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Signal Quality of a Wideband SDR Transceiver Under Varying Frequency Deviation

Abstract This study examines the quality of an audio signal received via a Software-Defined Radio (SDR) peripheral for Wideband Frequency Modulation (WBFM). The objective is to evaluate the impact of varying the maximum frequency deviations of the modulator, through the WBFM transmit block, on audio quality. Tests were conducted in an open space at a fixed distance of 50 meters using a chirp signal and an audio file in .WAV format as messages. Signal quality was evaluated using the RMAA 6.1.4 Right Mark Audio Analyzer and SDR# spectrum analyzer, with a 16-bit resolution and a 96 kHz sampling rate. Key performance parameters included: total harmonic distortion (THD), peak power (Pp), frequency response (RF), and signal-to-noise ratio (SNR). Results indicate high-quality reception under specific conditions: THD ≤ 2%, Pp ≥ 2.7 dBFS, RF at 13 kHz, and SNR ≥ 39 dB. Optimal performance was observed with a frequency deviation of 75 kHz, highlighting HackRF One’s suitability for WBFM transmission. This work demonstrates SDR’s flexibility in modulating and demodulating signals, providing a low-cost and efficient alternative for audio transmission. The study was funded by the Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito under code PRY18, 2018-1.

Resumen Este estudio analiza la calidad de una señal de audio recibida en un periférico de radio definido por software (SDR) para aplicaciones de modulación de frecuencia de banda ancha (WBFM). El objetivo es evaluar el impacto que tiene la variación de las desviaciones máximas de frecuencia del modulador, a través del bloque de transmisión WBFM, en la calidad de la señal. Las pruebas se realizaron en un espacio abierto a una distancia fija de 50 metros, utilizando una señal chirp y un archivo de audio en formato .WAV como mensajes. Se emplearon los programas RMAA 6.1.4 Right Mark Audio Analyzer y SDR# spectrum analyzer con resolución de 16 bits y frecuencia de muestreo de 96 kHz para evaluar los parámetros: distorsión armónica total (THD), potencia pico (Pp), respuesta en frecuencia (RF) y relación señal/ruido (SNR). Los resultados demuestran una recepción de alta calidad bajo condiciones específicas: THD ≤ 2 %, Pp ≥ 2,7 dBFS, RF a 13 kHz y SNR ≥ 39 dB. Se observó el mejor desempeño con una desviación de frecuencia de 75 kHz, lo cual destaca la eficacia del HackRF One para transmisión WBFM. Este trabajo fue financiado por la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito bajo el código PRY18, 2018-1.

Blocks size effect on the shear strength of bimsoils with low volumetric blocks proportion

Abstract The term bimsoils is used to define the inclusion of rigid blocks embedded in a weak soil matrix, where the stiff- ness ratio between both materials is greater than two. Research on bimsoils primarily focuses on determining shear strength parameters based on the volumetric proportion of blocks (V BP ). However, the shear strength of bimsoils is also influenced by other variables, including the size of the blocks. Although some authors indicate that size has no influence on shear strength, others conclude that strength is greater when the size distribution is well-graded, and the maximum block size is greater. This study analyses the influence of block size and V BP on bimsoils strength parameters, from drained triaxial tests modeled in ABAQUS. The block size is unique in the entire specimen and corresponds to a fraction of the diameter of the sample (D) that varies from 0.1 to 0.2. Shear strength is higher for bimsoils with higher V BP and block size between 0.12D and 0.15D and it is reflected in the strength parameters. The influence of size occurs for different V BP and when the blocks have a uniform and columnar location. The increment in the V BP generates the increase in the anisotropy of the magnitude of the principal stresses in the sample and the block sizes 0.12D and 0.15D generate a greater heterogeneity of the shear stresses reflected in the magnitude and propagation of the stresses in the sample.

