Ingeniería e Investigación

The performance of relational and object-relational SQL queries when using Oracle

En este artículo se muestra por medio de consultas específicas el comportamiento del modelo relacional y objeto-relacional, y se presenta así un estudio en el que se mide y a la vez se compara la eficiencia (tiempo, uso de recursos del sistema) de operaciones que involucran cláusulas GROUP BY, subconsultas (con las cláusulas IN y EXISTS), y reuniones (joins).

This article presents a study in which the performance of several queries involving GROUP BY clause, sub-queries (using IN and EXISTS clauses) and joins are measured and compared by means of specific queries. The behaviour of relational and object-relational models is also shown.

A study of butyl acetate synthesis: 2- Analysing chemical equilibrium conditions

En este trabajo se adelantó un estudio de la reacción de esterificación de ácido acético y n-butanol en fase líquida (Patm = 560 mmHg), utilizando una resina de intercambio iónico (Lewatit K-2431) como catalizador. Se efectuaron ensayos para determinar la influencia de la carga del catalizador, la temperatura y la relación molar de alimentación (ácido/alcohol), sobre la constante de equilibrio químico. Se pudo reconocer el fenómeno de adsorción selectiva de los componentes sobre la matriz de la resina, y se comprobó su efecto sobre las condiciones de equilibrio químico, para diferentes relaciones iniciales de ácido y alcohol. Se utilizó un modelo no ideal (UNIQUAC) para evaluar las actividades de los componentes, y se realizó el cálculo de la energía libre y la entalpía estándares de la esterificación (ΔGº= -1.874 Kcal/mol, ΔHº= -5.335 Kcal/mol), las cuales corresponden con lo reportado en trabajos previos. Finalmente, se obtuvo una expresión que permite evaluar la constante de equilibrio químico, de carácter aparente, donde se toman en cuenta los efectos térmicos y los asociados al equilibrio de fases líquido-polímero. Dicha expresión concuerda con los datos experimentales y con los reportados en otros estudios.

In this work, a study on the liquid phase esterification reaction of acetic acid and butyl alcohol (Patm = 560 mmHg) was made, using an ion exchange resin (Lewatit K-2431) as catalyst. A set of assays to determinate, catalyst load, temperature and molar ratio (acid/alcohol) effect on the chemical equilibrium constant were carried out. The selective sorption phenomenon of the components over the resin matrix was noticed, and its effect on the equilibrium conditions, with different acid/alcohol starting ratio, was verified. A non-ideal model (UNIQUAC) was used in order to calculate the component activities, and standard free energy and enthalpy of esterification were calculated (ΔGº= -1.874 Kcal/mol, ΔHº= -5.335 Kcal/mol), corresponding with the reported data from previous works. Finally, an expression to calculate equilibrium constant, with an apparent character, was obtained considering thermal effects and those associated with liquid-polymer phase equilibrium. Such expression is in good agreement with the experimental and reported data.

Catalytic dehydration of ethanol to ethylene over HMOR HZSM-5 modified with copper and iron

Se estudió la deshidratación catalítica de etanol a etileno en fase gaseosa sobre HMOR (Si/Al = 6.5), HZSM-5 (Si/Al = 29), Cu-HZSM-5 (Si/Al = 98) y Fe-HZSM-5 (Si/Al = 151); a presión atmosférica y en un intervalo de temperaturas entre 120-300°C. Los catalizadores soportados en HZSM-5 fueron activos a temperaturas por encima de 260°C, obteniéndose conversiones superiores al 60%. El etileno fue el producto predominante en la deshidratación. La presencia de cobre en la zeolita HZSM-5 incrementó levemente la actividad catalítica a alta temperatura, mientras que con la adición de hierro la conversión de etanol disminuyó. La zeolita HMOR fue activa a temperaturas menores de 200°C, pero se desactivó rápidamente a 240°C debido a la formación de coque.

Catalytic dehydration of ethanol to ethylene on HMOR (Si/Al = 6.5), HZSM-5 (Si/Al = 29), Cu-HZSM-5 (Si/Al = 98) and Fe-HZSM-5 (Si/Al = 151) was studied at atmospheric pressure and 120oC - 300ºC. ZSM-5 supported catalysts were active at temperatures over 260ºC, achieving more than 60% conversion. Ethylene was predominantly produced as a dehydration product. Incorporating Cu did not significantly improve catalytic activity compared to HZSM-5. H-MOR was very active at low temperatures but deactivated rapidly at 240ºC, most probably due to coke formation.

