Ingeniería e Investigación

Are there chances of improving Colombian engineering journals rankings?

Basil (Ocimum basilicum L.) water needs calculated from the crop coefficient

ABSTRACT The determination of the crop coefficient (Kc) throughout the phenological stages is important for the calculation of water requirements of plants. This study determined the Kc curve for Basil (Ocimum basilicum L.) in Candelaria, Valle del Cauca, and evaluated this Kc in greenhouse conditions. Three drainage lysimeters and a portable meteorological station were used to determine the reference evapotranspiration (ETo), which were set up randomly in an experimental plot. The field capacity (FC) moisture content was determined, and the soil moisture and drainage depth were periodically monitored. Daily water balance calculations were conducted to determine the crop's water needs (ETc), and the Kc was calculated based on the quotient between ETc and ETo by performing statistical regression analysis. In the second experiment, in a completely randomized bifactorial design, four treatments were established in Cali (Valle). These treatments were amount of water necessary to maintain the soil moisture at FC and amount of water calculated with the Kc (72% FC), both treatments with and without fertilizers application. The results showed that the Kc values for basil are: growth stage, 0,45 ± 0,02 (25 days after transplant, dat); maturity stage, 0,59 ± 0,02 (26 - 50 dat); and senescence stage, 0,42 ± 0,03 (51 - 71 dat). In greenhouse conditions, dry mass percentage, plant height, soil pH and electrical conductivity were similar for both water regimens. The reduction on water with Kc increased the nitrogen foliar but the water use efficient decreased.

RESUMEN La determinación del coeficiente del cultivo (Kc) de los estados fenológicos es importante para el cálculo de los requerimientos hídricos de las plantas. Este estudio determinó la curva del Kc para la albahaca (Ocimum basilicum L.) en Candelaria, Valle del Cauca, y evaluó estos Kc en invernadero. Se ubicaron tres lisímetros de drenaje y una estación meteorológica portátil para determinar la evapotranspiración de referencia (ETo), en una parcela experimental. Se determinó la humedad as capacidad de campo (CC) y se monitorearon periódicamente tanto la humedad del suelo como el agua de drenaje. Se realizaron balances hídricos diarios para determinar las necesidades de agua del cultivo (ETc) y el Kc se calculó como el cociente entre ETc y ETo por medio de análisis de regresión. En el segundo experimento se establecieron cuatro tratamientos en un diseño completo al azar en Cali (Valle). Los tratamientos consistieron en evaluar la cantidad de agua calculada a partir de CC y a partir del Kc hallado (72% de CC), ambos tratamientos con y sin fertilización. Los resultados mostraron que los valores de Kc para cada etapa de albahaca fueron: crecimiento, 0,45 ± 0,02 (25 días después del trasplante, ddt); madurez (0,59 ± 0,02 (26 - 50 ddt) y senescencia 0,42 ± 0,03 (51- 71 ddt). En invernadero, el porcentaje de materia seca, altura de planta, pH del suelo y conductividad eléctrica fueron similares para ambos regímenes de agua. La cantidad de agua calculada con Kc incremento el nitrógeno foliar y decreció la eficiencia del uso del agua.

Food emulsion type oil in water prepared with high-protein from shrimp (Penaeus vannamei) heads flour - SHF

ABSTRACT The use of flour from shrimp (Penaeus vannamei) heads with a high content of protein (SHF) to stabilize food emulsions type oil in water (o/w) is an alternative to take advantage of the by-products of the shrimp industry. The aim of this work was to prepare food emulsion type oil in water (o/w) using the SHF due to the high percentage in proteins; for this procedure a physicochemical and bromatological characterization of flour of shrimps (Penaeus vannamei) heads has been done, in which a percentage of protein 51 %, moisture of 11,82 %, fat 8,52 % and 22,23 % of ash has been obtained. The base emulsions may be used in food products such as salad dressing, mayonnaise, spreads, dressings and other products. The different emulsions with adequate rheological and microstructural characteristics were prepared using different concentrations of palm oil (20, 30 and 40%w/w) and different concentrate of SHF (0,5, 1 and 2 % w/w). Therefore, we have obtained a food emulsion stable type oil in water (O/W) with 2 % w/w of SHF, which presented a behavior non-Newtonian fluid type shear-thinning and homogeneous distribution of droplets.

