Ingeniería e Investigación

Grade-two resistance screw shear connector behaviour for a composite section system

En Colombia, desde hace muchos años, uno de los tipos de conectores de cortante más usados son los tornillos, pero en la actualidad no existe ninguna metodología de diseño que justifique su uso en elementos de sección compuesta, y la normatividad vigente indica que hay que realizar ensayos de los elementos que se pretendan emplear como conectores. Junto con los habituales detalles para diseño a flexión, y cortante vertical, es necesario especificar el diseño para el cortante horizontal generado en la interfase de la sección compuesta, y más aún, ajustar el diseño para las condiciones locales de construcción colombiana. Con esta finalidad se desarrolló un estudio en el cual se analizan los diversos efectos producidos en las secciones compuestas cuando se emplean tornillos como conectores de cortante. En esta investigación se estudiaron 18 modelos de sección compuesta fabricadas con perfiles de alma llena y losas de concreto de 21 MPa, en las cuales se manejaron configuraciones de 1, 2 ó 3 conectores de cortante tipo tornillo con diámetros de 1/2, 5/8 ó 3/4"; y para separaciones de 0.08 m, 0.12 m o 0.14 m, por cada modelo se ensayaron tres probetas ante solicitación de corte directo (push-out). De acuerdo con los resultados obtenidos en laboratorio, se efectuó el análisis correspondiente, evaluando la incidencia del diámetro y la separación de los conectores, en el comportamiento de los modelos, para posteriormente plantear una formulación de su diseño en secciones compuestas. Paralelamente, se analiza un modelo de los ensayados por medio de un programa que emplea el método de los elementos finitos, con el cual se pretende revisar en detalle aspectos poco apreciables en los ensayos físicos, entre ellos la degradación del concreto en la interfaz de la sección.

Screw shear connectors have been most commonly used in Colombia for many years; however, there is no current design methodology justifying its use in composite sections and prevailing rules insist that elements used as shear connectors must be tested. Along with the usual details of bending design and vertical shear, horizontal shear design on the composite section interface must be specified, even more so in adjusting such design to Colombian construction. A study was thus undertaken analysing effects on composite sections when screws were used as shear connectors. This research studied 18 composite section models having two 21MPa concrete slabs which had different configurations with one, two or three 1/2", 5/8" or 3/4" diameter shear connector type screws, and 0.08m, 0.12m or 0.14m separations. Three specimens were tested for each model by direct shear or push-out method. The corresponding analysis was done according to laboratory results, assessing the influence of diameter and connector separation on the models behaviour; screw design in composite sections was then formulated. A model of the tests was analysed using a finite element method based-programme which reviewed in detail those aspects which had little appreciable effect on the physical tests, including concrete degradation in the interface section.

Characterising a historical bridges bricks in Popayán ( Colombia )

El objetivo de este artículo es presentar los procedimientos y resultados del estudio y caracterización físico-mecánica y químico-mineralógica de los ladrillos empleados originalmente en un puente de arco de albañilería cuya construcción data de la primera mitad del siglo XVIII, ubicado en la ciudad de Popayán, Colombia. Para ello se extrajeron núcleos de las zonas bajas del puente a partir de los cuales se obtuvieron especímenes que fueron sometidos a diferentes pruebas de laboratorio. La caracterización físico-mecánica cuantificó valores relativos a peso seco, peso suspendido, peso saturado, porosidad, gravedad aparente, densidad aparente, y por último, valores de carga máxima, resistencia a la compresión en frío y módulo de elasticidad. Los resultados obtenidos hacen ver la alta porosidad de los ladrillos y su baja capacidad resistente a esfuerzos de compresión. La caracterización químico-mineralógica se llevó a cabo mediante una combinación de pruebas que incluyeron difracción de rayos X (XRD), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Varios minerales encontrados permiten deducir la fuente del material crudo, así como verificar algunas características de la producción de ladrillo de la época en esta región. Tridimita, cristobalita, magnetita y carbonato de calcio son algunas de las fases formadas por las temperaturas alcanzadas en la cocción, mientras que la presencia de sulfato de potasio en una de las muestras da razón de características de producción de material para la construcción. La combinación de los análisis XRD y XPS suministra información sobre la temperatura de quemado y las nuevas fases mineralógicas que aparecen al final de este proceso, mientras que FTIR permite comprobar la presencia de grupos funcionales OH y Si-O-Si, principalmente. Las características de estos ladrillos proporcionan datos valiosos para el propósito de restauración, formulando un nuevo ladrillo a partir del material crudo que se ajuste a los requerimientos de la construcción existente.

This article presents the procedures and results of studying the physical-mechanical and chemical-mineralogical characterisation of the bricks originally used in a masonry arch bridge; the bridge was built in the first half of the 18th century in the city of Popayán, Colombia . Coresamples were thus extracted from the bridges lower area and subjected to different laboratory tests. Physical-mechanical characterisation quantified values related to dry weight, suspended weight, saturated weight, porosity, apparent gravity, apparent density and maximum load values, cold compression resistance and elasticity modulus. The results revealed the bricks high porosity and their low resistance to compression stress. Chemical-mineralogical characterisation involved a combination of tests including X-ray diffracttion (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). Several minerals found led to deducting the source of the raw material, as well as verifying some brick production characteristics of the time in the said region. Tridimite, cristobalite, magnetite and calcium carbonate were some of the phases formed by the temperatures reached while firing the bricks, while potassium sulphate presence in one of the samples conveyed the nature of the construction materials production characteristics. Combining XRD and XPS analysis provided information about firing temperature and the new mineralogical phases appearing at the end of this process; FTIR proved functional OH and Si-O-Si group presence. These bricks characteristics provided valuable data for restoration purposes, formulating a new brick from raw material complying with reconstruction requirements.

