DYNA

MINIMUM BRACING STIFFNESS FOR MULTI-COLUMN SYSTEMS: THEORY

A method that determines the minimum bracing stiffness required by a multi-column elastic system to achieve non-sway buckling conditions is proposed. Equations that evaluate the required minimum stiffness of the lateral and torsional bracings and the corresponding braced" critical buckling load for each column of the story level are derived using the modified stability functions. The following effects are included: 1) the types of end connections (rigid, semirigid, and simple); 2) the blueprint layout of the columns (i.e., the cross section orientation and location of the centroid of each column); 3) shear deformations along each column using the modified method initially proposed by Haringx in 1948; and 4) axial load distribution among the columns (i.e., load pattern). The effects of axial deformations and warping torsion are not included. The proposed method is applicable to 2D and 3D framed structures with rigid, semi-rigid, and simple connections. The formulation presented in this paper is based on a previous work presented by Aristizabal-Ochoa in 2007. It is shown that the minimum stiffness of lateral and torsional bracings required by a multi-column system depend on: 1) the blueprint layout of the columns; 2) the variation in heights and cross sectional properties among the columns; 3) the flexural and shear stiffness of each column; 4) the load pattern on the multi-column system; 5) the lack of symmetry (in the loading pattern, column layout, column sizes, and heights) that cause the combined torsion-sway buckling all of which reduce the buckling capacity of the frame as a whole; and 6) the support conditions and restraints at the top end of the columns. The proposed method is limited to multi-column systems with elastic and orthotropic columns with doubly symmetrical cross sections (i.e., with a shear center coinciding with the centroid) oriented in any direction with respect to the global axes. Four comprehensive examples are presented in detail in a companion paper that shows the effectiveness and simplicity of the proposed method.

Se propone un método que determina la rigidez mínima de arrostramiento requeridos por un sistema elástico de varias columnas para lograr condiciones de pandeo sin deriva entre pisos. Las ecuaciones que evalúan la rigidez mínima requerida de los arrostramientos laterales y de torsión y la carga crítica de pandeo arriostrada" correspondiente para cada columna del nivel de piso se obtienen utilizando las funciones de estabilidad modificadas. Se incluyen los siguientes efectos: 1) tipos de conexiones (rígidas, semirrígidas y simples), 2) la distribución en planta de las columnas (es decir, la orientación de la sección transversal y la ubicación del centro de gravedad de cada columna), 3) deformaciones por cortante a lo largo de cada columna mediante el método modificado propuesto por Haringx en 1948, y 4) distribución de la carga axial entre las columnas (es decir, el patrón de carga). Los efectos de las deformaciones axial y de torsión no están incluidos. El método propuesto es aplicable a estructuras 2D y 3D con conexiones rígidas, semirígidas y simple. La formulación se presenta en este documento se basa en un trabajo previo presentado por Aristizábal-Ochoa en 2007. Se demuestra que la rigidez mínima de los arrostramientos laterales y de torsión requeridos por un sistema de varias columnas depende de: 1) la distribución en planta las columnas; 2) la variación en altura y propiedades de la sección transversal de las columnas; 3)las rigideces a flexión y a cortante de cada columna; 4) el patrón de cargas en el sistema de columnas; 5) la falta de simetría (en el patrón de carga, en la disposición de las columnas, tamaños de las columnas, y sus alturas) que hacen que el pandeo combinado de torsión y flexión lateral pueden reducir la capacidad de pandeo critico de la estructura en su conjunto; y 6) las condiciones de apoyo y restricciones en el extremo superior de las columnas. El método propuesto se limita a sistemas multi-columna con columnas elásticas y ortotrópicas con secciones transversales doblemente simétricas (es decir, con centro de corte coincidiendo con el centroide) orientadas en cualquier dirección con respecto a los ejes globales. Se presentan cuatro ejemplos en detalle en una publicación adjunta que muestran la eficacia y la simplicidad del método propuesto.

A GENERAL ANALYTICAL APPROACH FOR PRESTRESSED AND NON-PRESTRESSED CONCRETE BEAM-COLUMNS REINFORCED WITH BONDED AND UNBONDED COMPOSITES: (I) THEORY

An analytical method that determines the short and long-term response of prestressed and non-prestressed concrete beam-columns reinforced with any combination of FRP bars or/and plates, steel rebars, bonded and/or unbonded prestressed tendons is proposed. Beams and columns encased with FRP fabrics and FRP tubes filled with concrete are covered with the proposed model. The effects of tension stiffening, creep and shrinkage of the concrete, and the relaxation of the prestressed steel reinforcement are considered. The models proposed by Vecchio and Collins [1] and by Popovics [2, 3] for the stress-strain relationships of the concrete in tension and compression are adopted, respectively. The strain-stress relationships of the steel and FRP reinforcements are modeled using multiple straight lines (polygonal lines). The method of the fibers (modified) is used to calculate the moment-curvature diagrams at different levels of the applied axial load (i.e., the M-P-fcurves), and the Gauss method of integration (for the sum of the contributions of the fibers parallel to the neutral axis) to calculate the lateral rotations and deflections along the span of the beam-column. The validity of the proposed model and corresponding equations were tested against experimental data available in the technical literature (see part II of this publication).

