico de tres secadores solares en régimen pasivo de flujo, diseñados para ser utilizados en las condiciones ambientales de la Costa Caribe Colombiana. Se realizaron experiencias de campo que proporcionaron resultados de eficiencia térmica que se comparan con los proporcionados por una simulación computacional. La simulación se realiza a partir de los balances de energía en cada componente de los secadores. Datos atmosféricos de la locación correspondientes a los días en que se hicieron las pruebas de campo se utilizaron para alimentar la simulación que se realizó usando software específico de licencia de uso libre. Se observa coherencia entre los resultados procedentes de la simulación y los obtenidos a partir de la medición directa.

Abstract This article presents the evaluation of the thermal behavior of three solar dryers in a passive flow regime designed for the environmental conditions of the Colombian Caribbean Coast. Field experiments were conducted to obtain thermal efficiency results that were compared with those supplied by a computer simulation. The latter was based on energy balances in each component of the dryers. Atmospheric data of the location on the days the field tests were carried out were used as input for a simulation created using specific open-source software. Consistency is observed between the results from the simulation and those obtained from direct measurement.

Comparative analysis of predictive current control of VSI converters in the connection of renewable energy sources to the power grid

Resumen Este artículo analiza el desempeño del control de corriente predictivo en la operación de inversores fuente de voltaje o Voltage Source Inverter (VSI), que sirven de elemento de conexión de energías renovables a la red eléctrica. El VSI es comúnmente utilizado para convertir señales de corriente continua, obtenidas a partir de fuentes renovables o de sistemas de acumulación, en señales de corriente alterna de amplitud y frecuencia constantes. Con este propósito, se implementa una estrategia que define la secuencia de conmutación de los semiconductores de potencia del convertidor conocida como técnica PWM. Además, se requiere realizar el control de la corriente que se inyecta a la red requiriendo un algoritmo de control adicional, que actúa en conjunto con la técnica PWM. El principal aporte del artículo consiste en demostrar que el control de corriente predictivo presenta mejores características en comparación con el control orientado de corriente, que es la estrategia más conocida. Inicialmente, se analizan las técnicas PWM convencionales y luego, se realiza la formulación de las técnicas de control de corriente. El control predictivo minimiza el error futuro de la corriente definiendo el mejor estado de conmutación en cada período. Las dos técnicas de control de corriente presentan buenos resultados. Pero sobresale el control predictivo por su simplicidad, fácil implementación, bajo contenido armónico y menor tiempo de respuesta.

Abstract This paper analyzes the performance of the predictive current control technique in the operation of Voltage Source Inverters (VSI) used to connect renewable resources to the power grid. VSIs are commonly used to convert DC power from renewable energy sources, such as energy storage units, solar power plants and fuel cells, to AC power with constant magnitude and frequency. For this purpose, a strategy known as PWM was implemented to determine the switching sequence of the converter's power semiconductors. In addition, the current being injected into the grid must be controlled; thus, an additional control algorithm was required to operate in conjunction with the PWM technique. The main contribution of this paper is demonstrating that predictive current control presents better characteristics than current-oriented control, the most widely used strategy. The first section analyzes conventional PWM techniques and, in the second part, current control techniques are formulated. Predictive control minimizes the future error of the current by defining the best switching state in each period. The two current control techniques present good performance. However, predictive control is preferable due to its simplicity, easy implementation, low harmonic content, as well as reduced response time.

IMUMouse:: design and implementation of a pointing device for people with disabilities

Resumen La aplicación adecuada de las TIC (Tecnologías de la Información y Comunicación) para el aprendizaje de personas con discapacidad física exige estudios dirigidos a la adaptación de interfaces. El control sobre el diseño e implementación de dispositivos de entrada contribuiría al desarrollo de interfaces capaces de atender las necesidades en el contexto descrito anteriormente. El objetivo de este trabajo es presentar el desarrollo y la validación del dispositivo apuntador IMUMouse, para el cual se tiene el control sobre su diseño e implementación dirigido a la investigación de interfaces, que hagan uso de las capacidades de interacción del aparato en los procesos de adaptación. El dispositivo está dirigido a atender las necesidades inducidas por la discapacidad física en extremidades superiores y por esto opera con los movimientos de la cabeza. Las acciones de clic y desplazamiento del IMUMouse se ejecutan a partir del procesamiento de los datos generados por un acelerómetro y un giroscopio. Los principales aspectos de la interacción fueron evaluados por un grupo de 13 personas mediante una encuesta basada en el anexo C del estándar ISO 92419. De acuerdo con los resultados obtenidos, se concluye que el dispositivo habilita una interacción efectiva con el computador, y además permiten la identificación de espacios para la aplicación de complementos de hardware y software para asistir las acciones de interacción.