RESUMEN El uso de harinas obtenidas a partir de las cabezas de camarones (Penaeus vannamei) - SHF con un altos contenido en proteína para la estabilización de emulsiones alimentarias del tipo de aceite en agua (O/W) son una alternativa para poder aprovechar estos residuos de la industria del camarón. El objetivo de este trabajo fue preparar emulsiones alimentarias aceite en agua (O/W), utilizando la SHF, debido a su alto porcentaje de proteínas. Se realizó la caracterización fisicoquímica y bromatological de la harina SHF, obteniendo unos porcentajes del 51°% en proteína, 11,82 % de humedad, 8,52 % de grasa y 22,23 % de ceniza. Las emulsiones logradas pueden ser utilizadas en productos alimenticios tales como ensaladas, mayonesa, productos para untar, aderezos, entre otros. Se prepararon emulsiones bases con diferentes concentraciones de aceite de palma (20, 30 y 40 % w/w) y de SHF (0,5, 1 y 2 % w/w). A las diferentes emulsiones que presentaron estabilidad se les realizaron las caracterizaciones reológicas y microestructural. Por lo tanto, se obtuvieron emulsiones estables del tipo aceite en agua (O/W) con 2 % w/w de SHF que presenta un comportamiento no newtoniano del tipo reofluidificante y la distribución homogénea de gotitas.

Permeation properties of Concrete Added with a Petrochemical Industry Waste

ABSTRACT The aim of this study is to evaluate the permeation properties of concrete added with a residue of a petrochemical industry located in Colombia, called catalytic cracking catalyst residue (FCC). Concrete samples with 10, 20 and 30 % of FCC incorporated as cement replacement were evaluated. As reference materials, concrete without addition and concrete added with 20 % of metakaolin (MK) were used. MK is a high performance pozzolan of chemical composition similar to the FCC. The properties studied, in addition to the compressive strength, were: water absorption by total immersion, porosity, surface absorption and capillary sorption. The results showed that the concrete added with FCC and MK had similar behavior, and were slightly higher than the control sample. The total absorption and porosity were below 5 % and 10 % respectively for all samples; this means that the incorporation of the addition reduces the permeability of concrete. In this sense, FCC is considered as a good alternative for producing more durable concrete, being the optimum percentage, 10 % cement replacement.

RESUMEN El objetivo de este estudio es evaluar las propiedades de permeación de concretos adicionados con un residuo de una industria petroquímica localizada en Colombia, llamado residuo de catalizador de craqueo catalítico (o FCC, por sus siglas en inglés). Se evaluaron concretos con 10, 20 y 30 % de FCC incorporado como reemplazo del cemento. Como materiales de referencia se utilizaron concreto sin adición y concreto adicionado con 20 % de metacaolin y una puzolana de alto desempeño que presenta composición química similar al FCC. Además de la resistencia a la compresión, las propiedades estudiadas fueron la absorción de agua por inmersión total, la porosidad, la absorción superficial y la absorción capilar. Los resultados mostraron que los concretos adicionados con FCC y MK tuvieron un comportamiento similar, y fueron ligeramente superiores a la muestra control. La absorción total y la porosidad estuvieron por debajo del 5 % y 10 %>, respectivamente para todas las muestras, esto significa que la incorporación de la adición contribuye a una menor permeabilidad. En este sentido, el FCC se considera una buena alternativa para producir concretos durables. A su vez, se recomienda utilizar un porcentaje del 10 % como reemplazo del cemento.

Value-added in higher education: ordinary least squares and quantile regression for a Colombian case

ABSTRACT Colombia applies two mandatory National State tests every year. The first, known as Saber 11, is applied to students who finish the high school cycle, whereas the second, called Saber Pro, is applied to students who finish the higher education cycle. In this paper, the result obtained by a student on the Saber 11 exam along with his/her gender and socioeconomic stratum are our independent variables while the Saber Pro outcome is our dependent variable. We compare the results of two statistical models for the Saber Pro exam. The first model, multi-linear regression or ordinary least squares (OLS), produces an overall well fitted result but is highly inaccurate for some students. The second model, quantile regression (QR), weights the population according to their quantile groups. OLS minimizes the errors for the students whose Saber Pro result is close to the mean (a process known as estimation in the mean) while QR can estimate a value in the θ -quantile for every 0 < θ< 1. We show that QR is more accurate than OLS and reveal the unknown behavior of the socioeconomic stratum, the gender, and the initial academic endowments (estimated by the Saber 11 exam) for each quantile group.

