Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Editorial

Water supply failure probability under influence of climate change - Balsillas river basin case study

ABSTRACT This project assesses the risk of water supply failure for the agricultural sector under climate change conditions by implementing hydrological models that support decision-making for satisfying consumptive demands in times of scarcity. This project was developed using hydrological modeling tools such as the HydroBID software and the SIMGES and SIMRISK water resource management models of AQUATOOL DSS. The flow series for a future scenario were obtained for different climate change scenarios from a Global Climate Model (GCM) and the Coordinated Regional Experiment on Climate Reduction (CORDEX) by downscaling the results from the global scale to basin-scale using a statistical method based on chaos theory. These projections show that under conditions of climate change, the agricultural sector of the Balsillas basin will not suffer significant impacts since they will be able to satisfy most demand points.

RESUMEN Este proyecto evalúa el riesgo de falla del suministro de agua para el sector agrícola en condiciones de cambio climático mediante la implementación de modelos hidrológicos que apoyan la toma de decisiones para satisfacer las demandas de consumo en tiempos de escasez. Este proyecto se desarrolló a través de una metodología que utiliza herramientas de modelado hidrológico como el software HydroBID y los modelos de gestión de recursos hídricos SIMGES y SIMRISK de AQUATOOL DSS. Las series de caudales para un escenario futuro se obtuvieron para diferentes escenarios de cambio climático a partir de un Modelo Climático Global (GCM) y el Experimento Regional Coordinado de Reducción del Clima (CORDEX) reduciendo la escala de los resultados de la escala global a la escala de cuenca utilizando un método estadístico basado en la teoría del caos. Estas proyecciones muestran que, en condiciones de cambio climático, el sector agrícola de la cuenca del Balsillas no sufrirá impactos significativos ya que podrá satisfacer la mayoría de los puntos de demanda.

Molecular dynamics simulations of the mechanical behavior of nanostructured and amorphous Al₈₀Ti₁₅Ni₅ alloy

ABSTRACT Classical deformation mechanisms based on crystalline defects of metallic polycrystals are not entirely suitable to describe the mechanical behavior of nanocrystalline and glassy materials. Their inherent complexity creates a real challenge to understand the acting physical phenomena. Thus, the molecular dynamics approach becomes interesting because it allows evaluating the mechanical properties and its related atomic structure. To study the atomic structure's influence on the deformation mechanisms at the nanoscale level of the Al80Ti15Ni5 alloy, molecular dynamics simulations, and post-processing techniques were used in the present work. The results revealed a significant dependency between the Young modulus and the atomic structure. Moreover, the type of structure, i.e., nanocrystalline or amorphous, governs the deformation mechanism type. For the nanocrystalline alloy, grain boundary sliding and diffusion seem to be the dominant deformation processes followed by the less essential emissions of partial dislocations from the grain boundaries. Concerning the amorphous material, the shear transformation zones begin to form in the elastic regime evolving to shear bands, these being the main mechanisms involved in the deformation process. The results also indicate the amorphous structure as a lower limit-case of the nanocrystal. The Al80Ti15Ni5 elastic moduli values were below expectations; for this reason, the effects of unary and ternary interatomic potentials were evaluated for each element.

RESUMEN Los clásicos mecanismos de deformación basados en defectos de los policristales metálicos no son adecuados para describir el comportamiento mecánico de los materiales metálicos vítreos y nanocristalinos. Su complejidad inherente crea un verdadero desafío para comprender sus complicados fenómenos físicos. El uso de la dinámica molecular (DM) se torna interesante permitiendo evaluar la relación entre la estructura atómica con las propiedades mecánicas. En el presente trabajo, simulaciones de DM fueran utilizadas para estudiar los mecanismos de deformación a nivel de nanoescala de la aleación Al80Ti15Ni5. Los resultados revelaron una dependencia significativa entre el módulo de Young y la estructura atómica. El tipo de estructura a escala atómica, nanocristalina o amorfa, gobierna los mecanismos de la deformación. Para la aleación nanocristalina, el deslizamiento y la difusión del contorno de grano parecen ser los procesos dominantes en la deformación. Además, se observan emisiones de discordancias parciales en los contornos de grano. En el material amorfo, las zonas de transformación por cizallamiento comienzan a formarse en el régimen elástico y se convierten en bandas de cizallamiento actuando como los principales mecanismos en el proceso de deformación. Los resultados indican que las propiedades mecánicas de la estructura amorfa representan un caso límite inferior del nanocristal. Los módulos elásticos determinados en la aleación Al80Ti15Ni5 son muy bajos, por esta razón se evaluaron los efectos de los potenciales interatómicos unarios y ternarios para cada elemento.