Managing salinity in water associated with petrol industry production

En este artículo se presenta el diseño conceptual de una alternativa complementaria de la solución al manejo de las aguas asociadas de producción dentro de un marco ambiental y técnico factible, cuyo fin es la recuperación de la sal de mayor porcentaje, mediante un proceso de cristalización fraccionada tipo I. Para plantear y analizar la alternativa de trabajo con las aguas asociadas de producción provenientes de las estaciones La Gloria, La Gloria Norte y Morichal, pertenecientes a la Asociación Casanare, dado que las anteriores producen un efluente con alto contenido de sales, la propuesta está enfocada al tratamiento del 30% del volumen de agua asociada producida, esperada para el año 2000 (1.239 m³/día) en los campos de estudio. El proceso permite recuperar un 92% de NaCl presente, equivalente a 0.918 Ton/h, con una pureza del 97%. Para garantizar la calidad del producto final y aprovechar las facilidades del campo, se proponen sistemas de aireación y evaporación previos a la etapa de cristalización.

This article describes a conceptual design for handling an oilfields industrial wastewater; its objective was to use type-1 fractioned crystallisation within a feasible environmental and technical framework for obtaining the highest percentage of salt. La Gloria, La Gloria Norte and Morichal (all belonging to the Casanare department association) stations were used for planning and analysing this handling alternative as they produce high salt-containing industrial effluent. This alternative was focused on treating 30% of the total volume of the associated water so produced. This volume is expected to be 1,239 m³/d in 2000 in the oilfields being studied here. The process allows 92% retrieval from present NaCl (0.918 Ton/h), having 97% purity. Evaporation and aeration systems should be set prior to the crystallisation stage as a means of guaranteeing final product quality and making good use of the fields facilities.

A study of single-step hydrolysis of bagasse with concentrated sulphuric acid for obtaining ethanol and in a modified single step and corresponding technical-economic analysis

En este trabajo se realiza a escala de laboratorio el proceso de hidrólisis ácida del bagazo utilizando ácido sulfúrico concentrado en una sola etapa y en una etapa modificada. En el estudio se analizó la influencia de tres variables independientes: tiempo de reacción, porcentaje de sólidos del bagazo y la temperatura sobre el proceso en una sola etapa. La máxima conversión obtenida para la hidrólisis en una etapa fue de 87,65% de azúcares fermentables utilizando ácido sulfúrico al 70%, 2% de sólidos y una temperatura de 50oC durante una hora de reacción. A partir de estos resultados se realizó el proceso modificado obteniéndose una conversión máxima de 97,5% de azúcares fermentables a una dilución del ácido al 30%. Se realizó además un análisis técnico-económico de ambas variantes partiendo de los resultados experimentales obtenidos en cada proceso; los valores fueron calculados para una futura planta con capacidad de producir 800 Hl de alcohol/día. Los índices VAN Y PRD indicaron que la hidrólisis ácida concentrada en una sola etapa (variante 1) con un VAN de 8310659.27 y un PRD de tres años es más factible que el proceso modificado (variante 2) con un VAN de 3293318.69 y un PRD de siete años.

This work deals with acid hydrolysis of bagasse in just one step and in a modified step using concentrated sulphuric acid. The study analysed the influence of three independent variables on the single-step process (reaction time, solid percentage of bagasse and temperature). The highest conversion obtained in single-step hydrolysis was 87.65% fermentative sugars, using 70% sulphuric acid with 2% solids at 50oC for 1 hour. The modified process was carried out based on these results; 97.5% maximum conversion of fermentative sugars was achieved using 30% acid dilution. Concentrated sulphuric acid single-stage hydrolysis of bagasse and in a single modified stage were subjected to technical-economic analysis. Starting from the results obtained experimentally of the process at laboratory level and elevated to a possible plant with a capacity to produce 800 Hl alcohol/day. VAN and PRD indices indicated that single-stage concentrated acid hydrolysis (variant 1) having 8,310,659.27 VAN and 3 year PRD was more feasible than the modified process (variant 2) having 3,293,318.69 VAN and 7 year PRD.

