DYNA

Plain-concrete strip road pavements: 3D finite element analysis

The construction of strip road pavements has increased in the recent days in Colombia. This type of pavements is being used for rural low-traffic volume roads, the type of strip road pavement used nationwide is made of reinforced-concrete, the construction in based mainly on the particular construction specification 500-1P that has only one configuration of the pavement, which raises doubts on its application for different projects. In this research, a finite element analysis was performed to study the response of concrete strip road under different load configurations and soil support. The design of plain-concrete strip roads pavements was evaluated for the maximum loads of C3 trucks and 20 years of design period. The results showed that although this type of strip road may meet fatigue criteria, the erosion criteria is uncertain due to lack of data to calibrate an erosion model to perform this evaluation.

La construcción de pavimentos en placa-huella se ha incrementado en Colombia en los últimos años, este tipo de pavimento se utiliza para vías rurales con bajo tránsito. El tipo de placa huella utilizado en el país es de concreto reforzado, basado principalmente en un diseño general definido por la especificación particular 500-1P, que genera muchas dudas para su aplicación en diferentes proyectos. En la presente investigación se realizó una modelación con elementos finitos para estudiar el comportamiento de los pavimentos con placa-huella ante diferentes condiciones de carga y soporte. Se analizó la posibilidad de diseñar pavimentos con placa-huella de concreto simple, para las cargas máximas del camión C3 y con periodo de diseño de 20 años. Se encontró que desde el punto de vista del criterio de fatiga esto sería posible, pero el comportamiento por erosión de estos pavimentos es incierto, debido a que en la actualidad no existe suficiente información para calibrar un modelo para realizar la evaluación por este criterio.

Fault detection and diagnosis through artificial intelligence techniques, a state of art

This article presents the current state of artificial intelligence techniques and their application to the field of fault detection and diagnosis, in dynamical systems. Initially, a brief description of what is considered a mechanism for fault detection and diagnosis, and current approaches to the study and implementation of such mechanisms are explained. Subsequently, the most important results of the various artificial intelligence techniques applied to the fault detection and diagnosis are presented. Finally, a comparative analysis based on the desired characteristics of the mechanisms of fault detection and diagnosis is presented. The article concludes by mentioning the benefits of the classification of techniques presented and the listing possible pathways to where you should go research in this field.

Este artículo presenta el estado actual de las técnicas de inteligencia artificial y su aplicación al campo de la detección y diagnóstico de fallas en sistemas dinámicos. Inicialmente, se hace una breve descripción de lo que se considera un mecanismo de detección y diagnóstico de fallas, y se explican los enfoques actuales de estudio y aplicación de tales mecanismos. Posteriormente, se presentan los resultados más importantes de las diferentes técnicas de inteligencia artificial aplicadas a la detección y diagnóstico de fallas. Finalmente, se presenta un análisis comparativo con base en las características deseables de los mecanismos de detección y diagnóstico de fallas. El artículo concluye mencionando los beneficios de la clasificación de las técnicas presentadas y enumerando las posibles vías hacia donde debe ir la investigación en este campo.

A college degree recommendation model

Selecting a profession suitable to students' expectations implies taking into account multiple factors. Despite its usefulness and high impact, there are shortcomings in current university major recommendation models. Among these limitations are the lack of flexible models, the dependence on historical information and the inadequate weighting of the factors involved. In this paper, a new college degree recommendation model based on psychological student profiling and the analytical hierarchical process is presented. It includes database construction, student profiling, college degree information filtering and recommendation generation. Its implementation made it possible to improve reliability in the recommendation process of college degree. A case study is shown to demonstrate the model applicability.

Con vistas a la elección de una profesión futura que resulte adecuada a las expectativas de una persona es necesario tomar en cuenta múltiples factores. A pesar de su potencial impacto persisten insuficiencias en el tratamiento del proceso de recomendación de las carreras universitarias. Entre ellas se destacan la falta de modelos flexibles no dependientes de datos históricos, y la correcta ponderación de los distintos factores que intervienen en la elección de la carrera. En el presente trabajo se propone un modelo para la recomendación de carreras universitarias basado en el perfilado psicológico del estudiante y en el proceso de jerarquía analítica. Su implementación posibilita mejorar la fiabilidad de las recomendaciones de carreras universitarias. Se desarrolla un estudio de caso real con especial énfasis en carreras relacionadas con las ciencias de la salud y de la información con el propósito de demostrar la aplicabilidad del modelo.

Evaluation of financial management using latent variables in stochastic frontier analysis

It is impossible to ascertain the quality of business Management through traditional financial indicators; these alone do not accurately infer about business states in such important aspects as the efficiency of business management. The concept of quality management is very abstract and such quantification underlies latent aspects of areas with no measure, within a structural financial classification. The process proposed in this paper, permits to identify, characterize and determine associations between areas related to the indicators of the CAMEL model (C, Capital Adequacy, A, Assets Quality, M, Management, E, Earnings, L, Liquidity) as latent variables, estimated from a Multivariate Data Analysis technique, the CFA. Using this result, it is estimated a Stochastic Frontier Analysis (SFA), and a model of Data Envelopment Analysis (DEA), whose comparison, analysis and contrast, permits the evaluation of the quality of the management of a Colombian financial sector.

No es factible dimensionar la calidad del Management empresarial por medio de los indicadores tradicionales financieros, éstos, por sí solos no permiten inferir con precisión acerca de los estados empresariales, en aspectos tan importantes como la eficiencia de la gestión empresarial. El concepto de calidad del management, es muy abstracto y en su cuantificación subyacen aspectos de áreas latentes, pero no medidas, dentro de una clasificación financiera estructural. El proceso propuesto en este trabajo, permite identificar, caracterizar y determinar asociaciones entre áreas acordes con los indicadores del modelo CAMEL, (C, Capital Adequacy; A, Assets Quality; M, Management; E, Earnings; L, Liquidity), como variables latentes, estimadas a partir de una técnica del Análisis Multivariado de Datos, conocida como Análisis del Factor Confirmatorio. Con dicho resultado se realiza la estimación de un Modelo Estocástico de Fronteras Eficientes (SFA), y un modelo de Análisis de Datos Envolvente (DEA), cuya comparación, análisis y contraste permiten evaluar la calidad del Management de un sector financiero colombiano.

