Ingeniería e Investigación

Contamination by urban superficial runoff: accumulated heavy metals on a road surface

El estudio del comportamiento de la contaminación acumulada sobre las superficies urbanas es importante para diseñar métodos de control que minimicen los impactos de la escorrentía superficial sobre el medio ambiente. En este artículo se presentan los datos del sedimento recolectado sobre la superficie de una vía urbana, en la ciudad de Torrelavega, al norte de España, durante un período de 65 días, en el que se recolectaron 132 muestras. El sistema de recolección del sedimento distinguió dos tipos de muestras: la aspirada directamente en seco, carga libre, y la barrida después del aspirado, carga fija. Los resultados mostraron que la concentración de metales pesados en el sedimento recolectado (Pb, Zn, Cu y Cd), era inversamente proporcional al diámetro de la partícula. Se encontraron elevadas concentraciones de metales pesados en la fracción menor de 63 µm. Se calcularon ecuaciones de regresión para la concentración de los metales pesados en función del diámetro de la partícula. Se hallaron grandes cargas de metales pesados en las fracciones mayores de 125 µm. Los resultados proveen información para el análisis de la calidad del agua de escorrentía en zonas urbanas y el diseño de estrategias de tratamiento.

Studying the behaviour of accumulated contamination on urban surfaces is important in designing control methods minimising the impacts of surface runoff on the environment. This paper presents data regarding the sediment collected on the surface of an urban road in the city of Torrelavega in northern Spain during a period of 65 days during which 132 samples were collected. Two types of sediment collection samples were obtained: vacuumed dry samples (free load) and those swept up following vacuuming (fixed load). The results showed that heavy metal concentration in the collected sediment (Pb, Zn, Cu and Cd) was inversely proportional to particle diameter. High heavy metal concentrations were found in the smaller fraction (63 µm). Regression equations were calculated for heavy metal concentration regarding particle diameter. Large heavy metal loads were found in the larger fraction (125 µm). The results provide information for analysing runoff water quality in urban areas and designing treatment strategies.

Developing an artificial neural network model for predicting concretes compression strength and electrical resistivity

En esta investigación se busca obtener un método para predecir la resistencia a la compresión mediante el peso unitario y la velocidad de pulso ultrasónico usando 41 mezclas de concreto diferentes. El estudio ha sido por la necesidad de obtener un método rápido para predecir la resistencia a la compresión del concreto. De la misma manera, la investigación también busca predecir la resistividad eléctrica del concreto mediante el peso unitario, la velocidad de pulso ultrasónico y la resistencia a la compresión. El modelo para predecir se realizó utilizando una regresión simple y un modelo de redes neuronales. Los resultados mostraron que los modelos de redes neuronales para predecir la resistencia a la compresión y la resistividad eléctrica del concreto funcionan adecuadamente.

The present study was conducted for predicting the compressive strength of concrete based on unit weight ultrasonic and pulse velocity (UPV) for 41 different concrete mixtures. This research emerged from the need for a rapid test for predicting concretes compressive strength. The research was also conducted for predicting concretes electrical resistivity based on unit weight ultrasonic, pulse velocity (UPV) and compressive strength with the same mixes. The prediction was made using simple regression analysis and artificial neural networks. The results revealed that artificial neural networks can be used for effectively predicting compressive strength and electrical resistivity.

Partial oxidation of methane to formaldehyde on MoO₃, Fe₂O₃ and ferromolybdenum catalysts

Uno de los grandes retos para la catálisis ha sido la conversión directa de metano en productos químicos útiles a la industria tales como metanol y formaldehído. Actualmente el formaldehído es producido en un proceso que involucra tres pasos con gas de síntesis y metanol como productos intermedios. En este trabajo se emplearon catalizadores de MoO3, Fe2O3 y Fe2(MoO4)3 en cuatro proporciones Mo/Fe diferentes (0.5, 1, 1.5, 2). El catalizador de ferromolibdeno fue preparado por coprecipitación. Los óxidos puros presentan mayor actividad; sin embargo, no son selectivos a formaldehído, siendo los óxidos de carbono (CO, CO2) los principales productos. Los catalizadores de ferromolibdeno mejoran la selectividad a HCHO en detrimento del grado de conversión; el contenido de molibdeno no muestra incrementos en la actividad catalítica. El aumento en la temperatura de reacción no genera un aumento en la selectividad a formaldehído.

