Ingeniería e Investigación

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Growth model of the pineapple guava fruit as a function of thermal time and altitude

The growth of the pineapple guava fruit is primarily stimulated by temperature but is also influenced by other climactic factors, such as altitude. The goal of this study was to develop a growth model for the pineapple guava fruit as a function of thermal time (GDD, growing-degree day) and altitude (H) of the production area. Twenty trees per farm were marked in two sites in the Cundinamarca region (Colombia) during the 2012 and 2014 seasons. Measurements were performed every seven days after day 96 and 99 post-anthesis until harvest in the sites of Tenjo (2580 m.a.s.l.) and San Francisco de Sales (1800 m.a.s.l.), respectively. A growth model was produced for weight as a function of fruit length and diameter as well as for the weight of the fruit as a function of GDD and H, with this last measure adjusted to a sigmoidal logistic growth model. The parameters for the regression analysis showed that the models satisfactorily predicted fruit growth for both of the sites, with a high determination coefficient. The cross-validation showed good statistical fit between the predicted and observed models; the intercept was not significantly different than zero, and the slope was statistically equal to one.

El crecimiento del fruto de la feijoa es principalmente estimulado por la temperatura, pero también es afectado por otros factores climáticos como la altitud. El objetivo de este estudio es proponer un modelo de crecimiento del fruto de la feijoa en función del tiempo térmico (GDC, grados día de crecimiento) y de la altitud (H) de la zona de producción, para lo cual se marcaron veinte árboles por finca en dos localidades del departamento de Cundinamarca (Colombia), durante los años 2012 a 2014. Las mediciones se realizaron cada 7 días a partir del día 96 y 99 después de antesis hasta la cosecha, para las localidades de Tenjo (2580 m.s.n.m.) y San Francisco de Sales (1800 m.s.n.m.) respectivamente. Se obtuvo un modelo de crecimiento para el peso en función de la longitud y el diámetro del fruto, así como para el peso del fruto en función de GDC y H, ajustándose esta última a un modelo de crecimiento sigmoidal logístico. Los parámetros del análisis de regresión mostraron que los modelos predijeron satisfactoriamente el crecimiento del fruto para las dos localidades, con alto coeficiente de determinación. La validación cruzada mostró buen ajuste estadístico entre valores pronosticados y observados; la intercepción no fue significativamente diferente de cero y la pendiente fue estadísticamente igual a uno.

Physical characteristics of pipes as indicators of structural state for decision-making considerations in sewer asset management

Sewer deterioration is a problem that affects many cities of the world. This affects the structural state of the sewer systems, as well as its hydraulic capacity and the service level. As a consequence, the sewer system stakeholders are working on the development of a proactive sewer management to make decision in time and avoid public emergencies. Therefore, the objective of this work was to predict the variable state using a clustering algorithm (k-means) in Bogotá's sewer pipes based on its physical characteristics. Among the most representative results was to find a relationship between pipes' characteristics and their structural state (chi-squared). Furthermore, the slope and ground level variables were the most related ones to the state of the pipes. The detected relationships are linear and can be used to make management decisions when pipes are clustered and the clusters are mapped on a principal component plane.

El deterioro de los sistemas de alcantarillado es un problema que afecta a las ciudades, no solo en su estado estructural sino también en su capacidad hidráulica y nivel de servicio. En consecuencia, los encargados del sistema de alcantarillado están trabajando en el desarrollo de una gestión proactiva para tomar decisiones a tiempo y evitar emergencias públicas. Es por esto que el objetivo de este trabajo fue predecir la condición de las tuberías en la ciudad de Bogotá utilizando algoritmos tipo cluster (k -means), para discriminar las tuberías que tienen buena condición estructural de las que no. Entre los resultados más sobresalientes se encontró una relación entre las características estructurales de las tuberías y su estado (prueba Chi - cuadrado) siendo la pendiente y la profundidad las variables más relacionadas con el estado de las tuberías. Adicionalmente, estas relaciones encontradas resultaron lineales al agrupar las tuberías en un plano de componentes principales.

Railway and road discrete choice model for foreign trade freight between Antioquia and the Port of Cartagena

Most Colombian freight is transported on roads with barely acceptable conditions, and although there is a speculation about the need for a railway for freight transportation, there is not a study in Colombia showing the variables that influence the modal choice by the companies that generate freight transportation. This article presents the calculation of demand for a hypothetical railway through a discrete choice model. It begins with a qualitative research through focus group techniques to identify the variables that influence the choice of persons responsible for the transportation of large commercial companies in Antioquia (Colombia). The influential variables in the election were the cost and service frequency, and these variables were used to apply a Stated Preference (SP) and Revealed Preference (RP) survey, then to calibrate a Multinomial Logit Model (MNL), and to estimate the influence of each of them. We show that the probability of railway choice by the studied companies varies between 67 % and 93 %, depending on differences in these variables.