Analysis of methanogenic and energetic potential from slaughterhouse wastewater using anaerobic digestion

Biomethane potential for slaughterhouse wastewater was determined at operation temperatures of 37°C and 30°C with pre incubated cattle manure as inoculum source. Methane yields reached values of 0,73 and 0,71 m³CH4/kg VSadd at 37°C and 30°C respectively. The statistical analysis showed that no significant differences in the maximum methane production exist at the different temperatures evaluated. Additionally, energetic potential of slaughterhouse wastewater was evaluated. Wastewater produced monthly in the slaughterhouse case of study would produce 16440 m³CH4, by mean anaerobic digestion. Methane production corresponding to approximately 47% electric energy (31235kwh) and 49% (62500kwh) of thermal energy of slaughterhouse consumption.

El potencial de biometanización para las aguas residuales de una planta de sacrificio bovino fue determinado para las temperaturas de operación de 37°C y 30°C con estiércol bovino pre incubado como fuente de inóculo. Los rendimientos de metano alcanzados fueron de 0,73 y 0,71 m³CH4/kg VSad para las temperaturas de 37°C y 30°C respectivamente. El análisis estadístico muestra que no existen diferencias significativas en la producción máxima de metano a las diferentes temperaturas evaluadas. Adicionalmente se evaluó el potencial energético de las aguas residuales. La digestión anaeróbica de las aguas residuales producidas mensualmente en la planta de sacrificio bovino caso de estudio permitiría producir 16440 m³CH4. Esta cantidad, equivale a 31235kwh de energía eléctrica (47%) y 62500kwh (49%) de energía térmica del consumo de la planta

Reduction of computational times using the equivalent rectangle concept in the physics-based surface: subsurface models

The interaction between surface and subsurface domains in a basin can be studied using a physics-based model; however, the calibration and validation processes require a high computational effort due to their complex geometry. The authors propose an alternative to reduce the computational times during the calibration model by simplifying the geometry of the watershed that applies the equivalent rectangle concept. A quasi-3D equivalent rectangle is used to define the specific soil parameters of the Lerma river basin through sensitivity analysis that will later be applied in the calibration. The simplified model can highly accurately identify the parameter range for the initial values of the calibration process as well as if the reduction in running times is significant. Thus, the rectangle equivalent concept offers an alternative to speed-up the calibration of a 3-D fully-coupled surface sub-surface model.

La interacción entre la superficie y subsuperficie de una cuenca se puede estudiar utilizando modelos físicos, pero debido a su compleja geometría los procesos de calibración y validación requieren altos tiempos computacionales. Para ello, se propone una alternativa que permita reducir los tiempos de calibración del modelo, mediante la simplificación de la geometría de la cuenca y empleando el concepto del rectángulo equivalente. El rectángulo equivalente es usado para definir los parámetros del suelo de la cuenca del río Lerma, a través de un análisis de sensibilidad, que posteriormente son empleados dentro de la calibración. El modelo simplificado identifica con una gran precisión los rangos y valores iniciales de los parámetros utilizados para los procesos de calibración y además reduce significativamente los tiempos computacionales. Por lo tanto, el concepto de rectángulo equivalente ofrece una alternativa para acelerar la calibración de modelos acoplados superficie-subsuperficie.

Automated detection of photoreceptors in in-vivo retinal images

The inclusion of adaptive optics (AO) into ophthalmic imaging technology has allowed the study of histological elements of retina in-vivo, such as photoreceptors, retinal pigment epithelium (RPE) cells, retinal nerve fiber layer and ganglion cells. The high-resolution images obtained with ophthalmic AO imaging devices are rich with information that is difficult and/or tedious to quantify using manual methods. Thus, robust, automated analysis tools that can provide reproducible quantitative information about the tissue under examination are required. Automated algorithms have been developed to detect the position of individual photoreceptor cells and characterize the RPE mosaic. In this work, an algorithm is presented for the detection of photoreceptors. The algorithm has been tested in synthetic and real images acquired with an Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscope (AOSLO) and compared with the one developed by Li and Roorda. It is shown that both algorithms have similar performance on synthetic and cones-only images, but the one here proposed shows more accurate measurements when it is used for cones-rods detection in real images.

La inclusión de la óptica adaptativa (adaptive optics, AO) en la tecnología de imágenes oftálmicas ha permitido el estudio in-vivo de los elementos histológicos de retina, como los fotorreceptores, células del epitelio pigmentario de la retina (retinal pigment ephitelium, RPE), la capa de fibras nerviosas de la retina y células ganglionares. Las imágenes de alta resolución obtenidas con dispositivos oftálmicos con AO son ricos en información, que es difícil y/o tediosa de cuantificar por medio de métodos manuales. Por lo tanto, se requieren herramientas de análisis automatizadas robustas que puedan proporcionar información cuantitativa reproducible del tejido bajo examen. Algoritmos automatizados han sido desarrollados para detectar la posición de células individuales fotorreceptoras y caracterizar el mosaico RPE. En este trabajo, se presenta un algoritmo para la detección de los fotorreceptores. El algoritmo ha sido probado en imágenes sintéticas y reales adquiridas con un oftalmoscopio de barrido láser con óptica adaptativa (Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscope, AOSLO) y comparado con el desarrollado por Li y Roorda. Se muestra que ambos algoritmos tienen un rendimiento similar en imágenes sintéticas e imágenes con sólo conos, pero el algoritmo propuesto muestra mediciones más precisas cuando se utiliza para la detección de conos-bastones en imágenes reales.

Effect of amplitude and pulse in low frequency ultrasound on oil/water emulsions

The application of ultrasound within advanced or emerging technologies requires selecting parameters that depend on the target application. This study evaluated pulse and amplitude parameters of oil/water emulsions (20:80% w/w) using low frequency probe ultrasound equipment (20 KHz). A categorical multilevel factorial design was used with Design Expert® in which the following pulse treatments were defined: continuous, pulse 20:20 (on:off) and pulse 30:30 (on:off), for five minutes. Six amplitudes (30, 36, 42, 48, 54 and 60 µm) were evaluated for the following response variables: separation of phases in emulsion, temperature and accumulated power. The results showed that the best condition to obtain an emulsion with less phase separation was the 20:20 (on:off) treatment with an amplitude of 42 µm. The ultrasound probe application parameters that were obtained will enable the design of stable products from low-fat emulsions.