Using multinomial and imprecise probability for non-parametric modelling of rainfall in Manizales ( Colombia )

En este artículo se muestra el uso de métodos no paramétricos y de probabilidades imprecisas en el desarrollo de un modelo de precipitaciones. Se acude a estas herramientas debido a que no se dispone de información representativa y homogénea. En la zona, la información hidrológica sobre las precipitaciones es escasa y además las series hidrológicas existentes no son uniformes ni continuas. Se construyó un modelo distribuido de excedencias de precipitación y en su elaboración se acudió a las denominadas cajas de probabilidad, a distribuciones de probabilidad multinomiales y a la estimación de intervalos de confianza. La modelación no paramétrica se elaboró a partir de estas dos últimas herramientas, logrando una amigable propuesta de computación. El modelo permite observar los altos contenidos de incertidumbre que suelen presentarse al estudiar los patrones de lluvia en el área. La incertidumbre copa todo el dominio de valores de probabilidad y muestra las altas limitaciones de información, con lo que se concluye que una estimación puntual de probabilidades conduce a significativos errores. Se extrae información relevante como que el umbral de lluvia máxima diaria de 70 mm puede ser superado al menos una vez cada tres años, y las magnitudes de incertidumbre que afectan las estimaciones de parámetros hidrológicos. Las conclusiones de esta investigación determinan que la modelación no paramétrica y la estimación de probabilidades imprecisas no sólo representan una alternativa para la modelación hidrológica, sino que quizás sea un procedimiento obligado; su potencial radica en el tratamiento de información escasa y constituye una estrategia de modelación robusta en condiciones de no estacionalidad estocástica.

This article presents a rainfall model constructed by applying non-parametric modelling and imprecise probabilities; these tools were used because there was not enough homogeneous information in the study area. The areas hydrological information regarding rainfall was scarce and existing hydrological time series were not uniform. A distributed extended rainfall model was constructed from so-called probability boxes (p-boxes), multinomial probability distribution and confidence intervals (a friendly algorithm was constructed for non-parametric modelling by combining the last two tools). This model confirmed the high level of uncertainty involved in local rainfall modelling. Uncertainty encompassed the whole range (domain) of probability values thereby showing the severe limitations on information, leading to the conclusion that a detailed estimation of probability would lead to significant error. Nevertheless, relevant information was extracted; it was estimated that maximum daily rainfall threshold ( 70 mm) would be surpassed at least once every three years and the magnitude of uncertainty affecting hydrological parameter estimation. This papers conclusions may be of interest to non-parametric modellers and decisions-makers as such modelling and imprecise probability represents an alternative for hydrological variable assessment and maybe an obligatory procedure in the future. Its potential lies in treating scarce information and represents a robust modelling strategy for non-seasonal stochastic modelling conditions.

The Jouyban-Acree models usefulness for estimating ibuprofen and naproxen solubility in some cosolvent mixtures

La predicción de la solubilidad de los fármacos en sistemas cosolventes de uso farmacéutico ha sido una sólida línea de investigación a nivel académico e industrial desde hace varias décadas. Por esta razón, en la presente investigación se evaluó la validez de una adaptación puntual del modelo de Jouyban-Acree (J-A) en comparación con la utilidad de la ecuación de solubilidad logarítmica-lineal propuesta por Yalkowsky y Roseman (Y-R), para la estimación de la solubilidad del ibuprofeno (IBP) y el naproxeno (NAP) en mezclas cosolventes propilenoglicol + agua, en función de la composición cosolvente y de la temperatura, en el intervalo entre 20,0 y 40,0 °C. Los modelos de J-A y Y-R requieren únicamente de los valores experimentales de la solubilidad en equilibrio de los fármacos en los solventes puros a las diferentes temperaturas de intéres. Desafiando las ecuaciones frente a valores experimentales presentados en la literatura se encontró que los valores obtenidos con los dos modelos semiempíricos son bastante similares entre sí y que presentan algunas desviaciones notorias respecto a los valores experimentales reportados en la literatura, especialmente en la estimación de la solubilidad del IBP. Estos resultados demuestran la necesidad de mejorar las estrategias teóricas disponibles para la estimación de esta propiedad, y así mismo, demuestran la importancia de la determinación experimental de la solubilidad de los fármacos, en función de la temperatura, en todas aquellas mezclas cosolventes que pueden ser útiles durante el proceso de diseño de formulaciones líquidas homogéneas a nivel industrial.

Estimating drug solubility in cosolvent mixtures has been an important pharmaceutical science research field at theoretical and practical levels for several decades. The validity of an adapted version of the Jouyban-Acree (J-A) model for predicting ibuprofen (IBP) and naproxen (NAP) solubility in propylene glycol + water cosolvent mixtures was thus evaluated. The usefulness of Yalkowsky and Rosemans solubility log-linear equation was also evaluated for the same drugs in such cosolvent system. The solubility estimation was studied as a function of temperature and cosolvent composition. The J-A and Y-R models only require experimental equilibrium solubility values in pure solvents at all temperatures evaluated. Estimated solubility values obtained by using both semi-empiric models were similar but presented notable deviations regarding experimental values presented in the literature, especially for IBP. These results show that currently available theoretical strategies for estimating this property must be improved; they also demonstrate the importance of experimental determination of drug solubility according to temperature in all cosolvent mixtures which could be useful when designing homogeneous liquid dosage at industrial level.