La mayoría de la mercancia Colombiana se transporta en unas carreteras con unas condiciones apenas aceptables, y aunque se especula acerca de la necesidad de un ferrocarril para transportar mercancías, no hay un estudio en Colombia demostrando las variables que influyen en la elección modal por las empresas que generan el transporte de mercancías. Este artículo presenta el cálculo de la demanda de un ferrocarril hipotético mediante un modelo de elección discreta. Se inicia con una investigación cualitativa a través de técnicas de grupo focal con el que se identifican las variables que influyen en la elección entre las personas encargadas del transporte de grandes empresas comerciales en Antioquia (Colombia). Las variables influyentes en la elección fueron el costo y la frecuencia de servicio, y esas variables fueron usadas para aplicar una encuesta de Preferencias Declaradas (PD) y de Preferencias Reveladas (PR), calibrar un Modelo Logit Multinomial (MNL) y estimar la influencia que tiene cada una de ellas. Se demuestra que la probabilidad de elección del ferrocarril por parte de las empresas estudiadas varía entre 67 y 93 %, dependiendo de las diferencias en esas variables.

The mechanical behavior of two warm-mix asphalts

This paper presents results stemming from a comparative experimental analysis of two warm-mix asphalts (WMA) and a dense-graded hot-mix asphalt (HMA). In order to evaluate asphalt mixture behavior, physical and rheological tests were conducted, including tests on resilient modulus, resistance to moisture-induced damage, resistance to fatigue and resistance to permanent deformation. Samples studied were subjected to short (STOA) and long-term (LTOA) aging. As far as asphalt mixture composition is concerned, the same particle size distribution and coarse aggregate were employed for both mixture types. The control HMA mixture was produced with AC 60-70, and the WMAs used the same asphalt cement modified with two chemical additives (Rediset WMX® and Cecabase RT®). The modified mixtures exhibited better resistance to permanent deformation, aging and moisture-induced damage (versus the control mixture). Likewise, WMAs generally saw increased fatigue resistance under controlled-stress loading, which rheological characterization showed is mainly attributable to binder additives and their concomitant modifications.

El artículo presenta los resultados experimentales de ensayar una mezcla asfáltica densa en caliente (HMA) de control y dos mezclas tibias (WMA). Para la evaluación del comportamiento de las mezclas HMA y WMA se realizaron ensayos de módulo resiliente, resistencia a fatiga y resistencia a la deformación permanente sobre muestras envejecidas a corto (STOA) y largo (LTOA) plazo. Adicionalmente fueron ejecutados ensayos para evaluar la resistencia al daño por humedad. La granulometría y el agregado pétreo fue el mismo para fabricar las mezclas HMA y WMA. La mezcla HMA fue fabricada empleando cemento asfáltico CA 60-70 y las mezclas WMA fueron fabricadas modificando dicho ligante con dos aditivos químicos (Rediset WMX® y Cecabase RT®). Al asfalto CA 60-70 y a los modificados se les realizaron ensayos de caracterización física y reológica. Las mezclas WMA experimentaron mayor resistencia a las deformaciones permanentes, al envejecimiento y al daño por humedad en comparación con la mezcla HMA. Asimismo, se reporta un aumento en la resistencia a fatiga cuando el modo de carga es el de esfuerzo controlado. Lo anterior fue debido principalmente al mejor comportamiento que desarrollan los asfaltos modificados en comparación al convencional (CA 6070 sin aditivo) en los ensayos de caracterización reológica.

Effects of an educational intervention on the technical writing competence of engineering students

This article presents the design, implementation and appraisal of an educational intervention developed to explore how education, practice and feedback of cognitive elements, regarding writing summaries, have an effect on the technical writing competence of freshman engineering students. The educational intervention was designed based on the methodology of Writing Across the Curriculum (WAC) and it consisted of three phases: teaching, practice and feedback. In total, 177 students participated, distributed into three groups: 54 Electronic Engineering students (year 2014), 57 Electrical Engineering students (year 2015) and 66 Electronic Engineering students (year 2015). The intervention effects were studied by quantitative and qualitative evidence. Quantitative evidence was collected through an evaluation rubric of the summaries written by the students; this rubric analyzes ten criteria of the writing competence. Qualitative evidence was collected through open-ended questions about the students' learning experience throughout the intervention. Results show that the three participating groups improved their technical writing competence due to their participation in this educational intervention. Sentence construction (g-Hedges = 0,62) and text sequences (g-Hedges = 0,59) criterion presented the highest effect rates. The other writing criteria, evaluated through the rubric, presented a positive gain with statistical significance, but only in some groups of students.