Abstract The correct application of ICTs (information and communications technologies) to the education of people with physical disabilities requires studies aimed to adapt interfaces. Controlling the design and implementation of input devices would contribute to develop interfaces tailored to the requirements of such context. The purpose of this work is to present the development and validation of the IMUMouse pointer device whose design and implementation is controlledfor researching interfaces that make the most of the interaction capabilities of the devices in adaptation processes. The purpose of the device is to address the needs created by physical disability in upper limps; hence it operates with head movements. Both actions of the IMUMouse, click and move, are performed by processing the data generated by an accelerometer and a gyroscope. The main interaction features of the IMUMouse were assessed by group of 13 people by means of a survey based on Annex C of ISO 92419 standard. The results lead to conclude that the device enables an effective interaction with the computer, as well as the identification of spaces for the application of hardware and software addons to support interaction.

MindFluctuations: Poetic, Aesthetic and Technical Considerations of a Dance Spectacle Exploring Neural Connections

Abstract In this era of co-evolution of humans and computers, we are witnessing a lot of fear that humanity will lose control and autonomy. This is a possibility. Another is the development of symbiotic systems among men and machines. To accomplish this goal, it is necessary to research ways to apply some key concepts that have a catalytic effect over such ideas. In the discussion of this hypothesis through the case study of the spectacle MindFluctuations-an experimental artwork exploring neural connections-we are looking for ways to develop them from conception to realization. The discussion also establishes a process of reflection on the design, development and production of this dance spectacle. This artwork uses a customized Java application, NumericVariations, to explore the quoted neural connections for spectacles, performances and site-specific installations. Its approach was made possible by recent neuroscience research and the development of a Brain Computer Interface (BCI) integrated with a virtual reality framework, which enable an experimental interactive virtual reality artwork to emerge. A neural helmet connected to the computer and entwined with mathematical procedures enabled a symbiosis of humans with computers.

Resumen En esta era de co-evolución de los seres humanos y las computadoras estamos presenciando mucho miedo de que la humanidad pierda el control y la autonomía. Esta es una posibilidad. Otro es el desarrollo de sistemas simbióticos entre el hombre y las máquinas. Para lograr este objetivo es necesario investigar formas de aplicar algunos conceptos clave capaces de tener un efecto catalizador sobre tales ideas. Al discutir esta posibilidad a través del estudio de caso del espectáculo MindFluctuations, una obra experimental que explora las conexiones neuronales, estamos buscando formas de desarrollarlas discutiendo este caso particular desde su concepción hasta su realización. También establece un proceso de reflexión sobre el diseño, desarrollo y producción de este espectáculo de danza. Esta obra de arte utiliza una aplicación personalizada, NumericVariations, para explorar las conexiones neuronales citadas para espectáculos, actuaciones e instalaciones específicas del sitio. Su enfoque fue posible gracias a la reciente investigación en neurociencia y al desarrollo de una Interfaz de Computadora Cerebral (BCI) integrada con un marco de realidad virtual, que permitió que surgiera una obra experimental de realidad virtual interactiva. Un casco neuronal, conectado a la computadora y entrelazado con procedimientos matemáticos, propició una simbiosis de seres humanos con computadoras.

