Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Characterization and simulation of the LAN traffic by MMPP model

En este artículo se presenta un método para caracterizar y simular el tráfico de acceso a Internet de cualquier red LAN con comportamiento autosimilar. Para ello se emplea el modelo de cola D-MMPP/D/1 para generar una traza discreta y analizar su comportamiento al pasar por la cola con diferentes capacidades de buffer. Este método ha sido probado por otros autores en condiciones controladas de laboratorio y solo para tráfico entrante. Nuestro estudio demuestra que esta metodología puede ser utilizada en redes LAN bajo condiciones reales y actuales tanto para tráfico autosimilar entrante como saliente. Para tal fin se utiliza el tráfico capturado en los enlaces de entrada/salida de Internet de la Red LAN de la Universidad Pontificia Bolivariana, seccional Bucaramanga. Además, esta metodología soluciona el problema de modelar tráfico autosimilar ya que genera una traza simulada aproximada a la traza medida. La exactitud del modelo se ve reflejada en la gráfica de los quantiles (Q-Q plot) entre la traza medida y la traza generada mediante D-MMPP. Para realizar nuestro estudio, el modelo y los algoritmos fueron validados inicialmente utilizando trazas obtenidas en los laboratorios Bellcore. Posteriormente, se realizaron algunos ajustes para tener una traza simulada en términos de bits por segundo y no en términos de paquetes por segundo como se hace en otros trabajos, con el fin de obtener una simulación de la capacidad del canal en bits por segundo.

This paper presents a method to characterize and simulate the traffic of any Local Area Network (LAN) which displays a self-similar behavior. We used the queuing model D-MMPP/D/1 to generate a discrete stream and to analyze its behavior when passing trough the queue using different buffer capacities. This method has been tested by other authors under controlled-laboratory conditions for incoming traffic only. We demonstrate that this methodology can be used for LAN networks under real and present conditions for incoming and outcoming traffic. We used the traffic captured on Internet input/output links from Universidad Pontifícia Bolivariana Seccional Bucaramanga´s LAN. Additionally, this methodology solves the problem of modeling self-similar traffic due to its capacity of generating a simulated stream approximated to the measured stream. The exactitude of the model is shown in the quantile (Q-Q plot) between the measured stream and the one generated by D-MMPP. In our study, the model and algorithms were initially validated using streams provided by Bellcore laboratories. Furthermore, we performed some adjustments in order to obtain a simulated stream in terms of bits per second (bps) as opposed to packets per second in order to perform a links capacity simulation in bps.

Assessment of the susceptibility of lacquered tinplate cans to corrosion in different solutions using electrochemical methods

Corrosion of lacquered tinplate cans in different solutions was assessed using electrochemical methods. Samples with and without lacquer coating were exposed to different solutions and their susceptibility to corrosion was evaluated using cyclic voltammetry, Tafel curves and electrochemical impedance spectroscopy. The possible formation of a passive layer on the container surface was evaluated according to the kind of hysteresis presented in the fi rst cycle of voltammeter measurements. Tafel plots showed how the behaviour of the tin layer can change from anodic to cathodic depending on the nature of the solution in contact with it, revealing the risk of localized corrosion. The effect of one additive in the solutions on the electrochemical performance containers was evaluated by electrochemical impedance. The impedance showed a deleterious effect of the additive, and corrosion processes appeared more quickly in containers packed with solutions modifi ed with additive.

La corrosión de recipientes fabricados en hojalata expuestos a diferentes soluciones fue evaluada usando técnicas eletroquímicas. Los recipientes con y sin la aplicación de barniz fueron expuestos a diferentes soluciones. La susceptibilidad a sufrir corrosión se evaluó utilizando voltametría cíclica, curvas de polarización y espectroscopia de impedancia electroquímica. La posibilidad de formación de películas pasivas en la superfi cie de los recipientes se evaluó según la histéresis presente en el primer ciclo de las medidas de voltametría. Las curvas de polarización revelaron que el comportamiento del recubrimiento de estaño puede cambiar de anódico a catódico según la naturaleza de la solución en contacto con el recipiente, alertando sobre el riesgo de corrosión localizada. Mediante impedancia electroquímica se evaluó el efecto del uso de un aditivo en las soluciones o productos empacados en dos recipientes. Las medidas de impedancia mostraron un efecto perjudicial del aditivo utilizado y una rápida aparición de procesos corrosivos cuando se usó la solución modifi cada con el aditivo.