Oxidising agent and catalyst chirality effect on epoxidation of R-(+)-Limonene using Jacobsen-type catalysts

Se presenta el efecto del agente oxidante en la diastereoselectividad del epóxido de R-(+)-limoneno utilizando catalizadores tipo Jacobsen, tanto en su forma quiral como aquiral. Se encontró que el tipo de agente oxidante afecta marcadamente la diastereoselectividad. Así, en presencia de agentes oxidantes preparados in situ se obtuvieron excesos diastereoméricos moderados y similares en ausencia de catalizador (23% con DMD y 29% con O2/ pivalaldehído). También se observó este comportamiento en presencia de ambos catalizadores. Con DMD se obtuvo 56% con el catalizador quiral y 50% con el aquiral, y con O2/pivalaldehído se obtuvo 38% con ambos catalizadores. Por otro lado, con los agentes oxidantes comerciales no se presentó exceso diastereomérico en ausencia de catalizador. En este caso, el catalizador quiral alcanzó un exceso diastereomérico mayor que el aquiral. Con NaOCl se logró 65% con el catalizador quiral y 38% con el aquiral, y con m-CPBA 79% con el catalizador quiral y 39% con el aquiral. Lo anterior sugiere que debe existir al menos otra especie oxidante intermediaria diferente a la aceptada convencionalmente (MnV(oxo)). De esta manera, se propone una modificación al ciclo catalítico tradicional teniendo en cuenta el agente oxidante. En presencia de los agentes oxidantes comerciales se presume que el centro quiral del catalizador gobierna la inducción asimétrica, mientras que para los agentes oxidantes preparados in situ la inducción asimétrica estaría gobernada por el centro quiral del R-(+)-limoneno. Adicionalmente se encontró que la estabilidad química del catalizador de Jacobsen mejoró cuando el agente oxidante fue DMD generado in situ.

The oxidising agent effect on R-(+)-Limonene epoxide diastereoselectivity using chiral and achiral Jacobsens type catalysts is presented. The type of oxidising agent strongly influences diastereoselectivity. Moderate diastereomeric excesses were achieved in the presence of oxidising agents prepared in situ but in the absence of catalyst (23% for DMD and 29% for O2/pivalaldehyde). Similar diastereomeric excesses were obtained with both chiral and achiral catalyst when the oxidising agents were prepared in situ; 56% and 50% excesses were obtained when using DMD for the chiral and achiral catalyst (respectively) and 38% using O2/pivalaldehyde for both catalysts. Diastereomeric excesses were not observed in the absence of catalyst when using commercial oxidising agents; the chiral catalyst presented larger diastereomeric excesses than its achiral counterpart: 65% and 38% excess using NaOCl for the chiral and achiral catalyst, respectively, and 79% and 39% using m-CPBA for the chiral and achiral catalyst, respectively. This suggests that at least one oxidant species, different from the conventionally accepted (MnV(oxo)), might be involved in this catalytic process. A modification of the traditional catalytic cycle is proposed considering the type of oxidising agent. The catalysts chiral centre appears to govern asymmetric induction when commercial oxidising agents are used, whereas the R-(+)-Limonene chiral centre appears to govern asymmetric induction in the presence of in situ-prepared oxidising agents. On the other hand, the chemical stability of Jacobsens catalyst improved when in situ produced DMD was used as oxidising agent.

**Modelling the kinetics of thin-layer yam (dioscorea rotundata) drying**

El secado de ñame en capa delgada, de las variedades 9811-089 y 9811-091, fue evaluado en un secador de laboratorio tipo bandeja a temperaturas de 45, 55 y 70 °C y velocidad de aire promedio de 1 m/s, en el Laboratorio de Ingeniería Aplicada de la Universidad de Córdoba; las muestras fueron adecuadas en geometría de rodajas de radio 3,19 cm y espesor de 0,5 cm y láminas de 0,5x3x5 cm. Se evaluó el efecto de la temperatura, variedad y geometría en el tiempo de secado, empleando un diseño completamente al azar en arreglo factorial con tres factores: temperatura (45, 55 y 70 °C), geometría (rodajas y láminas) y variedad (9811-089 y 9811-091), realizando tres repeticiones por tratamientoutilizando, dando como resultado una disminución en el tiempo de secado del 28,15% para la temperatura de 70 °C. Con los resultados obtenidos fueron construidas las curvas de secado, en las cuales se observó que este proceso tuvo lugar en el periodo decreciente, lo que evidencia que la difusión es el mecanismo que gobierna el secado de Dioscorea rotundata para las variedades estudiadas. Las curvas de secado fueron ajustadas a los modelos matemáticos de Page, difusión, Thompsom, Newton, Page modificado, Henderson y Pabis y el modelo logarítmico, determinando mediante el coeficiente de determinación (R²), error medio estimado (SE) y desvío medio relativo (%P), que el modelo logarítmico es el que mejor describe el proceso de secado (R² ≥ 99.17 y SE ≤ 0.0299).