One of the main challenges for catalysis has been direct methane conversion to useful products such as methanol and formaldehyde. Formaldehyde is currently produced by a three-step industrial process with syngas and methanol as intermediate products. MoO3, Fe2O3 and Fe2(MoO4)3 catalysts were used with four different Mo/Fe molar ratios (0.5, 1, 1.5, 2) in this work. The ferromolybdenum catalyst was prepared by coprecipitation. Pure oxides are more active; however they are not formaldehyde selective, but carbon oxide (CO, CO2) selective. The ferromolybdenum catalysts showed better HCHO selectivity at low conversions; the molybdenum oxide content did not show increased in catalytic activity. Increased reaction temperature did not increase formaldehyde selectivity.

Extracting oil from coffee

En el presente trabajo se realiza la extracción de aceite de café mediante el método de extrusión. En dicho proceso se obtienen dos productos: el aceite de café y la torta. Para tal propósito se utilizó café tostado, el cual se caracteriza por poseer una elevada cantidad de compuestos odoríferos; es importante saber que un criterio significativo en la valoración de la calidad del café, es su aroma. Al extraer el aceite, una parte significativa del contenido aromático del café tostado, que varía según el método de extracción usado, sale con él. Es así como se obtiene un aceite fijo con una alta carga volátil, el cual presenta características organolépticas favorables. Al segundo producto que se obtiene, se le realizó análisis físico-químico en aras de mostrar sus bondades y propiedades particulares, y de acuerdo a los resultados obtenidos, es un producto que presenta un amplio potencial de utilización.

The present work describes oil being extracted from toasted coffee by the extrusion method; two products are obtained from this process: coffee oil and pulp. Toasted coffee was used which has a high amount of sensorial compounds. It should be noted that a significant criterion in evaluating the quality of coffee lies in its aroma. When extracting oil from coffee, a significant part of toasted coffees aromatic content leaves with it, varying according to the extraction method. A fixed oil having a high volatile load is thus obtained, presenting favourable sensory characteristics. The pulp was physically and chemically analysed to show its benefit and particular properties and, according to the results so obtained, it is a product having potential usefulness.

The effect of pulverised coals devolatilisation conditions on char physical characteristics

Se estudia el efecto de las condiciones de operación de desvolatilización de carbón pulverizado sobre las características físicas de carbonizados. Para este estudio se diseñó y construyó un sistema de desvolatilización en el que se desvolatilizaron tres carbones bituminosos a tres tiempos (100, 150 y 300 ms) y tres temperaturas (900, 1.000 y 1.100 ºC). Los carbonizados se caracterizaron respecto de su porosidad, volumen de poro, área superficial y distribución de tamaño de partícula. Se encontró que la porosidad y el volumen de poro de los carbonizados se reducen al aumentar la temperatura y el tiempo de desvolatilización. De igual manera, se halló que las condiciones de operación de desvolatilización no producen ningún efecto sobre el área superficial de los carbonizados. Sin embargo, respecto de la distribución de tamaño de partícula, las de carbonizado presentaron mayores tamaños que sus respectivos carbones sin tratar.

This study examined the effect of pulverised coal fuel devolatilisation conditions on chars physical characteristics. A devolatilisation system was thus designed and built where three bituminous coals were devolatilised at three different times (100, 150 and 300 ms) and at three temperatures (900°C, 1,000°C and 1,100°C). The resulting char was characterised regarding porosity, pore volume, surface area and particle size distribution. It was found that char porosity and pore volume increased with devolatilisation temperature and time. Devolatilisation operation conditions did not produce any effect on chars specific surface area. However, char particle size was bigger than original coal size.

Subcritical hydrothermal conversion of organic wastes and biomass: Reaction pathways

La conversión hidrotérmica es un procedimiento que emula el proceso natural de conversión de la materia orgánica en un biocrudo con propiedades físico-químicas similares a las del petróleo. La transformación artificial de biomasa requiere conocer previamente las rutas de reacción y productos prevalentes. En la conversión de celulosa, el principal componente de la biomasa, se presenta despolimerización por hidrólisis y se obtienen oligosacáridos, los cuales presentan deshidratación y condensación retro-aldol, para transformarse en furfurales y ácidos carboxílicos. Otros componentes de la biomasa como lignina, proteínas y ésteres grasos, presentan rutas de reacción en las que coexisten la hidrólisis y la pirólisis. Dada la presencia de carbohidratos en la biomasa, los principales productos de su conversión hidrotérmica subcrítica y de sus residuos serán análogos a los que presenta la celulosa. Dichas sustancias tienen un valor agregado que supera considerablemente los costos de adquisición de la materia prima. Al representar en un gráfico las relaciones molares O/C, H/C de los principales productos de conversión hidrotérmica de biomasa reportados en la literatura, se evidencia que la trayectoria de evolución para los productos de conversión hacia biocrudos se traslapa con la evolución geológica de los combustibles fósiles.