RESUMEN En el sistema educativo de Colombia se realizan dos exámenes nacionales obligatorios al año. El primero, conocido como Saber 11, está dirigido a los estudiantes que finalizan el bachillerato, mientras que el segundo, conocido como Saber Pro, evalúa a los estudiantes que terminan un estudio superior. En este estudio, el resultado obtenido por un estudiante en el examen Saber 11, junto con su género y estrato socioeconómico, son nuestras variables independientes, mientras que el resultado del examen Saber Pro es nuestra variable dependiente. Comparamos los resultados de dos modelos estadísticos para Saber Pro. El primer modelo, regresión multi-lineal o mínimos cuadrados (OLS, por sus siglas en inglés), produce un buen ajuste general pero es impreciso para ciertos estudiantes. El segundo modelo, regresión cuantílica (QR, por sus siglas en inglés), mide la población de acuerdo con su cuantil. El OLS minimiza los errores para los estudiantes cuyo resultado en Saber Pro está cercano a la media (proceso conocido como estimación en la media) mientras que el QR puede estimar un valor en el cuantil θ para cada 0 < θ< 1. Mostraremos que el QR es más preciso que el OLS y revelaremos el comportamiento desconocido del estrato socio económico, el género y la preparación académica inicial (estimada con el examen Saber 11) para cada cuantil.

Detection and location of surfaces in a 3D environment through a single transducer and ultrasonic spherical caps

ABSTRACT In this paper, an ultrasonic arc map method for flat mapping is extended to three-dimensional space replacing the circumference arcs by spherical caps. An enclosed environment is scanned by employing a single ultrasonic device. The range, position, and orientation of the transducer are used to digitize the uncertainty caps and place them in a three-dimensional map. Through the spatial voting method, the generated voxels are elected in order to distinguish those which mark the true position of an obstacle and discard those that are produced by cross talk, noise, fake ranges, and angular resolution. The results show that it is possible to obtain sufficient information to build a three-dimensional map for navigation by employing inexpensive sensors and a low power data processing.

RESUMEN En este artículo, un método de mapa de arcos ultrasónicos para mapeo plano es extendido al espacio tridimensional, remplazando los arcos de circunferencia por casquetes esféricos. Un ambiente cerrado es explorado empleando solo un dispositivo ultrasónico. La distancia, posición y orientación del transductor son utilizadas para digitalizar casquetes de incertidumbre y colocarlos en un mapa tridimensional. A través del método de votación espacial, los voxeles generados son elegidos con el propósito de distinguir aquellos que marcan la posición real de un obstáculo y descartar aquellos producidos por diafonía, ruido, lecturas falsas y la resolución angular. Los resultados muestran que es posible obtener suficiente información para construir un mapa tridimensional para navegación mediante el empleo de sensores de bajo costo y un procesamiento de datos de baja potencia.

Validation of honey-bee smelling profile by using a commercial electronic nose

ABSTRACT Honey is a natural sweetener and its quality labels are associated to its botanical or geographical origin, which is being established by palynological and sensorial analysis. The use of fast and non-invasive techniques such as an electronic nose can become an alternative for honey classification. In this study, the operational parameters of a commercial electronic nose were validated to determine the honey odor profile. A central composite design with five factors, three levels and 28 assays was used, varying sample amounts (1, 2 and 3 g), incubation temperature (30, 40 and 50 °C), incubation time 30 min), gas flow (50, 150 and 250 mL/min) and injection time (100, 200 and 300 s). The commercial nose had ten sensors. Repeatability was evaluated with a coefficient of variation of 10 %. The response surface methodology was used and the optimal operating conditions were: 3 g of sample, incubation at 50 °C for 17 min, gas flow of 100 mL/min and sampling time of 150 s. Finally, these parameters were used to analyze 19 samples of honey, which were classified according to their odor profiles, showing that it can be a useful tool to classify honey.