Resumen El término bimsoils se utiliza para definir la inclusión de bloques rígidos embebidos en una matriz de suelo dé- bil, donde la relación de rígidez entre ambos materiales es mayor a dos. La investigación en bimsoils se concentra en la determinación de los parámetros de resistencia en función de la proporción volumétrica de bloques (VBP). Sin embargo, la resistencia de bimsoils depende de otras variables, entre ellas el tamaño de los bloques. Aunque algunos autores indican que este no influencia la resistencia, otros concluyen que la resistencia es mayor cuando la distribución de tamaños es bien gradada y el tamaño máximo del bloque es mayor. Este estudio presenta un análisis númerico de la influencia del tamaño del bloque y la V BP en los parámetros de resistencia de bimsoils, a partir de ensayos triaxiales drenados modelados en FEM. El tamaño de bloque es constante en todo el espécimen y corresponde a una fracción del diámetro de la muestra (D) que varía de 0.1 a 0.2. Se observa una mayor resistencia al corte en los bimsoils con valores elevados de VBP y tamaño de bloques entre 0.12D y 0.15D. Esto se refleja en los parámetros de resistencia. La influencia del tamaño se observa para distintas VBP y cuando los bloques tienen una distribución espacial uniforme y columnar. El aumento de la V BP genera el incremento en la anisotropía de la magnitud de los esfuerzos principales en la muestra y los tamaños de bloques 0.12D y 0.15D generan una mayor heterogeneidad de los esfuerzos de corte reflejado en la magnitud y propagación de los esfuerzos en la muestra.

Design and Testing of a Density Sensor for Biological Wastewater Treatment in a Pilot Plant

Abstract This paper investigates the design of a density sensor for wastewater treatment. Piezoelectric crystals were chosen for this application, although a vibrating tube element could also be used. The physical implementation, data processing, and sensor's electronic components are presented. The proposed sensor is capable of measuring density and characterizes the density profile inside the clarifier, as density correlates with the amount of flocs and dirt in the water. The entire sensing component of the sensor has been successfully developed and tested, with a preference for piezoelectric crystals. This sensor can differentiate between clean and dirty water, as it presents distinct output signals for both media at varying frequencies. Additionally, the electronic part of the sensor has been developed and tested, yielding satisfactory results.

Resumen Este artículo investiga el diseño de un sensor de densidad para el tratamiento de aguas residuales. Para el estudio, se seleccionaron cristales piezoeléctricos, aunque un elemento de tubo vibratorio también puede ser utilizado. Se presenta la implementación física, el procesamiento de datos y la parte electrónica correspondiente al sensor. El sensor propuesto es capaz de medir la densidad y es utilizado para caracterizar el perfil de densidad dentro del clarificador, ya que la densidad está relacionada con el número de flóculos y suciedad en el agua. Se ha realizado y probado toda la parte de detección del sensor, dando preferencia al uso de cristales piezoeléctricos. Se demostró que este sensor tiene la capacidad de distinguir entre agua limpia y sucia, pues generó señales de salida distintas para ambos tipos de agua a diferentes frecuencias. Además, la parte electrónica del sensor ha sido desarrollada y probada, obteniendo resultados satisfactorios.

Socio-environmental organizations in defense of the territory against energy mining extractives in the department of Caquetá

Resumen Objetivo: indagar sobre las organizaciones socioambientales que defienden el territorio, frente al extractivismo minero-energético en el departamento de Caquetá. Metodología: el método de investigación fue fenomenológico-hermenéutico. Además, se implementaron entrevistas a representantes de organizaciones socioambientales. Resultados: las organizaciones socioambientales adquieren un compromiso que provoca acciones de cambio con la promoción de la democracia. En Caquetá, este tipo de organizaciones está conformado por las juntas de acción comunal; Vicaría del Sur-Arquidiócesis de Florencia; Mesa Departamental para la Defensa del Agua y el Territorio del Caquetá; comisiones por la Vida del Agua; Coordinadora de Organizaciones Sociales, Étnicas y Ambientales del Caquetá; y la forma organizativa de núcleos veredales. Conclusiones : la defensa del territorio es un aspecto en el que las organizaciones con las que se trabajó coinciden y son claras; igualmente, asumen que es un objetivo común que las moviliza, en momentos en que se presentan actividades extractivas y pueden causar daños sociales, ambientales, económicos y culturales.

Abstract Objective: Socio-environmental organizations investigate the defense of the territory against mining-energy extractives in the department of Caqueta Methodology : Central categories were defined, environmental, extractive, social organization, territory, with the help of the Thesauri of the United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO), to find bibliographic trends. The research method was hermeneutic phenomenological. Interviews were conducted with representatives of socio-environmental organizations. Results : It was found that socio-environmental organizations acquire a commitment that provokes actions of change with the promotion of democracy. In Caquetá, this type of organizations is made up of community action boards; Vicariate of the Southern Archdiocese of Florence; Departmental Committee for the Defense of Water and the Territory of Caquetá; commissions, for the Life of Water; Coordinator of Social, Ethnic and Environmental Organizations of Caquetá, and the organizational form of rural nuclei. Conclusions: The defense of the territory is an aspect in which the organizations we worked with agree and are clear and assume that it is a common objective that mobilizes them, at times when extractive activities occur and can cause social and environmental damage., economic and cultural.