Hydrothermal conversion is a procedure which emulates organic matters natural conversion into bio-crude having physical and chemical properties analogous to petroleum. The artificial transformation of biomass requires previous knowledge of the main reaction routes and product availability. The main component of biomass (depolymerisation by hydrolysis) is presented in hydrothermal cellulose conversion, producing oligosaccharides which exhibit dehydration and retro-aldol condensation reactions for transforming into furfurals and carboxylic acids. Other biomass components (such as lignin, proteins, and fat esters) present both hydrolysis and pyrolysis reaction routes. As long as biomass mainly contains carbohydrates, subcritical hydrothermal conversion products and their wastes will be fundamentally analogous to those displaying cellulose. These substances have added-value by far surpassing raw materials acquisition cost. When the main hydrothermal conversion products O/C, H/C molar ratios as reported in literature are plotted, an evolutionary trajectory for conversion products appears to be closely or even overlapped with fossil fuels geological evolution.

Synthesis and characterisation of simultaneous interpenetrating polymer networks (SIN) formed by polystyrene and polyurethane obtained from castor oil and cassava starch polyol-suspensions

Se llevó a cabo una modificación del aceite de higuerilla mediante transesterificación con pentaeritritol y posteriormente una incorporación de almidón de yuca al aceite modificado, obteniéndose las denominadas poliol-suspensiones. A partir de estos y de estireno, se sintetizaron SIN poliuretano/poliestireno (IPN obtenidos mediante vía simultánea), utilizando metilendifenil di-isocianato (MDI) para formar la red de poliuretano, divinilbenceno (DVB) como agente entrecruzante del poliestireno, dibutilamina como iniciador redox y peróxido de benzoilo como iniciador de la polimerización del estireno. Las variables consideradas en la síntesis de los SIN fueron: relación másica porcentual pentaeritritol/aceite empleada en la modificación (1,32%; 2,64% y 5,28%), con el fin de variar la funcionalidad hidroxílica del poliol; especie de almidón incorporado al poliol (brasilero, venezolano y comercial), con el objeto de variar el contenido de amilopectina en la poliol-suspensión; relación molar de los grupos funcionales diisocianato/hidroxilo NCO/OH (0.85 y 1) y relación másica poliuretano/poliestireno PU/PS (70/30 y 80/20). Se obtuvo una amplia gama de materiales, caracterizadas con pruebas de resistencia a la tensión, dureza, ataque químico y extracción Soxhlet; las propiedades físico-mecánicas de los materiales producidos a partir de los polioles (aceite de higuerilla modificado) se incrementaron con la incorporación del almidón a estos. Respecto al tiempo de curado, se observó en diferentes pruebas realizadas que 24 horas son insuficientes, dado que los SIN mostraron propiedades físico-mecánicas inferiores a los elastómeros de poliuretano homólogos, siendo por tanto necesario aumentar el tiempo de curado a 48 horas.

Castor oil was modified by transesterification with pentaerythritol and cassava starch was subsequently incorporated into this oil (oil modified by incorporating starch is called a polyol-suspension). Polyurethane/polystyrene SINs (simultaneously produced IPNs) were synthesised from them and styrene. Reactants used in the synthesis were MDI (methylene diphenyl diisocyanate) as diisocyanate, DVB (divinylbenzene) as crosslinking agent for polystyrene, dibutylamine as redox primer and benzoyl peroxide as styrene polymerisation primer. The variables considered in SIN synthesis were percentage weight ratio used in the modification (1.32%; 2.64% and 5.28%) to increase polyol hydroxyl functionality, starch species incorporated into polyol (Brazilian, Venezuelan and commercial) to vary the amount of amylopectin within the polyol-suspension, diisocyanate/hydroxyl NCO/OH (0.85 and 1) functional groups molar ratio and polyurethane/ polystyrene PU/PS weight ratio (70/30 and 80/20). A wide range of materials was obtained and characterised by tensile strength, hardness, chemical attack and Soxhlet extraction. The physical-mechanical properties of the materials produced with polyols (transesterified castor oil) were improved when starch was incorporated into the polyol. Several tests indicated that 24 hours as curing time were not enough, because the SINs showed lower physical-mechanical properties than the homologous polyurethane elastomers did; thus, the curing time had to be increased to 48 hours.