Control scheme selection and optimal tuning in industrial process control using factorial experiment design

ABSTRACT In this study, a novel experimental approach for the optimal selection of an actuator-based control strategy is presented. The proposed approach is a two-stage method: first, a two-level factorial experiment design with n factors (2n) was applied to compare different control schemes. Schemes comparison was carried out in terms of energy consumption and closed-loop performance. For the best relative scheme, a Central Composite Face-centered (CCF) design was completed obtaining the controller parameters that optimize the performance in terms of the Integral Absolute Error (IAE) while operating in a region of low energy consumption. The proposed approach was experimentally tested using real data obtained from a laboratory prototype plant. Some experimental tests illustrating the suitability of our method are shown at the end of this article.

RESUMEN En este estudio se presenta un nuevo enfoque experimental para la selección óptima de una estrategia de control basada en el actuador. El enfoque propuesto es un método de dos etapas: primero se aplica un diseño de experimento factorial de dos niveles con n factores (2n) para comparar diferentes esquemas de control. La comparación de esquemas se lleva a cabo en términos de consumo de energía y rendimiento de circuito cerrado. Para el mejor esquema relativo, se completa un Diseño Central Compuesto Centrado en las Caras (CCF, por sus siglas en inglés) obteniendo parámetros de controlador que optimizan el rendimiento, en términos del Error absoluto integral (IAE, por sus siglas en inglés), mientras operan en una región de bajo consumo de energía. El enfoque propuesto se probó experimentalmente utilizando datos reales obtenidos de una planta prototipo de laboratorio. Algunas pruebas experimentales que ilustran la idoneidad de nuestro método se muestran al final de este artículo.

Heavy metal removal by biopolymers-based formulations with native potato starch/nopal mucilage

ABSTRACT The contamination of water bodies by heavy metals is a critical problem for human health and ecosystems, and it can bioaccumulate in organisms to toxic levels and even lead to the living being’s death. This research aimed to synthesize and characterize a biopolymer with the capacity to remove heavy metals in wastewater, elaborated from potato starch, glycerin, and nopal mucilage. Native potato starch of the Allcca sipas variety was extracted by conventional methods; the mucilage was extracted with ethanol. Four formulations of biopolymers were synthesized at 60 and 70 °C. The solubility, structural characteristics, and adsorption capacity of heavy metals were evaluated. Starch, mucilage, and biopolymers presented predominant functional groups as -OH, -C-O-, -NH-, -C-H-, -C-OH determined by FTIR, allowing to remove up to 50.18% of Al, 56.81% of As, 35.95% of Cr, 37.43% of Hg and 73.22% of Pb determined through an ICPE-OES, for a contact time of 100 minutes at pH 5.0, heavy metal removal and solubility were significantly influenced (p-value < 0.05) by the addition of starch and mucilage. The synthesized biopolymers present a high capacity for heavy metal removal in wastewater.

RESUMEN La contaminación de los cuerpos hídricos por metales pesados es un problema crítico para la salud humana y ecosistemas, pudiendo bioacumularse hasta niveles tóxicos e incluso llevar a la muerte de seres vivos. El objetivo de la investigación fue sintetizar y caracterizar un biopolímero con capacidad de remoción de metales pesados en aguas residuales, elaborado a partir de almidón de papa, glicerina y mucílago de nopal. Se extrajo almidón de papa nativa de la variedad Allcca sipas; el mucílago fue extraído con etanol. Se sintetizaron 4 formulaciones de biopolímeros a 60 y 70 °C. Se evaluó la solubilidad, las características estructurales y la capacidad de adsorción de metales pesados. El almidón, mucílago y los biopolímeros presentaron grupos funcionales predominantes como -OH, -C-O-, -NH-, -C-H-, -C-OH determinado por FTIR, permitiendo remover hasta 50,18% de Al, 56,81% de As, 35,95% de Cr, 37,43% de Hg y 73,22% de Pb determinados a través de un ICPE-OES, para un tiempo de contacto de 100 minutos a pH 5.0, la remoción de metales pesados y la solubilidad fueron influenciados significativamente (p-value < 0,05) por la adición de almidón y mucílago. Los biopolímeros sintetizados presentan alta capacidad de remoción de metales pesados en aguas residuales.