Emission patterns of urban air pollution

The estimation of air quality and greenhouse emissions at urban centres is based on detailed source inventories, pollution and meteorological monitoring data and an adequate modelling capability. These inventories are normally assembled either in a top-down or bottom-up approach, depending on the available information and the desired spatial and temporal resolution. In this paper we fi rst present the inventories calculated under both methods, for the city of Mendoza, Argentina. The emission estimations are spatially distributed using a geographical information system leading to an urban emission pattern or grid. This emission grid is used to compute the air pollutant concentrations, which are calculated using two dispersion algorithms: ISC3P and CALPUF. Finally the results are compared with data from monitoring stations.

El cálculo de las emisiones urbanas de contaminantes aéreos y gases de efecto invernadero se realizan sobre la base de un buen inventario de fuentes, datos de meteorología y monitoreo de contaminantes que se aplican luego sobre modelos de dispersión adecuados. La preparación de estos inventarios puede realizarse desde dos puntos de vista, uno general, de arriba a abajo, y el otro más detallado, de abajo hacia arriba, dependiendo de la disponibilidad de información y las resoluciones espaciotemporales deseadas. En este trabajo se presentan los inventarios para la ciudad de Mendoza calculados de ambas maneras. Las estimaciones de las emisiones se distribuyen espacialmente usando un sistema de información geográfico generando un patrón o grilla de emisiones urbanas. Esta grilla de emisiones se usa luego para calcular las concentraciones ambientales usando dos modelos de dispersión, el ISC3P y el CALPUFF. Finalmente los resultados se compararon con los datos de las estaciones de monitoreo.

Electroless deposition of Ni-P deposits and study of the influence of content of phosphorus on the corrosion resistance

Se prepararon recubrimientos Ni-P por tecnología autocatalítica (electroless) y se estudió la morfología y capacidad anticorrosiva en función del contenido de fósforo. Con el fin de obtener recubrimientos de diferente concentración de fósforo se operaron baños con dos grados de acidez, pH básico y pH ácido. El poder protector de los recubrimientos aumentó con la concentración de fósforo; esta evaluación se realizó mediante medidas de polarización. Morfológicamente, los recubrimientos obtenidos en medio ácido (con un 7,9% P), presentaron un aspecto liso y los recubrimientos obtenidos en medio básico (2,6% P) son nodulares. Igualmente, se midió la velocidad de deposición y el espesor de capa.

Ni-P coatings were prepared by autocatalytic technology and their morphology and anticorrosive capacity were studied based on their phosphorus content.Acid and basic baths were operated; each one produced different phosphorus contents. The protective power increased with the phosphorus concentration. The coatings were evaluated by polarization measurements. In acid environment the coating (7,9% P) presented a smooth feature and in basic environment the coating (2,6% P) presented a nodular feature. Also, speed of deposition and thickness of layer were measured.

Study of the ceramic processing of clays from "La Codicia" (Guapi, Colombia) for their potential use in the elaboration of ceramic pieces

En este trabajo se determinaron las características de un material arcilloso de la región de Guapi, Cauca, Colombia. Se estableció, además, una metodología para definir las condiciones más adecuadas para conformar piezas cerámicas. Para ello se analizó la composición química, características estructurales y comportamiento térmico de la materia prima de interés, utilizando análisis de fluorescencia de rayos X (FRX), difracción de rayos X (DRX) y análisis termogravimétrico (ATD/TG), respectivamente. Posteriormente, se estudiaron las diferentes etapas del procesamiento cerámico poniendo atención a la dosificación de la pasta cerámica, el prensado de las piezas, su secado y sinterización, controlando variables como presión de conformado, pérdida de peso, tiempo de secado, densidad en verde y temperatura de sinterización, entre otras. Para lograr un adecuado secado de las muestras fue necesario mantenerlas en un ambiente con humedad controlada durante ~7 días. Independiente de la composición de las pastas, para obtener piezas densificadas, fue necesario sinterizar a temperaturas mayores a 1.000 °C considerando que a 950 °C se presentó desdensificación de la muestra ocasionada, posiblemente, por un fenómeno de tipo "Ostwald ripening" en la porosidad.

In this work the characteristics of clay from the region of Guapi, Cauca, Colombia were determined. Also, a methodology was established to defi ne the conditions to conform ceramic pieces. Chemical structure, characteristic composition and thermal behavior of raw material were determined using X-ray fl uorescence, (FRX), X- ray diffraction (DRX) and thermal gravimetric analysis (ATD/TG), respectively. Different stages of the ceramic processing were studied paying attention to dosage of the ceramic pastes, pressing of the pieces, drying and sintering. Variables controlled were shaping pressure, lost of weight, time of drying, density in green and sintering temperature, among others. To achieve an appropriate drying it was necessary to maintain the samples in a controlled humidity atmosphere during about 7 days. Independent of the composition of the pastes, sintering above 1000 °C was necessary to obtain high density samples considering that at 950 °C des-density of samples was observed probably due to "Ostwald ripening" type phenomenon.