Technical requirements for digitisation of electrical substations in stages and their testing for application march

Resumen Objetivo: identificar los requerimientos técnicos para la implementación de subestaciones eléctricas digitales y sus pruebas para la puesta en marcha. Metodología: se realizó un estudio exhaustivo para identificar los requisitos técnicos mínimos para la implementación exitosa de subestaciones eléctricas digitales. En primer lugar, se determinó la cantidad de etapas para la migración hacia una subestación digital. En segundo lugar, se identificaron las pruebas de fábrica (Factory Acceptance Test, FAT, en inglés) como un componente esencial que garantiza el correcto funcionamiento de los equipos y sistemas involucrados. Resultados: se identificaron los requisitos mínimos para la implementación de subestaciones eléctricas digitales, a través de tres etapas, cada una de las cuales supone el uso de equipos y materiales que deben ser sometidos a las FAT para garantizar su correcto funcionamiento. Además, se determinó el software adecuado para cada prueba. Todo el proceso se realizó en cumplimiento de estándares internacionales, entre ellos la norma IEC 61850 y la NTC 61869-9. Conclusiones: la digitalización de subestaciones eléctricas ha demostrado mejoras significativas en la eficiencia, seguridad y calidad del servicio de energía eléctrica. Este estudio ha delineado los requerimientos para alcanzar subestaciones completamente digitales, definiendo cada una de las etapas para su implementación. Además, la inclusión de FAT, como una parte del proceso, asegura que los equipos y sistemas funcionen correctamente y cumplan con los estándares establecidos antes de su puesta en marcha. Los hallazgos proporcionan una base sólida para que los operadores de red guíen su transición hacia subestaciones eléctricas digitales, como contribución a una infraestructura energética más eficiente, segura y confiable.

Abstract Objective: Identify each of the technical requirements necessary for the implementation of digital electrical substations and their tests for commissioning. Methodology: A comprehensive study was carried out to identify the minimum technical requirements necessary for the successful implementation of digital electrical substations. First, the number of stages required for the migration process to a digital substation was determined. Second, we identified factory testing (FAT) as an essential part of the process, guaranteeing the correct functioning of the equipment and systems involved. Third, the necessary technical requirements for the implementation of digital electrical substations were determined. Results: This research demonstrates that the implementation of digital electrical substations requires overcoming three stages, each of them with the need for specific equipment and materials that must be tested to guarantee their correct operation. It was identified which type of software is the most suitable for this type of testing. The entire process is carried out in compliance with international standards, such as IEC 61850 and NTC 61869-9. Conclusions: The digitalization of electrical substations has demonstrated significant improvements in the efficiency, safety and quality of electrical energy service. This study has outlined the minimum requirements necessary to achieve completely digital substations, defining each of the stages for its implementation. Additionally, the inclusion of Factory Acceptance Testing (FAT), as a fundamental part of the process, ensures that equipment and systems function correctly and meet established standards before commissioning. The findings of this study provide a solid foundation for grid operators to guide their transition towards digital electrical substations, contributing to a more efficient, secure and reliable energy infrastructure.

Environmental impact of artisanal limestone mining in the department of La Guajira, Colombia

Resumen Contexto: el desarrollo de actividades productivas en torno a la roca caliza, en la mayoría de sus casos sin licencia ambiental, genera deterioro en los recursos naturales del departamento de La Guajira. Este tipo de acciones se vienen ejecutando desde hace más de tres décadas para el sustento económico de habitantes locales. El presente estudio evaluó los impactos ambientales generados por la minería artesanal de la roca caliza, específicamente en el área con alta presencia de este mineral: el municipio de Distracción. Metodología: se implementa una matriz Leopold centrada en componentes escalares. Teniendo en cuenta la magnitud y el rango de importancia para determinar el nivel de impacto, se estudiaron 3 ASPI (factores bióticos, abióticos y antrópicos), su afectación por cada FARI y la incidencia en el territorio local. Resultados: el análisis del impacto arrojó una magnitud escalar de -971 unidades de agregación, para un total de 56 impactos, de los cuales 8 son positivos, y 48, negativos, ubicados entre el rango 28 para categorización de impacto medio. Los factores con mayor amenaza en materia ambiental son el suelo y el aire. La actividad de aprovechamiento se desarrolla sin acciones de sostenibilidad. Conclusiones: hay desarticulación de la minería de caliza e implementación de estrategias de manejo ambiental, las cuales agudizan la problemática ambiental territorial. Este tipo de estudios priorizan las necesidades ambientales de un departamento rico en recursos minero-industriales.