Rainfall-intensity effect on landslide hazard assessment due to climate change in north-western Colombian Andes

ABSTRACT Landslides triggered by rainfall are one of the most frequent causes of disasters in tropical countries and mountainous terrains. Recent studies show an upsurge in landslide occurrence as an expected impact of human-induced climate change. This paper presents the analysis and implementation of two different physically-based models, SHALSTAB and TRIGRS, to evaluate the effect of rainfall on landslide hazard assessment in the north-western Colombian Andes. Intensity-Duration-Frequency curves were used in climate change scenarios for different return periods. According to the results, although higher rainfall intensities increase, landslide occurrence does not escalate in a direct or proportional relationship. Considering a steady infiltration process (SHALSTAB), the results show an expansion of d unstable areas, compared with a transient infiltration process (TRIGRS). A greater influence of rainfall duration instead of rainfall intensity was observed. The results highlight the need for studies that incorporate the scenarios of variability and climate change in the hazard assessment and land planning in the long term.

RESUMEN Los movimientos en masa detonados por lluvias son una de las causas más frecuentes de desastres en países tropicales y terrenos montañosos. Estudios recientes muestran un aumento en la ocurrencia de movimientos en masa como un impacto esperado del cambio climático inducido por el hombre. Este documento presenta el análisis y la implementación de dos modelos diferentes basados en la física, SHALSTAB y TRIGRS, para evaluar el efecto de las lluvias en la evaluación de peligros de movimientos en masa en los Andes del noroeste colombiano. Las curvas intensidad-duración-frecuencia se utilizaron en escenarios de cambio climático para diferentes períodos de retorno. Según los resultados, aunque aumentan las intensidades de lluvia más altas, la ocurrencia de movimientos en masa no aumenta en una relación directa o proporcional. Teniendo en cuenta un proceso de infiltración constante (SHALSTAB), los resultados muestran áreas inestables mayores, en comparación con un proceso de infiltración transitoria (TRIGRS). Se observó una mayor influencia de la duración de la lluvia en lugar de la intensidad de la lluvia. Los resultados resaltan la necesidad de estudios que incorporen los escenarios de variabilidad y cambio climático en la evaluación de amenaza y la ordenación del territorio a largo plazo.

Analysis of beam-column elements on non-homogeneous soil using the differential transformation method

ABSTRACT This paper describes an analytical approach to conduct an analysis of beam-column elements with generalized end-boundary conditions on a homogeneous or non-homogeneous Pasternak elastic foundation. The mathematical formulation utilized herein is that presented by the senior author in a recent work. The differential equation (DE) governing the behavior of the beam-column element is solved using the differential transformation method (DTM). The DTM offers practical advantages over other conventional approaches when solving the proposed structural model. The proposed formulation provides the flexibility to account for i) combined lateral and axial load at the ends of the element, ii) homogeneous or non-homogeneous soil, iii) Pasternak elastic foundation, and iv) an external arbitrary transverse load acting on the element. The effects of various slenderness ratios, pile-soil stiffness ratios, and classical and semirigid boundary conditions can be easily studied with the proposed formulation. Examples are presented to validate the accuracy of the model and its applicability over a wide range of analyses.