Este artículo presenta el diseño, implementación y evaluación de una intervención educativa para explorar cómo la instrucción, práctica y retroalimentación de elementos cognitivos para la escritura de resúmenes impactan la competencia de escritura técnica de una población de estudiantes de primer año de ingeniería. El diseño de la intervención educativa se basó en la metodología de escritura a través del currículo (WAC, en inglés) y se compone de tres fases: instrucción, práctica y retroalimentación. En total participaron 177 estudiantes, distribuidos en tres grupos: 54 estudiantes de Ingeniería Electrónica (año 2014), 57 estudiantes de Ingeniería Eléctrica (año 2015) y 66 estudiantes de Ingeniería Electrónica (año 2015). Los efectos de la intervención se exploraron con evidencias cuantitativas y cualitativas. Las evidencias cuantitativas se recolectaron con una rúbrica de evaluación de los resúmenes elaborados por los estudiantes; dicha rúbrica analiza diez indicadores de desempeño para la competencia de escritura. Las evidencias cualitativas se recopilaron con preguntas de respuesta abierta que interrogaban a los estudiantes sobre la experiencia de aprendizaje vivenciada en la intervención. Los resultados indican que los tres grupos de estudiantes participantes mejoraron su competencia de escritura técnica. Los mayores tamaños de efecto de la intervención los presentaron los indicadores construcción de oraciones (g-Hedges = 0,62) y secuencialidad del texto (g-Hedges = 0,59). Los demás indicadores de escritura, evaluados con la rúbrica, presentaron ganancia positiva con significancia estadística, pero sólo en alguno(s) de los grupos de estudiantes participantes.

Biomarkers identification in Alzheimer's disease using effective connectivity analysis from electroencephalography recordings

Alzheimer's disease (AD) is the most common cause of dementia, which generally affects people over 65 years old. Some genetic mutations induce early onset of AD and help to track the evolution of the symptoms and the physiological changes at different stages of the disease. In Colombia there is a large family group with the PSEN1 E280A mutation with a median age of 46,8 years old for onset of symptoms. AD has been defined as a disconnection syndrome; consequently, network approaches could help to capture different features of the disease. The aim of the current work is to identify a biomarker in AD that helps in the tracking of the neurodegenerative process. Electroencephalography (EEG) was recorded during the encoding of visual information for four groups of individuals: asymptomatic and mild cognitive impairment carriers of the PSEN1 E280A mutation, and two non-carrier control groups. For each individual, the effective connectivity was estimated using the direct Directed Transfer Function and three measurements from graph theory were extracted: input strength, output strength and total strength. A relation between the cognitive status and age of the participants with the connectivity features was calculated. For those connectivity measures in which there is a relation with the age or the clinical scale, the performance as a diagnostic feature was evaluated. We found that output strength connectivity in the right occipito-parietal region is related to age of the carrier groups (r = -0,54, p = 0,0036) and has a high sensitivity and high specificity to distinguish between carriers and non-carriers (67 % sensitivity and 80 % specificity in asymptomatic cases, and 83 % sensitivity and 67 % specificity in symptomatic cases). This relationship indicates that output strength connectivity could be related to the neurodegenerative process of the disease and could help to track the conversion from the asymptomatic stage to dementia.

La enfermedad de Alzheimer (EA) es la causa más común de demencia, la cual afecta generalmente a personas después de los 65 años de edad. Algunas mutaciones genéticas inducen la aparición temprana de EA ayudando a monitorear la evolución de los sintomas y los cambios fisiológicos en diferentes etapas de la enfermedad. En Colombia existe un gran grupo familiar con la mutación PSEN1 E280A, con una edad media de aparición de los sintomas de 46,8 años . La EA ha sido definida como un síndrome de desconexión; en consecuencia, enfoques de redes podrian ayudar a capturar diferentes características de la enfermedad. El objetivo del presente trabajo es identificar un biomarcador en la EA que permita realizar el seguimiento del proceso neurodegenerativo. Se registró una electroencefalografía (EEG) durante la codificación de información visual en cuatro grupos de sujetos: portadores de la mutación PSEN1 E280A asintomáticos y con deterioro cognitivo leve y dos grupos control de no portadores. Para cada sujeto se estimó la conectividad efectiva utilizando la Función de Transferencia Directa dirigida y se extrajeron tres medidas de grafos: fuerza de entrada, fuerza de salida y fuerza total. Se calculó una relación entre el estado cognitivo y la edad de los participantes con las características de conectividad. Para aquellas medidas de conectividad que tuvieran una relación con la edad o la escala clínica, se evaluó su desempeño como variable de diagnóstico. Se encontró que la fuerza de conectividad saliente en la región parietooccipital derecha está relacionada con la edad del grupo de los portadores (r=-0,54, p = 0,0036), y que tiene alta sensibilidad y especificidad para distinguir entre portadores y no portadores (67 % de sensibilidad y 80 % de especificidad en casos asintomáticos, y 83 % de sensibilidad y 67 % de especificidad en casos sintomáticos). Esta relación indica que la fuerza de conectividad saliente podría estar relacionada con el proceso neurodegenerativo de la enfermedad y podría ayudar a realizar un seguimiento de la conversión desde la etapa asintomática hacia la demencia.