La aplicación de ultrasonido dentro del concepto de tecnologías avanzadas o emergentes, requiere de la selección de parámetros según sea el objetivo de su aplicación. En esta investigación fueron evaluados parámetros de pulsación y amplitud para mezclas aceite/agua (20:80 % p/p), empleando un equipo de ultrasonido de sonda de baja frecuencia (20KHz). Los tratamientos de pulsación utilizados fueron: continuo, pulsación 20:20 (on:off) y pulsación 30:30 (on:off) durante cinco minutos; se evaluaron seis amplitudes (30, 36, 42, 48, 54 y 60 µm) sobre las variables de respuesta: separación de fases en la mezcla, temperatura y potencia acumulada. Los resultados obtenidos analizados por Design Expert® por medio de un diseño factorial multinivel categórico mostraron que la mejor condición para obtener una mezcla con menor separación, fue el tratamiento 20:20 (on:off), con una amplitud de 42 µm.Lo anterior evidencia el uso de ultrasonido de sonda como una metodología potencial para la homogenización de mezclas.

An adaptive controller applied to an anti-lock braking system laboratory

Controlling an antilock braking system is difficult due to the existence of nonlinear dynamics and the uncertainty of its characteristics and parameters. To overcome these issues, we propose two controllers. The first controller is designed under the complete knowledge of the parameters hypothesis. Then, an adaptive nonlinear controller is designed using an estimate of the tire-road friction coefficient. This second controller is implemented in an ABS laboratory setup in order to test its performance, and the results show that the adaptive controller ensures the tracking of the desired reference and identifies the unknown parameter.

El control para un sistema de frenos antibloqueo (ABS) es un problema complejo debido a la existencia de dinámicas no lineales y perturbaciones en algunos parámetros. Para hacer frente a estos problemas, se proponen dos controladores. El primer controlador es diseñado bajo la hipótesis de que se conocen todos los parámetros. Enseguida, se diseña un controlador adaptivo usando una estimación del coeficiente de fricción neumático-carretera. Este segundo controlador es implementado en un laboratorio de ABS para probar la eficacia del mismo, y los resultados muestran que el controlador adaptivo asegura el seguimiento de la referencia deseada e identifica el parámetro desconocido.

Modeling attenuation and dispersion of acoustic waves in porous media containing immiscible non viscous fluids

This paper reports the results of the propagation of P-waves in porous media, simulated by solving the generalized Biot's equations in finite differences. In saturated models, it was observed that when a wave advances, the maximum amplitude of the spectrum is shifted to lower frequencies, and that this maximum amplitude and its frequency are directly related. Besides this, the quality factor decreases with porosity and saturation. Hence, attenuation becomes higher when porosity, saturation, and frequency increase but tends asymptotically towards a constant value. Although phase analysis is generally discarded, it does provide interesting results. It was noted that the wave phase changes linearly with frequency at a rate of change that increases linearly with travel time. This rate increases with saturation but decreases slightly with porosity. This work ignores spherical divergence or scattering and concentrates on intrinsic attenuation caused by friction, particularly between fluids and solid particles.

Este artículo reporta resultados de la propagación de ondas P en medios porosos, simulada solucionando en diferencias finitas las ecuaciones generalizadas de Biot. En modelos saturados se observó que cuando avanza la onda, la amplitud máxima del espectro se desplaza hacia frecuencias menores, y que esta amplitud máxima y su frecuencia están directamente relacionadas. Además, que el factor de calidad disminuye con la porosidad y la saturación. Por ende, la atenuación aumenta con la porosidad, la saturación y la frecuencia pero tiende asintóticamente a un valor constante. Se observó que la fase de la onda cambia linealmente con la frecuencia a una rata de cambio que aumenta linealmente con el tiempo de viaje. Esta rata aumenta con la saturación pero disminuye ligeramente con la porosidad. Este trabajo ignora la divergencia esférica y la retro dispersión, concentrándose en la atenuación intrínseca causada por la fricción, en particular entre líquido y partículas sólidas.

Influence of the mixing ratio on the anaerobic co-digestion of municipal biowaste with domestic wastewater sludge on methane production

Anaerobic co-digestion (A-Co) is a viable option to overcome the disadvantages of mono-digestion. This research presents the results of biochemical methane potential assays (BMPs) assessing the A-Co of municipal biowastes (MBW) from one city which perform source separation and selective collection with domestic wastewater sludge (DWS) from a municipal wastewater treatment plant (WWTP) in different DWS: MBW mixing ratios. Besides methane production, it was evaluated the hydrolysis (through a first-order kinetics model and the modified Gompertz model), since this is the limiting step of the A-Co of solid wastes. The results showed that A-Co of DWS with MBW is feasible and that DWS: MBW mixing ratio generated a synergistic effect in the process. The mixing ratio DWS:MBW that produced the largest quantities of methane (105.6 mLCH4·gVS-1), optimal hydrolysis constants (Kh) and shortest lag phase (under 3.3 days) was 20:80.

La codigestión anaerobia (CA) es una de las opciones viables para superar las desventajas de la mono-digestión. Esta investigación presenta los resultados del Potencial Bioquímico de Metano (PBM) donde se evaluó la CA de biorresiduos municipales (BM) de una localidad que realiza separación en la fuente y recolección selectiva con lodos de aguas residuales domésticas (LARD) provenientes de una planta de tratamiento de aguas residuales en diferentes proporciones de mezcla. Se evaluó la producción de metano mediante el modelo modificado de Gompertz y la hidrólisis a través del modelo cinético de primer orden, ya que esta es la etapa limitante en la CA de residuos sólidos. La proporción de mezcla LARD:BM donde se lograron las mayores producciones de metano (105.6 mLCH4·gSV-1), mejores constantes de hidrólisis (Kh) y fases de latencia cortas (menores a 3.3 días) fue 20:80.