RESUMEN Este artículo describe un método analítico para el análisis de elementos viga-columna con condiciones de borde generalizadas apoyadas en una fundación elástica Pasternak homogénea o no-homogénea. La formulación matemática utilizada en este documento es una presentada recientemente por el autor principal. La ecuación diferencial (ED) que gobierna el comportamiento del elemento viga-columna se resuelve utilizando el método de transformación diferencial (DTM). Para el modelo estructural propuesto, el DTM ofrece ventajas prácticas sobre otros métodos. La formulación propuesta proporciona la flexibilidad de tener en cuenta i) carga lateral y axial combinada en los extremos del elemento, ii) suelo homogéneo o no-homogéneo, iii) fundación elástica Pasternak, y iv) una carga transversal arbitraria externa que actúa a lo largo del elemento. Los efectos de varias relaciones de esbeltez, relaciones de rigidez y condiciones de borde clásicas e intermedias se pueden estudiar fácilmente con la formulación propuesta. Se presentan ejemplos para validar la precisión del modelo y su aplicabilidad en una amplia gama de análisis.

Water quality in the municipalities of Sincerín and Gambote, Bolívar, Colombia (2017-2018)

ABSTRACT This study evaluates the water quality for human consumption in the municipalities of Sincerín and Gambote. It was measured through physico-chemical (color, turbidity, conductivity, pH, dissolved oxygen, hardness, and heavy metals) and microbiological (total coliforms, Escherichia coli) parameters before and after a partial form of water treatment was used (alum and chlorine addition in Gambote and Sincerín municipalities, respectively). This investigation was done in accordance with the maximum permissible values established by the Resolution 2115 of 2007 of the Ministry of Environment, Housing, and Territorial Development of Colombia (MAVD in Spanish). Additionally, the IRCA (Water Quality Risk Index) was calculated to determine the degree of risk of disease occurrence. The results indicated concentrations higher than the recommended values for: (a) hardness (in Sincerín); (b) iron (Fe), turbidity (only before being treated), E. coli (in Gambote); and (c) mercury (Hg), and total coliforms. The water supplies of the municipalities presented unsafe IRCA. Therefore, it is expected that the results of this study could be used for proposing strategies for improving these conditions by means of the design and implementation of an adequate treatment system.

RESUMEN Este estudio evaluó la calidad del agua para consumo humano en los corregimientos de Sincerín y Gambote. Algunos parámetros fisicoquímicos (color, turbidez, conductividad, pH, oxígeno disuelto, dureza y metales pesados) y microbiológicos (coliformes totales, Escherichia coli) fueron medidos durante las etapas de pre y post tratamiento parcial usado (alumbre y tabletas de cloro en Gambote y Sincerín, respectivamente). Esta investigación fue hecha de acuerdo con los valores máximos permisibles establecidos por la Resolución 2115 de 2007 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial de Colombia. Adicionalmente, se calculó el IRCA (Índice de Riesgo de la Calidad del Agua) con el fin de determinar el grado de riesgo a la ocurrencia de enfermedades. Los resultados indicaron concentraciones por encima de las recomendables para: (a) la dureza (en Sincerín), (b) hierro (Fe), turbiedad (únicamente antes de ser tratada) y E. coli (en Gambote) y (c) mercurio (Hg) y los coliformes totales (en Sincerín y Gambote). Los suministros de agua de los corregimientos presentaron un IRCA inseguro. Por tanto, se espera que los resultados de este estudio puedan contribuir al mejoramiento de estas condiciones a través del diseño e implementación de un sistema de tratamiento.

On the issue of automatic form accuracy during processing on CNC machines

ABSTRACT This work aims to develop technical solutions that allow providing the specified parameters of the accuracy of the shape of parts in the cross-section during processing on a CNC machine. Experimental studies were performed on a screw-cutting lathe. An acoustic signal in the range from 6 to 12 kHz was used as a diagnostic sign to assess the wear of the cutting tool, since during preliminary studies, it was found that this range is most sensitive to changes in processing modes. Studies were performed at different values of wear of the cutting tool (estimated by the width of the wear chamfer). For estimating the life of a cutting tool, a neuro-fuzzy model has been developed. Using models of this class allows adjusting to specific conditions (machine, tool), and correctly evaluating the tool life. The model error for the test sample does not exceed 10%. The test results showed that using the proposed solutions makes it possible to increase the accuracy of the manufacturing of shut-off valve parts by 20-30%.

