Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Physicochemical and biological characterization of Sea Water in Mamonal zone (Cartagena Bay) for static antifouling paint testing

El desarrollo de organismos incrustantes o biofouling en ambientes marinos, afectan numerosas estructuras metálicas sumergidas fijas (boyas) o móviles (cascos de embarcaciones), e inducen procesos de corrosión del metal, reducen la velocidad de desplazamiento, incrementan el consumo de combustible y aumentan la frecuencia de entradas en dique seco para mantenimiento, con diversas consecuencias económicas. Las pinturas antiincrustantes se han desarrollado con el propósito de mitigar estos impactos, teniendo la capacidad de excluir los organismos marinos que se ponen en contacto con la superficie pintada, por medio de la liberación de un biocida. La evaluación del comportamiento de las pinturas antiincrustantes comprende la inmersión de paneles pintados sujetos en estructuras flotantes estáticas y el seguimiento periódico de su desempeño. Como paso previo, es indispensable realizar una caracterización fisicoquímica y biológica del medio marino en la zona de interés. Con este propósito, se realizó un completo estudio en la zona de Mamonal (bahía de Cartagena), incluyendo valoraciones de: radiación solar, disponibilidad de la luz, oxígeno disuelto, temperatura, pH, potencial redox, alcalinidad y salinidad, además de la determinación y conteo de los principales grupos de organismos recolectados.

The incrustation of marine organisms (biofouling) affect several submerged metallic structures, like ship hulls. Biofouling frequently induces metal corrosion, reduces the speed of displacement, increases fuel consumption, and increases the frequency of dry-dock operations. Antifouling paints which have the capacity to prevent the marine organisms from contacting the painted surface (by means of biocide release), have been developed in order to mitigate these deleterious effects. Static tests of antifouling paints include immersing painted panels (attached to floating structures), and periodically evaluating its performance. Before conducting these static tests, it is important to characterize the local maritime environment by determining the range of values of the most significant physical, chemical and biological variables. A complete characterization of the sea water in the zone of Mamonal (Cartagena Bay) was conducted; variables such as solar irradiation, light availability, dissolved oxygen, temperature, pH, redox potential, alkalinity, and salinity were measured. In addition, the determination and quantification of the main biological entities present in the samples was also carried out.

Design of a fingerprint, biometric identification system using capacitive sensors

El sistema de reconocimiento biométrico está basado en el procesamiento digital de una imagen de una huella dactilar de 256 x 300 píxeles, la cual se toma por medio de un sensor capacitivo, y luego se transmite a un computador (PC) por medio de una interfaz de comunicación. En este trabajo se presenta el diseño de un sistema donde se configura el sensor y se obtiene la imagen para comunicarla al PC. El procesamiento de la huella por medio de algoritmos de filtrado de imágenes propios; el primero de los filtros resalta los valles y crestas de la huella, y se aplica a la imagen por regiones, el siguiente algoritmo se encarga de filtrar la imagen para extraer las características más importantes, luego se lleva la imagen a sólo dos niveles de gris, las crestas a un ancho de un solo píxel (esqueletización), y por último el reconocimiento, se hace hallando la ubicación de las características o minucias de cada huella y las distancias entre ellas, generando vectores de información.

A fingerprint, biometric recognition system was designed. The system is based on the digital processing of fingerprints of 256 x 300 pixels, which are recorded by a capacitive sensor and then transmitted to a PC by means of a communication interface. Successive steps of configuring the sensor, obtaining the image, and communicating with the PC were conducted. Image processing is performed by the PC using own digital image filtrate algorithms. The first level of filtering stresses the valleys and crests of the fingerprint; the image is divided in regions for applying this algorithm. The next algorithm filters the image to extract the most relevant characteristics. Subsequently, the image is converted to only two levels of gray, and the crests are converted to one-pixel width (skeleton). Finally, recognition is done by seeking the location of the relevant characteristics of each fingerprint and determining the distances between them, generating information vectors.

