Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

EDITORIAL

Implementación de las transformadas Contourlet, Curvelet y Ridgelet aplicadas a una imagen satelital WorldView2 fusionada para el realce de bordes

ABSTRACT This article discusses the implementation of three transforms, namely Contourlet, Curvelet and Ridgelet, which are intended for image edge enhancement. These transforms were applied to fused Worldview 2 satellite images. The fusion was performed over the WorldView 2 satellite images applying various types of wavelet transforms, such as Daubechies, Bior, rbior, Coiflet and Symlet 5, with different levels of decomposition. The best results were obtained for the case of Symlet 5, level 5. Wavelet fused images and the generated images (using Contourlet, Curvelet and transformed Ridgelet) were evaluated and analyzed quantitatively. Quantitative methods in the present analysis include ERGAS, RASE, Universal Quality (Qu) and correlation coefficient (CC). Image merging and the implementation of transforms were performed with MatLab®, which supplies the following tools: Wavelet toolbox, Image processing toolbox, Contourlet toolbox, and Curvelet and Ridgelet source code. The results show that the Curvelet and Ridgelet transforms yield better results in terms of edge enhancement for both the merged image and the original image.

RESUMEN Este artículo se discute la aplicación de tres transformadas, a saber, Contourlet, Curvelet y Ridgelet, que están destinadas a la mejora de bordes en una imagen, las cuales se aplicaron a las imágenes de satélite Worldview 2 fusionadas. La fusión se realizó sobre las imágenes de satélite WorldView 2 mediante la aplicación de varias transformada wavelet, entre ellas, Daubechies, Bior, rbior, Coiflet y Symlet 5 con diferentes niveles de descomposición. Los mejores resultados se obtuvieron con la transformada Symlet 5 en el nivel de descomposición cinco. Las imágenes fusionadas con la transformada wavelet (symlet 5) y las imágenes generadas (usando las transformadas Contourlet, Curvelet y Ridgelet) se evaluaron y analizaron cuantitativamente. Los métodos cuantitativos en el presente análisis incluyen ERGAS, RASE, Calidad Universal (Qu) y coeficiente de correlación (CC). La fusión de imágenes y la implementación de las transformadas se realizaron con el software MatLab®, que proporciona los siguientes Toolbox: Toolbox de Wavelet, Toolbox de procesamiento de imágenes, Toolbox Contourlet y código fuente para Curvelet y Ridgelet. Las transformadas Curvelet y Ridgelet producen mejores resultados en términos de mejora de bordes tanto para la imagen fusionada como para la imagen original.

Mantenimiento de unidades de generación coordinado con despacho hidrotérmico anual usando una técnica híbrida

ABSTRACT This paper presents a hybrid technique for solving the generation maintenance scheduling coordinated with middle term hydrothermal dispatch based on the Chu-Beasley genetic algorithm and linear programming. It takes into consideration the non-linearity derived from the cost of the fuel for thermal power plants. The output of the genetic algorithm is a proposal for the start week of the generation maintenance plan that minimises the hydrothermal dispatch cost. This work has two main contributions: on one hand proposing a solution that integrates hydrothermal dispatch and maintenance scheduling in a single model, therefore a new mathematical model and, on the other hand the proposed solution applies a specialised genetic algorithm that has not been applied before to solve this problem. The test system to validate the methodology is composed of three hydro plants and two thermal plants split into 22 generation units, considering three types of preventive maintenance, in a planning term of one year (52 weeks). This methodology combines an exact technique and a specialised genetic algorithm, which favours convergence.

RESUMEN Este artículo presenta una técnica híbrida para resolver la programación del mantenimiento de las unidades de generación coordinado con el despacho hidrotérmico de mediano plazo. La solución se basa en el algoritmo genético de Chu-Beasley y en la técnica de programación lineal. Tiene en cuenta no linealidades derivadas del costo de los combustibles utilizados por las centrales térmicas. La salida del algoritmo genético es una propuesta de la semana de inicio del plan de mantenimiento de cada unidad de generación que minimiza el costo del despacho hidrotérmico. Las dos principales contribuciones de este trabajo son que propone un modelo matemático que coordina dos problemas que en la literatura se han resuelto de forma separada, y que aplica un algoritmo genético especializado que aún no ha sido utilizado para resolver el problema coordinado. El sistema de prueba para validar la metodología se compone de tres centrales hidroeléctricas y dos centrales térmicas dividas en 22 unidades de generación, teniendo en cuenta el mantenimiento preventivo, en un horizonte de planeamiento de un año (52 semanas). Esta metodología combina una técnica exacta con un algoritmo genético especializado, lo que favorece la convergencia.