Fast calculation of the maximum power point of photovoltaic generators under partial shading

This paper presents a method to calculate the energy production of photovoltaic generators considering partial shading or mismatched conditions. The proposed method is based on the complete one-diode model including the bypass diode in its exponential form, where the current and voltage values of the modules composing the photovoltaic panel array are calculated without using the Lambert-W function. In addition, the method introduces a procedure to calculate the vicinity of the maximum power points, which enables the reduction of the operations required to obtain the global maximum. The proposed method provides short simulation times and high accuracy. On the other hand, since the method does not require complex mathematical functions, it can be implemented straightforwardly on known software packages and development languages such as C and C++. Those characteristics make this method a useful tool to evaluate the economic viability and return-of-investment time of photovoltaic installations. Simulation results and comparisons with a classical procedure confirm the good performance of the proposed method in terms of execution time and accuracy.

Este artículo presenta un método para calcular la producción energética en sistemas fotovoltaicos considerando sombreado parcial o condiciones no regulares. El método propuesto está basado en el modelo de un diodo completo incluyendo el diodo de bypass en su forma exponencial, donde la corriente y voltaje de los módulos son calculados sin utilizar la función Lambert-W. Adicionalmente, el método introduce un procedimiento para calcular la vecindad de los puntos máximos de potencia, lo cual permite una reducción en el número de operaciones requeridas para obtener el máximo global. El método propuesto proporciona tiempos de simulación cortos y alta precisión. Por otro lado, ya que el método no requiere funciones matemáticas complejas, puede ser implementado en conocidos paquetes computacionales y lenguajes de desarrollo como C y C++. Dichas características hacen de este método una herramienta útil para evaluar la viabilidad económica y el tiempo de retorno de inversión en instalaciones fotovoltaicas. Resultados de simulación y comparaciones con un procedimiento clásico confirman el buen desempeño del método propuesto en términos de tiempo de ejecución y precisión.

Design of a 200 kW electric powertrain for a high performance electric vehicle

With the purpose of designing the electric powertrain of a high performance electric vehicle capable of running a quarter mile in 10 seconds, firstly it is necessary to calculate the required energy, torque, and power in order to size and select the suitable storage components and electric motors. Secondly, an assessment of the powertrain arrangement is needed to choose the best internal configuration of the vehicle and guarantee the highest efficiency possible. Finally, a design of the power conversion stages, specifically the DC-DC converter that interfaces the storage unit with the electric motors, is required as well. This paper shows the energy calculation procedure based on a longitudinal dynamic model of the vehicle and the selection method of the storage components and motors needed for this application, as well as the design of two 100 kW interleaved boost converters with coupled inductors. In addition, a novel operation of the interleaved boost converter is proposed in order to increase the efficiency of the converter. As a result, the designed converter achieved a power density of 24,2 kW/kg with an efficiency of 98 %, which was validated by experimental tests of a low power prototype.

Para diseñar el tren de potencia de un vehículo eléctrico de alto desempeño capaz de correr un cuarto de milla en 10 segundos, primero es necesario calcular la potencia y energia necesarias para dimensionar y seleccionar los componentes de almacenamiento y los motores adecuados. Segundo, se requiere una evaluación de varios trenes de potencia para seleccionar la mejor configuración interna del vehículo con el propósito de garantizar la mayor eficiencia posible. Finalmente, se necesita un diseño del convertidor de potencia DC-DC que haga la interfaz entre la unidad de almacenamiento y los motores eléctricos con sus respectivos inversores. Este artículo presenta el procedimiento para el cálculo de la energia necesaria para correr el vehículo con base en un modelo dinámico longitudinal. Así mismo, se presenta el método de selección de los componentes de almacenamiento de energía necesarios. Finalmente, se presenta el diseño de dos convertidores intercalados con inductores acoplados de 100 kW operando bajo una novedosa operación propuesta para incrementar la eficiencia del convertidor. Como resultado, el convertidor diseñado logró una densidad de potencia de 24,2 kW/kg y una eficiencia de 98 %, la cual es validada con pruebas experimentales de un prototipo de baja potencia.