Se propone un método de análisis que determina la respuesta a corto y largo plazo de vigas-columnas de hormigón pretensado y no pretensado reforzado con cualquier combinación de barras de FRP y/o placas, barras de acero, torones pretensados adheridos o no adheridos. El método de an álisis propuesto incluye vigas y columnas revestidas con telas FRP y tubos de FRP rellenos de hormigón. También se incluyen los efectos de la rigidez a tracción, fluencia y retracción del hormigón y la relajación de la armadura de acero pretensado. Se adoptan los modelos de Vecchio y Collins [1] y de Popovics [2, 3] en las relaciones esfuerzo-deformaci ón del hormigón a tracción y a compresión, respectivamente. Las relaciones esfuerzo-deformación de los refuerzos de acero y de FRP se modelan mediante líneas rectas múltiples (esto es, líneas poligonales). El mé todo de las fibras (modificado) es utilizado para calcular los diagramas momento-curvatura a diferentes niveles de la carga axial aplicada (es decir, las curvas M-P-f) y el método de Gauss de integración (para la suma de las contribuciones de los fibras paralelas al eje neutro) para calcular las rotaciones laterales y deflexiones a lo largo de la luz de la viga-columna. La validez del modelo propuesto y las ecuaciones correspondientes se pusieron a prueba con datos experimentales disponibles en la literatura técnica (véase la parte II de esta publicación).

DECISION STRATEGIES FOR EVALUATING PEDESTRIAN ACCESSIBILITY

Weighted linear combination and ordered weighted averaging mathematical operators were applied in the evaluation of pedestrian accessibility at the Universidad del Valle, Meléndez campus. These operators belong to fuzzy set techniques that permit the evaluation of criteria whose domains are not clearly defined, identifying for these membership levels of selected variables and accepting the aggregation of different types of information. Five evaluation scenarios were considered: pessimistic, moderately pessimistic, neutral, moderately optimistic, and optimistic. For the cartographic visualization of accessibility, the interpolation of the results is carried out by means of the inverse distance weighting method, generating thematic maps for each evaluation scenario. The application of these methods provides an effective tool for the management and analysis of a great range of spatially referenced data in the decision making process.

Se aplicaron los operadores weighted linear combination y ordered weighted average en la evaluación de la accesibilidad peatonal en el campus de la Universidad del Valle, sede Meléndez. Estos operadores pertenecen a un conjunto de técnicas difusas que permiten la evaluación de criterios cuyos dominios no están claramente definidos, identificando para ellos niveles de pertenencia de las variables seleccionadas y admitiendo la agregación de información de diferente naturaleza. Se consideran cinco escenarios de evaluación, pesimista, algo pesimista, neutro, algo optimista y optimista. La aplicación de estos métodos se convierte en una herramienta eficaz en el proceso de toma de decisiones al facilitar la administración y el análisis de una gran variedad de datos espacialmente referenciados. Adicionalmente, se generan mapas temáticos de cada escenario de evaluación para facilitar la visualización e interpretación de las condiciones de accesibilidad en el área de estudio.

MOTION DETECTION ON FIXED CAMERAS SUBJECT TO VIBRATION

This article presents a new method for detecting moving objects in fixed cameras that undergo unexpected motion due to vibration. In our approach, the vibration is automatically compensated for using a dynamically-selected set of trackable features, computing frame-to-frame homographies while preventing numerical degeneracy. One of the most noteworthy characteristics of our method is its ability to withstand occlusions. The robustness of the method is demonstrated in situations where a monitoring camera is subject to vibrations due to inclement weather conditions, such as rain or wind, or other outdoor operating conditions, including vehicles passing nearby.

Este trabajo se presenta un nuevo método para detectar a los objetos en movimiento cuando la cámara es afectada por vibraciones. En la propuesta, las vibraciones son compensadas mediante una selección dinámica de características seguibles. Dichas características son utilizadas para estimar una transformación homográfica entre cada par consecutivo de imágenes, mientras que no exista degeneración numérica en el sistema. Una de las mayores contribuciones del método propuesto consiste en el manejo de oclusiones. La eficiencia del método es probado en escenarios donde la cámara está afectada vibraciones causadas por las condiciones climáticas (como lluvia o viento) o por las exteriores condiciones de operación (como el paso de vehículos cercanos a la cámara).

STUDY OF A HOT ASPHALT MIXTURE RESPONSE BASED ON ENERGY CONCEPTS

The main objective of the research reported in this paper is to determine the response of a hot mix asphalt (HMA) in terms of both the tensile strength and energy parameters (based on the assessment of the force-displacement curve) as potential tools for improving the HMA mixture design. The HMAs analyzed were fabricated using a 60-70 penetration asphalt binder, dense-graded aggregate, mineral filler, and different types and contents of mineral filler replacements (i.e., lime, cement, and fly ash). The indirect tensile test was conducted to determine both the HMA tensile strength and force-displacement curve, which allowed for the computation of the HMA toughness as well as the energies involved in the process before and after reaching the tensile strength. Corresponding results suggest that the replacement of mineral filler by cement, lime, and fly ash modified the HMA response in terms of both the tensile strength and energy parameters. In addition, analysis of the energy parameters discussed proved to be useful for determining the optimum mineral filler content of HMA. Consequently, analysis of these energy parameters can benefit the HMA mixture design process.