Effect of the engine load level and pilot fuel quantity on the mechanical and environmental perfomance of a dual-fuel compression ignition engine in power generation

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en la caracterización mecánica y ambiental de un motor de encendido por compresión (MEC) para generación de electricidad, operando con diesel y en modo dual diesel-biogás. El motor ha sido acoplado a un generador eléctrico y evaluado a un régimen de 1.800 rpm con varios grados de carga, el biogás se ha simulado con una composición típica de 60% metano (CH4) y 40% de dióxido de carbono (CO2). Se han encontrado disminuciones en la eficiencia efectiva al reducir la cantidad de combustible piloto en modo dual, al igual que aumentos considerables en las emisiones de CH4 y monóxido de carbono (CO), la opacidad del humo no varía significativamente en modo dual, pero muestra una reducción drástica al compararla con las medidas para el motor en modo diesel. Los resultados obtenidos confirman la importancia del uso del biogás como alternativa para mecanismos de desarrollo limpio y como aporte a la disminución de la dependencia energética y económica de los combustibles fósiles

In this paper, analysis of the mechanical and environmental performances of a compression ignition engine working with diesel and diesel-biogas as fuels is carried out. The engine has been coupled to an electricity generator and tested at a constant speed of 1800 rpm for different loads. The biogas has been simulated from a mixture of methane and carbon dioxide with a fraction of 60% and 40% by volume, respectively. Decreases of the thermal efficiency as well as important increases in methane and carbon monoxide emissions in dual-fuel operation were found when the quantity of pilot fuel was reduced. Opacity varied slightly in dual-fuel operation. However, opacity presented a hard reduction in dual fuel operation with respect to diesel operation. Results validate the importance of using biogas as an alternative for Clean Development Mechanisms and a way to reduce economic fossil fuel dependency.

Cold flow properties of palm oil biodiesel

El deficiente desempeño del biodiesel de aceite de palma (BAP) a bajas temperaturas constituye su mayor deficiencia de calidad y el limitante para propiciar el uso de este combustible alternativo para motores diesel puro o mezclado en altas proporciones con el combustible diesel convencional derivado del petróleo (ACPM). En este trabajo se evalúan varias alternativas para mejorar las propiedades de flujo a baja temperatura (PFBT) del BAP. Mediante la producción del biodiesel utilizando alcoholes ramificados como el isopropanol, isobutanol, 2-butanol e isopentanol se obtienen alquilésteres del aceite de palma con puntos de nube y fluidez más bajos que los correspondientes a los metilésteres. La sustitución del grupo metil por el isopentil permite obtener reducciones en los puntos de nube y fluidez de 8 y 21 ºC, respectivamente. Los isopropilésteres del aceite de palma poseen un punto de nube 10 ºC menor que el de los metilésteres. El punto de nube de las mezclas BAP-ACPM se incrementa en forma lineal con el contenido del biodiesel en la mezcla. Para las mezclas probadas (B5, B20 y B30) solo se presentan problemas de filtrabilidad del combustible a temperaturas por debajo de -4 ºC. En este trabajo se evaluó la efectividad de dos aditivos comerciales mejoradores de flujo para reducir el punto de obstrucción de filtros en frío (POFF) del biodiesel puro y las mezclas probadas. Los resultados obtenidos mostraron que con dichos aditivos solamente es posible obtener reducciones en el POFF de la mezcla B5 cuando se usa la menor de las tres concentraciones de aditivo probadas.

The faulty performance of palm oil biodiesel at low temperatures constitutes its main quality drawback and limitation to use this alternative fuel for diesel engines either as a neat fuel or blended with conventional diesel fuel derived from petroleum. In this work, several alternatives for improving the cold flow properties of palm oil biodiesel are evaluated. The production of biodiesel using branched-chain alcohols such as isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, 2-butyl alcohol and isopentyl alcohol allows the production of palm oil alkyl esters having cloud and pour points lower than those of methyl esters. Substituting isopropyl for the methyl group allows reductions in the cloud and pour points of 8 and 21 ºC, respectively. Palm oil isopropyl esters have a cloud point 10 ºC lower than the corresponding methyl esters. The cloud point of the palm oil biodieseldiesel fuel blends linearly increases with mixture biodiesel content. In the case of the tested blends there may be fuel filterability problems only at temperatures below -4 ºC. This work also presents the effectiveness of two commercial additives used to reduce the cold filter plugging point of neat biodiesel and the tested blends. The results obtained showed that by using such additives it is only possible to obtain reductions in the B5 blend cold filter plugging point when the lowest additive concentration was used.