RESUMEN La miel es utilizada como edulcorante natural. El origen botánico o geográfico de las mieles se establece mediante análisis palinológico y sensorial. El uso de técnicas rápidas como la nariz electrónica puede ser una alternativa para la clasificación de mieles. En este estudio se validaron los parámetros operativos de una nariz electrónica comercial para determinar el perfil del olor de miel. Se utilizó un diseño compuesto central con cinco factores, tres niveles y 28 ensayos, variando la cantidad de muestra (1, 2 y 3 g), la temperatura de incubación (30, 40 y 50 °C), el tiempo de incubación (10, 20 y 30 min), el flujo de gas (50, 150 y 250 mL/min) y el tiempo de inyección (100, 200 y 300 s). La nariz comercial contaba con diez sensores. La repetibilidad se evaluó con un coeficiente de variación de 10 %>. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta y se encontraron las siguientes condiciones: 3 g de muestra, incubación a 50 °C por 17 min, flujo de gas de 100 mL/min y tiempo de muestreo de 150 s. Finalmente, estos parámetros se utilizaron para analizar 19 muestras de miel, las cuales se clasificaron según sus perfiles de olor, demostrando así que puede ser una herramienta útil para clasificar mieles.

Isolated Converter for Power Factor Improvement in a Brushless DC Motor Driver

ABSTRACT The main advantages of the Brushless Direct Current Motor (BLDCM) are high efficiency, low maintenance, long life, low noise, control simplicity, low weight, and compact construction. However, the traditional driver has power quality issues related to harmonic current injection and poor power factor. This paper presents an alternative for power factor improvement and harmonic content reduction, by means of an isolated converter that supplies the DC-AC voltage source inverter of a traditional BLDCM driver. The proposed converter operates in discontinuous-conduction mode. The design and performance of the driver are validated experimentally in a prototype, in order to comply with the IEC 61000-3-2 international standard.

RESUMEN Las principales ventajas de un motor de CD sin escobillas son su alta eficiencia, poco mantenimiento, larga vida útil, bajo ruido, simplicidad en el control, bajo peso y una construcción compacta. Sin embargo, el controlador tradicional tiene problemas de calidad de la energía relacionados con la inyección de corrientes armónicas y pobre factor de potencia. Este artículo presenta una alternativa para mejorar este aspecto y reducir el contenido armónico mediante un convertidor aislado que alimenta un inversor de voltaje CD-CA de un controlador tradicional para un BLDCM; el convertidor propuesto opera en modo de conducción discontinuo. El diseño y rendimiento del controlador se validan experimentalmente en un prototipo, a fin de cumplir con el estándar internacional IEC 61000-3-2.

Implementation of the frequency dependent line model in a real-time power system simulator

ABSTRACT In this paper is described the implementation of the frequency-dependent line model (FD-Line) in a real-time digital power system simulator. The main goal with such development is to describe a general procedure to incorporate new realistic models of power system components in modern real-time simulators based on the Electromagnetic Transients Program (EMTP). In this procedure are described, firstly, the steps to obtain the time domain solution of the differential equations that models the electromagnetic behavior in multi-phase transmission lines with frequency dependent parameters. After, the algorithmic solution of the FD-Line model is implemented in Simulink environment, through an S-function programmed in C language, for running off-line simulations of electromagnetic transients. This implementation allows the free assembling of the FD-Line model with any element of the Power System Blockset library and also, it can be used to build any network topology. The main advantage of having a power network built in Simulink is that can be executed in real-time by means of the commercial eMEGAsim simulator. Finally, several simulation cases are presented to validate the accuracy and the real-time performance of the FD-Line model.