El objetivo principal de la investigación fue determinar el comportamiento de una mezcla asfáltica en función de la resistencia a la tracción indirecta y parámetros de energía (calculados en función de la curva fuerza-desplazamiento) como herramientas potenciales para mejorar el diseño de mezclas asfálticas. Las mezclas asfálticas analizadas fueron fabricadas con asfalto de penetración 60/70, granulometría cerrada md10 y relleno mineral en diferentes porcentajes y materiales (cal, cemento y ceniza volante). El ensayo de tracción indirecta se utilizó para determinar la resistencia máxima a la tracción y la curva fuerza-desplazamiento, a partir de la cual se calcularon la tenacidad de la mezcla y las energías involucradas en el proceso antes y después de alcanzar la resistencia máxima. Los resultados obtenidos sugieren que reemplazar el relleno mineral por cemento, cal o ceniza volante modifica el comportamiento de la mezcla asfáltica en términos de la resistencia a la tracción y los parámetros de energía. Adicionalmente, el análisis de los parámetros de energía discutidos es útil para establecer el contenido óptimo del relleno mineral. En consecuencia, el análisis de estos parámetros de energía puede beneficiar el proceso de diseño de mezclas asfálticas.

ELECTRICAL PROPERTIES OF Cr/CrN NANO-MULTILAYERS PRODUCED BY THE UNBALANCED MAGNETRON SPUTTERING TECHNIQUE

Chromium nitride (CrN) films have been applied to several steels as protective coatings against wear and corrosion due to their excellent mechanical properties and corrosion resistance, and in the electronic field these films are commonly used due to their low electrical resistivity. However, it has been found that multilayers combining metal/ceramic films could enhance mechanical and electrical properties compared with their monolayer counterparts, due to the higher amount and interaction between interfaces. In this work, Cr/CrN nano-multilayers have been produced through the unbalanced magnetron sputtering technique with three different degrees of unbalance, in order to study the influence of this parameter on electrical properties. Cr/CrN multilayers with approximately 1 µm of total thickness and a bilayer period (Λ) of 200 nm, 100 nm, and 20 nm were produced at room temperature on H13 steel and silicon (100); and their microstructure and electrical properties as a function of the magnetic field were evaluated. The phase formation was characterized through x-ray diffraction, and results presented (111) and (200) preferred orientations for all the multilayers. Cross section images were obtained through scanning electron microscopy and a multilayer structure can be clearly seen.

Películas de nitruro de cromo (CrN) se han aplicado como recubrimientos protectores contra el desgaste y la corrosión debido a sus excelentes propiedades mecánicas y alta resistencia a la corrosión, y en el campo electrónico debido a su baja resistividad. Sin embargo, se ha encontrado que las multicapas que combinan películas metal/cerámico podrían mejorar las propiedades en comparación a sus contrapartes en monocapa debido al aumento e interacción entre interfaces. En este trabajo se produjeron nano-multicapas de Cr/CrN a través de la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado con tres grados de desbalanceo diferentes para estudiar la influencia de este parámetro en las propiedades eléctricas. Se crecieron multicapas con un espesor total de aproximadamente 1 µm y un período de bicapa (Λ) de 200 nm, 100 nm y 20 nm. Las multicapas se produjeron a temperatura ambiente sobre acero H13 y silicio (100) y se estudió su microestructura y las propiedades eléctricas en función del campo magnético. La formación de fases se caracterizó a través de Difracción de Rayos X y los resultados muestran las orientaciones (111) y (200) para todas las multicapas. Se obtuvieron imágenes de la sección transversal a través de Microscopía Electrónica de Barrido y los resultados muestran la formación de una estructura en multicapas.

MEASUREMENT OF ELASTIC PROPERTIES OF MATERIALS BY THE ULTRASONIC THROUGH-TRANSMISSION TECHNIQUE

The elastic mechanical behavior of elastic materials is modeled by a pair of independent constants (Young's modulus and Poisson's coefficient). A precise measurement for both constants is necessary in some applications, such as the quality control of mechanical elements and standard materials used for the calibration of some equipment. Ultrasonic techniques have been used because wave velocity depends on the elastic properties of the propagation medium. The ultrasonic test shows better repeatability and accuracy than the tensile and indentation test. In this work, the theoretical and experimental aspects related to the ultrasonic through-transmission technique for the characterization of elastic solids is presented. Furthermore, an amorphous material and some polycrystalline materials were tested. Results have shown an excellent repeatability and numerical errors that are less than 3% in high-purity samples.

El comportamiento mecánico de los materiales elásticos es modelado por medio de dos constantes independientes: el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson. La medición precisa de estas constantes es indispensable en algunas aplicaciones, como son el control de calidad de elementos mecánicos y materiales patrones usados en la calibración de algunas máquinas de ensayos mecánicos. Dado que la velocidad de propagación de las ondas acústicas depende de las propiedades elásticas del medio donde se propagan, estas son usadas por la técnica de la transmisión ultrasónica, que es mucho más precisa y repetible que los métodos mecánicos de tracción e indentación. Este trabajo presenta los fundamentos teóricos y experimentales de la técnica de la transmisión ultrasónica, también muestra los resultados de ensayos realizados en varios materiales policristalinos y uno amorfo. Estos muestran excelente repetibilidad y errores numéricos menores al 3% para muestras de alta pureza de cobre y aluminio.