Characterization of construction and demolition waste in order to obtain Ca and Si using a citric acid treatment

The paper analyses residual concrete (CW) degradation by organic acids and their potential use as nutrient source for degraded soils. The aims of the research were to carry out a chemical and mineralogical characterization of CW and to evaluate the dissolution of calcium and silicon from CW using citric acid in order to determine its potential use as a source of these elements for degraded soils. The chemical and mineralogical characterization made it possible to identify calcium and silicon as major elements associated with the concrete phases in the form of calcite, portlandite, hydrated calcium silicate, and hydrated calcium aluminosilicates. Calcium and silicon extraction was studied through a chemical and mineralogical analysis of CW (smaller than 4 mm), which was submerged in a citric acid solution for two days at 28 °C and 110 rpm under controlled and uncontrolled pH conditions. Based on the concentration of calcium and silicon in solution, it was possible to conclude that after acidulation, this waste can be used as a source of nutrients for soils degraded by human use.

Los ácidos orgánicos y principalmente el ácido cítrico generan daños en estructuras de concreto, comprometiendo su correcto desempeño. Por otra parte, el concreto residual (CR) es un problema ambiental debido a los grandes volúmenes generados requiriendo para su correcta disposición amplias extensiones de terrenos. El objetivo de este estudio fue caracterizar química y mineralógicamente el CR y evaluar la disolución de calcio y silicio con ácido cítrico, con el fin de determinar su uso potencial como fuente de estos elementos para suelos degradados. La caracterización permitió identificar como elementos mayoritarios el calcio y el silicio asociados a las fases del concreto como la calcita, portlandita y alumino-silicatos de calcio hidratados. La extracción de calcio y silicio fue investigada mediante análisis químico y mineralógico sobre concreto residual sumergido en solución de ácido cítrico por dos días a 28 °C y 110 rpm controlando y no controlando el pH. Debido a la concentración de calcio y silicio en solución se pudo verificar que estos residuos luego de la acidulación podrían ser empleados como fuente de nutrientes para suelos degradados antrópicamente.

Technical and economic study of striking and clearing operations in buildings under construction.: Case study in Bogotá, Colombia

This paper evaluates the economic benefits of shorter construction times that can be attained by applying the New Simplified Procedure (NSP) in multi-storey buildings. The reference building was a multi-storey residential reinforced concrete framework structure with one-way slabs located in Bogotá, Colombia. The study was divided into different phases including the characterization of the components, a study of the different methods to determine load transmissions between slabs and shores, and a review of the cost of renting shoring and formwork materials and labor costs for the building under study. After applying the procedure, an economic assessment was carried out on the execution times obtained in each of the operations studied. The analysis of the construction process of the building structure using the NSP showed that considerable savings can be achieved in construction times without any risk for the integrity of the structure.

El presente artículo evalúa el beneficio económico de la aplicación del Nuevo Procedimiento Simplificado (NPS), reflejado en los plazos de construcción en edificaciones de entrepisos sucesivos. El edificio de referencia corresponde a un edificio residencial resuelto con pórticos y entrepisos en una dirección, de concreto reforzado ubicado en la ciudad de Bogotá. Las fases desarrolladas en cumplimiento del objetivo planteado, constaron de una caracterización de los componentes, el estudio de distintas alternativas para determinar la transmisión de cargas entre entrepisos y puntales, y una revisión de los precios de alquiler de equipo auxiliar y personal del edificio de referencia. Aplicando dicho procedimiento se realizó una evaluación económica de los plazos obtenidos en cada una de las operaciones estudiadas. Se destaca que el análisis del proceso constructivo de la estructura de la edificación empleando el NPS permite lograr ahorros considerables en la ejecución de la edificación sin poner en riesgo la integridad de la estructura.

Magnetic and structural behavior of La_1.5-xBa_1.5+x-yCa_yCu₃O_z system 0.3≤ x ≤0.4 and 0.4≤ y ≤0.5

In this paper we analyzed the La1.5+xBa1.5+x-yCa yCu3Oz system, based on the production of samples that are in the range of single phase, pure phase, proposed by West [1]. We report the production and characterization La1.1Ba1.4Ca0.5Cu3Oz, La1.1Ba1.5Ca0.4Cu3Oz, La1.1Ba1.6Ca0.3Cu3Oz, La1.2Ba1.3Ca0.5Cu3Oz, La1.2Ba1.4Ca0.4Cu3Oz, La1.3Ba1.2Ca0.5Cu3Oz, systems, in contrast to those reported in previous articles [2]. The material was produced by the solid state reaction method (SSR) with a sintered temperature between 820 and 850 ºC. The morphological characterization with respect to the granular behavior using the Scanning Electron Microscopy (SEM) technique is showed; the structural characterization is obtained submitting the specimen to X Rays Diffraction (DRX) and the structural parameters are got implementing the Rietveld refinement method in software FullProf; the material results to possess tetragonal unitary cells type P4/mmm perovskite with a 3.89 , b 3.89 and c 11.60. Systems have a pure phase, single phase as proposed by West. The critical temperature is compared with the parameters x and y.

En este artículo analizamos el sistema La1.5+xBa1.5+x-yCa yCu3Oz, basados en la producción de muestras que se encuentran en el rango de fase única, fase pura, propuesta por West [1]. Reportamos la producción y caracterización de los sistemas La1.1Ba1.4Ca0.5Cu3Oz, La1.1Ba1.5Ca0.4Cu3Oz, La1.1Ba1.6Ca0.3Cu3Oz, La1.2Ba1.3Ca0.5Cu3Oz, La1.2Ba1.4Ca0.4Cu3Oz, La1.3Ba1.2Ca0.5Cu3Oz, en contraste con los reportados en artículos previos [2]. Las muestras fueron producidas por el método de reacción de estados solido (SSR) con una temperatura de sinterizado de 850 ºC. Se presenta la caracterización morfológica referente al comportamiento granular utilizando la técnica de Microscopía electrónica de barrido (SEM); La caracterización estructural, se determinó sometiendo las muestras a la técnica de Difracción de Rayos X (DRX) y los parametros estructurales a partir del metodo de refinamiento Rietveld en el sofware FullProf. Los materiales resultantes tipo perovskita poseen celdas unitarias tetragonal tipo P4/mmm con a 3.89 , b 3.89 y c 11.60 . Los sistemas tienen fase única, fase pura como lo propone West. La temperatura crítica es comparada con los parametros x e y.