RESUMEN El propósito de este trabajo es desarrollar soluciones técnicas que permitan proporcionar los parámetros especificados de la precisión de la forma de las piezas en la sección transversal durante el procesamiento en una máquina CNC. Se realizaron estudios experimentales en un torno de tornillo. Se usó una señal acústica en el rango de 6 a 12 kHz como señal de diagnóstico para evaluar el desgaste de la herramienta de corte, ya que durante los estudios preliminares se descubrió que este rango es más sensible a los cambios en los modos de procesamiento. Los estudios se realizaron a diferentes valores de desgaste de la herramienta de corte (estimado por el ancho del chaflán de desgaste). Se ha desarrollado un modelo neuro-difuso para estimar la vida de una herramienta de corte. El uso de modelos de esta clase permite ajustarse a condiciones específicas (máquina, herramienta) y evaluar correctamente la vida útil de la herramienta. El error del modelo para la muestra de prueba no supera el 10%. Los resultados de la prueba mostraron que el uso de las soluciones propuestas permite aumentar la precisión de la fabricación de piezas de la válvula de cierre en un 20-30%.

Fragmentation model for tensile behavior of intermingled hybrid composites and optimal mixing ratio

ABSTRACT A numerical fragmentation model is proposed to predict the mechanical response of intermingled, unidirectional hybrid composites under tensile loads. The model is based on a previously developed for unidirectional composites considering the critical number of fiber breaks and the correction of the fiber-matrix interfacial strength. Hybrids comprising two reinforcements are considered, and the energetic contribution of reinforcements is evaluated during the damage process. Additionally, the pseudo-ductile strain, yield strength, and the level of degradation of each reinforcement are estimated. The present model is compared with a progressive failure model and micromechanical finite element simulations, obtaining some similarities in the stress-strain behavior. Results show that both low elongation and high elongation fiber sub-composite experience a linear tensile response where fibers remain intact (IF), and fragmentation (FM) where breaking appears. The sliding/separation phenomenon (SS) occurs in one of the sub-composites when crack saturation is obtained, and failure occurs when the other one undergoes the crack saturation. Results also show that the IF, FM, and SS phenomena are conditioned by the fiber mixing ratio, α. The model allows estimating the optimal value of α for which the highest pseudo-ductile strain and hybrid effect are reached.

RESUMEN En este trabajo, se propone un modelo numérico de fragmentación para predecir la respuesta mecánica de compuestos híbridos entremezclados, unidireccionales bajo cargas de tensión. El modelo está basado en uno desarrollado previamente para compuestos unidireccionales considerando el número crítico de grietas de fibra y la corrección de la resistencia interfacial fibra-matriz. Se consideran los híbridos conformados por dos refuerzos y es evaluada la contribución energética de ambos durante el proceso de daño. Adicionalmente, la deformación unitaria pseudo-dúctil, la resistencia a fluencia y el nivel de degradación de cada refuerzo son estimados. El presente modelo es comparado con un modelo de falla progresiva y simulaciones micromecánicas por elementos finitos, obteniendo algunas similitudes en el comportamiento esfuerzo-deformación. Los resultados muestran que tanto el sub-compuesto de baja elongación como el de alta elongación experimentan una respuesta lineal a tensión donde las fibras permanecen intactas (IF), y fragmentación (FM) donde la rotura ocurre. El fenómeno de deslizamiento/separación (SS) surge en uno de los sub-compuestos cuando la saturación de grietas es alcanzada, y la falla ocurre cuando el otro experimenta saturación de grietas. Los resultados también muestran que los fenómenos IF, FM y SS están condicionados por el radio de mezcla de fibra, α. El modelo permite estimar el valor óptimo de α para el cual la máxima deformación unitaria pseudo-dúctil y efecto híbrido son alcanzados.

Literature review of deploying small transmitters on a spectrum sharing scheme

ABSTRACT Nowadays, there are a lot of misinformation and myths related to both the deployment of antennas for 5G and the frequency bands used in such technology. Many of these myths arise from the lack of serious research documents released in common language to be understood by different knowledge areas. This work makes a small contribution in this regard and shows a bibliographic review of the most relevant characteristics related to the problem of deployment of transmitters (a.k.a. base stations), and also takes into account a spectrum sharing scheme. As a case study, we will analyze the CBRS regulation used in the United States for the deployment of 5G, it will provide an overview of engineering problems and also, the areas of research that still need to be explored.