DEVELOPMENT OF A WELDING PROCEDURE FOR MIL A 46100 ARMOR STEEL JOINTS USING GAS METAL ARC WELDING

A welding procedure (WPS) for MIL A46100 steel armor joints using the gas metal arc welding process (GMAW) was developed and qualified according to mechanical and non-destructive (NDT) requirements of military codes. Obtained results were compared to shielded metal arc welding (SMAW) procedures used to weld this type of steel. It was found that designed WPS is a suitable option to weld MIL A46100 armors according to the results obtained. In addition, a narrower heat affected zone (HAZ) was obtained with designed WPS which should lead to a better in-service armor performance according to results of previous studies. Finally, an increase in Charpy v-notch (CVN) test impact energy compared to the SMAW procedure was found.

Se desarrolló un procedimiento de soldadura (WPS) para unir láminas de acero para blindaje bajo especificación MIL A46100 usando el proceso GMAW, el cual fue calificado mediante ensayos mecánicos y no destructivos (NDT) de acuerdo con los requerimientos de códigos militares. Los resultados obtenidos fueron comparados con procedimientos de soldadura para este material realizados con el proceso SMAW. Los resultados obtenidos mostraron que el WPS diseñado es una opción viable para la soldadura de blindajes de acero MIL A 46100. Además, con el WPS diseñado se obtuvo una reducción en el ancho de la zona afectada térmicamente (ZAT) que debería conducir a un mejor desempeño en servicio de los blindajes de acuerdo con los resultados de estudios previos. Finalmente, se encontró un incremento en la energía absorbida en los ensayos de impacto Charpy V comparada con la de soldaduras realizadas con el proceso SMAW.

CHARACTERIZATION OF NATURAL MICROCOSMS OF ESTUARINE MAGNETOTACTIC BACTERIA

To date, no complete study of magnetotactic bacteria's (MTB) natural microcosms in estuarine or tropical environments has been reported. Besides, almost all the studies around magnetotactic bacteria have been based on fresh waters away from the Equator. In this work, we focused the experimental region at the Equator and present a comprehensive mineralogical and physicochemical characterization of two estuarine bacterial microcosms. The results show that mineral lixiviation in the sediments may be an important factor in the solubilization of elements required by magnetotactic bacteria. Specifically, we show that clinochlore, phlogopite, nontronite, and halloysite could be among the main minerals that lixiviate iron to the estuarine microcosms. We conclude that nitrate concentration in the water should not be as low as those that have been reported for other authors to achieve optimal bacteria growth. It is confirmed that magnetotactic bacteria do not need large amounts of dissolved iron to grow or to synthesize magnetosomes.

No se ha reportado ningún estudio completo sobre microcosmos naturales de bacterias magnetotácticas (MTB) en estuarios o ambientes tropicales. Además, casi todos los estudios sobre las bacterias magnetotácticas se han desarrollado en aguas dulces alejadas del ecuador. Este trabajo se desarrolla sobre el ecuador y reporta una caracterización mineralógica y fisicoquímica detallada de dos microcosmos bacterianos estuarinos. Los resultados muestran que la lixiviación de minerales en los sedimentos puede ser un factor importante en la solubilización de elementos requeridos por las bacterias magnetotácticas. Específicamente, que el clinocloro, flogopita, nontronita y haloisita pueden estar entre los minerales más importantes en la lixiviación de hierro a los microcosmos estuarinos. Se concluye que la concentración de nitrato en el agua no debe ser tan baja como se ha reportado para lograr un crecimiento bacteriano óptimo. Las bacterias magnetotácticas no necesitan grandes cantidades de hierro disuelto para su crecimiento ni para la síntesis de magnetosomas.

EXERGOECONOMIC COMPARISON OF ABSORPTION REFRIGERATION SYSTEMS INCLUDING A HIBRID ABSORPTION-EJECTO COMPRESSION CHILLER

The study of absorption refrigeration systems has had increasing importance in recent years due to the fact that the primary energy that is used in an absorption system can be heat available from a residual source or even a renewable one. Therefore, these systems not only use energy that would be rejected by the environment, but also they avoid the consumption of expensive fossil or electrical energies. The production cost of the mechanical work necessary to obtain a kW of refrigeration for mechanical compression cycle is normally higher than the cost for recovering the needed heat to obtain the same kW in an absorption cycle. Also, the use of these systems reduces impact on the environment by decreasing the emission of CO2. We intend to show the performance of a hybrid absorption-ejecto compression chiller compared to conventional double- and single-effect water/lithium bromide systems, by means of an exergetic and exergoeconomic analysis of these configurations in order to calculate the exergy-based cost of a final product. The vapor compression refrigeration system is included in the results, as a comparisson to the performance of the absorption refrigeration systems analyzed.