Procedure to energetic analysis of centrifugal pumping systems: Procedimiento para el análisis energético de sistemas de bombeo centrífugos

The renewed interest in the efficient use of energy, has made the use of speed control by frequency variation for flow control in pumping systems, has now become the most attractive option for this purpose, the which makes it necessary to obtain as accurately as possible energy saving in comparison with other mechanical means used for this purpose. This paper presents a mathematical procedure that reduces the limitations of application of laws affinity on systems with high initial static load for calculation of potential savings when employed these drives is developed.

El renovado interés por el uso eficiente de la energía, ha hecho que el empleo del control de velocidad por variación de frecuencia para la regulación del flujo en sistemas de bombeo, se haya convertido en la actualidad en la opción más atractiva con este fin, lo cual hace que sea preciso obtener con la mayor precisión posible el ahorro de energía en comparación con otros medios mecánicos utilizados con este objetivo. En este trabajo se desarrolla un procedimiento matemático que permite reducir las limitaciones de aplicación de las leyes de afinidad en sistemas con elevada carga estática inicial, para el cálculo de los potenciales de ahorro cuando son empleados estos accionamientos.

Study of surface movement of a shallow-multilayered soil under P-waves

In this work it was designed and implemented an experimental setup to study the surface acceleration of a multilayered soil and the experimental measurements were contrasted with a one-dimensional theoretical model based on ray tracing. For this purpose, a soil was suited, where tiles and expanded polystyrene (EPS) slabs were buried. This soil was disturbed by a sound wave at normal incidence from a subwoofer. In experiment were obtained resonance frequencies which are according to the studied theoretical model.

En este trabajo se diseñó e implementó un montaje experimental para estudiar la aceleración superficial de un suelo formado por capas y se contrastaron las mediciones experimentales con un modelo teórico unidimensional de trazado de rayos. Para tal fin se preparó un suelo donde fueron enterradas placas de poliestireno expandido (EPS: Expanded PolyStyrene) y baldosas. Dicho suelo fue perturbado por una onda acústica bajo incidencia normal proveniente de un parlante. En el experimento se obtuvieron frecuencias de resonancia que están de acuerdo con el modelo teórico estudiado.

Uplift force and momenta on a slab subjected to hydraulic jump

As part of the search for safe and economic design criterion to line slabs of stilling basins, the present study is one of the first to calculate the center of pressure, uplift forces, and momenta from a spatiotemporal analysis of the pressures measured above and below instrumented slabs in a physical model. Controlled release of the waterstops, and variation in the dimensions of expansion joints and in the gap between foundation and the lining slab were carried out in order to consider their effects on the magnitudes of uplift forces and momenta. An offset of the center of pressure from the slab's center of gravity was identified. The objective of this work was to consider the failure mechanism induced by momentum in the slab's design. Design criterion to make the lining slab's thickness to length between 6 and 12 times the incident flow depth, is proposed, and this is compared to other design criteria.

Buscando un criterio de diseño seguro y económico para las losas de los tanques de amortiguación, se calcularon fuerzas de levantamiento, centros de presión y momentos a partir de un análisis espacio-temporal de las presiones medidas encima y debajo de losas instrumentadas en un modelo físico. La liberación controlada de los sellos y la variación en las dimensiones de las juntas y de la separación entre la cimentación y la losa, fueron realizadas para considerar sus efectos sobre la fuerza de levantamiento y los momentos. Se identificó desplazamiento del centro de presión respecto al centro de gravedad de la losa. Para considerar el mecanismo de falla inducido por el momento en el diseño de losas, objetivo del trabajo, se propone un criterio de diseño para el espesor equivalente de las losas con longitudes entre 6 y 12 veces la profundidad del flujo incidente y se compara con otros criterios.

The behavior of a foundation transversally loaded at the top over highly porous and collapsible soil

In geotechnical engineering, the use of caisson foundations transversally loaded at the top is common. This type of foundation is frequently used on high-porosity and collapsible soils, which are common in many regions in Brazil. Because of the limited information available in the literature, two loading tests were performed with transversal loading in a caisson built at full scale (0.8 m diameter, 9.0 m depth, 1.6 m base diameter). A load test was performed with the soil in its natural humidity condition, and another load test was performed after the previous soil flooding. Load vs horizontal displacement curves and the horizontal direction coefficient of the soil were obtained. The results permitted the verification of the applicability of behavior-predicting theoretical formulae in addition to the proposal of parameters for use on the studied soil. Before executing the load tests, laboratory and in-situ tests were performed to investigate the local subsoil.

En la práctica de la ingeniería geotécnica es común el empleo de fundaciones por pilas cargadas transversalmente en la parte superior. Frecuentemente este tipo de fundación es ejecutada en suelos de alta porosidad y colapsables, comunes en varias regiones de Brasil. Debido a la poca información disponible en la literatura, se realizaron dos pruebas de carga con cargamento transversal en una pila (diám. 0,8 m; prof. 9,0m; diám. base 1,60m). Se realizó una prueba de carga estando el suelo en su condición de humedad natural y otra después de la previa inundación. Fueron obtenidas las curvas carga x desplazamiento horizontal y los coeficientes de reacción horizontal. Los resultados permitieron verificar la aplicabilidad de fórmulas teóricas de previsión de comportamiento, así como proponer parámetros a ser utilizados para el suelo. Previo a la realización de las pruebas de carga fueron realizados ensayos de laboratorio y campo para la investigación del subsuelo.

The systemic approach as an analytical tool of an electronic device, case study: "IPod Nano seventh generation"

This article shows how the systemic approach, being a design tool for new products, can analyze objects in terms of its form, its function and ergonomics, while understanding the different elements of the product which become integrators design factors. And it becomes a tool of possible improvements in the product, giving the opportunity for a redesign. The study takes into account various tools used to redesign products, comparing with the proposed methods. As a studio unit, an electronic device of the 7th-generation -iPod was taken, emphasizing the most important features of this product specifically related to: external and internal geometry, performance and all the special design of the object. The main finding which should be mentioned is that the model of systemic approach integrates practices exposed methods, it is a complete methodology for the analysis and study of the electronic device.