Thin-layer yam (varieties 9811-089 and 9811-091) drying was evaluated in a laboratory-type dish dryer at 45°C, 55°C and 70°C and 1 m/s average air speed in the Universidad de Cordobas Applied Engineering laboratory. The samples were 3.19 cm long, 0.5 cm thick, in 0.5x3x5 cm slices. The effects of temperature, variety and geometry on drying-time were evaluated using a completely random factorial adjustment design: temperature ( 45°C, 55°C and 70°C), geometry (slices and fillets) and variety (9811-089 and 9811-091). Three repetitions were made per treatment, producing a 28.15% reduction in drying time at 70°C. Drying curves were constructed from the obtained results; it was observed that drying took place during the decreasing period, proving that diffusion was the mechanism involved in Discorea rotundata drying for the studied varieties. Drying curves were adjusted to Page, diffusion, Thompson, Newton, modified Page, Henderson and Pabis mathematical models. The logarithmic model (determined by determination coefficient (R ²)) estimated mean error (SE) and relative mean deviation (%P), showing that the logarithmic model better described the drying process (R² ≥ 99.17 and SE ≤ 0.0299).

Separating a water-propanol mixture using PDMS pervaporation membranes

La récupération et la purification des solvants organiques lors des synthèses chimiques et pharmaceutiques savèrent dune grande importance économique et environnementale. La séparation des mélanges eau/alcool par le procédé de pervaporation a été effectuée préférentiellement à travers des membranes hydrophobes. Ce travail se réfère à létude des performances des membranes élaborées en polydimethylsiloxane (PDMS), pour la déshydratation du mélange eau/ propanol par le procédé de pervaporation. Le PDMS est recon pour présenter une permsélective préférentielle aux alcools lors de la pervaporation des mélanges eau/ alcool, néanmoins, on observe aussi une perméation de leau à travers la membrane hydrophobe. Une unité de pervaporation a été utilisée pour étudier des caractéristiques de séparation de cette membrane en termes de flux de pervaporation et de sélectivité pour des charges contenant jusquà en masse deau et pour des températures de 30 à 50°C. Cette différence devient plus importante à mesure que la température de fonctionnement augmente. Bien que le PDMS ait présenté de bonnes caractéristiques pour la séparation des mélanges eau/propanol, le facteur de séparation et le flux de pervaporation diminuent à mesure que la teneur en eau dans la charge à traiter augmente. On observe que la membrane choisie sest avérée plus efficace pour des teneurs en eau inférieures à 0.3, ce qui correspond à un flux de transfert total maximum.

La recuperación y purificación de disolventes orgánicos en la química farmacéutica resulta de gran importancia para la economía y el medio ambiente. La separación de mezclas de agua/alcohol por el proceso de pervaporación se llevó a cabo a través de membranas hidrofóbicas. En este trabajo se estudia el rendimiento de las membranas de polidimetilsiloxano (PDMS) para la deshidratación de mezclas agua/propanol por el proceso de preevaporación. El PDMS es reconocido por su selectividad de permeabilidad al alcohol preferentemente en mezclas de agua/alcohol durante el preevaporación debido a su tamaño molecular, aunque aún se presente penetración de agua a través de la membrana hidrofóbica. Se utilizó una unidad de preevaporación a escala de laboratorio para el estudio de esta membrana de separación evaluando características en términos de pervaporación como el flujo y la selectividad de los canales con un contenido máximo de masa de agua y de 30 °C a 50 °C. El flujo de propanol/agua fue observado al variar la temperatura. A pesar que el PDMS presentó buenas características para la separación de mezclas de agua/propanol, el factor de separación y el flujo de pervaporación disminuyen a medida que el contenido de agua en la carga aumenta. La membrana PDMS resultó ser muy eficiente para concentraciones de agua de menos de 0.3, lo que corresponde al total del flujo de transferencia máxima.

Recovering and purifying organic solvents during chemical and pharmaceutical synthesis has great economic and environmental importance. Water-alcohol mixture pervaporation was investigated using a pervaporation cell and hydrophobic membranes. This work studied polydimethylsiloxane (PDMS) membrane performance and hydrophobic membranes for removing propanol from aqueous mixtures. PDMS is recognised as being alcohol permselective during pervaporation. It was also observed that water was transferred through a hydrophobic membrane as waters molecular size is smaller than that of propanol. A laboratory-scale pervaporation unit was used for studying this membranes separation characteristics in terms of pervaporation flux and selectivity for feeds containing up to water mass and 30°C- 50°C. Total propanol/water flux was observed to vary as operating temperature increased. Although PDMS membranes presented good characteristics for separating water/propanol mixtures, the separation factor and pervaporation flow decreased as water content in the feed increased. The tested membrane was found to be very efficient for water concentrations of less than 0.3, corresponding to total flux transfer maximum.

Multiple robot systems communication using MAD-Smart methodology

Este artículo demuestra la importancia de la comunicación en sistemas de múltiples robots enmarcado desde la metodología MAD-Smart. La metodología está compuesta por las fases de conceptuación, análisis y diseño de equipos de múltiples robots mediante la definición de un conjunto de actividades. El propósito de MAD-Smart es ayudar al desarrollador a entender mejor el problema a resolver, las características finales que deberá tener el sistema y el papel que cada agente juega en la solución del problema. La metodología se ha validado mediante la implementación de los proyectos Smart (Sistema multiagente robótico), robótica educativa: máquinas inteligentes en educación y modelo de sensórica y percepción en agentes robóticos para la identificación de materiales. MAD-Smart ha demostrado que es más relevante el manejo de roles, que los agentes mismos para el modelo de comunicación. Lo anterior obedece al grado de abstracción buscado en la metodología, ya que un rol como una representación abstracta de un comportamiento de alto nivel permite generalizar de mejor manera los escenarios posibles que se pueden encontrar en un sistema determinado.