Impact of human resources on wine supply chain flexibility, quality, and economic performance

This article assesses the impact of human resources skills on production quality, flexibility, and economic performance of La Rioja's wine supply chain. These four elements were integrated as latent variables composed of 15 observed variables and associated through six hypotheses. Data were gathered from 64 wineries located in La Rioja, Spain, and hypotheses were validated in a structural equation model using WarpPLS v.5 software. Results indicate that human resources skills have a positive direct impact on SC flexibility and quality, but not on economic performance; however, these variables are indirectly associated through SC quality and SC flexibility.

El objetivo de este artículo es analizar el impacto de las habilidades de los recursos humanos en la calidad obtenida en el proceso de producción, la flexibilidad y el desempeño económico de la cadena de suministro del vino en La Rioja (España). Estos elementos fueron analizados como variables latentes, en las que se integraron 15 variables observadas. Asimismo, seis hipótesis fueron planteadas para relacionar estas variables en un modelo de ecuaciones estructurales, y fueron probadas usando mínimos cuadrados parciales en el software WarpPLS v.5. Los datos fueron obtenidos de 64 empresas vitivinícolas ubicadas en La Rioja, España. Los resultados indicaron que las capacidades de los recursos humanos tienen un impacto directo y positivo en la flexibilidad y la calidad de la cadena de suministro, pero no en el desempeño económico de la misma; sin embargo, el efecto indirecto es obtenido a través de la calidad y la flexibilidad.

Optimization of castor seed oil extraction process using response surface methodology

This work focuses on the study of the oil extraction yield from castor seed using three different seed conditions: whole, minced and bare endosperm. Taguchi design was used to determine the contribution of the following parameters: seed condition, seed load in the extractor, temperature, and pressure. It was proved that it is necessary to introduce the whole seed and that the presence of the pericarp increases the extraction yield. The contribution of the control factors has an extraction yield limit. After determining which factors contributed to the process, these were left at their optimum levels aiming to reduce the control factors to only two. The complete analysis was done using a surface response methodology giving the best parameter for temperature and pressure that allows a better yielding mechanical extraction. The oil extraction yield can be kept up to 35 % of the seed.

Este trabajo se centra en el estudio de la extracción y la producción de aceite de semillas de ricino usando tres diferentes estados de semillas: entera, partida y sin testa. Se utilizó un diseño Taguchi para determinar la contribución de los siguientes parámetros: estado de las semillas, cantidad de semilla en el extractor, temperatura y presión. Se demostró que es necesario introducir la semilla entera para aumentar el rendimiento de la extracción. La contribución de los factores de control tiene un limite de extracción en la variable respuesta (rendimiento). Después de determinar cuáles factores contribuian altamente al proceso de extracción y cuáles no, se procedió a dejarlos en los niveles de mayor contribución con la finalidad de reducir el número de factores de control a dos. Posteriormente se utilizó la metodologia de superfície de respuesta para la optimización del proceso, dando como resultado los niveles óptimos para los factores de control temperatura y presión. De acuerdo con las pruebas, el rendimiento de la extracción del aceite se puede mantener en un 35 % de la semilla.

Statistical analysis of surface roughness of machined graphite by means of CNC milling

The aim of this research is to analyze the influence of cutting speed, feed rate and cutting depth on the surface finish of grade GSP-70 graphite specimens for use in electrical discharge machining (EDM) for material removal by means of Computer Numerical Control (CNC) milling with low-speed machining (LSM). A two-level factorial design for each of the three established factors was used for the statistical analysis. The analysis of variance (ANOVA) indicates that cutting speed and feed rate are the two most significant factors with regard to the roughness obtained with grade GSP-70 graphite by means of CNC milling. A second order regression analysis was also conducted to estimate the roughness average (Ra) in terms of the cutting speed, feed rate and cutting depth. Finally, the comparison between predicted roughness by means of a second order regression model and the roughness obtained by machined specimens considering the combinations of low and high levels of roughness is also presented.