RESUMEN En este artículo se describe la implementación del modelo de línea dependiente de la frecuencia FD-Line en un simulador digital en tiempo-real de sistemas eléctricos de potencia. El objetivo principal con este desarrollo es describir un procedimiento general para incorporar nuevos modelos realistas de componentes de sistemas eléctricos de potencia en los modernos simuladores de tiempo real basados en el programa de transitorios electromagnéticos (o EMTP, por sus siglas en inglés). En dicho procedimiento se describen, primeramente, los pasos para obtener la solución en el dominio del tiempo de las ecuaciones diferenciales que modelan el comportamiento electromagnético de una línea de transmisión polifásica con parámetros dependientes de la frecuencia. Posteriormente, se implementa la solución algorítmica del modelo de línea en Simulink, por medio de una función S en lenguaje C, para ejecutar simulaciones fuera de línea de transitorios electromagnéticos. Esta implementación permite ensamblar libremente el modelo FD-Line con cualquier elemento de la librería de sistemas de potencia en Simulink y también, se puede construir cualquier topología de red eléctrica. La principal ventaja de tener una red eléctrica construida en Simulink es que puede ser ejecutada en tiempo real por medio del simulador comercial eMEGAsim. Finalmente, se presentan varios casos de simulación de sistemas de potencia para probar la precisión y el desempeño en tiempo-real del modelo FD-Line.

Assessment of the harmonic distortion in residential distribution networks: literature review

ABSTRACT Harmonic distortion in residential distribution networks is increasing due to the penetration of multiple nonlinear loads, including modern technologies such as plug-in electric vehicles and energy efficient lighting (e.g., compact fluorescent and LED lamps). The distributed nature of these loads introduces complexity in the analysis of harmonic propagation. Therefore, more sophisticated tools are needed to investigate this issue, on the basis of formerly established methodologies. This paper presents a literature review on the assessment of the harmonic distortion in residential distribution networks. To that end, bibliographic data of the most representative publications related to the topic were obtained. From these data, a novel citation analysis method was developed to construct a chronologically organized direct citation network. Based on the temporal evolution of the citation network, the aforementioned issue is presented, identifying lines of research and proposed methodologies. From the analysis of the literature review, the stages for modeling and simulating harmonic propagation are identified and described. The principal aspects to be addressed for obtaining an accurate harmonic analysis are also identified and detailed, namely, harmonic interaction, diversity, unbalance, and uncertainty. Finally, main conclusions are highlighted.

RESUMEN La distorsión armónica en redes de distribución está aumentando debido a la penetración de múltiples cargas no lineales, incluyendo tecnologías modernas como los vehículos eléctricos y las lámparas de alta eficiencia energética (por ejemplo, lámparas compactas fluorescentes y LEDs). La naturaleza distribuida de estas cargas introduce complejidad en el análisis de la propagación de armónicos. Por lo tanto, se necesitan herramientas más sofisticadas para investigar esta temática, sobre la base de metodologías establecidas. Este artículo presenta una revisión literaria sobre la evaluación de la distorsión armónica en las redes de distribución residencial. Para ello, se obtuvieron datos bibliográficos de las publicaciones más representativas relacionadas con el tema. A partir de estos datos, se desarrolló un nuevo método de análisis de citas para construir una red de citas directas, organizada cronológicamente. Con base en la evolución temporal de la red, se observan las líneas de investigación y las metodologías propuestas. Además, se identifican las etapas para el modelado y simulación de la propagación de armónicos y se detallan los aspectos para obtener un análisis armónico preciso, a saber, interacción armónica, diversidad, desequilibrio e incertidumbres. Finalmente, se presentan las conclusiones.

Size optimization of shoulder filleted shafts with relief grooves for improving their fatigue life

ABSTRACT Although in scientific literature there are studies regarding the inclusion of relief grooves in order to diminish the amount of stress concentration in stepped shafts, the incorporation of optimization algorithms capable of parametrically determining their geometry remains unexplored. In this paper, an approach to the problem of size optimization of shoulder filleted shafts with relief grooves and subject to axial loads is presented. The objective of the optimization is to minimize the maximum value of stress at both, the root of the shoulder fillet, and the root of the groove, thus minimizing stress concentration and improving fatigue life of such elements. Under this methodology, different percentages of reduction of stress are achieved for the shafts with relief grooves, in comparison with the shafts without relief grooves. The novelty of this approach lies in the incorporation of an algorithm for the determination of the optimum geometry of the grooves.