Extracting ECG signal characteristics based on non-linear transformations and wavelets

Se presentan diferentes métodos de extracción de características en señales ECG normales y en presencia de eventos relacionados con cardiopatía isquémica, basados en mediciones de diagnóstico, la transformada wavelet y el análisis no lineal de componentes principales. Con el fin de determinar las características que contribuyen de mejor manera con el modelo, se aplican dos técnicas de selección efectiva de características empleando métodos estadísticos multivariados y univariados. La evaluación de las técnicas de extracción propuestas se realiza mediante análisis discriminante lineal y máquinas de soporte vectorial, comparando el error en la clasificación de diferentes estados de funcionalidad cardíaca. Como resultado del análisis discriminante lineal se obtiene que las características más efectivas se consiguen empleando el análisis no lineal de componentes principales sobre un latido. En este caso, el error obtenido de clasificación es de hasta el 0.22%, contra 6.78% en el caso de las wavelets, y 24.22% en el caso de las mediciones de diagnóstico. Con las máquinas de soporte vectorial se obtiene que las características más discriminantes se obtienen empleando wavelets aplicadas al latido con una precisión de clasificación hasta del 0.1%, contra 0.12% en el caso del análisis no lineal de componentes principales y 5.11% en el caso de las mediciones de diagnóstico.

Different extraction methods were compared regarding the characteristics of normal ECG signals and those emitted in the presence of events related to ischemic cardiopathy based on diagnosis measurements, wavelet transformation and nonlinear analysis of main components. Methods were developed for automatic recognition between normal and ischemic ECG signals. Two effective feature selection techniques were proposed; one used multivariate statistical methods and the second univariate ones. Linear discriminatory evaluation and vector support machines were used for evaluating the proposed feature extraction techniques, comparing error when classifying different states of cardiac functionality. Nonlinear PCA offered slightly better performance compared to wavelet representation but was much better compared to diagnosis measurement. There was up to 0.22% error compared to 6.78% in the case of wavelets and 24.22% in the case of diagnostic measurements. Support vector machines increased the performance for all analysed feature extraction methods; more discriminating characteristics were obtained when using wavelets applied to heartbeat having up to 0.1% classification precision compared to 0.12% in the case of nonlinear analysis of main components and 5.11% in the case of diagnostic measurements.

Concepts of design for manufacturing (DFM) of lost wax parts

Una de las metodologías utilizadas por la ingeniería concurrente o diseño integrado de productos es el diseño para manufactura, DFM. Esta técnica, que está orientada a mejorar la fabricación de piezas analizando geometrías, valores y tolerancias, es utilizada en las primeras etapas de diseño para disminuir los costos de los elementos a fabricar. Se estudió el diseño para manufactura estableciendo reglas de diseño a fin de elaborar una metodología para diseño en microfundición.

Integrated Product Design uses several methodologies, Design for Manufacturing is one of them. DFM pretends to facilitate manufacturing of parts by means of analysis of geometries, values and tolerances, and is used in first design stages in order to decrease the product cost. The design for manufacturing was studied as well as design rules to propose a methodology for Design for Investment Casting.

Applying optimisation techniques for validating a numeric model of free aquifers

Con el presente trabajo se desarrolla una alternativa para determinar el nivel de abatimiento de agua en acuíferos inconfinados, empleando las técnicas de optimización que están disponibles en el programa comercial de elementos finitos ANSYS 3. Las variables de diseño se definen paramétricamente por medio de las coordenadas verticales o cotas de unos puntos clave, que se interconectan por medio de splines para aproximar la superficie libre. Las variables de estado son los valores de temperatura en los puntos clave, que por analogía térmica son análogos a la cabeza de fluido. La función objetivo es el valor absoluto de la diferencia entre las coordenadas verticales y los valores de temperatura calculados en los puntos clave. Con la verificación de estas técnicas en la determinación de la posición de la tabla de agua en el problema de acuíferos libres, se está dando solución al problema de la superficie libre en presas de materiales sueltos y por qué no, a otro tipo de problemas, como los de mecánica de fluidos (por ejemplo, el de flujo en canales o el de oleaje), que aunque son problemas bien diferentes al de medio poroso, la solución sí que es altamente no lineal, y se requiere de técnicas robustas para aproximarse suficientemente al comportamiento real del fenómeno.