El objetivo de esta investigación es analizar la influencia de la velocidad de corte, la velocidad de avance y la profundidad de corte en el acabado superficial de probetas de grafito grado GSP-70, para su uso en la remoción de material mediante descarga eléctrica (EDM), generadas mediante el proceso de fresado de control numérico computarizado (CNC) con velocidades bajas de maquinado (LSM). Para el análisis estadístico, se utilizó un diseño factorial con dos niveles en cada uno de los tres factores establecidos. Del análisis de varianza (ANOVA) calculado, se obtuvo que la velocidad de corte y la velocidad de avance son los factores más significativos en la rugosidad obtenida en el grafito grado GSP-70 usando fresado CNC. Así mismo, se realizó un análisis de regresión de un modelo de segundo orden para estimar la rugosidad media (Ra) en términos de la velocidad de corte, velocidad de avance y profundidad de corte. Por último, se presenta la comparación entre la rugosidad estimada mediante el modelo de regresión de segundo orden y la rugosidad obtenida de las probetas maquinadas considerando las combinaciones de menor y mayor rugosidad.

Finite element analysis of a solar collector plate using two plate geometries

The thermal behavior of an absorber plate in a solar collector is investigated using finite element analysis. The thermal behavior and efficiency of two absorber plate geometries are studied, using a typical solar collector with a rectangular profile as reference, and a proposed absorber plate with curved geometry. An analysis of the most important parameters involved in the design of the absorber plate was carried out, indicating that the curved geometry of the absorber plate yields an average efficiency ∼ 25 % higher than the conventional rectangular geometry. The results suggest that a curved profile made of materials such as aluminum with thermal conductivity higher than 200 W/m °C, plate thickness of the order of 2-3 mm and with a large density of tubes per unit area of the collector's plate greatly benefits the thermal efficiency of the solar collector.

El comportamiento térmico de una placa de absorción en un colector solar se investigo usando análisis de elemento finito. Se investiga el comportamiento térmico y la eficiencia de dos geometrias de plato absorbedor, un colector solar típico con plato absorbedor rectangular, utilizado como referencia, y una propuesta con geometria curva. Un análisis de los parámetros más importantes que intervienen en el diseño de la placa de absorción se llevó a cabo, indicando que la geometria curva de la placa de absorción ofrece una eficiencia media ∼25 % mayor que la geometria rectangular convencional. Los resultados sugieren que un perfil curvado hecho de materiales tales como aluminio con conductividad térmica mayor a 200 W/m °C, espesor de placa del orden de 2 a 3 mm y una mayor densidad de tubos por unidad de área de la placa de absorción, beneficia en gran medida la eficiencia térmica del colector solar.

Characterization of phase changes during fabrication of copper alloys, crystalline and non-crystalline, prepared by mechanical alloying

The manufacture of alloys in solid state has many differences with the conventional melting (casting) process. In the case of high energy milling or mechanical alloying, phase transformations of the raw materials are promoted by a large amount of energy that is introduced by impact with the grinding medium; there is no melting, but the microstructural changes go from microstructural refinement to amorphization in solid state. This work studies the behavior of pure metals (Cu and Ni), and different binary alloys (Cu-Ni and Cu-Zr), under the same milling/mechanical alloying conditions. After high-energy milling, X ray diffraction (XRD) patterns were analyzed to determine changes in the lattice parameter and find both microstrain and crystallite sizes, which were first calculated using the Williamson-Hall (W-H) method and then compared with the transmission electron microscope (TEM) images. Calculations showed a relatively appropriate approach to observations with TEM; however, in general, TEM observations detect heterogeneities, which are not considered for the W-H method. As for results, in the set of pure metals, we show that pure nickel undergoes more microstrain deformations, and is more abrasive than copper (and copper alloys). In binary systems, there was a complete solid solution in the Cu-Ni system and a glass-forming ability for the Cu-Zr, as a function of the Zr content. Mathematical methods cannot be applied when the systems have amorphization because there are no equations representing this process during milling. A general conclusion suggests that, under the same milling conditions, results are very different due to the significant impact of the composition: nickel easily forms a solid solution, while with a higher zirconium content there is a higher degree of glass-forming ability.