El presente artículo muestra cómo el enfoque sistémico, siendo una herramienta de diseño de productos, puede analizar objetos existentes en cuanto a forma, función y ergonomía, comprendiendo al mismo tiempo los distintos elementos que componen el producto los cuales se convierten en factores integradores del diseño. Convirtiéndolo en una herramienta de posibles mejoras en el producto, dando la oportunidad de un rediseño. El estudio toma en cuenta diversas herramientas que sirven para el rediseño de productos, comparando los métodos con el propuesto. Como unidad de estudio, se tomó un artefacto electrónico -IPod de 7ma generación-, recalcando las características más importantes de éste producto específicamente, relacionándolo con: la geometría exterior e interior, las prestaciones y todas las particularidades de diseño. El principal hallazgo el cual a mencionar es que el enfoque sistémico integra las prácticas de los métodos expuestos, es una metodología completa para el análisis y estudio del artefacto electrónico.

Characterization of product design process of a company that provides design services: Proposal based on a process approach

This paper presents the product design process of a company that provides design services, from a process approach expressed in a process map. The study proposes a complementary look to current theoretical models representing the design process, which address the functional profile of the discipline from an independent perspective, separated from cross-functional interactions that support its business application. Accordingly, the designed process map represents the totality of the actions in product design, through the incorporation of creative, commercial and productive activities, and the emphasis on the relevance of conceptual and detailed design as operations leading relations between these activities; to promote thus a perspective of design action as a group of activities, resources and cross-functional relationships that encourage collaborative exploration of knowledge.

El presente artículo muestra el proceso de diseño de productos de una empresa prestadora de servicios de diseño, desde un enfoque de procesos materializado en un mapa de procesos. El estudio propone una mirada complementaria a los actuales modelos teóricos que representan el proceso de diseño, los cuáles abordan el perfil funcional de la disciplina desde una mirada autónoma, aislada de relaciones interfuncionales que apoyen su aplicación empresarial. En este sentido, el mapa de procesos diseñado representa la globalidad del accionar en el diseño de productos, a través de la incorporación de actividades creativas, comerciales y productivas, y el énfasis en la relevancia del diseño conceptual y de detalle como operaciones que impulsan las vinculaciones entre dichas actividades; para fomentar por consiguiente, una perspectiva de la acción del diseño como un conjunto de actividades, recursos y relaciones interfuncionales que instan la exploración colaborativa de conocimientos.

Patch antenna with reconfigurable sense of rotation for CubeSat satellite applications

A shorted annular ring (SAR) antenna design with circular polarization and reconfigurable sense of rotation improving the axial ratio by means of a 90° hybrid coupler is presented in this paper. The whole structure dimensions are 76mm x 76mm x 3mm, therefore it can be integrated in to one side of a CubeSat 1U satellite. The proposed design shows a wide impedance bandwidth of 33.33 % from 1.9GHz to 2.66GHz frequency band, with reflection coefficient inferior to -10dB and maximal gain of 6.1dBi at a central frequency of 2.35 GHz.

En este artículo se presenta el diseño de una antena tipo parche en anillo circular cortocircuitado con polarización circular y sentido de giro reconfigurable, con mejoramiento de la relación axial mediante el uso de un acoplador híbrido de 90°. La estructura total presenta dimensiones de 76 mm x 76 mm x 3 mm, por lo que puede ser integrada en una de las caras de un satélite CubeSat 1U. El diseño propuesto muestra un amplio ancho de banda de impedancia del 33.33 % en el rango de frecuencias de 1.9GHz a 2.66GHz para un coeficiente de reflexión inferior a -10 dB y una ganancia máxima de 6.1dBi a una frecuencia central de 2.35GHz.

RWA: Optical Networks with Heuristics Algorithms

The increase in demand for data transport through WDM (Wavelength Division Multiplexing) networks has led to the emerging problems related to finding routes and assigning wavelengths in these networks, which are solved through algorithmic processes. Conventional algorithms only satisfy the conditions of static traffic. However, the heuristic algorithms may be processed in dynamic traffic scenarios. This paper proposes a comprehensive strategy to address DLE (Dynamic Lightpath Establishment), i.e., without dividing the problem, using several heuristic algorithms. The results shown indicate that the heuristic algorithms respond better under stress in dynamic scenarios, but with high network use.

El aumento de la demanda en el transporte de datos a través de las redes ópticas WDM (Wavelength Division Multiplexing) ha llevado a nuevos problemas relacionados con la búsqueda de rutas y la asignación de longitudes de onda en estas redes, estos problemas se resuelven a través de procesos algorítmicos que pueden ser convencionales o heurísticos. Los algoritmos convencionales sólo satisfacen los requerimientos en condiciones de tráfico estático. Sin embargo, los algoritmos heurísticos pueden ser procesados en escenarios de tráfico dinámico. Este documento propone una estrategia global para hacer frente al DLE (Establecimiento de Caminos de Luz dinámicos), es decir, sin dividir el problema, utilizando varios algoritmos heurísticos. Los resultados mostrados indican que los algoritmos heurísticos responden mejor bajo estrés en escenarios dinámicos, pero con un uso de la red alto.

A polynomial chaos expansion approach to the analysis of uncertainty in viscoelastic structural elements

The uncertainty propagation in mechanical systems through model calculations was analyzed in this article by stochastic polynomial series of standardized random variables called Polynomial Chaos Expansion. This paper aimed to simulate the propagation of uncertainty in more complex mechanical models such viscoelastic structures which involves time dependent parameters characterization of materials, interconversion of mathematical functions through Laplace transform, and resolution of the constitutive equation through convolution integrals. The application of multi-dimensional Hermite polynomials series allowed the prediction of the randomness of the output vector. In this work it was demonstrated that a polynomial chaos expansion accurately estimated the spread of uncertainty of the random variables. The results showed that the material parameters not only affects the coefficient of variation of the displacements, but also dictates the type and spread of the tails of the probability density function for the structural output.

La propagación de la incerteza en sistemas mecánicos a través de modelos de cálculo fue analizado en este artículo por series de polinomios estocásticos de variables aleatorias estandarizadas llamados Polinomios de expansión de caos. Este artículo tuvo como objetivo simular la propagación de la incerteza en modelos mecánicos más complejos tales como estructuras visco elásticas el cual implica caracterización de parámetros dependientes del tiempo de materiales, interconversión de funciones matemáticas a través de transformada de Laplace, y resolución de la ecuación constitutiva mediante integrales de convolución. La aplicación de series de polinomios Hermite multidimensionales permitió la predicción de la aleatoriedad del vector de salida. En este trabajo se demostró que un polinomio de expansión de caos estima adecuadamente la propagación de la incerteza de las variables aleatorias. Los resultados mostraron que el parámetro material no solo afecta los coeficientes de variación del desplazamiento, sino también dicta el tipo y propagación de las colas de la función de densidad de probabilidad para la respuesta estructural.