Ranking Colombian research groups applying Data Envelopment Analysis

En este artículo se aplica el análisis envolvente de datos (DEA) como herramienta para la medición de productividad y posterior clasificación de los grupos de investigación colombianos. Para llevar a cabo dicha clasificación se implementaron modelos DEA basados en supereficiencia y eficiencia cruzada combinados con análisis de conglomerados. Los modelos propuestos se aplicaron al caso de los grupos de investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia con resultados prometedores.

Data Envelopment Analysis (DEA) is presented as a tool for productivity assessment and classification of research groups. DEA models based on super-efficiency and cross efficiency together with cluster analysis for this classification were implemented. The proposed models were applied in the case of the Engineering research groups at Universidad de Antioquia.

A 3D evaluation of electrical variables in a thigh regarding magnetic stimulation of femoral diaphysis fractures

Este artículo presenta el comportamiento de variables eléctricas inducidas en un modelo geométrico de muslo 3D con fractura de diáfisis femoral que es estimulado magnéticamente. Para esto se desarrolla una metodología de construcción del muslo 3D para cada paciente conformada por seis volúmenes incluyendo la forma de fractura con material sangre. Al modelo geométrico se adiciona un par de bobinas Helmholtz como fuente de estimulación. La señal de estimulación será entre 0,5 y 2 mT y entre 5 y 100 Hz. Los resultados reflejan la importancia de la geometría en la magnitud y polaridad del campo eléctrico inducido y de la frecuencia en la densidad de corriente inducida. Esta metodología no requiere gastos adicionales al tratamiento convencional.

The behavior of electrical variables induced in a 3D thigh geometric model with femoral diaphyseal fracture stimulated magnetically is examined. A pair of Helmholtz coils is added to the geometric model as a stimulation source. A methodology for construction of each patient thigh conformed by six scale models, including the fracture shape with blood material was developed. The stimulation signal is between 0,5 -2 mT and 5-100 Hz. The results reflect the importance of the thigh geometries, the magnetic field and intensity with the magnitude and polarity of the induced electric field, and the frequency and magnetic field with the induced current density. This methodology does not require additional expenses to the conventional treatment

Liquid-phase catalytic hydrodechlorination of perchloroethylene

Se comparó la reactividad del hidrógeno puro, el isopropanol y el ácido fórmico como agentes reductores en la hidrodecloración catalítica de percloroetileno en fase líquida con 0,8% Pd/TiO2 sol-gel bajo condiciones de reacción moderadas. Además, se estudió el efecto de la cantidad de agua y de hidróxido de sodio adicionados a la mezcla de reacción. Los catalizadores frescos y usados se caracterizaron por espectroscopia de absorción atómica (AAS), quimisorción de H2,adsorción-desorción de N2, difracción de rayos X (DRX), reducción con hidrógeno a temperatura programada (TPR-H2), análisis termogravimétrico (TGA-DTG), espectroscopia de reflectancia difusa UV-Vis (UV-Vis DRS), desorción de NH3 a temperatura programada (TPD-NH3) y microscopía de transmisión electrónica (TEM). Los mejores resultados de HDC se obtuvieron con hidrógeno e isopropanol como agentes reductores. La adición de NaOH aumenta significativamente la conversión del PCE con los tres agentes reductores; no obstante, es importante optimizar la cantidad que se debe adicionar, ya que un exceso afecta negativamente la reacción de HDC. Los resultados de la caracterización realizada a los catalizadores frescos y usados revela ciertos cambios como: disminución del área superficial, incremento de la acidez superficial, disminución de la dispersión y aumento en el tamaño de las partículas de paladio. Sin embargo, algunas características como la carga de paladio, la estructura cristalina del soporte y los estados de oxidación del paladio no se modificaron.

The reactivity of pure hydrogen, isopropanol and formic acid as reducing agents was assessed for the liquid-phase perchloroethylene (PCE) hydrodechlorination (HDC) over 0.8% Pd/TiO2 sol-gel under mild reaction conditions. Additionally, the effect of the amount of water and sodium hydroxide added into the reaction mixture were studied. Fresh and used catalysts were characterized by AAS, H2-chemisorption, N2 adsorption-desorption, DRX, H2-TPR, TGA-DTG, UV-Vis DRS, NH3-TPD and TEM. Best results were obtained with hydrogen and isopropanol as reductants. The addition of NaOH significantly increases the conversion of PCE with the above reducing agents. However, an excess of NaOH negatively affects the HDC reaction. Characterization of fresh and used catalysts reveals certain changes, such as: surface area and Pd dispersion decrease, increased superficial acidity and Pd particle size. However, some characteristics like Pd loading, TiO2 crystalline structure and Pd oxidation state remained.