This paper was aimed at exhibiting the real need for having good communication within multiple robots systems using MAD-Smart methodology. Such methodology consists of conceptualising, analysing and designing multiple robot teams by defining a set of activities. MAD-Smart assists developers in further understanding not only the problem to be solved but the final characteristics which a particular system must accomplish and the role played by each agent in resolving problems. This methodology has already been validated by implementing the SMART (robotic multi-agent system) project, educational robotics: intelligent machines in education and sensory and perception models in robotic agents for material identification. MAD-Smart has been shown to be more relevant in handling agent roles than the agents themselves for a given communication model. This issue reflects this methodologys degree of abstraction since a role defining as an abstract representation of high level behavioural allows generalising the best possible scenarios which can be found in a given multi-robot system.

Optimum control criteria for an electric driver for dynamic systems

Este trabajo tiene como enfoque el estudio de la optimización de los parámetros de control de la velocidad variable y el control del par de tensado del producto a través de control de corriente de los motores de corriente continua que forman parte del sistema dinámico -en una línea de producción de papel- realizando un diseño de los controladores basados en los criterios de valor absoluto y el criterio óptimo simétrico. Para ello se plantearon como objetivos la definición del modelo matemático que representa el sistema de accionamiento eléctrico para el control de la velocidad y par de los motores DC del sistema de enrollado de papel, el diseño de un algoritmo de control ajustando los parámetros necesarios y la simulación del sistema de accionamiento eléctrico. En este sentido, la metodología seguida consistió en realizar una investigación documental y un estudio de campo para definir el modelo y establecer los parámetros a simular, presentándose como un proyecto analítico y descriptivo. Los resultados obtenidos permiten observar la eficiencia de los controladores diseñados y del sistema de accionamientos en general, para el cual las variables velocidad y corriente siguen la señal de referencia, permitiendo concluir que los criterios seleccionados para el diseño del control han sido apropiados, y representando un aporte en el desarrollo de aplicaciones de control de sistemas dinámicos para accionamientos eléctricos.

This work was aimed at optimising control parameters for variable speed control and post-tensioning torque by controlling the current of DC motors forming part of a dynamic system (in a paper-making production line) by designing controllers based on absolute value and optimal symmetry criteria. A mathematical model representing an electric drive system for controlling DC motor speed and torque in a paper-rolling system was defined, a control algorithm adjusting the parameters was designed and an electric drive system simulated. The methodology consisted of a literature search and a field study for defining the model and establishing the parameters to be simulated, thereby presenting an analytical and descriptive project. The results led to observing the efficiency of the controllers so designed and the overall drive system for which speed and current (power) continue being the reference signal, leading to the conclusion that the criteria selected for control design were suitable and representing an input in developing applications for monitoring dynamic electric drive systems.

Hierarchical production planning model in flexible job shop including a preemption and sequence-dependent setup times

La planificación y control de la producción es reconocida como un problema complejo dentro de las organizaciones. El enfoque jerárquico para la planificación y control de la producción es una aproximación a este problema, que se caracteriza por su capacidad de disminuir la complejidad y lograr buenas soluciones con economías de tiempo y requerimientos computacionales. En este artículo se presenta una propuesta jerárquica para resolver el problema de programación de la producción en una configuración productiva del tipo job shop flexible, incluyendo interrupciones y tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia. La solución propuesta, sin llegar a ser óptima, dada la clasificación NP-hard del problema referido, es una buena solución tal como se demuestra en su validación, en la cual se resuelve un problema de 6 trabajos en 6 máquinas con 13 operaciones, obteniéndose un valor de makespan de 183.67, que comparado con el valor de 214 obtenido mediante un reconocido software para scheduling, mostró ser una buena solución.

Production planning and control are complex problems for manufacturing organisations. Hierarchical production planning and control is one way to address the problem as it can reduce its complexity and reach good solutions in reasonable computational time. This paper presents a hierarchical approach to resolving production programming in a flexible job shop configuration; this problem includes preemption and sequence-dependent setup times. Although non-optimal (as expected), good solutions were obtained as shown in the validation of the method.

Designing robust control-based HIV-treatment

Designing a robust control-based treatment for human immunodeficiency virus (HIV)-infected patients was studied. The dynamics of the immune systems response to infection was modelled using a 5th order nonlinear model with separate efficacy coefficients for protease inhibitor (PIs) and reverse transcriptase inhibitors (RTIs). The immune response has been represented as an uncertain system due to errors in parameter estimation and the existence of unmodelled dynamics. A polytopic system was constructed incorporating all possible system parameter values. A control system was designed using robust pole location techniques stabilising the polytopic system around an equilibrium point having a low viral load. Numerical simulation results (including the organisms pharmacokinetical response to anti-retroviral drugs) showed that the control law could lead to long-term stable conditions, even in extreme cases.