Análisis del flujo de carga de series de tiempo integrado para un sistema de distribución práctico en un modelo eólico

ABSTRACT Wind is a clean source of energy which is naturally available and has been replacing the harmful non-perennial conventional power plants such as Thermal, Hydro, Nuclear etc., The innovation in design has gradually reduced the cost to set up a wind power plant. This has increased the penetration of wind energy in the Distribution Network (DN). Being a seasonal power generation, wind energy integration in the distribution network has created many challenging issues like voltage stability, system reliability and power system network stability. Hence a thorough analysis of wind energy integration is needed to make the power system network more stable. This paper describes the dynamic behavior of the distribution system while integrating wind energy through time series analysis. The load flow is performed using Newton-Raphson method, with a variable load profile. Time series analysis is done which gives the performance characteristics of the system which is validated in a practical IEEE 123 test feeder.

RESUMEN El viento es una fuente limpia de energía, que es naturalmente disponible y ha estado reemplazando las centrales de energía eléctrica convencionales no perennes tales como trmicas, hidroelectricas,nucleares etc., La innovación en el diseño ha reducido gradualmente el costo de instalar una planta de energía eólica, aumentando la penetración de este tipo de energía en la Red de Distribución (DN)de energía. Al ser una generación de energía estacional, la integración de la energía eólica en la red de distribución ha creado muchos desafíos como la estabilidad del voltaje, la confiabilidad del sistema y la estabilidad de la red del sistema eléctrico. Por lo tanto, un análisis exhaustivo de la integración de la energía eólica es necesario para hacer el sistema de energía más estable. Este artículo describe el comportamiento dinámico del sistema de distribución al tiempo que integra la energía eólica mediante análisis de series de tiempo. El flujo de carga se realiza utilizando el método de Newton-Raphson, con un perfil de carga variable. Se realiza un análisis de series temporales que da las características de rendimiento del sistema que se valida en un alimentador de prueba IEEE 123 práctico.

Estimación de estados en sistemas de distribución para resincronización de generación distribuida

ABSTRACT This paper presents an application of a state estimation algorithm as a tool for re synchronization of distributed generation in a distribution system. The estimation results can be used to operate a distributed generation in grid and off-grid mode. The estimated state variables are utilized as input data to control a Diesel generator while resynchronizing as well as for a grid mode loss predictor. The proposed state estimator, with branch currents as state variables, was solved by the weighted least squares method using singular value decomposition. To ensure the observability of the distribution system, a detailed numerical observability analysis was carried out with complex power measurements an unconventional branch current phasor measurements. In the algorithm, phasor measurement units and pseudo-measurements can be incorporated. Conditions that ensure system observability and redundancy increasing are derived when those measurements are included. The approach was tested in the IEEE 13 node test feeder, to which a distributed generation was connected for external network feeding. The algorithm shows stability, convergence, allowing the distributed generation re-synchronization to the distribution system. This feature could help improve self-healing capability in microgrids that use synchronous generators.

RESUMEN Este trabajo presenta un algoritmo de estimación de estado diseñado para sistemas de distribución. El algoritmo de estimación se utiliza para operar una generación distribuida en modo isla o conectada a una red de distribución. Las variables de estado estimadas se utilizan para controlar un generador diésel y también para predecir las pérdidas cuando la generación distribuida trabaja conectada a la red. El estimador de estado propuesto, se resolvió por el método de mínimos cuadrados ponderados y se utilizó la descomposición en valores singulares, las variables de estado son las corrientes complejas de las ramas. Para garantizar la observabilidad en el sistema de distribución se hizo un análisis de observabilidad numérica, utilizando medidas de potencia activa y reactiva y medidas del fasor complejo de corriente. Para el algoritmo se propone utilizar unidades de medición fasorial y pseudo medidas, ya que estas medidas pueden garantizar la observabilidad de un sistema y aumentar la redundancia en el conjunto de medidas. El algoritmo se probó en el sistema de distribución IEEE de 13 nodos, a este sistema se le adicionó una generación distribuida que alimenta una red externa. Entre los principales resultados, se encontró que: el algoritmo es estable, converge muy cerca de la solución, además permite hacer la re sincronización de la generación distribuida con la red de distribución. Esta última característica puede mejorar la capacidad de auto-restablecimiento de microrredes que utilicen generadores sincrónicos.