La fabricación de aleaciones en estado sólido tiene muchas diferencias con el proceso de fusión (colada) convencional. En el caso de la molienda de alta energía o aleado mecánico, las trasformaciones de fases de las materias primas son promovidas por una gran cantidad de energía que se introduce mediante impacto con medios de molienda; no hay fusión, pero sí cambios microestructurales que van desde refinamiento microestructural hasta amorfización en estado sólido. En este trabajo se estudia el comportamiento de metales puros (Cu y Ni) y diferentes aleaciones binarias (Cu-Ni y Cu-Zr) sometidas a las mismas condiciones de molienda con el objetivo de analizar el efecto del proceso en metales similares (Cu y Ni) y con solubilidades muy diferentes (Cu-Ni y Cu-Zr). Después de la molienda de alta energía, se analizaron los patrones de difracción de rayos X para determinar cambios en parámetros de red, y calcular las micro-deformaciones y el tamaño de las cristalitas, los cuales fueron calculados por el método de Williamson Hall (W-H), para luego ser comparados con los datos de las imágenes obtenidas por microscopia electrónica de transmisión (MET). Los cálculos muestran una apropiada similitud con las observaciones en MET; sin embargo, en general, las observaciones muestran heterogeneidades que no son consideradas en el método de W-H. De acuerdo a los resultados, en los metales puros se observó mayor cantidad de micro-deformaciones en níquel y fue más abrasivo que el cobre. En las aleaciones binarias, el sistema Cu-Ni formó soluciones sólidas con solubilidad total y las del sistema Cu-Zr mostraron amorfización, en función del contenido de Zr. Los métodos matemáticos no pueden ser aplicados en los casos donde se detecta amorfización debido a que aún no han sido creadas ecuaciones que representen este fenómeno cuando ocurre durante la molienda. Como conclusión se observó que bajo las mismas condiciones de molienda los resultados pueden ser muy diferentes debido al impacto significativo de la composición: el níquel formó fácilmente solución sólida mientras que el circonio incremento la habilidad de formación de vidrios.

Investigating the influence of infill percentage on the mechanical properties of fused deposition modelled ABS parts

3D printing is a manufacturing process that is usually used for modeling and prototyping. One of the most popular printing techniques is fused deposition modeling (FDM), which is based on adding melted material layer by layer. Although FDM has several advantages with respect to other manufacturing materials, there are several problems that have to be faced. When setting the printing options, several parameters have to be taken into account, such as temperature, speed, infill percentage, etc. Selecting these parameters is often a great challenge for the user, and is generally solved by experience without considering the influence of variations in the parameters on the mechanical properties of the printed parts.This article analyzes the influence of the infill percentage on the mechanical properties of ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) printed parts. In order to characterize this influence, test specimens for tensile strength and Charpy tests were printed with a Makerbot Replicator 2X printer, in which the infill percentage was varied but the rest of the printing parameters were kept constant. Three different results were analyzed for these tests: tensile strength, impact resistance, and effective printing time. Results showed that the maximum tensile force (1438 N) and tensile stress (34,57 MPa) were obtained by using 100 % infill. The maximum impact resistance, 1,55 J , was also obtained with 100 % infill. In terms of effective printing time, results showed that printing with an infill range between 50 % and 98 % is not recommended, since the effective printing time is higher than with a 100 % infill and the tensile strength and impact resistance are smaller. In addition, in comparing the results of our analysis with results from other authors, it can be concluded that the printer type and plastic roll significantly influence the mechanical properties of ABS parts.

La impresión 3D es un proceso de manufactura que se basa en la fabricación de prototipos, partes y piezas funcionales. Existen diferentes métodos, en los cuales se utilizan distintos materiales en diversos formatos. Uno de los métodos más utilizados es el modelado por deposición fundida (FDM). A pesar de las ventajas que posee con respecto a otros procesos de fabricación, la impresión 3D no está libre de dificultades o problemas. Al momento de configurar una impresión, se deben ingresar parámetros para cada una de las variables presentes en el proceso, como por ejemplo: temperatura, velocidad, porcentaje de relleno, etc. La elección de dichos parámetros muchas veces resulta ser un problema para el operador, y generalmente se realiza en función de su experiencia, sin considerar la influencia que estos parámetros tendrán en las propiedades mecánicas del elemento terminado. Este trabajo analiza la influencia del porcentaje de relleno en la resistencia mecánica de piezas fabricadas en ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno). Para ello, se imprimieron probetas para ensayo de tracción y Charpy, variando el porcentaje de relleno, y manteniendo los demás parámetros constantes. Seguido de esto, se ensayaron las probetas para obtener los valores de resistencia a la tracción y resistencia al impacto. Esto se realizó con una impresora Makerbot Replicator 2X. Además, se analizó el tiempo efectivo de impresión para conocer la variabilidad de este parámetro al modificar el porcentaje de relleno.Este estudio permitió determinar la fuerza resistente máxima que se obtuvo con un porcentaje de relleno de 100 %, fue de (1438 N), con una resistencia de (34,57 MPa). La máxima resistencia al impacto se obtuvo también con 100 % de relleno fue de 1,55J. En cuanto al tiempo de impresión, los resultados son bastante interesantes, ya que se logró identificar que en el intervalo de 50 a 98 % de relleno no es conveniente imprimir, ya que el tiempo de impresión es mayor que con 100 %, y la resistencia a la tracción y al impacto son menores, por lo que no se justifica efectuar impresiones en ese rango de porcentaje de relleno.