El estudio de los sistemas de refrigeración por absorción ha tomado una importancia creciente en los últimos años, ya que la energía primaria que es usada en un sistema de absorción puede ser calor disponible de una fuente residual o de una renovable. Por lo tanto, estos sistemas no sólo usan energía que sería rechazada al ambiente sino también, evitan el consumo de energías fósiles o eléctricas costosas. El costo de producción de trabajo mecánico necesario para obtener un kW de refrigeración para el ciclo de compresión mecánico es, normalmente, más alto que el costo para recuperar el calor necesario para obtener el mismo kW en un ciclo de absorción. También, el uso de estos sistemas reduce el impacto ambiental disminuyendo la emisión de CO2. Este artículo pretende mostrar el desempeño de un chiller híbrido de absorción-eyecto compresión comparado con sistemas de absorción convencionales de agua/bromuro de litio de simple y doble efecto, por medio de un análisis exergético y exergoeconómico de estas configuraciones a fin de calcular el costo con base exergética del producto final. Fue incluido un sistema de refrigeración por compresión de vapor en los resultados, como comparación del desempeño con los sistemas de refrigeración por absorción analizados.

OPTIMIZATION OF THE BASIC ETHANOLYSIS OF RICIN OIL USING THE RESPONSE SURFACE METHODOLOGY

Biodiesel production from ricin oil has been the focus of several pieces of research in recent years. However, few studies related to the basic ethanolysis of this non-edible vegetable oil have been reported. In this work, the optimum conditions for maximizing the conversion of the basic ethanolysis of ricin oil were determined using the response surface methodology (RSM). Experiments were conducted using a 2k rotable central composite design. The process variables were evaluated at two levels: alcohol/oil molar ratio (3/1- 10/1), catalyst quantity (1%-1.5%), and temperature (20 °C-35 °C). In order to ensure a good adjustment of the design, a quadratic model was implemented for the response variable. The model was able to predict 99.663% of the total variation of the system. The optimum conversion was of 93.64%, obtained with an alcohol/oil molar ratio of 9.86/1, a catalyst concentration of 1.2% with respect to oil weight, and a reaction temperature of 30 °C, for a period of 1 hour.

La producción de biodiesel de aceite de ricino ha sido el objeto de varias investigaciones en años recientes. Sin embargo, se han reportado pocos estudios relacionados con la etanólisis básica de este aceite vegetal no comestible. En este trabajo se determinaron las condiciones óptimas para maximizar la conversión de la etanólisis básica del aceite de ricino utilizando la metodología de la superficie de respuesta. Los experimentos fueron ejecutados usando un diseño 2k central, compuesto y rotable. Las variables del proceso se evaluaron en dos niveles: relación molar alcohol/aceite (3/1-10/1), cantidad de catalizador (1%- 1.5%), y temperatura (20 °C-35 °C). Para asegurar un buen ajuste del diseño se implementó un modelo cuadrático para la variable respuesta. El modelo logró predecir un 99.663% de la variación total del sistema. La conversión óptima fue de 93.64%, obtenida con una relación molar alcohol/aceite de 9.86/1, una concentración de catalizador de 1.2% con respecto a la masa de aceite, y una temperatura de reacción de 30°C, por un período de 1 hora.

PERFORMANCE OF A CONTACT STABILIZATION PROCESS FOR DOMESTIC WASTEWATER TREATMENT OF CALI, COLOMBIA

The contact stabilization process has been applied in full-scale plants which treat domestic wastewater. The main advantage of this process is the short hydraulic retention time (HRT) in the contact reactor (CR), allowing treatment volumes significantly lower than in conventional activated sludge processes. This paper presents an analysis of the influence of the HRT and sludge recycle rate (r), on the performance of a contact stabilization process to remove organic matter and solids from the domestic wastewater of the city of Cali (Colombia). The research was carried out at Cañaveralejo Wastewater Treatment Plant (C-WWTP) facilities. The contact stabilization process was assessed at a pilot-scale unit treating raw wastewater influent to the C-WWTP. The HRT varied between 0.84 to 1.66 h in the contact reactor and 2.56 to 4.65 h in the stabilization reactor (SR). The evaluation of HRT was carried out with different r varying between 40 and 100%. The operational conditions that allowed for us to obtain the best performance in terms of organic load removal (14.05 kgCOD.d-1), with removal efficiencies of chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD5), and total suspended solids (TSS) of 86, 87, and 82 %, respectively, were an HRT of 0.84 h in CR, and 4.11 h in SR, with a sludge recycle rate of 40%. In order to guarantee this performance, average values of sludge retention time (SRT) of 6 d; a volumetric organic load (VOL) of 2.13 kgBOD5.(m3.d) -1; a food microorganism relation (F/M) of 0.89 kgBOD5.(kgVSS.d)-1; and a mixed liquor volatile suspended solids (MLVSS) of 1125 mg.L-1 in CR, and 3173 mg.L-1 in SR, must be maintained.