RESUMEN Hoy en día existe mucha desinformación relacionada con el despliegue de antenas para 5G y las bandas de frecuencias que se usan en dicha tecnología. Muchos de estos mitos surgen por la falta de documentos serios de investigación divulgados con un lenguaje comprensible para diferentes audiencias. Este trabajo hace un pequeño aporte en este sentido y muestra una revisión bibliográfica de las características más relevantes relacionadas con el problema de despliegue de transmisores o estaciones base y además, se tiene en cuenta un esquema de compartición de espectro. Como caso de estudio, analizaremos la regulación CBRS implementada en los estados unidos para el despliegue de 5G, se brindará una visión general de los problemas de ingeniería y también, las áreas de investigación que aún faltan por explorar.

Chromatographic analysis of phytochemicals in the peel of Musa paradisiaca to synthesize silver nanoparticles

ABSTRACT This research work used Musa paradisiaca (banana) peels as a natural solvent, assorted with the precursor AgNO3 (10 mM) to perform the green synthesis of silver nanoparticles. The phytochemical components present in the Musa paradisiaca peel extracts were determined by gas chromatography coupled to a mass spectrometer (GC-MS), and it was possible to identify the compounds: 1.2 Ethanediol (60.0261 %) and 2.3 Butanediol (11.2 %); these -diols represent a highly reducing agent for metals, since they act as a solvent for the metal precursor behaving as a reducing agent, and facilitating the formation of nanoparticles. Likewise, the synthesized silver nanoparticles were subjected to a washing and drying treatment to be subsequently characterized by means of UV-Vis and XRD techniques, resulting in a wavelength of 411 nm, which is characteristic of these metallic nanoparticles, and achieving the identification of the face-centered cubic structure (fcc) of the metallic silver, with an average particle size of 21.8 nm according to the Debye-Scherrer equation.

RESUMEN Este trabajo de investigación utilizó las cáscaras de Musa paradisiaca (banana) como un solvente natural, el cual fue puesto en contacto con el precursor AgNO3 (10 mM) para realizar la síntesis verde de nanopartículas de plata. Los componentes fitoquímicos presentes en los extractos de la cáscara de Musa Paradisiaca se determinaron por cromatografía de gases acoplada a un espectrómetro de masas (GC-MS), y se lograron identificar los compuestos: 1,2 Etanodiol (60,0261 %) y 2,3 Butanodiol (11,2 %); estos -dioles representan un agente altamente reductor para metales, ya que actúan como solvente para el precursor metálico comportándose como agente reductor, y facilitando la formación de nanopartículas. Asimismo, las nanopartículas de plata sintetizadas se sometieron a un tratamiento de lavado y secado para ser posteriormente caracterizadas mediante las técnicas UV-Vis y DRX, dando como resultado una longitud de onda de 411 nm, la cual es característica de estas nanopartículas metálicas, y logrando identificar la estructura cúbica centrada en las caras (fcc) de la plata metálica, con un tamaño promedio de partícula de 21,8 nm de acuerdo con la ecuación de Debye-Scherrer.

Use of agro-industrial residues of plantain (Musa paradisiaca) in the adsorption of Ni (II)

ABSTRACT The presence of heavy metals in aqueous media represents a severe threat to ecosystems because they are non-biodegradable, toxic, and carcinogenic. In the present work, the utilization of agro-industrial residues from obtaining plantain starch for removing Ni (II) was studied, establishing the effect of temperature, adsorption dose, and initial concentration. The kinetics, equilibrium, and thermodynamic parameters that determine the process were studied. For this purpose, tests were carried out in a batch system maintaining constant stirring (200 rpm), pH (2), and solution volume (100 mL). The remaining metal concentration was determined by atomic adsorption at 237 nm. It was found that the best adsorption conditions were given at 55 ºC, 0.6775 g, and 368 mg/L obtaining a maximum adsorption capacity of 47.57 mg/g corresponding to a removal of 87%. The kinetic model that best fits the experimental data was a pseudo-second-order model, and the isotherm that describes the process is Langmuir and Freundlich, so the adsorption is given by chemisorption and multilayers. The thermodynamic parameters determined suggest that the process is favourable, not spontaneous, endothermic, and irreversible under the studied conditions. The results show that the residual biomass from the obtaining of plantain starch is a good precursor for absorbing Ni (II) in an aqueous solution.