Automatic classification of vowels in Colombian sign language

Resumen El reconocimiento del lenguaje de señas es un problema de alta complejidad, debido a la cantidad de gestos estáticos y dinámicos necesarios para representar dicho lenguaje, teniendo en cuenta que el mismo variará para cada país en particular. Este artículo se enfoca en el reconocimiento de las vocales del lenguaje colombiano de señas, de forma estática. Se adquirieron 151 imágenes por cada clase, teniendo en cuenta también una clase no vocal adicional con diferentes escenas. A partir de cada imagen capturada se separa el objeto de interés del resto de la escena usando información de color; luego, se extraen características para describir el gesto correspondiente a cada vocal o a la clase que no corresponde a ninguna vocal. Posteriormente, se seleccionan cuatro conjuntos de características. El primero con la totalidad de ellas; a partir de este salen tres nuevos conjuntos: el segundo extrayendo un subconjunto de características mediante el algoritmo de Análisis de Componentes Principales (PCA). El tercer conjunto, aplicando Selección Secuencial hacia Adelante (SFS), mediante la medida de FISHER y el último conjunto con SFS basado en el desempeño del clasificador de los vecinos más cercanos (KNN). Finalmente se prueban múltiples clasificadores para cada conjunto por medio de validación cruzada, obteniendo un desempeño superior al 90% para la mayoría de los clasificadores, concluyendo que la metodología propuesta permite una adecuada separación de las clases.

Abstract Sign language recognition is a highly-complex problem due to the amount of static and dynamic gestures needed to represent such language, especially when it changes from country to country. This article focuses on static recognition of vowels in Colombian Sign Language. A total of 151 images were acquired for each class, and an additional non-vowel class with different scenes was also considered. The object of interest was cut out of the rest of the scene in the captured image by using color information. Subsequently, features were extracted to describe the gesture that corresponds to a vowel or to the class that does not match any vowel. Next, four sets of features were selected. The first one contained all of them; from it, three new sets were generated. The second one was extracted from a subset of features given by the Principal Component Analysis (PCA) algorithm. The third set was obtained by Sequential Feature Selection (SFS) with the FISHER measure. The last set was completed with SFS based on the performance of the K-Nearest Neighbor (KNN) algorithm. Finally, multiple classifiers were tested on each set by cross-validation. Most of the classifiers achieved a performance over 90%, which led to conclude that the proposed method allows an appropriate class distinction.

Collaborative work as a didactic strategy for teaching/learning programming: a systematic literature review

Resumen La incorporación del trabajo colaborativo en cursos de programación ha sido identificada como una estrategia potencial que podría maximizar la participación de los estudiantes y tener un impacto positivo en el aprendizaje. En las fuentes consultadas no se ha encontrado un estudio dirigido a recopilar y analizar los resultados de investigación sobre este tema utilizando un método sistemático. Para tratar de llenar este vacío, se realizó una revisión sistemática de literatura con el objetivo de resumir los estudios sobre el uso del trabajo colaborativo como estrategia didáctica para la enseñanza/aprendizaje de la programación. Inicialmente, mediante la búsqueda en cuatro bases de datos de publicaciones científicas, se obtuvieron 95 estudios publicados en los últimos cinco años. Luego de un cuidadoso análisis de cada uno de ellos, se verifica que 40 coinciden con los requerimientos de la revisión, análisis que dio como resultado la síntesis de once Técnicas de Aprendizaje Colaborativo (TAC) que llevan a la práctica la estrategia, que a su vez agrupan a 19 denominaciones comunes de estrategias encontradas en los documentos, es decir, las estrategias o técnicas colaborativas asociadas a cada estudio. La revisión arrojó también una cantidad importante de aportes de la comunidad investigadora que sientan una base importante para trabajos futuros, dejando en claro que el trabajo colaborativo se consolida cada vez más como una estrategia didáctica válida y pertinente, no solo en la enseñanza/aprendizaje de la programación, sino también en otras áreas del conocimiento incluyendo las ciencias de la computación.

Abstract The incorporation of Collaborative Work into programming courses has been identified as a potential strategy that could maximize student participation and have a positive impact on learning. In the consulted sources, no study has been found to collect and analyze the results of research on this subject using a systematic method. To try to fill this gap, a systematic literature review was conducted with the aim of summarizing the studies on the use of Collaborative Work as a didactic strategy for teaching/learning programming. Initially, through a search in four (4) databases of scientific publications, 95 studies published in the last five (5) years were obtained. After careful analysis of each one of them, only 40 were found to meet the review requirements. This analysis resulted in the synthesis of eleven (11) Collaborative Learning Techniques (CLT) that implement such strategy. Subsequently, they were grouped into 19 common names of strategies found in the documents, i.e. the collaborative strategies or techniques associated with each study. The review also showed a significant amount of contributions from the research community that constitute an important basis for future work. This demonstrates that Collaborative Work is increasingly consolidated as a valid and relevant didactic strategy, not only in programming teaching/learning, but also in other areas of knowledge including computer science.