El proceso de estabilización de contacto ha sido aplicado en plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas a gran escala. La principal ventaja de este proceso está representada en los bajos tiempos de retención hidráulicos (TRH) de operación del reactor de contacto (RC), lo que permite que los volúmenes de tratamiento sean considerablemente más bajos que en los procesos convencionales de lodos activados. Este trabajo presenta un análisis de la influencia del TRH y la tasa de recirculación (r) en el desempeño del proceso de estabilización por contacto para la reducción de materia orgánica y sólidos de las aguas residuales domésticas de Cali. La investigación fue llevada a cabo en las instalaciones de la Planta de tratamiento de aguas residuales de Cañaveralejo (PTAR-C) de Cali. El proceso de estabilización por contacto fue evaluado a escala piloto tratando el agua residual afluente a la PTAR-C. Se estudiaron rangos de TRH entre 0.84 y 1.66 h en RC y entre 2.56 y 4.65 h para el reactor de estabilización (RE). La evaluación del TRH fue realizada con diferentes valores de r Tasas de recirculación de lodos ( r) que variaron entre el 40 y 100 %. La condición operacional que garantizó el mejor desempeño en términos de carga orgánica eliminada (14.05 kgDQO.d-1) y eficiencias de reducción de DQO, DBO5 y SST (86, 87 y 82 % respectivamente) fue para un TRH de 0.84 h en RC, y 4.11 h en el RE, con una tasa de recirculación del 40%. Adicionalmente, se encontró que para garantizar este desempeño se deben mantener valores promedio de tiempo de retención celular (TRC) de 6 d, Carga orgánica volumétrica (COV) de 2.13 kgDBO5.(m3.d)-1, relación alimento microorganismos (A/M) de 0.89 kgDBO5.(kgSSV.d)-1 y Concentración de Sólidos Suspendidos Volátiles en el Licor Mixto (SSVLM) de 1125 mg.L-1 y 3173 mg.L-1 en RC y RE, respectivamente.

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A PEM FUEL CELL EMULATOR FOR STATIC AND DYNAMIC BEHAVIOR

This paper presents the design, implementation, and experimental validation of a digitally-controlled emulator of proton exchange membrane (PEM) fuel cells for static and dynamic behavior. The emulator is a low cost, easy to use, and portable device designed to evaluate power systems and control strategies for fuel cell-based generation systems. For the implementation of this emulator, an appropriate mathematical model is chosen, parameterized, and experimentally validated. The resulting model is processed digitally by the emulator, which generates the appropriate electrical behavior to a load. The emulator power stage is implemented by using a two-inductor step-down DC/DC switching converter, which is controlled directly by the digital processing system. Later, the electrical scheme of the power stage and the block diagram of the system are presented, and the behavior of the emulator is illustrated with a simulation. Finally, the emulator is validated using experimental data.

Este artículo presenta el diseño, implementación y validación experimental de un emulador controlado digitalmente de pilas de combustible con membrana de intercambio protónico (PEM), tanto para comportamiento estático como dinámico, el cual es fácil de usar y proporciona autonomía y portabilidad a bajo costo. El emulador permite la evaluación de sistemas de potencia y estrategias de control en sistemas basados en pilas de combustible. Para la implementación del emulador se seleccionó, ajustó y validó un modelo matemático apropiado. El modelo es procesado digitalmente en el emulador, el cual genera el comportamiento eléctrico apropiado a la carga. La etapa de potencia fue implementada usando un convertidor DC/DC conmutado de dos inductores, controlado directamente con el sistema de procesamiento digital. El artículo presenta el esquema eléctrico y diagrama de bloques de la etapa de potencia, y el comportamiento del emulador es ilustrado con resultados de simulación. Finalmente, el emulador es validado experimentalmente.

MULTIVARIABLE ANALYSIS OF 2,4-D HERBICIDE PHOTOCATALYTIC DEGRADATION

The 2,4-D herbicide degradation of TiO2 suspensions in tap water was evaluated under artificial irradiation conditions. The response surface methodology (RSM) was applied to evaluate the effect of variables such as: catalyst concentration, herbicide concentration, pH, and the volumetric flow on the photocatalytic reaction in two kinds of photoreactors: flat plate and tubular reactor. The response variable was the pesticide mineralization expressed as the total organic carbon (TOC) removal percentage of the herbicide after four hours of irradiation. For the treatment carried out in the tubular reactor, the four effects had the same significance on the degradation; whereas for the flat plate reactor, the catalyst concentration and the pH were more significant. The results obtained suggest that the RSM is a suitable technique for obtaining optimal operating parameters of a photocatalytic process with a specific reactor and within a determined range of study.

La degradación del herbicida 2,4-D en suspensiones de TiO2 en agua real fue evaluada bajo condiciones de irradiación artificial. El análisis multivariable de metodología de superficie de respuesta (MSR), se aplicó para evaluar el efecto de variables como la concentración de catalizador y pesticida, el pH y el caudal volumétrico sobre la reacción fotocatalítica en dos fotorreactores catalíticos: placa plana y tubular. La variable de respuesta fue la mineralización del pesticida expresada como porcentaje de degradación de carbono orgánico total (COT) después de cuatro horas de irradiación. Para el fotorreactor tubular, los cuatro factores tuvieron la misma significancia sobre la degradación, mientras que para el fotorreactor de placa plana inclinada, sólo la concentración de catalizador y el pH tuvieron significancia. La MSR fue una técnica adecuada para obtener parámetros de operación óptimos de un proceso fotocatalítico con un reactor específico y dentro de un rango de estudio determinado.