Este artículo describe el diseño de tratamientos para pacientes contagiados con virus de inmunodeficiencia humana (VIH), usando técnicas de control robusto. La dinámica de la respuesta del sistema inmune ante la infección se modela por medio de un sistema no lineal de quinto orden, el cual incluye diferentes coeficientes de eficacia para el inhibidor de proteasa (PI) y el inhibidor de transcriptasa reversa (RTI). Debido a los inevitables errores en la estimación de parámetros y a la existencia de dinámicas no modeladas, la respuesta inmune se representa por medio de un sistema con incertidumbre: se construye un sistema politópico que incorpora todos los valores posibles de los parámetros del sistema. Se diseña un controlador para este sistema, usando técnicas robustas de localización de polos, para estabilizar el sistema politópico alrededor de un punto de equilibrio con carga viral muy pequeña. Los resultados simulados, incluyendo la respuesta farmacodinámica del organismo, muestran que la ley de control así diseñada conduce a una condición estable en el largo plazo, aun en casos extremos de variación de parámetros.

Basic security measures for IEEE 802.11 wireless networks

This article presents a tutorial/discussion of three commonly-used IEEE 802.11 wireless network security standards: WEP, WPA and WPA2. A detailed analysis of the RC4 algorithm supporting WEP is presented, including its vulnerabilities. The WPA and WPA2 encryption protocols most relevant aspects and technical characteristics are reviewed for a comparative analysis of the three standards in terms of the security they provide. Special attention has been paid to WEP encryption by using an educational simulation tool written in C++ Builder for facilitating the understanding of this protocol at academic level. Two practical cases of wireless security configurations using Cisco networking equipment are also presented: configuring and enabling WPA-Personal and WPA2-Personal (these being security options used by TKIP and AES, respectively).

Este artículo presenta una discusión tutorial de tres estándares de seguridad de uso común en las redes inalámbricas IEEE 802.11: WEP, WPA y WPA2. Se realiza un análisis detallado del algoritmo RC4 que soporta a WEP y se indican sus vulnerabilidades. También se revisan los aspectos y características técnicas más relevantes de los protocolos de cifrado WPA y WPA2 con la finalidad de hacer un análisis comparativo de los tres estándares en términos de la seguridad que ellos proporcionan. Se ha dado especial atención al aspecto didáctico del funcionamiento del cifrado WEP mediante el desarrollo y uso de una herramienta de simulación escrita en C++ Builder para facilitar su comprensión a nivel académico. Igualmente, se presentan dos casos prácticos de seguridad de red inalámbrica con equipos del fabricante Cisco, habilitando y configurando WPA Personal y WPA2 Personal, opciones de seguridad que usan TKIP y AES, respectivamentements.

Hydrodynamic ecohydraulic habitat assessment aimed at conserving and restoring fluvial hydrosystems

La eficacia de las medidas de conservación y restauración fluvial es evaluada en términos de la mejora del estado ecológico, comparando los escenarios futuros con las condiciones históricas o alteradas. La ecohidráulica ofrece herramientas científicas valiosas para diagnosticar ambientalmente los ecosistemas lóticos, evaluando el efecto combinado del régimen de caudales y la estructura del cauce en la calidad del hábitat acuático. Este trabajo aborda de modo analítico-sintético el desafío interdisciplinar que supone la ecohidráulica fluvial para la dinámica computacional de fluidos (DCF), en el contexto de la gestión hídrica ecosistémica. Se describe el procedimiento de evaluación multidimensional (2D/3D) del hábitat acuático, su capacidad predictiva y las aplicaciones principales. El modelamiento hidrodinámico es revisado en cuanto al esquema de caracterización fluvial y las formulaciones físicas. Se destaca el esquema 2D integrado en profundidad (depth-averaged), cuyo error predictivo de velocidad, normalmente inferior al 10%, supera las simplificaciones clásicas unidimensionales (1D). Se resumen los aspectos básicos de los modelos biológicos de hábitat, como son las variables abióticas y la preferencia biológica. Finalmente, se ilustra la combinación de los criterios ecológicos con los patrones hidrodinámicos de flujo, para generar los campos de hábitat discretizados que se integran espacial y temporalmente en los análisis ecohidráulicos.

Fluvial conservation and restoration measures efficiency was evaluated in terms of ecological state enhancement, comparing future scenarios with historical or altered conditions. Ecohydraulics provides valuable scientific tools for the environmental diagnosis of lotic ecosystems, evaluating the combined effect of flow regime and channel structure on habitat quality for aquatic biota. This paper adopts an analytic-synthetic approach to the interdisciplinary challenge of fluvial ecohydraulics for computational fluid dynamics (CFD) within the framework of ecosystem water management. The procedure for multidimensional (2D/3D) evaluation of the physical aquatic habitat is described as well as its predictive ability and main applications. The 2D depth-averaged scheme is highlighted whose velocity simulation error (being normally lower than 10%) overcomes classic one-dimensional (1D) simplifications. The basic aspects of biological habitat modelling, abiotic variables and biological preference are summarised. Combining ecological criteria with hydrodynamic flow patterns is illustrated for producing discrete habitat fields which were then spatially and temporarily integrated in ecohydraulic analysis.