The present work presents an alternative for determining free surface in free aquifers using the optimisation techniques available in ANSYS (commercial finite elements software). This is able to handle variable meshes through optimisation algorithm iterations. This represents an advantage in terms of precision re methods using a constant mesh. Design variables were parametrically defined by means of vertical coordinates, or key point levels, which were interconnected by means of splines for estimating the free surface. State variables were the values of temperature at key points which were analogous at the top of the water by thermal analogy. The objective function is the absolute value of the difference between the vertical coordinates or levels and the calculated values of temperature at key points. These techniques may be used for determining the position of the water table re free aquifers, resolving the problem of free surface in loose material reservoirs and other types of problems such as fluid mechanics (e.g. flow in canals or swell). Even though these are problems which are very different to those of a porous medium, resolving them is highly non-lineal and requires robust techniques for approaching the phenomenas real behaviour.

Geotechnical information as an important element when planning and designing civil engineering work Bogotá

La ciudad de Bogotá constituye un escenario de gran dinamismo en cuanto a la construcción de obras civiles se refiere, y es fundamental contar con información relevante para una adecuada planeación y evaluación de las obras, tanto desde el punto de vista estructural como presupuestal. La humedad del suelo se convierte en una variable de gran interés dada su alta incidencia en el fenómeno de asentamientos de las estructuras en Bogotá, razón por la cual se abordó en este trabajo la zonificación de la ciudad de acuerdo al porcentaje de humedad del suelo, como instrumento de análisis para orientar la planeación y diseño de obras de ingeniería civil. Mediante técnicas de análisis geoestadísitico se usó la información de 43.000 muestras iniciales, para hacer la predicción de la humedad en todo el territorio a cuatro rangos de profundidad y establecer la correlación de esta variable con otras variables físicas, encontrando resultados que constituyen un insumo para el análisis propuesto. Adicionalmente, se identificaron los factores que permiten explicar y entender los resultados encontrados en relación con la humedad, haciendo posible la comprensión del comportamiento de la misma en el área de estudio. En esencia, se encontró la predominancia de zonas con altos porcentajes de humedad del suelo al noroeste de Bogotá, y zonas de menor humedad del suelo hacia el sureste y el oriente cerros orientales. Finalmente, se encontró un comportamiento diferente de la variable humedad después de seis metros de profundidad.

The city of Bogotá provides a dynamic scenario re civil construction work; it is thereby essential to have relevant information available for the suitable planning and evaluation of engineering work from both the structural and budgetary points of view. The moisture content of soil has become a most important variable, given its great impact on placing structures in Bogotá. This is why this work on city zoning aimed at orientating planning and designing civil engineering work has been done according to the percentage of moisture in soil. Information from 43,000 initial samples was used for geostatistical analysis to predict soil moisture content through the whole area. Four ranges of depth were used for establishing this variables correlation with other physical variables. Factors were identified which led to understanding results regarding soil moisture content and its behaviour in the area being studied. Areas were found having high percentages of moisture content in soil in the northeast of Bogotá and less moist areas in the soil towards the southeast and the east (eastern heights). Different behaviour was found for moisture content at depths greater than 6 meters.

Fuzzy logic systems applied to fluidise bed coffee drying

En el presente trabajo de investigación se experimenta con un sistema de secado de granos en lecho fluidizado. Se utiliza un prototipo en el cual se seca café utilizando varias temperaturas del aire de secado (López, 2002). Los resultados obtenidos muestran que el tiempo de secado varía entre 6 a 8 horas, el contenido de humedad final del grano presenta uniformidad y en prueba de tasa se obtiene un producto con características organolépticas de buena calidad. Como complemento a lo anterior y teniendo en cuenta el grado de incertidumbre de dicho proceso, mediante sistemas de lógica difusa se plantean en forma preliminar algunas posibles estrategias de control y automatización que presenta el proceso de secado de café en lecho fluidizado, relacionadas con: establecer el punto de fluidización de los granos húmedos, control de la velocidad superficial del aire, y usar al inicio del proceso de secado una temperatura de aire mayor de 50ºC.