Abstract Context: The development of productive activities around the limestone rock, in most cases without an environmental license, generates deterioration in the natural resources of the department of La Guajira. This type of action has been carried out for more than three decades for the economic support of the inhabitants. local. The present environmental study evaluated the impacts generated by artisanal mining of limestone rock, specifically in the area with a high presence of this mineral, which is the municipality of Distraction. Methodology: A Leopold matrix centered on scalar components is implemented, mainly taking into account the magnitude and range of importance to determine the level of impact, 3 ASPI (biotic), (abiotic) and (anthropic) factors were studied, their impact on each FARI and the incidence in the local territory. Results: The impact level obtained a scalar magnitude of -971 aggregation units, for a total of 56 impacts of which 8 are positive and 48 are negative; Located between range 28 for medium impact categorization, the factors with the greatest environmental threat are soil and air. The exploitation activity is carried out without the presence of sustainability actions. Conclusions: There is a dismantling of limestone mining and the implementation of environmental management strategies. Which exacerbates the territorial environmental problem, the development of this type of studies is necessary because it prioritizes the environmental needs of a department rich in industrial mining type resources.

Design and calibration of a low-cost device for measuring sap flow in forest species

Resumen Objetivo: El estudio tiene como objetivo diseñar y calibrar un dispositivo de bajo costo para monitorear el flujo de savia en especies leñosas, utilizando el método de la razón de calor como equivalente de la transpiración. Metodología: El dispositivo consta de un sensor y un sistema de control y adquisición de datos programado con Arduino IDE. La capacidad de detectar variaciones mínimas de temperatura, y el consumo energético fueron evaluados. La calibración del dispositivo incluyó la comparación y evaluación de la velocidad del flujo de savia (F d ) estimada frente a la obtenida mediante un lisímetro de pesaje en plantas de Gmelina arborea en invernadero. Adicionalmente, una evaluación en condiciones de campo comparó las tasas de transpiración obtenidas con el dispositivo en un árbol de Gmelina arborea con la evapotranspiración potencial (ET0). Resultados: El dispositivo demostró una alta efectividad, ya que permitió la medición de variaciones de temperatura de hasta 0,004 °C, con un bajo consumo energético promedio de 6,84 mAh. Los datos de F d obtenidos por el dispositivo mostraron una relación lineal significativa con los valores de F d medidos con el lisímetro, con un R2= 0,791. Una prueba t indicó que no hubo diferencias significativas (p >0,05) entre la F d medida por ambos métodos. Además, se observó una fuerte congruencia entre las mediciones de transpiración obtenidas con el dispositivo y la ET0, lo cual señala la confiabilidad del dispositivo. Conclusiones: El dispositivo desarrollado demostró un comportamiento estable y adecuado. Pudo detectar con precisión las variaciones de temperatura asociadas al flujo de savia en árboles de Gmelina arborea. También, generó información crucial para comprender los requerimientos hídricos de especies leñosas, lo que puede orientar decisiones de manejo forestal y silvicultura, especialmente en el contexto del cambio climático.

Abstract Objective: The study aims to design and calibrate a low-cost device to monitor sap flow in woody species, using the heat ratio method as a proxy of transpiration. Methodology: The device consists of a sensor and a data acquisition and control system programmed with Arduino IDE. The ability to detect minimal temperature variations and energy consumption were evaluated. Device calibration included comparing and evaluating the estimated sap flow rate (F d ) against that obtained using a weighing lysimeter on Gmelina arborea plants in a greenhouse. Additionally, a field evaluation compared the transpiration rates obtained with the device on a Gmelina arborea tree with potential evapotranspiration (ET0). Results: The device demonstrated high effectiveness, allowing the measurement of temperature variations down to 0.004 °C, with a low average energy consumption of 6.84 mAh. The F d data obtained by the device showed a significant linear relationship with the F d values measured by the lysimeter, with an R2 = 0,791. A t-test indicated no significant differences (p > 0, 05) between the F d measured by both methods. Additionally, a strong congruence was observed between the transpiration measurements obtained with the device and ET0, demonstrating the reliability of the device. Conclusions: The developed device demonstrated stable and adequate performance. It was able to accurately detect tem- perature variations associated with sap flow in Gmelina arborea trees. The device can generate crucial information to un- derstand the water requirements of species, which can guide forest management and silviculture decisions, especially in the context of climate change.