RESUMEN Aun cuando en la literatura científica se puede hallar artículos sobre la inclusión de ranuras de alivio para disminuir el nivel de concentración de esfuerzo en flechas escalonadas, la incorporación de algoritmos de optimización capaces de determinar su geometría de manera paramétrica permanece sin explorarse. En este artículo se presenta un enfoque al problema de optimización de tamaño de flechas escalonadas con ranuras de alivio, sujetas a cargas axiales. El objetivo de la optimización es minimizar el valor máximo del esfuerzo, tanto en la raíz del escalón como en la raíz de la ranura, disminuyendo la concentración de esfuerzo y mejorando la vida a la fatiga de tales elementos mecánicos. Bajo esta metodología, se alcanzan diversos porcentajes de reducción del esfuerzo al comparar las flechas ranuradas con las flechas no ranuradas. El enfoque aporta la incorporación de un algoritmo para la determinación de la geometría óptima de las ranuras de alivio.

Simulation of unsteady blood flow dynamics in the thoracic aorta

ABSTRACT In this work, blood flow dynamics was analyzed in a realistic thoracic aorta (TA) model under unsteady-state conditions via velocity contours, secondary flow, pressure and wall shear stress (WSS) distributions. Our results demonstrated that the primary flow velocity is skewed towards the inner wall of the ascending aorta; but this skewness shifts towards the posterior wall in the aortic arch and then towards the anterior-outer wall in the descending aorta. Within the three arch branches, the flow velocity is skewed to the distal walls with flow reversal along the proximal walls. Strong secondary flow motion is observed in the TA, especially at the inlet of the arch branches. WSS is highly dynamic, but was found to be the lowest along the proximal walls of the arch branches. Finally, pressure was found to be low along the inner aortic wall and in the proximal walls of the arch branches, and high around the three stagnation regions distal to the arch branches and along the outer wall of the ascending aorta.

RESUMEN En este trabajo se analiza la dinámica del flujo sanguíneo en un modelo realista de la aorta torácica (TA, por sus siglas en inglés) en condiciones transitorias visualizando las distribuciones de velocidad, flujo secundario, presión y esfuerzos cortantes parietales (WSS). Los resultados obtenidos muestran que la velocidad primaria del flujo tiende hacia la pared interior de la aorta ascendente, pero esta, a su vez, tiende hacia la pared posterior en el arco aórtico y hacia las paredes anterior y exterior en la aorta descendente. En las tres ramificaciones del arco aórtico la velocidad del flujo se acerca hacia las paredes distales mostrando recirculación del flujo en las cercanías de las paredes proximales. En la TA se observa un flujo secundario intenso, especialmente a la entrada de las ramificaciones del arco. Finalmente, la presión es baja a lo largo de la pared interior de la aorta y en las paredes proximales de las ramificaciones, mientras que es alta en las zonas de estancamiento situadas en las paredes distales de las ramificaciones así como a lo largo de la pared exterior de la aorta ascendente.

Dynamic analysis of three autoventilated disc brakes

ABSTRACT The braking system of a car must meet several requirements, among which safety is the most important. It is also composed of a set of mechanical parts such as springs, different types of materials (Metallic and Non Metallic), gases and liquids. The brakes must work safely and predictably in all circumstances, which means having a stable level of friction, in any condition of temperature, humidity and salinity of the environment. For a correct design and operation of brake discs, it is necessary to consider different aspects, such as geometry, type of material, mechanical strength, maximum temperature, thermal deformation, cracking resistance, among others. Therefore, the main objective of this work is to analyze the dynamics and kinetics of the brake system from the pedal as the beginning of mathematical calculations to simulate the behavior and Analysis of Finite Elements (FEA), with the help of SolidWorks Simulation Software. The results show that the third brake disc works best in relation to the other two discs in their different working conditions such as speed and displacement in braking, concluding that depending on the geometry of the brake and the cooling channels these systems can be optimized that are of great importance for the automotive industry.