Current data warehousing and OLAP technologies status applied to spatial databases

Las organizaciones requieren de una información oportuna, dinámica, amigable, centralizada y de fácil acceso para analizar y tomar decisiones acertadas y correctas en el momento preciso. La centralización se logra con la tecnología de bodega de datos. El análisis lo proporcionan los sistemas de procesamiento analítico en línea, OLAP (On Line Analytical Processing). Y en la presentación de los datos se pueden aprovechar tecnologías que usen gráficos y mapas para tener una visión global de la compañía y así tomar mejores decisiones. Aquí son útiles los sistemas de información geográfica, SIG, que están diseñados para ubicar espacialmente la información y representarla por medio de mapas. Las bodegas de datos generalmente se implementan con el modelo multidimensional para facilitar los análisis con OLAP. Uno de los puntos fundamentales de este modelo es la definición de medidas y de dimensiones, entre las cuales está la geografía. Diversos investigadores del tema han concluido que en los sistemas de análisis actuales la dimensión geográfica es un atributo más que describe los datos, pero sin profundizar en su parte espacial y sin ubicarlos en un mapa, como si se hace en los SIG. Visto de esa manera, es necesaria la interoperabilidad entre SIG y OLAP (que ha recibido el nombre de Spatial OLAP o SOLAP) y diversas entidades han adelantado varios trabajos de investigación para lograrla.

Organisations require their information on a timely, dynamic, friendly, centralised and easy-to-access basis for analysing it and taking correct decisions at the right time. Centralisation can be achieved with data warehouse technology. On-line analytical processing (OLAP) is used for analysis. Technologies using graphics and maps in data presentation can be exploited for an overall view of a company and helping to take better decisions. Geographic information systems (GIS) are useful for spatially locating information and representing it using maps. Data warehouses are generally implemented with a multidimensional data model to make OLAP analysis easier. A fundamental point in this model is the definition of measurements and dimensions; geography lies within such dimensions. Many researchers have concluded that the geographic dimension is another attribute for describing data in current analysis systems but without having an in-depth study of its spatial feature and without locating them on a map, like GIS does. Seen this way, interoperability is necessary between GIS and OLAP (called spatial OLAP or SOLAP) and several entities are currently researching this. This document summarises the current status of such research.

Fault diagnosis with neural networks: Part 1: Trajectory recognition

La investigación realizada tuvo como objetivo la formulación de un método para el diseño de un sistema de diagnóstico de fallas para plantas químicas utilizando redes neuronales artificiales. El diagnóstico de fallas tiene como misión identificar la falla que está afectando a un proceso dado a través del análisis de las señales suministradas por los sensores del proceso. Las redes neuronales son modelos matemáticos que intentan reproducir la actividad cognoscitiva del cerebro humano. Éstas se caracterizan por su estructura y el método de aprendizaje utilizado. El problema del diagnóstico de fallas se aborda a partir de la perspectiva de la identificación de las trayectorias (secuencias temporales de datos) que describen las variables del proceso al ser afectado por una falla. De esta forma, reconocidas las trayectorias, se habrá identificado la falla asociada. El desarrollo teórico realizado recomienda una estructura y un método de entrenamiento optimizado para las redes neuronales a emplear. Tanto la estructura como el método de entrenamiento propuesto fueron evaluados realizando estudios comparativos con estructuras y un método de entrenamiento tradicionales. Los resultados así obtenidos mostraron la superioridad de las redes neuronales diseñadas y entrenadas con el método propuesto en este trabajo. Salvo en procesos simples, el diagnóstico de fallas es más complejo que el reconocimiento de trayectorias porque cada falla puede provocar un conjunto infinito de trayectorias (flujo). Por ese motivo, los fundamentos establecidos en el trabajo son utilizados en la parte II, donde el análisis se extiende al reconocimiento de flujos.

The present investigation was focused on formulating a method for designing a fault diagnosis system for chemical plants by using artificial neural networks. Fault diagnosis is aimed at identifying a fault which affects a given process by analysing the signs supplied by process sensors. Neuronal networks are mathematical models which try to imitate the functioning of the human brain. A neural network is defined by its structure and the learning method used. The difficulty with diagnosing faults lies in recognising the trajectories (temporal series of data) followed by process variables when a fault affects the process; when trajectories are recognised, the associated fault is also identified. The theory so developed recommended an optimised structure and training method for the neural networks to use. Both the proposed structure and the training method were tested by carrying out comparative studies between traditional structures and a training method. The results showed the superiority of the neural networks designed and trained with the method proposed in this work. Except for simple processes, fault diagnosis is a more complex problem than simply identifying trajectories, because a fault may cause an infinite set of trajectories (i.e. flow). The fundaments established in this work are thus used in Part II, where the analysis is extended to recognise flows.

Characterising mechanical transmission wire ropes typical failure modes

El grupo de investigación AFIS de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá D.C., ha asesorado durante los últimos cinco años a varias instituciones públicas y privadas en el análisis de las causas de fallas que se les han presentado en maquinaria de elevación y transporte con costosas consecuencias e incluso pérdida de vidas. Se ha identificado un conjunto de modos de falla típicos de cables con sus causas comunes, los cuales se detallan en el presente trabajo para de esta manera brindarle a ingenieros y técnicos de nuestro medio una ayuda que les permita identificar en su trabajo rutinario posibles situaciones de riesgo en la forma de operación de los cables de transmisión mecánica que utilizan y criterios para llevar a cabo análisis de falla de los mismos.