RESUMEN La presencia de metales pesados en medios acuosos representa una grave amenaza para los ecosistemas porque no son biodegradables, además son tóxicos y cancerígenos. En el presente trabajo se estudió la utilización de residuos agroindustriales de la obtención de almidón de plátano para remoción de Ni (II), estableciendo el efecto de la temperatura, dosis de adsorción y concentración inicial. Se estudió la cinética, el equilibrio y los parámetros termodinámicos que determinan el proceso. Para ello, las pruebas se realizaron en un sistema discontinuo manteniendo constante agitación (200 rpm), pH (2) y volumen de solución (100 mL). La concentración de metal restante se determinó mediante adsorción atómica a 237 nm. Se encontró que las mejores condiciones de adsorción se dieron a 55 ºC, 0,6775 g y 368 mg / L obteniendo una capacidad máxima de adsorción de 47,57 mg / g correspondiente a una remoción del 87%. El modelo cinético que mejor se ajusta a los datos experimentales fue el de pseudo segundo orden, y la isoterma que describe el proceso es Langmuir y Freundlich, por lo que la adsorción viene dada por quimisorción y multicapas. Los parámetros termodinámicos determinados sugieren que el proceso es favorable, no espontáneo, endotérmico e irreversible en las condiciones estudiadas. Los resultados muestran que la biomasa residual de la obtención de almidón de plátano es un buen precursor para absorber Ni (II) en solución acuosa.

Human activity recognition using penalized support vector machines and hidden Markov models.

ABSTRACT Human activity detection has evolved due to the advances and developments of machine learning techniques, which have enabled solutions to new challenges without ignoring prevalent difficulties that need to be addressed. One of the challenges is the learning model’s sensitivity regarding the unbalanced, atypical, and overlapping information that directly affects the performance of the model. This article evaluates a methodology for the classification of human activities that penalizes defective information. The methodology is carried out through two redundant classifiers, a penalized support vector machine that detects the sub-movements (micro-movements) and the Marvok Hidden Model that predicts the activity given the micro- movements sequence. The performance of the method was compared with state-of-the-art techniques, and the findings suggested significative advance in the detection of micro-movements compared to the data obtained with non-penalized paradigms. In this research, an adequate performance is found in the classification of primitive movements, with hit rates of 95.15% for the Kinect One®, 96.86% for the IMU sensor network, and 67.51% for the EMG sensor network.

RESUMEN La detección de actividades humanas ha logrado evolucionar debido a los avances y desarrollos de técnicas del aprendizaje de máquinas, las cuales han permitido dar soluciones a nuevos desafíos sin ignorar las dificultades que aún persisten y abogan atención; uno de ellos concierne a la sensibilidad que presenta el modelo de aprendizaje ante información traslapada, desbalanceada y atípica que repercute propiamente en el desempeño del modelo. En este artículo se evalúa una metodología para la clasificación de actividades humanas que castiga información con imperfectos. El proceso metodológico se lleva cabo por medio de dos clasificadores redundantes, una Máquinas de Vectores de Soporte penalizada que detecta los sub movimientos (micromovimientos) y luego un Modelo Oculto de Markov que predice la actividad dada la secuencia de micro movimiento. El desempeño del método fue comparado con técnicas del estado de arte, los resultados sugieren un avance significativo en la detección de micromovientos frente a los obtenidos con paradigmas no penalizados. En este trabajo se obtiene un adecuado desempeño en la clasificación de movimientos primitivos, con aciertos del 95,15% para el Kinect One®, del 96,86% para la red de sensores IMU y del 67,51% para la red de sensores EMG. Lo anterior impacta directamente la detección de actividades físicas con aciertos mayores al 95% de eficiencia.