Construction, development and tests of a low cost, high efficiency stove-boiler for low calorific power biomasses

According to World Health Organization [1], 3000000 million people cook and heat their houses with open fires and stoves that burn biomass and charcoal, most of them placed in cool climates with very limited vegetal biodiversity and consequently meager energy resources. For this reason, the target of this research has been to give answer to water heating and thermal comfort needs of living places in cool climates, having in account the local limited industrial and technological development. This vertical heater consists of three chambers: a combustion chamber, a heat exchanger and a natural convection biomass drying chamber. Tests show that the overall efficiency of the boiler/stove is around 80%, with values of efficiency in cooking 30% higher than other improved stoves prototypes, reducing the boiling time 68% and saving 34% of fuel. It obtains 150 liters of warm water at temperature over 40 ºC by means of heat recovery.

Según la Organización Mundial de la Salud [1], 3.000.000 millones de personas cocinan y calientan sus hogares con fuegos abiertos y cocinas en los que queman biomasa y carbón vegetal, situándose una buena parte de ellas en climas fríos con muy limitada biodiversidad vegetal y por lo tanto exiguos recursos energéticos. Por ello el objetivo de la presente investigación ha sido dar respuesta a la necesidad de calentamiento de agua y el acondicionamiento térmico de viviendas situadas en climas fríos, teniendo en cuenta el limitado desarrollo industrial y tecnológico local. Este calentador vertical se compone de tres cámaras: una cámara de combustión, un intercambiador de calor y una cámara de secado de la biomasa por convección natural. Las pruebas realizadas demuestran que la eficiencia global de la caldera/cocina se sitúa en torno al 80%, presentando valores de eficiencia en la cocción de un 30% mayores a otros prototipos de cocinas mejoradas, disminuyendo el tiempo de ebullición un 68% y ahorrando un 34% de combustible y obteniendo 150 litros de agua caliente a una temperatura superior a 40ºC procedente de la recuperación de calor.

Numerical determination of the solubility of vitamin C in various solvents, for selective extraction or for its incorporation in formulations oriented to care, welfare and health of the skin

Vitamin C has excellent antioxidant properties and its use in topical formulations brings many benefits to the skin. For these reasons and the strong global trend to develop natural products base, the industry uses fruit pulps rich in this component for the development of products for the care and welfare of the skin. This article focuses on determining the Hansen Parameters of this vitamin, which are found by the use of group contribution methods then compare them with the same parameters of solvents or mixtures thereof and so, it could estimate numerically which or what would be the best solvents for extraction of the organic compound of a biomass and/or for incorporation into pharmaceutical, cosmeceutical, cosmetic formulations, among others.

La Vitamina C posee excelentes propiedades antioxidantes y su uso en formulaciones de uso tópico trae muchos beneficios para la piel. Por estas razones y la marcada tendencia a nivel mundial de desarrollar productos de base natural, la industria utiliza pulpas de fruta ricas en este componente para la formulación de productos para el cuidado y bienestar de la piel. El presente artículo se enfoca en determinar los Parámetros de Hansen de esta vitamina, los cuales son hallados mediante métodos de contribución de grupos, para luego compararlos con los mismos parámetros de solventes o mezclas de ellos y así, se podrían estimar numéricamente cual o cuales serían los mejores solventes para la extracción de este compuesto orgánico de una biomasa y/o para su incorporación en formulaciones farmacéuticas, cosmecéuticas, cosméticas, entre otras.

Gully erosion, land uses, water and soil dynamics: A case study of Nazareno (Minas Gerais, Brazil)

Gully erosion is a critical issue worldwide. To correctly understand the association that the environmental data (such as climate, vegetation cover, etc.) has with soil erosion susceptibility and land uses remains a challenge in land management. This paper evaluates land use interactions with macroscopic dynamics and microscopic soil properties in terms of soil's susceptibility to erosion. We examine the reactivation of a stabilized gully in Nazareno (Brazil) by comparing field assessments with laboratory experiments, using two types of soil (well-developed soil and granite-gneiss saprolite). Both of these showed that the macroscopic behavior of soils is connected with microscopic characteristics. Well-developed soil is more erosion resistant than granite-gneiss saprolite, but the surrounding land uses do not respect these differences. These analyses enable us to explain why this and other gullies in the municipality are apparently stabilized, but soil loss continues to occur. This paper demonstrates that urban and rural expansion played a major role in triggering gully and soil losses.

Erosión es un problema crítico en todo el mundo. Este documento evalúa las interacciones de los usos del suelo con la dinámica macroscópica y propiedades microscópicas del suelo frente a la susceptibilidad su erosión. Examinamos la reativación de una cárcava recuperada en la ciudad de Nazareno (Brasil), comparando la evaluación de campo con experimentos de laboratorio utilizando dos tipos de suelo (suelo bien desenvuelto y granito-gneiss saprolito). Ambos demostraron que el comportamiento macroscópico de los suelos esta relacionado con las características microscópicas. Suelo bien desenvuelto es más resistente a la erosión que granito-gneiss saprolito, pero los usos de la tierra de los alrededores no respeta estas diferencias. Estos análisis han permitido explicar por qué este y otras cárcavas del municipio aparentemente se estabilizaron, pero las pierdas de suelo siguen ocurriendo. Se ha demostrado que la expansión urbana y rural desempeñó un papel importante en el desencadenamiento de estas erosiones y pierdas de suelo.

Dual arm compressive spectral imaging in the visible and IR range

Imaging spectroscopy involves sensing spatial information in a scene across a range of wavelengths in order to acquire a three-dimensional data cube. Spectral images play an important role in science and technology. Some of their applications require image acquisition in both the visible and the infrared ranges in order to detect characteristics that are not noticeable to the bare eye. These can be perceived in lower layers of the scene where the visible radiation does not penetrate. This paper proposes a compressive image acquisition system that reduces the number of optical elements by jointly and compressively acquiring the images in the visible and infrared spectra. It also evaluates whether the quality of the reconstructed images is good enough to consider the optical implementation of the proposed system. Diverse simulations are performed to determine the peak signal to noise ratio (PSNR) of the data cubes as a function of the coded apertures transmittance, the Gaussian noise applied to the measurements and the number of snapshots. The simulations provide PSNR values of up to 33 dB in the reconstructed images.