Evaluation of Virtual Teaching-Learning Environments based on usability standards

Resumen Este artículo de revisión tiene como objetivo principal determinar las subcaracterísticas o aspectos necesarios para la evaluación de Entornos Virtuales de Enseñanza Aprendizaje, en adelante EVEA, como producto final o terminado; con base en los estándares ISO 9126, 14598 y 25000-SQuaRE. Se realizó una búsqueda sistemática de información, obteniendo 108 documentos con temáticas como: usabilidad Web, ambientes virtuales de aprendizaje, usabilidad, software educativo, evaluación de Web educativa, evaluación de usabilidad y evaluación de usabilidad Web. De los 108 documentos, se seleccionaron 70 mediante el análisis de inclusión y exclusión; documentos, de los cuales se identificaron las ocho subcaracterísticas de mayor frecuencia estadística y se integraron como propuesta al estándar 25000-SQuaRE.

Abstract The main objective of this review article is to determine the necessary sub-characteristics or aspects for the evaluation of Virtual Teaching-Learning Environments (VTLEs) as final or finished products based on ISO 9126, 14598 and 25000-SQuaRE standards. A systematic information search was carried out. A total of 108 documents were retrieved about subjects such as web usability, virtual learning environments, usability, educational software, educational web evaluation, usability evaluation and web usability evaluation. Out of the 108 documents, 70 were selected by inclusion and exclusion analysis. The eight subfeatures of greater statistical frequency were identified among the subset of documents and then integrated as a proposal for standard 25000-SQuaRE.

Development and Evaluation of an Interactive System for the visually impaired

Resumen Lo que se presenta en este documento es una experimentación sobre el desarrollo y los resultados de las pruebas realizadas de una aplicación para computadora, enfocadas a personas con discapacidad visual. Los objetivos del sistema interactivo son: dar a conocer algunos lugares del estado de Aguascalientes, México; y fortalecer la memoria del usuario ciego. El propósito de este artículo es que mediante la construcción del sistema y las pruebas realizadas se da a conocer el grado de interactividad para personas ciegas. El construir aplicaciones con calidad enfocada a la interactividad es importante, ya que, para personas con discapacidad, puede mejorar el grado de uso de las tecnologías (dispositivos móviles). Para determinar la calidad es necesario conocer las características que debe de tener este tipo de aplicaciones, como lo son: pantalla grande, teclado adecuado, ergonomía, entre otras [1], dependiendo del tipo de discapacidad al que se esté refiriendo, es decir, se debe de caracterizar la aplicación para poder determinar cómo desarrollar la aplicación y la medición de la calidad mediante el grado de interacción obtenido. La principal aportación de este trabajo es mostrar los resultados obtenidos del grado de interactividad del sistema al ser utilizado por personas ciegas, así como mostrar parte del proceso de producción de software en el trabajo en equipos definido por Watts Humphrey utilizado para la construcción de la aplicación (TSP) [2].

Abstract This document presents the experimentation, development and results of testing conducted on a computer application designed for visually impaired people. The interactive system aims to promote some places in the State of Aguascalientes, Mexico, and improve the memory of blind users. The purpose of this article is to describe the construction of the system and the testing conducted to measure the degree of interactivity with blind people. Creating interactivity-focused applications is important since it can improve the degree of technology usage (mobile devices) of people with disabilities. To assess the quality of this type of software, the specifications they should meet need to be established. They involve big screens, adapted keyboards and ergonomics [1] and depend on the type of disability being addressed. Therefore, they should be characterized to determine how to develop them and assess their quality with the degree of interaction obtained. The main contribution of this work is presenting the results of the degree of interactivity of the system when used by blind people and detailing part of the Team Software Process (TSP) defined by Watts Humphrey and adopted for developing the application [2].