Implementing technological intelligence systems from the viewpoint of complexity theory

En la actualidad la tecnología juega un papel muy importante en el desarrollo y competitividad de las organizaciones y por tanto se requiere de su adecuado manejo. La gestión tecnológica se ha fortalecido integrando nuevos conceptos como el de inteligencia tecnológica (IT), la cual en la práctica es aplicada en una forma sistemática. El objetivo del presente artículo se centra en el análisis de los referentes conceptuales de la IT, así como de su implementación. Se evidencia que se requiere de una visión que admita el dinamismo para la generación de conocimiento y su utilización en los procesos productivos. Se definen retos observados en diferentes contextos para lograr mayor eficiencia en la generación de direccionamiento estratégico de la variable tecnológica con ayuda de la inteligencia. Como opción a estos se realiza una revisión de la teoría de la complejidad, la cual puede proveer un marco analítico y conceptual para el estudio de los sistemas, como los involucrados en la inteligencia, donde las interacciones constituyen el aspecto fundamental para su comprensión. Como resultado de este trabajo se plantean posibles aportes desde la complejidad a los sistemas de IT, postulando consideraciones para la implementación más dinámica de ellos.

Technology currently plays a very important role in organisations development and competitiveness, thus requiring suitable handling. Technology management has been strengthened by integrating new systematically-applied concepts, such as technological intelligence (TI). The present article was aimed at analysing TIs conceptual referents and how to implement them. An approach was therefore needed admitting dynamism for producing knowledge (know-how) and using it in production processes. The challenges observed in different contexts were defined for achieving greater efficiency in producing strategic intelligence-supported technology management. Complexity theory was reviewed as this could provide an analytical and conceptual framework for studying systems like those involved in intelligence where interactions form the fundamental aspect for understanding them. This work has led to proposing possible contributions from complexity theory for TI systems, postulating considerations for making them more dynamic.

Swarm intelligence: problem-solving societies (a review)

En este artículo se presenta una revisión de los conceptos de inteligencia de enjambres, y algunas perspectivas en la investigación con estas técnicas, con el objetivo de establecer un punto de partida para trabajos futuros en diferentes áreas de la ingeniería. Para la construcción de esta revisión se llevó a cabo una búsqueda bibliográfica en las bases de datos más actualizadas de los artículos clásicos del tema y de las últimas aplicaciones y resultados publicados, en particular en las áreas de control automático, procesamiento de señales e imágenes, y robótica, extrayendo su concepto más relevante y organizándolo de manera cronológica. Como resultado se obtuvo taxonomía de la computación evolutiva, la diferencia entre la inteligencia de enjambres y otros algoritmos evolutivos, y una visión amplia de las diferentes técnicas y aplicaciones.

This paper presents a review of the basic concepts of swarm intelligence and some views regarding the future of research in this area aimed at establishing a starting point for future work in different engineering fields. A bibliographic search of the most updated databases regarding classic articles on the subject and the most recent applications and results was used for constructing this review, especially in the areas of automatic control, signal and image processing and robotics. The main concepts were selected and organised in chronological order. A taxonomy was obtained for evolutionary computing techniques, a clear differentiation between swarm intelligence and other evolutionary algorithms and an overview of the different techniques and applications.

Experimental evaluation of a spark-ignited engine using biogas as fuel

Para el desarrollo de este trabajo se utilizaron como combustibles diferentes mezclas de CH4 y CO2, las cuales se introdujeron en un motor encendido por chispa al que se le acopló un conjunto de dispositivos que permitieron el adelanto de la chispa, el suministro de gas y la medición del consumo del mismo. Se realizaron pruebas al motor en banco con el fin de conocer la variación en los principales parámetros de operación y emisiones. Los resultados muestran que al aumentar el porcentaje de CO2 en la mezcla aumenta el ángulo de adelanto de la chispa, disminuye la potencia y el torque máximo, y se pueden reducir, hasta en 90% en algunos casos, las emisiones en el escape cuando las mismas se revisan siguiendo la Resolución 1015 de 2005 expedida por el DAMA. Como otro resultado se logró reconocer los principales componentes a tener en cuenta cuando se convierte un motor de este tipo para funcionamiento con combustibles gaseosos.

Different CH4 and CO2 mixtures were used as fuel in this work; they were fed into a spark-ignited engine equipped with devices allowing spark advance, gas delivery and gas consumption to be measured. Engine bench-tests revealed changes in the main operation parameters and emissions. The results showed that increasing CO2 percentage in the mixture increased the spark angle, reduced maximum power and torque and reduced exhaust emissions (by 90% in some cases) when DAMA resolution 1015/2005 was applied. The main components to be considered when an engine of this type operates with gas fuel were also recognised.

X-ray computed tomography and aggregate image system (AIMS) for studying hot mix asphalt and aggregates

La caracterización de las propiedades de los materiales empleados en ingeniería de pavimentos es fundamental para garantizar diseños confiables, estructuras durables y planes de mantenimiento y rehabilitación efectivos. Este artículo describe dos técnicas no destructivas basadas en la toma y procesamiento de imágenes que han sido exitosamente empleadas para caracterizar materiales de pavimentos: 1) tomografía computarizada con rayos-X, y 2) Sistema de Imágenes de Agregados. La primera técnica permite caracterizar la estructura interna de mezclas asfálticas con el fin de analizar y modelar su desempeño. En particular, esta técnica ha permitido estudiar el contenido, tamaño, distribución y conectividad de los vacíos y la relación de estas variables con la susceptibilidad al deterioro por la presencia de humedad, la capilaridad y la permeabilidad de las mezclas. El Sistema de Imágenes de Agregados fue desarrollado para caracterizar las propiedades morfológicas de los agregados (i.e., forma, angularidad y textura), técnica que proporciona importantes ventajas con respecto a los ensayos estándar ya que las mediciones son objetivas, de rápida ejecución, repetibles y reproducibles. El objetivo de este documento es describir los aspectos teóricos básicos y algunas aplicaciones recientes de estas técnicas que representan nuevas herramientas para mejorar los procesos de caracterización de los materiales empleados en ingeniería de pavimentos.