VOLTAGE STABILITY ANALYSIS TAKING INTO ACCOUNT A SHUNT CONNECTED DEVICE BASED ON POWER ELECTRONICS

In this paper the power system voltage stability problem is analyzed with active power-voltage (PV) curves, as a voltage compensator is introduced. The PV curves' shape has been a subject of great concern, especially when voltage compensators are incorporated. Nevertheless, when such devices are taken into account, ordinarily the power electronic devices' commutation it is not considered in detail. This paper proposes a shunt connected voltage compensator model that gives careful consideration to commutation dynamics. Through load variations, simulations are carried out for building the PV curves. Additionally, the field over-current protection in generators is taken into account in order to evaluate its impact on the aforementioned curves. A single-phase equivalent shunt compensator, and the proposed model, is simulated in a small power system. Results are exhibited, which show particularities that arise due to the proposed model.

En este trabajo se analiza el problema de estabilidad de voltaje mediante las curvas PV, cuando se introduce un compensador de voltaje. La forma de las curvas PV ha sido de mucho interés, especialmente cuando se incorporan compensadores de voltaje. Cuando estos elementos se toman en cuenta, ordinariamente no se considera el detalle de los dispositivos de conmutación. Este trabajo propone el modelo de un dispositivo conectado en derivación que incluye su dinámica de conmutación.

AUTOMATION AND CONTROL OF A CROSS-FLOW MICRO-FILTRATION PLANT: APPLICATION TO TROPICAL FRUITS PROCESSING

This paper presents the results of an applied approach to the automation of a micro-filtration plant used for the treatment of tropical fruit juices. Based on the assessment of the operation conditions of the original plant, through the analysis of the variables and control loops, the instruments selected for the automation and control of the operation variables and the computational tool used for the acquisition and data registry are described. In addition, the plant subsystems control loops adjustment methodology, which is based on reaction curves and heuristic techniques, is shown.

Este artículo presenta los resultados de una investigación aplicada a la automatización de una planta de microfiltración tangencial utilizada para el tratamiento de jugos de frutas tropicales. Con base en el estudio de las condiciones de operación de la planta original, mediante el análisis de las variables y de los lazos de control, se describen los instrumentos que se seleccionaron para la automatización y el control de las variables de operación, así como la herramienta computacional que se empleó para la adquisición y el registro de datos. Finalmente, se muestra la metodología de ajuste de los lazos de control de los subsistemas de la planta a partir de curvas de reacción y de técnicas heurísticas.

EFFECT OF DRYING METHODS ON THE THERMODYNAMIC PROPERTIES OF BLACKBERRY PULP POWDER

Three different types of maltodextrin encapsulated dehydrated blackberry fruit powders were obtained using vibrofluidized bed drying (VF), spray drying (SD), vacuum drying (VD), and freeze drying (FD). Moisture equilibrium data of blackberry pulp powders with 18% maltodextrin were determined at 20, 30, 40, and 50°C using the static gravimetric method for the water activity range of 0.06-0.90. Experimental equilibrium moisture content data versus water activity were fit to the Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) model. Agreement was found between experimental and calculated values. The isosteric heat of sorption of water was determined using the Clausius-Clapeyron equation from the equilibrium data; isosteric heats of sorption were found to increase with increasing temperature and could be adjusted by an exponential relationship. For freeze dried, vibrofluidized, and vacuum dried pulp powder samples, the isosteric heats of sorption were lower (more negative) than those calculated for spray dried samples. The enthalpy-entropy compensation theory was applied to sorption isotherms and plots of ΔH versus ΔS provided the isokinetic temperatures, indicating an enthalpy-controlled sorption process.

Se obtuvieron cuatros clases de polvos deshidratados de mora encapsulados con maltodextrina utilizando secado por vibro-fluidización (VF), por aspersión (SD) vacio (VD) y liofilización (FD). Se determinaron los datos de de humedad de equilibrio de los polvos de pulpa de mora con 18% de maltodextrina a temperaturas de 20, 30, 40 y 50°C usando el método estático gravimétrico para el intervalo de actividad de agua entre 0.06-0.90. Los valores experimentales del contenido de humedad de equilibrio en función de la actividad de agua fueron ajustados con el modelo de Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) hallándose una buena concordancia entre los valores experimentales y los calculados. El calor isostérico de sorción, calculado utilizando la ecuación de Clausius-Clapeyron a partir de los datos de equilibrio, se incrementó con el aumento de la temperatura y fue ajustado con una relación exponencial. Para muestras de polvos liofilizadas, vibrofluidizadas y a vacio, el calor de sorción fue menor (más negativo) que los calculados para muestras secas en el secador por aspersión. La teoría de la compensación entalpia-entropía fue aplicada a las isotermas de sorción y de las gráficas de ΔH contra ΔS se obtuvieron las temperaturas isocinéticas, indicando un proceso de sorción controlado por la entalpia.

ARTIFICIAL INTELLIGENCE EFFECTIVENESS IN JOB SHOP ENVIRONMENTS

The aim of this paper is to define a new methodology that allows the comparison of the effectiveness among some of the major artificial intelligence techniques (random technique, taboo search, data mining, evolutionary algorithms). This methodology is applied in the sequencing production process in job shop environments, in a problem with N orders, and M machines, where each of the orders must pass through every machine regardless of its turn. These techniques are measured by the variables of total makespan time, total idle time, and machine utilization percentage. Initially, a theoretical review was conducted and showed the usefulness and effectiveness of artificial intelligence in the sequencing production processes. Subsequently and based on the experiments presented, the obtained results showed that these techniques have an effectiveness higher than 95%, with a confidence interval of 99.5% measured by the variables under study.