The National University of Colombias Engineering Schools AFIS research group has helped several public and private institutions during the last five years in analysing the causes of failures presented in elevation and transport machinery leading to expensive consequences and even the loss of life. A group of typical wire rope failure modes have been identified, along with their common causes. These are presented in this work to offer help to our industrys engineers and technicians, allowing them to identify possible risk situations in their routine work regarding the wire ropes which they use and approaches for carrying out wire rope failure analysis.

Multidisciplinary design optimisation techniques

El proceso de optimización de un proyecto multidisciplinario en ingeniería involucra la descomposición de un sistema en distintas disciplinas y la posterior asociación de sus contribuciones. El objetivo de este trabajo es presentar los esquemas de desagregación y asociación más utilizados actualmente en procesos de diseño óptimo multidisciplinario - Multidisciplinary Design Optimization (MDO). Entre los esquemas de desagregación se presentan la descomposición jerárquica y no jerárquica, así como los métodos computacionales más comunes. Los esquemas de asociación incluyen: formulación de un solo nivel (e.g., optimización integrada y análisis y diseño simultáneos), formulación de múltiples niveles (e.g., optimización en espacios concurrentes y optimización colaborativa) y diseño robusto. El trabajo presenta también un ejemplo de aplicación resuelto numéricamente.

Design optimisation of a multidisciplinary project in engineering involves the decomposition of a system into disciplines and the subsequent association of their contributions. This work was aimed at presenting the most common decomposition and association techniques currently used in multidisciplinary design optimisation (MDO). Amongst the decomposition techniques this work includes hierarchical and non-hierarchical approaches as well as the most popular numerical procedures. The association techniques include: one-level methods (e.g. all-at-once optimisation and simultaneous analysis and design), multilevel methods (e.g. concurrent subspace optimisation and collaborative optimisation) and robust design. This work also incorporates an illustrative numerical example.

A new method for designing floor slabs on grade due to the difficulty of applying simplified design methods, amongst them being the Portland Cement Association (PCA) and Wire Reinforcement Institute (WRI) methods

This article presents a methodology for designing slabs on grade for industrial floors where there is an eccentricity between the slab centroid and the gravity centre loads of the loaded axle of forklift trucks travelling over the floor. An example was used for analysing how Portland Cement Association (PCA) and the Wire Reinforcement Institute (WRI) methods are inadequate for designing floors subjected to this condition. The new proposal for designing slabs on grade for industrial floors has been called the Camero method. An example of an industrial floor designed to be capable of sustaining an infinite number of load applications (or 50-year life) was compared to the results of the Camero method and PCA and WRI’s simplified methods. Industrial floors should be capable of sustaining an infinite number of load applications (50-year life) if designed with the Camero method; on the other hand, if designed using PCA and WRI methods they will only last one year (in this example the number of axle load applications in a 1-year period was equal to the number of allowable repetitions) because they will not be able to sustain an infinite number of load applications. It was concluded that designing plain concrete slabs (without reinforcement) on grade according to PCA and the WRI methods leads to slab fatigue, even though extreme fibre stress should not exceed 50 percent (50%) of static modulus of concrete rupture and slabs should sustain an infinite number of load repetitions (infinite amount of forklift truck traffic) were considered parameters in their design.

Se presenta una metodología para el diseño de losas sobre terreno para pisos industriales en donde hay excentricidad entre el centroide de la losa y el centro de gravedad de las cargas del eje cargado del montacargas que transita sobre el piso. Mediante un ejemplo se analiza cómo los métodos de diseño de pisos de la Portland Cement Association (PCA) y la Wire Reinforcement Institute (WRI) son inadecuados para el diseño de pisos sometidos a esta condición. El nuevo método propuesto para diseñar pisos industriales ha sido llamado Camero. Mediante un ejemplo, un piso industrial es diseñado para ser capaz de admitir un número infinito de aplicaciones de carga (o un periodo de vida útil del piso de 50 años), comparando los resultados del método Camero y los simplificados de la PCA y la WRI. El piso industrial será capaz de admitir un número infinito de aplicaciones de carga (50 años) si es diseñado con el método Camero. De otra manera: si es diseñado por los métodos de la PCA y la WRI únicamente durará un año (En este ejemplo, en el periodo de un año el número de aplicaciones del eje cargado es igual al número de repeticiones admisibles), por eso el piso industrial no será capaz de admitir un número infinito de aplicaciones de carga. Concluimos que el diseño de losas sobre terreno de concreto simple (sin refuerzo), de acuerdo con la metodología de la PCA y la WRI, conduce a losas diseñadas a fatiga, a pesar de haber considerado en el diseño que el esfuerzo en las fibras superiores no excedería el 50% del módulo de rotura del concreto y que admitirían un número infinito de repeticiones de carga (número infinito de tránsito del montacargas de diseño).