Compact spatio-spectral algorithm for single image super-resolution in hyperspectral imaging

Hyperspectral imaging (HSI) is used in a wide range of applications such as remote sensing, space imagery, mineral detection, and exploration. Unfortunately, it is difficult to acquire hyperspectral images with high spatial and spectral resolution due to instrument limitations. The super-resolution techniques are used to reconstruct low-resolution hyperspectral images. However, traditional super-resolution (SR) approaches do not allow direct use of both spatial and spectral information, which is a decisive for an optimal reconstruction. This paper proposes a single image SR algorithm for HSI. The algorithm uses the fact that the spatial and spectral information can be integrated to make an accurate estimate of the high-resolution HSI. To achieve this, two types of spatio-spectral downsampling, and a three-dimensional interpolation are proposed in order to increase coherence between the spatial and spectral information. The resulting reconstructions using the proposed method are up to 2 dB better than traditional SR approaches.

Las imágenes hiperespectrales (HSI) son de vital importancia en una amplia gama de aplicaciones, tales como la teledetección, imágenes espaciales, la detección y la exploración de minerales. Desafortunadamente, es difícil adquirir HSI de alta resolución espacio-espectral debido a las limitaciones de los equipos de sensado. Para obtener versiones de HSI de alta calidad se usan técnicas tradicionales de superresolución. Éstas técnicas no permiten el uso directo de la información espacial y espectral que son un factor decisivo para una óptima reconstrucción. En este trabajo se propone la implementación de un novedoso algoritmo de superresolución de una sola imagen hiperespectral. El algoritmo integra la información espacial y espectral en las HSI para realizar una estimación precisa de alta resolución. Esta integración se obtiene mediante el uso de dos tipos de muestreo espacio-espectral y un interpolador tridimensional, que permite aumentar la coherencia de la información inherente en la imagen. Las imágenes resultantes son superiores hasta 2 dB comparas con reconstrucciones obtenidas por enfoques tradicionales.

Identification of natural fractures using resistive image logs, fractal dimension and support vector machines

The purpose of this research is to apply a new approach to identify natural fractures in wells in a hydrocarbon reservoir using resistive image logs, fractal dimension and support vector machines (SVMs). The stratigraphic sequence investigated by each well is composed of Cretaceous calcareous rocks from the Catatumbo Basin, Colombia. The box counting method was applied to image logs in order to generate a curve representing variations of fractal dimension in these images throughout each well. The arithmetic mean of fractal dimension showed values ranging from 1,70 to 1,72 at the mineralized fracture intervals, and from 1,72 to 1,76 at the open fracture intervals. Morphological classification between open and mineralized natural fractures is performed using core-logs integration in a pilot well. Fractal dimension of images along with gamma rays and resistivity logs were employed as the input dataset of a SVM model identifying intervals with natural open fractures automatically, shortly after logs acquisition and previous to its interpretation by specialists. Although final results were affected by borehole conditions and logs quality, the SVM model showed accuracy between 72,3 % and 82,2 % in 5 wells evaluated in the studied field.

El propósito de esta investigación es aplicar un nuevo enfoque para identificar fracturas naturales en pozos de un yacimiento de hidrocarburo utilizando registros de imágenes resistivas, dimensión fractal y máquinas de soporte vectorial (MSV). La secuencia estratigráfica alcanzada por cada pozo está compuesta por rocas calcáreas cretácicas de la Cuenca del Catatumbo, Colombia. El método del conteo de cajas se aplicó a registros de imágenes, generando una curva que representa variaciones de dimensión fractal en las imágenes a lo largo de cada pozo. La media aritmética de dimensión fractal mostró valores desde 1,70 a 1,72 en intervalos con fracturas mineralizadas y desde 1,72 a 1,76 en intervalos con fracturas abiertas. La clasificación morfológica entre fracturas naturales abiertas y mineralizadas es realizada utilizando integración núcleo-registro de un pozo piloto. La dimensión fractal de las imágenes junto con registros de rayos gamma y resistividad son empleados como datos de entrada a un modelo de MSV identificando intervalos con fracturas naturales abiertas automáticamente, poco después de adquirir los registros y previo a su interpretación por especialistas. Aunque los resultados finales están afectados por condiciones del hoyo y calidad de registros, el modelo de MSV mostró exactitud entre 72,3 % y 82,2 % en 5 pozos evaluados del campo estudiado.