Synthesis of SnO2 nanoparticles and their use in the fabrication of varistors

En este trabajo se utilizaron los métodos de coprecipitación y precursor polimérico para obtener nanopartículas de SnO2 dopado con TiO2, CoO, Nb2O3 y Al2O3. Los polvos cerámicos obtenidos fueron caracterizados utilizando difracción de rayos X (DRX), y microscopía electrónica de barrido (MEB). Posteriormente se determinó su sinterabilidad a través de estudios de dilatometría. Muestras sinterizadas del sistema de interés fueron caracterizadas eléctrica y microestructuralmente para determinar su uso como varistores.

SnO2 nanoparticles doped with TiO2, CoO, Nb2O3 and Al2O3 were obtained in this work using the methods of coprecipitation and polymeric precursor. X Ray Diffraction (XRD), and Scanning Electron Microscopy (SEM) were used to characterize the ceramic powders obtained. Their synterization capacity was determined by dilatometric studies. Sinterized samples of the system on study were also characterized electrically and microstructurally to determine their suitability as varistors.

Structural health monitoring methodology for simply supported bridges: numerical implementation

Structural health monitoring of civil structures is currently receiving great amount of attention by researchers due to the economic impact and life-safety implications of early damage detection. Current visual inspection techniques, which aim to detect local damage, can be used in conjunction with a structural health monitoring system to inspect more localized regions. This paper presents a structural health monitoring methodology for simply supported bridges, which is divided into four steps; the first step deals with the optimum location of sensors using the concept of Fisher information matrix, the second and third steps use ambient excitation sources for system identification and the final step employs the Bayesian probabilistic approach to detect structural damage sites. A finite element model of a scaled bridge is used to carry out this numerical implementation. The results show that the proposed methodology can be implemented in the railway system of Medellín. The repetitive pattern of simply supported bridges can greatly facilitate the implementation of damage monitoring systems for the whole railway system.

El monitoreo de daño en estructuras civiles está recibiendo actualmente gran interés por parte de investigadores debido al gran impacto económico e implicaciones de seguridad relacionadas con una temprana detección de daño estructural. Las técnicas actuales de inspección visual, que en su gran mayoría han sido desarrolladas para detectar daño estructural a nivel local, pueden ser usadas junto con un sistema de monitoreo de daño estructural para inspeccionar zonas específicas de una estructura. En este artículo se presenta una metodología de monitoreo de daño estructural para puentes simplemente apoyados, esta metodología está dividida en cuatro niveles; el primer nivel plantea una óptima localización de sensores usando el concepto de la matriz de información Fisher; para el segundo y tercer nivel se plantea una identificación del sistema estructural con base en excitaciones ambientales y finalmente en el cuarto nivel se presenta un método probabilístico que utiliza el teorema de Bayes para detectar daño estructural. Un modelo en elementos finitos de un puente a escala es empleado para llevar a cabo esta implementación numérica. Los resultados muestran que la metodología propuesta en este artículo puede ser implementada en el sistema Metro de Medellín, pues este sistema está compuesto por una serie de puentes simplemente apoyados, lo cual facilitaría y justificaría la implementación de sistemas de monitoreo de daño para todo el sistema Metro de Medellín.

Use of a flow balance method for the evaluation of the hydrologic behavior of the wetland "ciénaga de Cachimbero"

La ciénaga de Cachimbero, localizada en el municipio de Cimitarra, Santander, perteneciente a uno de los complejos de humedales inventariados por el Ministerio del Medio Ambiente y caracterizados como palustres, presenta valores ecológicos y ambientales de importancia regional. En este trabajo se realizó una aproximación conceptual y experimental a la hidrología de la ciénaga, determinando los com¬ponentes principales del balance hídrico y planteando un esquema de evaluación temporal. En este marco se implementó un esquema de observación y análisis de las variables hidrológicas, que permitió la construcción de un modelo de balances de flujo. Los controles básicos corresponden al régimen de lluvias en la cuenca tributaria, las características morfométricas del vaso, los procesos evapotranspirativos y las características del flujo en el caño de conexión con el río Magdalena cuyo nivel establece un control hidráulico aguas abajo. El principal objetivo fue formular un modelo operativo, a escala diaria, del funcionamiento hidrológico natural de la ciénaga, que permitió predecir los patrones temporales de variación de niveles y volúmenes de ésta.