Severe plastic deformation for obtaining nanometric and ultrafine-grained materials

El objetivo del artículo es dar una visión global de uno de los más activos campos de investigación en el procesamiento mecánico de materiales metálicos como es la obtención de materiales con grano nanométrico y ultrafino a través de la severa deformación plástica SDP. Se realiza una descripción de las más importantes técnicas pertenecientes a SDP, como lo son: la molienda mecánica, presión en canal angular constante, torsión a alta presión, unión por laminación acumulada, extrusión-compresión refiriéndose a los principios fundamentales, ventajas y limitaciones de cada una de ellas. Se incluyen resultados experimentales obtenidos por los presentes autores en la preparación de hierro y cobre. Adicionalmente, se presenta el gran potencial que tienen estos materiales en diferentes campos de aplicación, especialmente en la industria aeroespacial. Finalmente, se hace referencia a tendencias actuales de investigación comprendiendo dos áreas fundamentales, el estudio del comportamiento microestructural y mecánico, y el desarrollo de métodos de procesamiento escalables a nivel industrial.

The aim of this paper is to provide a general overview of nanocrystalline and ultra-fine grain material production using severe plastic deformation (SPD), this being one of the most active research fields in the mechanical processing of materials. The paper gives an explanation of the more important SPD techniques (mechanical milling, equal channel angular pressing, high pressure torsion, extrusion-compression and accumulated roll-bond) as regards fundamental principles, advantages and limitations. Some experimental results for iron and copper obtained by this papers authors are attached. These materials great potential is shown in several fields of use, especially in the aerospace industry. Current research prospects are also referred to in terms of structural and mechanical behaviour and the development of large-scale industrial processing.

A comparative analysis of calculating sample size for carrying out household surveys when constructing a passenger origin-destiny matrix between a sample design and applying a population percentage

Es una práctica común en la ingeniería de transporte, la utilización de un porcentaje de los hogares de una ciudad como muestra para la realización de encuestas domiciliarias que permitan conocer el patrón de viajes de los habitantes. Teóricamente, el procedimiento consiste en calcular la muestra en función de los parámetros estadísticos de la variable que se pretende medir de la población. Esto implica la realización de una encuesta piloto, que en países con bajos recursos no es factible realizar por los costos que implica el conocer el valor de dichos parámetros de la población, ya que algunas veces los recursos son limitados exclusivamente para la realización de una muestra estimada de acuerdo a un porcentaje preestablecido. En las ciudades colombianas normalmente se trabajan porcentajes entre el 3% y el 6%, dependiendo del tamaño de la población. De manera coyuntural, la ciudad de Manizales, localizada a 300 Km al oeste de la capital de Colombia, realizó en menos de cuatro años dos encuestas domiciliarias, de tal manera que para la realización de la segunda encuesta ya se conocía el valor de los parámetros del estimador. La Universidad Nacional de Colombia suscribió un convenio con la Alcaldía de Manizales para la elaboración de la nueva matriz origen-destino, en donde se tuvo la oportunidad de calcular la muestra en función de las variables estadísticas de rigor. En el desarrollo del artículo se mostrará un análisis comparativo entre estas dos metodologías, obteniendo que al estimar estadísticamente la muestra, se logra reducir de manera significativa el número de encuestas a realizar, obteniendo resultados prácticamente iguales.

Using a percentage of a citys households is a common practice in transport engineering leading to knowing the inhabitants journey pattern. The procedure theoretically consists of calculating the sample based on the statistical parameters of population variable which one wishes to measure. This requires carrying out a pilot survey which cannot be done in countries having few resources because of the costs involved in knowing the value of such population parameters, because resources are sometimes exclusively destined to making an estimated sample according to a pre-established percentage. Percentages between 3% and 6% are usually used in Colombian cities, depending on population size. The city of Manizales (located 300 km to the west of Colombias capital) carried out two household surveys in less than four years; when the second survey was carried out the values of the estimator parameters were thus already known. The Manizales mayors office made an agreement with the Universidad Nacional de Colombia for drawing up the new origin-destiny matrix, where it was possible to calculate the sample based on the pertinent statistical variables. The article makes a comparative analysis of both methodologies, concluding that when statistically estimating the sample it is possible to greatly reduce the number of surveys to be carried out, but obtaining practically equal results.