RESUMEN El sistema de frenado de un automóvil debe satisfacer varios requerimientos, entre los cuales, la seguridad es el más importante. Además, está compuesto por un conjunto de piezas mecánicas tales como: resortes, diferentes tipos de materiales (Metálicos y No Metálicos), gases y líquidos. Los frenos deben trabajar en forma segura y predecible en cualquier circunstancia, lo cual implica disponer de un nivel estable de fricción en cualquier condición de temperatura, humedad y salinidad del medio ambiente. Para un correcto diseño y operación de los discos de freno, es necesario considerar diferentes aspectos, tales como la geometría, el tipo de material, la resistencia mecánica, la temperatura máxima, la deformación térmica, la resistencia al agrietamiento, entre otros. Por lo anterior, el principal objetivo de este trabajo es analizar la dinámica y la cinética del sistema de freno a partir del pedal como inicio de los cálculos matemáticos para simular el comportamiento en mediante el Análisis de Elementos Finitos (FEA), con la ayuda del Software SolidWorks Simulation. Los resultados demuestran que el disco de freno número tres funciona mejor con relación a los otros dos discos en sus diferentes condiciones de trabajo, como lo son velocidad y desplazamiento en frenado. Así, se concluye que dependiendo de la geometría del freno y de los canales de refrigeración, se pueden optimizar estos sistemas de gran importancia para la industria automotriz.

Kinematics based physical modelling and experimental analysis of the shoulder joint complex

ABSTRACT The purpose of this work is to develop an experimental physical model of the shoulder joint complex. The aim of this research is to validate the model built and identify the forces on specified positions of this joint. The shoulder musculoskeletal structures have been replicated to evaluate the forces to which muscle fibres are subjected in different equilibrium positions: 60° flexion, 60° abduction and 30° abduction and flexion. The physical model represents, quite accurately, the shoulder complex. It has 12 real degrees of freedom, which allows motions such as abduction, flexion, adduction and extension and to calculate the resultant forces of the represented muscles. The built physical model is versatile and easily manipulated and represents, above all, a model for teaching applications on anatomy and shoulder joint complex biomechanics. Moreover, it is a valid research tool on muscle actions related to abduction, adduction, flexion, extension, internal and external rotation motions or combination among them.

RESUMEN Este trabajo consiste en desarrollar un modelo físico experimental del complejo articular del hombro. El objetivo en esta investigación es validar el modelo construido e identificar las fuerzas en posiciones específicas de esta articulación. Se han reproducido las estructuras musculo-esqueléticas del hombro para evaluar las fuerzas a las que están sometidas las fibras musculares en diferentes posiciones de equilibrio: flexión 60°, abducción 60° y aducción más flexión 30°. El modelo físico representa con suficiente aproximación a la realidad el complejo del hombro; posee 12 grados reales de libertad, lo cual permite realizar movimientos como abducción, flexión, aducción y extensión y calcular las fuerzas resultantes de los músculos representados. El modelo físico construido es versátil y fácilmente manipulable y constituye, por encima de todo, un modelo para aplicaciones didácticas en anatomía y biomecánica del complejo articular del hombro. Así mismo, es una herramienta de investigación válida sobre las acciones musculares asociadas a los movimientos de abducción, aducción, flexión, extensión, rotación interna y externa o combinaciones de los mismos.

Experimental and numerical evaluation of the mechanical behavior of diagonally reinforced plates subjected to the effect of residual thermal stresses

ABSTRACT This paper presents an experimental and numerical study of the effect of residual thermal stresses on the mechanical behavior of diagonally reinforced plates. The study focuses on the analysis of carbon/epoxy square plates onto which diagonal reinforcements were glued. These reinforcements were glued using two different methodologies: the first method was to glue the reinforcements at operating temperature (22 °C), while in the second methodology reinforcements were cured in an autoclave at 177 °C. Mechanical behavior assessment was based on the stiffness, free vibration, and buckling tests. For the study of the stiffness of the plates, an optical technique to determine the transversal displacement caused by the presence of a static load was employed. For the vibration tests, the natural frequencies associated with the first four modes of free vibration were determined by using a dynamic signal analyzer. For the linear and non-linear buckling, compression tests on a universal testing machine were performed, determining the displacements produced during the test using the digital image processing method. All experimental results were compared with results obtained from numerical approximations made with commercial software. The results show the effect of residual thermal stresses caused during the manufacturing process on the mechanical performance of diagonally reinforced plates.