El objetivo del presente trabajo, es definir una nueva metodología la cual permita comparar la efectividad de algunas de las principales técnicas de inteligencia artificial (aleatorias, búsqueda tabú, minería de datos, algoritmos evolutivos). Esta metodología es aplicada en los procesos de secuenciación de la producción en ambientes job shop, en un problema con N pedidos y M máquinas, donde cada uno de los pedidos debe pasar por todas las máquinas sin importar el orden. Estas técnicas son medidas en las variables tiempo total de proceso, tiempo total muerto y porcentaje de utilización de las máquinas. Inicialmente, una revisión teórica fue realizada, esta muestra la utilidad y efectividad de la inteligencia artificial en los procesos de secuenciación de la producción. Posteriormente y con base en la experimentación planteada, los resultados obtenidos, muestran que estas técnicas presentan una efectividad superior al 95%, con un intervalo de confiabilidad del 99.5% medido en las variables objeto de estudio.

CONFINEMENT EFFECTS ON MIXED STATE IN SUPERCONDUCTING PRISMS

In this article, we theoretically investigated the vortex configuration of mesoscopic samples of different geometries, imbedded in an external magnetic field. We use the Ginzburg-Landau theory to obtain the spatial distribution of the superconducting electron density in long prisms with a square and triangular cross-section. Taking into account de Gennes boundary conditions via the extrapolation length, b, we study the properties of a mesoscopic superconducting square surrounded by different materials (metallic and another superconductor at higher critical temperature) in the presence of an external magnetic field applied perpendicularly to the square surface. The b-limit for the occurrence of a single vortex in the sample of area d2 is determined. Also, we obtain the vortex configurations for a mesoscopic triangle with the magnetic field applied perpendicularly to a sample plane. In most of the configurations, the vortices present twofold or threefold symmetry.

En el presente trabajo investigamos teóricamente la configuración de vórtices en muestras mesoscópicas de diferentes geometría, inmersas en un campo magnético externo. Usamos la teoría Ginzburg-Landau para obtener la distribución espacial de la densidad de electrones superconductores en un prisma con sección transversal cuadrada y triangular. Tomando en cuenta las condiciones de frontera de de Gennes vía la longitud de extrapolación b, estudiamos las propiedades de un superconductor cuadrado rodeado por diferentes materiales (metálicos y superconductor a mayor temperatura crítica) en presencia de un campo magnético aplicado perpendicular a la superficie del cuadrado. Determinamos el límite de b de ocurrencia de un solo vórtice en la muestra de área d 2. Además, obtenemos la configuración de vórtices para un triangulo mesoscópico con el campo magnético aplicado perpendicularmente al plano de la muestra. En muchas de las configuraciones los vórtices presentan simetría doble o triple.

GRAPHICS PROCESSING UNITS: MORE THAN THE PATHWAY TO REALISTIC VIDEO-GAMES

The huge video games market has propelled the development of hardware and software focused on making the game environment more realistic. Among such developments are graphics processing units (GPUs). These devices are intended to alleviate the central processing unit (CPU) of the host computer from the computation that creates "life" for video games. The GPUs reach this goal with the use of multiple computation cores operating on a parallel architecture. Such features have made the GPUs attractive for more than the development of video games. In this paper, a brief description of the features of compute unified device architecture (CUDAT), a GPU parallel computing architecture, is presented. The application of GPUs on the numerical reconstruction of holograms from a digital in-line holographic microscope is shown. Upon the completion of this experiment, we reached an 11-fold acceleration with respect to the same calculation done on a typical CPU.

El amplio mercado de los juegos de video ha impulsado un acelerado progreso del hardware y software orientado a lograr ambientes de juego de mayor realidad. Entre estos desarrollos se cuentan las unidades de procesamiento gráfico (GPU), cuyo objetivo es liberar la unidad de procesamiento principal (CPU) de los elaborados cómputos que proporcionan "vida" a los juegos de video. Para lograrlo, las GPUs son equipadas con múltiples núcleos de procesamiento operando en paralelo, lo cual permite utilizarlas en tareas mucho más diversas que el desarrollo de juegos de video. En este artículo se presenta una breve descripción de las características de compute unified device architecture (CUDAT), una arquitectura de cómputo paralelo en GPUs. Se presenta una aplicación de esta arquitectura en la reconstrucción numérica de hologramas, para la cual se reporta una aceleración de 11X con respecto al desempeño alcanzado en una CPU.

A COMPARISON BETWEEN EXPERT SYSTEMS AND AUTONOMIC COMPUTING PLUS MOBILE AGENT APPROACHES FOR FAULT MANAGEMENT.

In this article, a revision of literature on application of expert systems to fault management is presented. Then, a new approach, based on the autonomic computing paradigm and mobile agents technology is introduced. The main features of this new approach are compared to equivalent ones of expert systems. Benefits of the schema based on mobile agents are presented.

En este trabajo se presenta una revisión de trabajos relacionados a la aplicación de sistemas expertos a la gestión de fallas. Se introduce también un enfoque novedoso, basado en el paradigma de la computación autónoma y la tecnología de agentes móviles, y sus principales características son comparadas con respecto a las equivalentes de los sistemas expertos. Los beneficios del esquema basado en agentes móviles son presentados.