Achieving reliable pavement design, durable roadway structures and effective maintenance and rehabilitation plans requires the suitable characterisation of the materials used in pavement construction. This paper describes two non-destructive techniques based on image acquisition and analysis and their successful application in pavement engineering: X-ray computed tomography ( X-ray CT) and aggregate imaging system (AIMS). The former has been used for characterising the internal structure of asphalt mixes to analyse and model their performance; it has been particularly used for studying the content, size, distribution and connectivity of airvoids and these variables relationship with moisture damage susceptibility, capillarity and permeability within the mixes. AIMS was intended for characterrising aggregates morphological properties (i.e., form, angularity and texture). This technique provides important advantages regarding the standard methods used for obtaining the same aggregate properties: it is objective, reliable, reproducible and can be carried out quickly. This paper was aimed at describing these two techniques theoretical backgrounds, mention some recent applications and provide insight into how existing characterisation of materials used in pavement construction can be improved.

A study of coal-solid waste blend reactivity

The Flynn-Wall-Ozawa method was used for analysing coal-solid waste blend reactivity in an oxidising atmosphere. The presence of biomass strongly affected coal combustion kinetics when the blend contained more than 30% of it. Activation energy values (evaluated by different blends) were 28.7495 kJ/mol for 0% biomass, 31.3915 kJ/mol for 30% biomass, 39.0365 kJ/mol for 50% biomass, 102.431 kJ/mol for 70% biomass and 107.8075 kJ/mol for 100% biomass; these values were close to those reported in the literature. First-order kinetics correlated the data very well for the 100% coal sample and the blend having 30% biomass and 70% coal. Eighth-order kinetics were more suitable for correlating the experimental data for the 70% biomass-30% coal blend and the 100% biomass sample. Combustion was done without previous pyrolysis of the blends; however segregation of phenomena could be appreciated. This seems to indicate that combustion and devolatilisation are independent processes which should be taken into account when building equipment using these kinds of blend.

La reactividad de mezclas de residuos sólidos y carbón en atmósfera oxidante fue analizada usando el método de Flynn Wall Ozawa. La cinética de la combustión es fuertemente afectada por la presencia de biomasa, cuando la relación en la mezcla es superior al 30%. Los valores de la energía de activación evaluados para diferentes mezclas fueron: 28.7495 kJ/mol para 0% de biomasa, 31.3915 kJ/mol para 30% de biomasa, 39.0365 kJ/mol para 50% de biomasa, 102.431 kJ/mol para 70% de biomasa y 107.8075 kJ/mol para 100% de biomasa. Estos valores son cercanos a los reportados en la literatura. Se encontró también que para la muestra de carbón al 100% y la mezcla de 30% biomasa y 70% de carbón una cinética de primer orden correlaciona muy bien los datos; mientras que para la mezcla de 70% biomasa 30% carbón y la muestra de 100% biomasa, una cinética de orden 8 es más adecuada para correlacionar los datos experimentales. La combustión se hizo sin la pirólisis previa de las muestras; sin embargo, es posible apreciar una división del fenómeno. Esto parece indicar que la combustión y la devolatilización son procesos independientes, lo cual es importante en la construcción de equipos para este tipo de mezclas.

A model for assessing information technology effectiveness in the business environment

El impacto tecnológico especialmente en la inclusión de la tecnología informática (en adelante TI) en los procesos administrativos ha dinamizado las estrategias empresariales logrando en muchas ocasiones el éxito organizacional, tal ha sido su importancia que se hace necesario estimar un modelo que permita valorar su efectividad en este entorno. El presente artículo muestra el producto de un estudio sobre una serie de modelos que permiten evaluar la TI, sus ventajas y desventajas; además se propone un modelo que involucra diferentes aspectos que permitan evaluar la efectividad de las TI de forma integral y considerando las características particulares de las actividades administrativas. Este estudio analítico proporciona como resultado, en primer lugar, lineamientos necesarios para identificar el grado de efectividad de la TI en el entorno empresarial, y en segundo lugar, estrategias fundamentales dentro del proceso de innovación tecnológica que coexiste en el momento empresarial; además este estudio se fundamenta en normativas como: ISO 9126, ISO 9001, ISO 15939, ISO 25000 y estándares como el Cobit, CMM, entre otros.

The impact of technology on administrative processes has improved business strategies (especially regarding the effect of information technology - IT), often leading to organisational success. Its effectiveness in this environment was thus modelled due to such importance; this paper describes studying a series of models aimed at assessing IT, its advantages and disadvantages. A model is proposed involving different aspects for an integral assessment of IT effectiveness and considering administrative activities particular characteristics. This analytical study provides guidelines for identifying IT effectiveness in a business environment and current key strategies in technological innovation. This study was based on ISO 9126, ISO 9001, ISO 15939 and ISO 25000 standards as well as COBIT and CMM standards.