The Wetland "ciénaga de Cachimbero", located in the municipality of Cimitarra, Santander, has ecological and environmental importance for the region. It has been inventoried by the Ministry of the Environment and been catalogued as Palustral. A combined modeling and experimental approach to the hydrology of the wetland was carried out aiming at establishing a temporal evaluation scheme; the principal components of the water balance were determined. A scheme of observation and analysis of the hydrological variables, allowing the modeling of the flow balance, was implemented. The main objective of this work was then to formulate a daily-scale operative model of the natural hydrology behavior of the wetland aimed at the prediction of the temporal patterns of the water level and volume variations. It was found that the hydrology behavior is primarily controlled by the rain patterns, the morphometric characteristics of the basin (bathymetry), the evapotranspiration processes, and the flow patterns of the river that communicates the wetland with the Magdalena River.

Analysing the enhancement edges of the Bouguer gravity anomaly map using sunshading method (area of the Tangier-Tetuan, Morocco)

Sunshading is a powerful tool for the enhancement of edges in images. Given the azimuth and elevation of a source of illumination, it calculates the reflectance from a surface which is composed of the data to be interpreted. It is a standard tool used in the interpretation of geophysical potential field data. Aerial and terrestrial gravimetric surveys were carried out in the region of Tangier-Tetuan. From the observed and measured data of gravity Bouguer a gravity anomaly map was prepared. This paper reports the results and interpretations of the sunshaded maps of Bouguer gravity anomaly of the Tangier-Tetuan area using image processing. Filtering analysis based on classical image process. Operator image process, such as contrast enhancement, is used as well. This paper also presents the results obtained from this image processing analysis of the enhancement edges of the Bouguer gravity anomaly map of the Tangier-Tetuan zone.

El sombreado es una poderosa herramienta para destacar los bordes de un objeto presente en una imagen. Conociendo la dirección y la elevación de la fuente de iluminación, se puede calcular la reflectancia de las distintas superficies representadas por los datos y así facilitar la interpretación de los mismos. El sombreado se ha convertido en una herramienta universal a la hora de interpretar datos geofísicos de campo de tipo potencial. Datos gravimétricos aéreos y terrestres se obtuvieron en la región de Tanger-Tetuan. A partir de los datos observados y medidos se elaboró el mapa de las anomalías de gravedad de Bouguer. En este artículo se presentan los resultados obtenidos, y su interpretación, al aplicar el método del sombreado aplicado a los mapas de las anomalías de la gravedad de Bouguer del área de Tanger-Tetuan usando técnicas de procesamiento de imágenes.

Univariant time series analysis applied to ozone forecasting in the city of Cali, Colombia

En este trabajo se presentan los resultados de la modelación para la predicción a corto plazo de la concentración de ozono troposférico en la zona urbana de la ciudad de Cali, Colombia, mediante el análisis univariante de series de tiempo. El método se aplicó a una serie de 2.496 datos horarios de concentración de ozono, obtenida en una de las estaciones de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire (RMCA) de Cali, correspondiente a 104 días consecutivos durante el período abril a julio de 2003. Los datos de los primeros 93 días se utilizaron para la estimación del modelo, y los de los 11 días restantes para la validación del mismo. El modelo propuesto podría ser utilizado por las autoridades ambientales de la región para predecir y alertar a la población sobre posibles episodios de altas concentraciones de ozono que puedan poner en riesgo la salud pública con hasta 8 horas de anticipación.

The modelling results of tropospheric ozone concentration in the urban area of Cali, Colombia, suitable for short term forecasting, are presented. Results were obtained by using an univariate time series analysis. The method was applied to a series of 2496 hourly ozone concentration data from one of the citys air quality monitoring network stations. Data were collected from April to July of 2003. A total of 104 consecutive days were covered: the first 93 days were used for model estimation, and the remaining 11 days for model validation. This technique can be used to predict (up to 8 hours) in advance high-ozone levels, allowing the environmental authorities to issue alerts to the population for possible air-quality impact on health.