La espectroscopia de imágenes involucra el muestreo de la información espacial de un objetivo a lo largo de un conjunto de longitudes de onda, en el que se adquiere un cubo de datos de tres dimensiones, dos de ellas espaciales y una espectral. Las imágenes espectrales juegan un papel importante en muchos campos de la ciencia y la tecnología, algunas de sus aplicaciones exigen la adquisición de la imagen en el espectro visible e infrarrojo, con el fin de detectar características no distinguibles a simple vista, presentes en capas inferiores del objetivo donde la luz visible no alcanza a atravesar. Este trabajo propone un sistema que reduce dichos costos de implementación adquiriendo simultáneamente y de forma comprimida la imagen en el espectro visible e infrarrojo. Además evalúa si la calidad de las imágenes reconstruidas es lo suficientemente buena para considerar su implementación óptica. Se realizaron diversas simulaciones para determinar la relación señal a ruido pico (PSNR, por su sigla en inglés) de los cubos de datos reconstruidos, en función de la transmitancia de los códigos de apertura, el ruido Gaussiano aplicado a las mediciones y el número de capturas. Los valores de PSNR obtenidos alcanzan los 33 dB.

The emission index as a parameter for assessing the environmental pollution from thermal power plants. Case study

In power plants, in addition to electricity, a lot of air pollution by exhaust gases are generated. There are many national and international standards that establish the permissible limits of different substances, but still has not been developed a mathematical expression to evaluate the environmental impact caused by all components of the exhaust gases as a whole. A method to evaluate this impact is developed in this paper. The developed mathematical expression was called "emission rate". Emission rates for gas engines and fuel oil engines are offered. To get a better idea of the environmental impact of each type of engine was also developed the "specific emission index", which is the emission rate divided by the power delivered by the engine. Comparisons between specific emission rates of different engines are offered by means of a case study in a power plant in the city of Manaus.

En las plantas generadoras de electricidad, además de la energía eléctrica, se generan contaminantes del aire por los gases de escape. Hay normas nacionales e internacionales que establecen los límites permisibles de diferentes sustancias, pero no existe una expresión matemática para evaluar el impacto ambiental producido por todos los componentes de los gases como un todo. En este trabajo se desarrolla un procedimiento para evaluar este impacto. A la expresión matemática desarrollada se le denominó "índice de emisiones". Se ofrecen los índices de emisiones para motores de gas y de Fueloil. Para tener una idea exacta del impacto ambiental de cada tipo de motor se desarrolló también el "índice de emisiones específicas", que es la tasa de emisión dividida por la potencia del motor. Se ofrecen comparaciones entre los índices de emisión específicos de los motores a través de un estudio de caso de una planta generadora de electricidad en la ciudad de Manaus.

Gaussian clarification based on sign function

This paper presents a clarification model in the fuzzy sense based on the Membership Inverse Function (MIF), in Control Theory. It is considered as an identification and requires bounded input and output signals. The sign function and its derivative is regarded as a Gaussian function into the mathematical Membership description. Specifically, the sign function considers the difference between the absolute state variable values and its centroid, rather than remaining in the triangle inequality. Therefore, the theoretical result applied in Matlab® using the reference values as an identification process in an Auto Regressive Moving Average (ARMA) (1, 1) model describes the performance. The clarification converging in almost all points of the desired signal depends on the different initial conditions. The convergence obtained by the functional error built by the second probability moment was also used and applied in the same software giving an illustrative description.

Este artículo presenta un modelo de clarificación en el sentido difuso basado en la función de membresía inversa como proceso de identificación para un sistema tipo caja negra con Una Entrada y Una Salida (UEUS). La función signo y su derivada para la función gaussiana, permite la descripción matemática del estado a identificar. Específicamente, la función signo aplica la diferencia entre los valores absolutos de la variable de estado y su centroide, en vez de la desigualdad del triángulo. El resultado teórico estuvo aplicado en Matlab®, usando como valores de referencia a los resultados del modelo Auto-Regresivo de Promedios Móviles (ARPM) (1, 1); permitiendo la clarificación y su convergencia en casi todos los puntos a la señal de referencia con diferentes condiciones iniciales entre ellos. La convergencia de forma ilustrativa se describió por el funcional del error a través del segundo momento de probabilidad usando el mismo software.

Rheological properties of carbon nanotubes as additive in a lubricating fluid

The rheological properties of polyalphaolefin lubricant oil with the addition of multi-walled and single-walled carbon nanotubes were studied. The rheological tests were performed by varying the viscosity as a function of temperature, load and shear rate of mixtures with carbon nanotubes concentrations of 0.01 and 0.05 wt.%. The effect of the addition of carbon nanotubes on the wettability of the lubricant was also evaluated. The results showed that the addition of carbon nanotubes at the concentrations tested led to a variation in viscosity with respect to temperature. Shear stress showed significant increase with respect to strain rate and reached maximum values when the concentration of CNT was 0.05 wt % for both single-walled and multi-walled cases.

Se estudiaron las propiedades reológicas de un aceite lubricante base polialfaolefina (PAO) al que se agregaron nanotubos de carbono (NTC) monocapa y multicapa como aditivos. Los ensayos reológicos realizados apuntaron a estudiar la variación de la viscosidad en función de la temperatura, la carga y la tasa de cizallamiento para mezclas con contenidos de nanotubos de carbono de 0.01% y 0.05% en peso. Adicionalmente, se evaluó la mojabilidad del PAO con y sin la adición de los nanotubos de carbono. Los resultados mostraron que la adición de los nanotubos de carbono a las concentraciones ensayadas lleva a una variación de la viscosidad con respecto a las temperaturas probadas. Fue observado un incremento significativo del esfuerzo de corte con respecto a la tasa de deformación, y tanto para el caso de monocapa como de multicapa dicho esfuerzo presentó tendencia a aumentar cuando la concentración de NTC fue de 0.05%.