The present investigation deals with a system for coffee bean drying on a fluidised bed. A prototype was used in which coffee beans were dried using several drying temperatures. The results showed 6 to 8 hour drying periods. The coffee beans presented uniform final humidity content and the product presented good sensory characteristics. Complementing the foregoing and considering this process degree of uncertainty, fuzzy logic systems were used for establishing some possible preliminary control strategies for drying coffee beans on a fluidised bed related to establishing the point of fluidisation, controlling surface air speed and using air temperature greater than 50ºC at the start of the process.

A practical approach to scheduling examinations

La programación de exámenes es un problema de optimización combinatoria bien estudiado. A pesar de eso, el número creciente de estudiantes y la incorporación de la modularidad en muchas instituciones de educación superior ha resultado en un incremento significativo en su complejidad, imponiendo aún más dificultades a los administradores de la universidad, quienes deben encontrar una solución, a menudo sin la ayuda de un computador. En este artículo presentamos un enfoque practico para la programación de los exámenes, constituido de varias etapas tales como: una para elaborar la matriz de conflictos, otra para seleccionar los salones apropiados en la programación de los exámenes, una otra conformar grupos de cursos que puedan estar programados a la misma hora sin ningún conflicto, otra para permitir restricciones en exámenes conjuntos para todos los grupos de cualquier asignatura o permitir especificaciones para cualquier examen particular, otra para definir la hora y la asignación del salón, y finalmente, otra para publicar la programación a los usuarios (estudiantes, profesores y administradores).

The scheduling of exams is a well-studied combinatorial optimisation problem. However, the growth in student numbers and the advent of modularity in many institutions of higher education has resulted in a significant increase in its complexity, imposing even more difficulties on university administrators who must resolve situations, often without having recourse to any computerised aid. This paper presents a practical approach towards timetabling examinations, consisting of several phases. Such phases would include constructing a conflict matrix, selecting suitable rooms for use when scheduling exams, establishing groups of courses which can be timetabled at the same time so that clashes are not incurred, imposing restrictions for joint exams for all groups from any particular course or specifying an exam in particular, fixing the times and allocating rooms and making the timetable available to students, teachers and administrators.

A bibliographic review of mathematical models of packed-bed biological reactors (PBR)

El modelo matemático y análisis teórico de reactores biológicos de lecho empacado (PBR) ha sido estudiado por diferentes autores, quienes tuvieron en cuenta variedad de cinéticas de reacción, modelos unidimensionales, homogéneos, pseudohomogéneos y heterogéneos. Las ecuaciones resultantes del modelo fueron solucionadas, en su gran mayoría, por sistemas de métodos numéricos. Se ha analizado en estos el efecto de variables de proceso de importancia física con respecto a parámetros de diseño y operación, como tiempos de residencia, flujos de operación, conversiones de sustrato, área y superficie del biofilm, entre otros.

Several authors have subjected packed-bed biological reactors to mathematical and theoretical analysis. They have taken reaction kinetics and single-dimensional, homogeneous, pseudo-homogeneous and heterogeneous models into account. Numerical methods have provided the set of equations so developed. The effect of physically important process variables in terms of design and operation have been investigated (i.e. residence time, operating-flow, substrate conversion, bio-film area and film thickness).

Modelling some characteristics of electrical networks used as channels for providing telecommunications

Este artículo describe la topología de las redes eléctricas existentes en diferentes partes del mundo, incluidas las redes colombianas, y su desempeño para ser usadas como canales de telecomunicaciones. Se analiza la función de transferencia para redes de baja tensión y se considera adicionalmente la radiación originada por la tecnología PLC (Power Line Communications). Como la radiación originada por PLC no puede evitarse completamente, se describirá el efecto de la interferencia electromagnética con comunicaciones de radio frecuencia. Se propone el modelo del canal de PLC y al final se presentan las conclusiones.

This article describes the topology of the existent electric nets in different parts of the world, included the Colombian nets, and there performance when used as telecommunications channels. The transfer function is analyzed for low tension nets and radiation originated by PLC (Power Line Communications) technology is also considered. Since the radiation originated by PLC cannot be avoided completely the effect electromagnetic interference will be described with radio frequency communications. Modeling of the PLC channel is proposed and at the end conclusions are presented.