Analysis and comparison of metal-doped on graphene-genistein using QM/MM calculations

ABSTRACT Genistein (5,7,4′-trihydroxyisoflavone) is an isoflavone abundantly found in soy and other legumes and acts as a selective estrogen receptor modulator (SERM). When testing for similar abilities among other flavonoids, it has been found to be a strong topoisomerase inhibitor. Similar to some high-dose chemotherapy drugs, it was strongly toxic to normal cells. In this study, the adsorption of genistein on the surface of exclusive graphene and Ni, Ti, Cr, and Se-doped graphene was theoretically evaluated by means of density functional theory calculation. Initially, we varied the position of genistein from the surface of pristine and decorated graphene by changing the distances between (1-5 Å) and gained the Ead and Egap for each situation. Our calculation indicated that adsorption energies (Ead) of pristine genistein to graphene with Ni decorated graphene, Ti-decorated graphene, and Cr-decorated graphene and Se-decorated graphene are: 954.984, 318.168, 797.480, 946.725, 958.154 kcal/mole, respectively, and the calculated values of adsorption energy in the equilibrium distance (de=3.918OA.) of genistein to Ni-decorated graphene reveal that apparently genistein- Ni-decorated graphene as the most energetically favorable position was correctly selected in comparison with other atom-decorated graphene. In consequence, we explain the density of states (Doss) and frontier molecular orbitals HOMO and LUMO for Ni-decorated graphene and complexes with genistein; therefore, data confirmed that a positive charge of Ni-decorated graphene for nucleophile molecules could be achieved.

RESUMEN La Genisteína (5,7,4′-trihidroxiisoflavona) es una isoflavona abundante en la soya y otras legumbres y actúa como modulador selectivo del receptor de estrógenos. Al probar capacidades similares entre otros flavonoides, se encontró que es un fuerte inhibidor de la topoisomerasa. Al igual que algunos medicamentos de quimioterapia, es muy tóxico para células sanas. Se evaluó la adsorción de genisteína en la superficie de grafeno exclusivo y grafeno dopado con Ni, Ti, Cr y Se mediante la teoría funcional de la densidad. Inicialmente, variamos la posición de genisteína de la superficie del grafeno prístino y decorado cambiando las distancias entre (1-5 Å) y obtuvimos el Ead y Egap. El cálculo indicó que las energías de adsorción (Ead) de genisteína prístina a grafeno con grafeno decorado con Ni, grafeno decorado con Ti y grafeno decorado con Cr y grafeno decorado con Se son: 954.984, 318.168, 797.480, 946.725, 958.154 kcal / mole, y los valores calculados de la energía de adsorción en la distancia de equilibrio (de=3.918OA.) Los datos revelan que el grafeno decorado con genisteína-Ni es la posición más favorable energéticamente. Adicionalmente, explicamos la densidad de estados (Doss) y los orbitales moleculares de frontera HOMO y LUMO para el grafeno decorado con Ni y los complejos con genisteína; se confirmó que podría lograrse una carga positiva de grafeno decorado con Ni para moléculas de nucleófilos.

Buffer allocation problem in a shoe manufacturing line: A metamodeling approach

ABSTRACT Footwear production is subject to the variability inherent in any process, and producers often need to apply tools that allow them to make the right decisions. This work documents the process to optimize the buffer allocation in a shoe manufacturing line minimizing the cycle time in the system, applying a metamodeling approach. It was found that the Front sewing operation, and the interaction between the Lining sewing operation and the assembly operation have the greatest effect on the flow time of the product within the process; the optimum assignment of spaces follows a non-uniform arrangement on the line saturating the slower stations; the cycle time follows a non-linear behavior vs. the total number of spaces (N) in the line. For a certain value of N, the cycle time reaches a minimum value.

RESUMEN La producción de calzado está sujeta a la variabilidad inherente en cualquier proceso y los fabricantes necesitan aplicar herramientas que les permitan tomar decisiones certeras. En este trabajo se documenta el proceso para optimizar la asignación del buffer en una línea de producción de zapatos, minimizando el tiempo de ciclo en el Sistema, aplicando un enfoque de metamodelado. Se encontró que el cosido del frente y la interacción entre la operación del cosido del forro y la operación de ensamble tienen el mayor efecto sobre el tiempo de ciclo del producto dentro del proceso, la asignación óptima de espacios consiste en un acomodo desigual en la línea saturando las estaciones más lentas y el tiempo de ciclo sigue un comportamiento no lineal vs la cantidad total de espacios disponibles (N) en la línea. Para un valor de N, el tiempo de ciclo alcanza un valor mínimo.