Incidence of the explosive hardening in the performance of the Hadfield steel

Se exponen los resultados obtenidos en la investigación sobre el efecto que provocan las cargas de impacto generadas por la energía de detonación de una sustancia explosiva, en el endurecimiento del acero Hadfield. Se evalúa el comportamiento de las propiedades mecánicas y funcionales del material, en relación con las variables del proceso tecnológico de endurecimiento mediante explosivos; y se establece el correspondiente procedimiento tecnológico de endurecimiento de piezas de equipos de laboreo minero fabricadas de acero Hadfield, utilizando una fuente de energía técnicamente factible y económicamente racional. Los resultados del trabajo constituyen un aporte hacia una mayor comprensión del comportamiento del acero austenítico al alto manganeso del tipo Hadfield, en condiciones de aplicación de cargas explosivas; y al mismo tiempo ofrecen alentadoras perspectivas para la introducción de los resultados prácticos de la investigación en el sector industrial.

Results of studies about the effect of impact loads generated by detonation energy of an explosive substance on Hadfield steel hardening are shown. The behavior of mechanical and functional properties of this material related to explosive hardening parameters is evaluated. The technological procedure of hardening mining work pieces manufactured of Hadfield steel was established using an energy source technically feasible and economically rational. Results constitute an important contribution for understanding the behavior of high manganese austenitic steel, type Hadfield for explosive loads and at the same time they offer encouraging perspectives for their application in the industrial sector.

Synthesis and characterization of polyurethane elastomers from polyol-suspensions of castor oil and yucca starch

En este trabajo se llevó a cabo una doble modificación del aceite de higuerilla mediante transesterificación con pentaeritritol y posterior incorporación de almidón de yuca, obteniéndose los denominados poliol-suspensiones, los cuales se caracterizaron mediante:índice de hidroxilo, viscosidad y gravedad específica. A partir de los poliol-suspensiones se sintetizaron elastómeros de poliuretano, utilizando MDI como diisocianato. Estos materiales se caracterizaron mediante resistencia a la tensión, dureza y ataque químico. Se utilizaron diferentes cantidades de pentaeritritol y tres especies de almidón en la doble modificación del aceite con el fin de aumentar la funcionalidad hidroxílica y el porcentaje de amilopectina. Además, se varió la relación de grupos funcionales reactivos NCO/OH en la síntesis de los materiales. Se encontró que la adición de un 5% de almidón a los polioles generó incrementos del índice de hidroxilo en los poliol-suspensiones y una mejora de las propiedades físicomecánicas en los materiales sintetizados al compararlos con los sintetizados por vías independientes de modificación del aceite, obteniéndose una amplia gama de materiales.

A double modification of castor oil by means of transesterification with pentaerythritol followed by incorporation of yucca starch was conducted. This led to obtaining the so-called polyol-suspensions, which were characterized by: hydroxyl value, viscosity and specific gravity. Polyurethane elastomers were then synthesized from the suspensions, using MDI as diisocyanate. The elastomers were characterized by tensile strength, hardness and resistance to chemical attack. In order to enhance the hydroxylic functionality and the percentage of amylopectin, different amounts of pentaerythritol and three starch species were used in the double modification; the ratio of the reactive functional groups NCO/OH in the synthesis was also varied. It was found that the addition of a 5% of starch to polyols caused increments of the hydroxyl value in the polyol-suspensions, as well as improvements of the physical-mechanical properties of synthesized materials, compared to those materials synthesized from independent ways of oil modification, therefore obtaining a wide range of materials.

An aplication of majorization order on a production-inventory problem

En este trabajo se presenta una aplicación del orden de mayorización a un modelo de producción-inventario con tasas de producción y demanda constantes. Como resultado es posible justificar la homogeneidad de un lote de producción, lo cual se considera como supuesto en la literatura tradicional.

The order of majorization is a partial order among vectors, taking in account the characteristics of its components. In this paper presents an application of this order to an inventory-production model with constant production and demand rates, which justifies the homogeneity in the lot size of production, what is considered as assumed in the traditional literature.