RESUMEN Este artículo presenta el estudio experimental y numérico del efecto de las tensiones térmicas en el comportamiento mecánico de placas reforzadas. El estudio se centra en el análisis de placas cuadradas de carbono/epoxi en las cuales fueron pegados refuerzos diagonales. Estos refuerzos fueron pegados siguiendo dos metodologías diferentes: la primera consistió en pegar los refuerzos a temperatura de servicio (22 °C), mientras que en la segunda, los refuerzos fueron curados en autoclave a temperatura de 177 °C. La evaluación del comportamiento mecánico se basó en la realización de ensayos de rigidez, vibración libre y pandeo. Para el estudio de la rigidez de las placas, se utilizó una técnica óptica que permite determinar de manera precisa los desplazamientos fuera del plano cuando una fuerza estática transversal es aplicada. Para los ensayos de vibración fueron determinadas las frecuencias naturales asociadas a los primeros cuatro modos de vibración libre mediante el uso de un analizador de señales dinámicos. Para los ensayos de pandeo, fueron realizados ensayos de compresión en una máquina universal de ensayos, determinando los desplazamientos producidos durante el ensayo por medio de un procedimiento de procesamiento digital de imágenes. Todos los resultados obtenidos experimentalmente fueron comparados con resultados logrados a partir de aproximaciones numéricas realizadas con software comercial. Los resultados muestran el efecto de las tensiones térmicas residuales que se originan durante la manufactura de las placas en el desempeño mecánico de placas reforzadas diagonalmente.

Queries about the largest empty rectangle in large 2-dimensional datasets stored in secondary memory

ABSTRACT -Let S be a set of points located in a rectangle R and q is a point that is not in S.- This article describes the design, implementation, and experimentation of different algorithms to solve the following two problems: (i) Maximum Empty Rectangle (MER), which consists in finding an empty rectangle with a maximum area contained in R and does not contain any point from S and (ii) Query Maximum Empty Rectangle (QMER), which consists in finding the rectangle with the same restrictions given for the MER problem but must also contain q. It is assumed that both problems have insufficient main memory to store all the objects in set S. According to literature, both problems are very practical in fields such as data mining and Geographic Information Systems (GIS). Specifically, the present study proposes two algorithms that assume that S is stored in secondary memory (mainly disk) and that it is impossible to store it completely in main memory. The first algorithm solves the QMER problem and consists of decreasing the size of S by using dominance areas and then processing the points that are not eliminated using an algorithm proposed by Orlowski (1990). The second algorithm solves the MER problem and consists of dividing R into four subrectangles that generate four subsets of similar size; these are processed using an algorithm proposed in Edmonds et al. (2003), and finally, the partial solutions are combined to obtain a global solution. For the purpose of verifying algorithm efficiency, results are shown for a series of experiments that consider synthetic and real data.

RESUMEN Sea S un conjunto de puntos ubicado en un rectángulo R, y q un punto que no está en S.- Este artículo describe el diseño, la implementación y experimentación de diferentes algoritmos para resolver los siguientes problemas: (i) MER, que consiste en encontrar un rectángulo vacío de máxima área contenido en R y que no contiene un punto de S, y (ii) QMER, que consiste en encontrar un rectángulo con las mismas restricciones dadas para el problema MER y que, además, debe contener a q. En ambos problemas se asume que no existe suficiente memoria para almacenar todos los objetos del conjunto S. De acuerdo con la literatura, ambos problemas son de mucha utilidad práctica, en ámbitos como la minería de datos, sistemas de información geográfica, por nombrar algunos. Concretamente, en este trabajo se proponen dos algoritmos que asumen que S se encuentra almacenado en memoria secundaria y que no es posible almacenarlo completamente en memoria. El primero resuelve el problema QMER y consiste en disminuir el tamaño de mediante la utilización de zonas de dominancia y luego, mediante un algoritmo propuesto por Orlowski (1990), se procesan los puntos no descartados. El segundo, a su vez, resuelve el problema MER y consiste en dividir R en cuatro subrectángulos generando cuatro subconjuntos de similar tamaño los que se procesan mediante un algoritmo propuesto en Edmonds et al. (2003), combinando finalmente las soluciones parciales para obtener la solución global. Con el objeto de verificar la eficiencia de los algoritmos, se muestran los resultados de una serie de experimentos considerando datos sintéticos y reales.