Stability analysis of a PFTR reactor for a first order kinetic reaction using the Lyapunov functionals

Abunda la literatura referente al análisis de estabilidad de reactores con parámetros globalizados de concentración y temperatura (por ejemplo el CSTR), en cambio es escasa la literatura sobre la estabilidad de reactores con parámetros distribuidos donde existe distribución espacial de concentración y temperatura, como es el caso del reactor tubular PFTR. Este documento analiza la estabilidad del reactor PFTR isotérmico y no isotérmico para una reacción con cinética de primer orden utilizando la funcional de Lyapunov. Se trabaja con una cinética de primer orden pues un objetivo de este artículo es mostrar cómo se aplica la funcional de Lyapunov al análisis de un reactor de parámetros distribuidos, dado que es casi inexistente la literatura sobre el método de la funcional de Lyapunov aplicada a la estabilidad de reactores (técnica usada en el análisis de estabilidad de sistemas en ingeniería eléctrica). El análisis de estabilidad dio como resultado perfiles de temperatura y concentración asintóticamente estables para los casos PFTR isotérmico, no isotérmico con constante cinética independiente de la temperatura y PFTR no isotérmico adiabático. Para el PFTR con retiro de calor el análisis condujo a una región de estabilidad asintótica y a una región incierta donde puede o no haber oscilaciones.

The stability of reactors having encompassing concentration and temperature parameters, such as continuous flow stirred tank reactors (CSTR), has been widely explored in the literature; however, there are few papers about the stability of tubular reactor having distributed spatial concentration and temperature parameters such as the plow flow tubular reactor (PFTR). This paper analyses the stability of isothermal and non-isothermal PFTR reactors using the Lyapunov functional method. The first order kinetic reaction was selected because one of this papers objectives was to apply Lyapunov functionals to stability analysis of distributed parameter reactors (technique used in electrical engineering systems stability analysis). The stability analysis revealed asymptotically stable temperature and concentration profiles for isothermal PFTR, non-isothermal PFTR with kinetic constant independent of temperature and adiabatic non-isothermal PFTR. Analysis revealed an asymptotically stability region for the heat exchange reactor and an uncertain region where it may have oscillations.

Characterising requirement engineering process and methodological tools for geographical information system (GIS) applications

Este artículo describe el proceso de la ingeniería de requerimientos y las herramientas metodológicas usadas en aplicaciones de sistemas de información geográfica (SIG) ante la ausencia de una alternativa integral y consistente específica para este dominio. Para ello, por un lado, se introduce la problemática de la ingeniería de requerimientos en aplicaciones SIG, se exhiben los tipos de requerimientos, actores involucrados y aspectos comunicativos relevantes en el proceso de requerimientos y se clasifican las metodologías existentes en lenguajes de modelamiento y especificación. Adicionalmente, se presentan los estándares geomáticos como un elemento transversal a tener en cuenta en las aplicaciones SIG.

This article describes the requirements engineering process and the methodological tools used in geographical information system (GIS) applications as a way to face the absence of a consistent and complete specific alternative for this domain. Requirements engineering for GIS applications are thus introduced; requirements types, actors involved and communication aspects important for the process are exhibited and current methodologies are classified in modelling and specification languages. Additionally, geomatic standards as a transversal element for GIS applications are presented.

Using multi-criteria decision-making for selecting broad-band technology for the National University of Colombia, Bogotá

La Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá (U.N. Bogotá) ha planteado un proyecto para mejorar sus servicios de acceso a Internet mediante el empleo de una tecnología de banda ancha. En una fase inicial del proyecto se ha tenido que seleccionar la tecnología más adecuada entre las cuatro disponibles en Colombia: LMDS, ADSL, Cable Modem y Fibra óptica. Para adoptar esta decisión se ha aplicado el proceso analítico jerárquico (AHP). Este método, basado en el análisis de decisiones multicriterio (MCDA), permite establecer los criterios de decisión, ponderarlos y valorar las alternativas en función de las prioridades que el decisor establezca para cada criterio. Como apoyo en todo el proceso de decisión se ha considerado la opinión de diferentes expertos. En la presente comunicación se expone el proceso seguido con el objetivo de mostrar que el empleo de métodos basados en el análisis de decisiones multicriterio (MCDA) puede resultar útil a la hora de adoptar decisiones complejas.

The National University of Colombia, Bogotá, has proposed a project for improving Internet access by using broad band technology. Four possible technologies have been selected in the first step: LMDS, ADSL, cable modem and optical fibre. The analytic hierarchy process (AHP) has been applied for taking such decision. This method, based on multi criteria decision analysis (MCDA) allows decision-taking criteria to be established, pondered and the alternatives evaluated regarding the priorities established for each criterion. Different experts opinions have been considered as support during the decision-making process. MCDA was used for ranking these alternatives. AHP was used for helping such decision-making.