Desarrollo orientado al transporte en la gobernanza metropolitana: Comparación entre el contexto colombiano y la experiencia de Corea del Sur

ABSTRACT This research studies the process and the political decisions that were carried out in the creation of Seoul Metropolitan Area (SMA) in order to respond to a territorial reorganization associated to a public transport supply that resulted in a model of transit-oriented development (TOD). Contemporaneously, the paper studies the normative framework that governs the metropolitan areas in Colombia and its metropolitan public transport, as well as, it studies the structuring of the metropolitan collective public transport system of the Aburrá Valley Metropolitan Area (AVMA). The aim of the research is to understand the process of territorial and transport policy decisions that were held in the SMA, which makes it an example and case of study to contextualize a reorganization of the collective public transportation system in the Colombian case, specifically in the AVMA. The objectives of the research are identifying the regulatory principles of territorial and transport planning, strategies, and instruments used for setting the policy decisions that have a binding character on the operating entities of the collective public transport system. In order to put the characteristics of the AVMA collective public transport bus system in evidence, a comparison between SMA and AVMA was developed. The implications emerged from this comparison are used to generate guidelines through three themes: a) governance; b) financial system and c) operational aspects. The guidelines hope point the reorganization of the public transportation bus system and a future transition to a model of Transport - and People - Oriented Development in the Colombian metropolitan level context.

RESUMEN La presente investigación estudia el proceso y las decisiones políticas que se llevaron a cabo en el Área Metropolitana de Seúl (SMA) para responder a una reorganización territorial asociada a una oferta de transporte público, que resultó en un modelo de desarrollo orientado al transporte (DOT). Se estudia, en paralelo, el marco normativo que rige las áreas metropolitanas en Colombia y su transporte público metropolitano, y la estructuración del sistema de transporte público colectivo metropolitano del Área Metropolitana del Valle de Aburrá (AMVA). El objetivo general de la investigación es comprender el proceso de toma de decisiones territoriales y de políticas de transporte realizadas en el SMA, ejemplo y caso de estudio, para contextualizar una reorganización del sistema de transporte público colectivo en el caso colombiano, específicamente en el AMVA. Los objetivos específicos son identificar los principios reguladores de la planificación territorial y de transporte, las estrategias y los instrumentos utilizados para establecer las decisiones políticas que tienen un carácter vinculante en las entidades operativas del sistema de transporte público colectivo. Se desarrolla una comparación entre SMA y el AMVA con el fin de evidenciar las características del sistema de autobuses colectivos del AMVA. Las implicaciones derivadas de esta comparación generan pautas a través de tres temas: a) gobernanza; b) sistema financiero y c) aspectos operacionales. Con las pautas se espera orientar la reorganización del sistema de transporte público y una futura transición hacia un modelo de desarrollo orientado al transporte y las personas en el contexto metropolitano colombiano.

Identificación y caracterización de flujos regionales de recarga de agua a un acuífero libre

ABSTRACT The aquifer recharge can be direct and diffuse, or can occur through interaction with surface water bodies, or from input of regional flows from remote areas according to the conditions of porosity and second permeability from the host rock. In this study, direct recharge areas and regional flow systems were determined for the Aburrá Valley-Colombia. Five factors were taken into consideration in order to identify recharge areas: location of the springs, weathering profiles, topography, structural patterns and infiltration. Hydrogeochemical and isotope methods were used in order to validate the model.

RESUMEN La recarga a un acuífero puede ser directa y difusa produciéndose a través de la superficie donde este aflora, puede darse mediante la interacción con cuerpos de agua superficial o a partir de aportes de flujos regionales desde zonas distantes según condiciones de porosidad y permeabilidad secundaria de la roca encajante. En este estudio se determinó para el valle de Aburrá-Colombia, las áreas de recarga directa y las zonas de aporte por flujo regional. Para la identificación de las zonas de recargas se tuvieron en cuenta cinco propiedades del sistema: localización de manantiales, perfiles de meteorización, topografía, patrones estructurales e infiltración. Métodos hidrogeoquímicos e isotópicos se usaron para validar el modelo.

Sensor de temperatura a fibra óptica insensible a cambios en el índice de refracción

ABSTRACT An in-line fiber-optic sensor for temperature measurements in environments prone to refractive indices changes is presented. The sensing probe is composed of a single-mode/single-mode optical fiber, arranged in an interferometric configuration. This interferometer was coated by the sputtering technique using gold. The temperature measurement was carried out by monitoring the shift of the interference pattern as surrounding temperature rose. It was found that the interference pattern was sensitive to temperature but was not affected by changes in the refractive index of the external medium. This behavior broadens the range of environments in which the sensor can be deployed.

RESUMEN Se presenta un sensor de fibra óptica para mediciones de temperatura en ambientes propensos a cambios de índices de refracción. La punta sensora está compuesta por una fibra óptica monomodo/monomodo, dispuesta en una configuración interferométrica. Este interferómetro se recubrió mediante la técnica de pulverización catódica utilizando oro. La medición de la temperatura se llevó a cabo mediante el control del cambio del patrón de interferencia a medida que aumentaba la temperatura ambiente. Se encontró que el patrón de interferencia era sensible a la temperatura, pero no era afectado por cambios en el índice de refracción del medio externo. Este comportamiento amplía la gama de entornos en los que puede funcionar el sensor.