Using the critical impedance method for determining the dominant harmonic source in medium voltage circuits

La automatización en procesos industriales ha dado como resultado la distorsión en las formas de onda de tensiones y corrientes ocasionando contaminación armónica en las redes de distribución. Este artículo presenta la aplicación de una metodología práctica para determinar la fuente armónica dominante en el punto de acople común (PCC) entre el operador de red (OR) y el cliente. La metodología parte del método de la impedancia crítica (CI) y requiere del monitoreo de las señales de tensión, corriente y ángulos de fase para cada componente armónico y los valores de impedancia de Thevenin del OR y del cliente vistos en el PCC. El método requiere para su aplicación de información aproximada de las impedancias del cliente y el OR y de un análisis matemático sencillo y estructurado basado en el estudio de las mediciones, que lo proyectan como una herramienta simple, coherente y práctica para solucionar el problema de la detección de la fuente armónica dominante en sistemas de distribución.

Automating industrial processes has led to the distortion of current and voltage waveforms, causing harmonic contamination in distribution networks. This paper shows the application of a practical methodology which determines the dominant harmonic source at the point of common coupling (PCC) between the network operator (NO) and the client. This is known as the critical impedance (CI) method, requiring monitoring voltage, current and phase angle signals for each existing harmonic component and NO and client Thevenin impedance values seen in PCC. The method needs approximate impedance information to operate and a simple and structured mathematical analysis based on studying the measurements projecting a useful, reliable and practical solution for detecting the dominant harmonic source in distribution systems.

Metaheuristics applied to vehicle routing. A case study: Part 2: genetic algorithm, compared to a heuristics solution

Este artículo presenta la solución a un problema de ruteo de vehículos a través de dos técnicas diferentes; en primera instancia se aplica un algoritmo genético y se realizan diferentes experimentos, posteriormente se utiliza la metodología de clusterizar primero y rutear después a través de las heurísticas de barrido y búsqueda local, respectivamente. Los resultados de las diferentes técnicas son comparados.

This paper presents a solution to a vehicle-routing problem by using two different techniques. In the first instance, a genetic algorithm was applied (different experiments were done); later on the cluster first-route second methodology was used via heuristic sweep and local search, respectively. The results of the different techniques were then compared.

Evaluating Colombian SMEs' technological innovation: Part 1: conceptual basis, evaluation methodology and characterisation of innovative companies

En la actualidad los procesos de innovación constituyen una de alternativas más importantes para incrementar los niveles de competitividad y productividad en las organizaciones. El Estado colombiano, consciente de esto, ha generado mecanismos con el objetivo de incentivar actividades de desarrollo tecnológico e innovación en las Mipymes, como es el caso del Premio Colombiano a la Innovación Tecnológica Empresarial para Mipyme Innova 2006. La experiencia adquirida a través de la evaluación técnica de dicho premio es un valioso elemento para la identificación de características y tendencias innovadoras de las Mipyme colombianas. El presente artículo busca establecer el estado actual de la innovación en Mipyme a partir de evaluación y otorgamiento del premio Innova, para lo cual se presenta un marco de referencia sobre innovación y diseño, la metodología de evaluación del premio y algunas estadísticas generales de los resultados obtenidos en el año 2006. En una publicación posterior se mostrarán los factores influyentes en la innovación tomando como referencia regiones geográficas, sectores e impacto. Dichos resultados evidenciaron la existencia de iniciativas innovadoras en sectores estratégicos como los de informática y servicios, el liderazgo de ciudades como Bogotá y Medellín, y la necesidad de generar directrices claras para incorporación del diseño de procesos y productos como parte del proceso innovador.

Innovative processes currently constitute one of the most important alternatives for increasing organisations levels of competitiveness and productivity. The Colombian state (being conscious of this) has generated mechanisms aimed at encouraging technological and innovative development activities in SMSEs, as was the case with the Colombian Prize for Entrepreneurial Technological Innovation for SMSE (Innova) 2006. The experience acquired through the technical evaluation of such prize was a valuable element for identifying Colombian MSMSC innovative characteristics and trends. The present article seeks to establish the current state of innovation in SMSEs from experience gained when evaluating and awarding the Innova prize; a frame of reference concerning innovation and design, the methodology used for evaluating the prize and some general statistics regarding the results obtained in 2006 are thus presented. A future publication will give the factors influencing innovation taking geographical regions, sectors and impact as reference. Such results revealed innovative initiatives in strategic sectors such as computer science and services, the leadership of cities such as Bogotá and Medellín and the need for producing clear guidelines for incorporating process and product design into being part of the innovative process.