Revista Facultad de Ingeniería

Microstructure and mechanical properties of GTAW welded joints of AA6105 aluminum alloy

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) is one of the most used methods to weld aluminum. This work investigates the influence of welding parameters on the microstructure and mechanical properties of GTAW welded AA6105 aluminum alloy joints. AA6105 alloy plates with different percent values of cold work were joined by GTAW, using various combinations of welding current and speed. The fusion zone, in which the effects of cold work have disappeared, and the heat affected zone of the welded samples were examined under optical and scanning electron microscopes; additionally, mechanical tests and measures of Vickers microhardness were performed. Results showed dendritic morphology with solute micro- and macrosegregation in the fusion zone, which is favored by the constitutional supercooling when heat input increases. When heat input increased and welding speed increased or remained constant, greater segregation was obtained; whereas welding speed decrease produced a coarser microstructure. In the heat affected zone recrystallization, dissolution, and coarsening of precipitates occurred, which led to variations in hardness and strength.

La soldadura con arco de tungsteno y gas (GTAW, sigla en inglés) es uno de los métodos más usados para soldar aluminio. En el presente trabajo se estudió la influencia de la corriente y la velocidad de soldadura en la microestructura y las propiedades mecánicas de la zona afectada por el calor de juntas de láminas de aluminio AA6105 con diferentes porcentajes de trabajo en frío soldadas por GTAW. También se evaluaron los cambios microestructurales en la zona de fusión, donde desaparece todo el historial del trabajo en frío. Las muestras fueron examinadas con microscopía óptica y electrónica de barrido; se realizaron ensayos de tracción y mediciones de dureza Vickers. En la zona de fusión se obtuvo una morfología dendrítica, con micro y macrosegregación de soluto, lo cual es favorecido por el superenfriamiento constitucional. Cuando aumentaron el calor aportado y la velocidad de soldadura, o esta última se mantuvo constante, fue mayor la segregación de soluto; mientras que con una disminución de la velocidad de soldadura la microestructura obtenida fue más gruesa. En la zona afectada por el calor se produjo recristalización, disolución o engrosamiento de precipitados, que originaron variaciones en la dureza y la resistencia máxima a tracción.

A soldadura com arco de tungstênio e gás (GTAW, sigla em inglês) é um dos métodos mais usados para soldar alumínio. Neste trabalho estudou-se a influência da corrente e a velocidade de soldadura na microestrutura e as propriedades mecânicas da zona afetada pelo calor de juntas de lâminas de alumínio AA6105 com diferentes porcentagens de trabalho em frio soldadas por GTAW. Também se avaliaram as alterações microestruturais na zona de fusão, onde desaparece todo o historial do trabalho em frio. As amostras foram examinadas com microscopia ótica e eletrônica de varredura; realizaram-se ensaios de tração e medições de dureza Vickers. Na zona de fusão obteve-se uma morfologia dendrítica, com micro e macrossegregação de soluto, o qual é favorecido pelo super-resfriamento constitucional. Quando aumentaram o calor aportado e a velocidade de soldadura, ou esta última se manteve constante, foi maior a segregação de soluto; enquanto que com uma diminuição da velocidade de soldadura a microestrutura obtida foi mais grossa. Na zona afetada pelo calor produziu-se recristalização, dissolução ou engrossamento de precipitados, que originaram variações na dureza e na resistência máxima a tração.

Production of building elements based on alkali-activated red clay brick waste

Se analiza la viabilidad de utilizar los residuos de ladrillo de arcilla roja (RL) para producir elementos constructivos, tipo bloque, adoquín y teja, mediante la técnica de activación alcalina. La producción de los elementos constructivos se basó en el desarrollo de un mortero híbrido de 48.61 MPa de resistencia a la compresión a los 28 días de curado a temperatura ambiente (25 °C). Para la síntesis del mortero híbrido se utilizó un porcentaje de adición de cemento portland (OPC) del 10% en peso con respecto al RL. Como activadores alcalinos se usaron hidróxido de sodio (NaOH) grado industrial y silicato sódico comercial (Na2SiO3). Los elementos constructivos fueron caracterizados tanto física como mecánicamente de acuerdo con las normas técnicas colombianas (NTC). Se plantea este proceso como una alternativa de utilización de los RL y un aporte a la sostenibilidad ambiental.

This paper analyzes the feasibility of reusing a red clay brick waste (RCBW) in order to produce building elements such as blocks, pavers and tiles, by using the technique of alkaline activation. The production of these building elements was based on the design of a hybrid mortar with 48.61 MPa of compressive strength, at 28 curing days at room temperature (25 °C). The hybrid mortar was synthesized by adding 10% by weight of Portland cement (OPC) to the RCBW, Red Clay Brick Waste. As alkaline activators were used commercial industrial grade sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3). Building elements were physically and mechanically characterized, according to Colombian Technical Standards (NTC). This technology process is presented as an alternative for the reuse of RCBW and its contribution to the environmental sustainability.

Analisa-se a viabilidade de utilizar os resíduos de tijolo de argila vermelha (RL) para produzir elementos construtivos, tipo bloco, paralelepípedo e telha, mediante a técnica de ativação alcalina. A produção dos elementos construtivos baseou-se no desenvolvimento de um morteiro híbrido de 48.61 MPa de resistência à compressão aos 28 dias de curado, a temperatura ambiente (25 °C). Para a síntese do morteiro híbrido utilizou-se uma porcentagem de adição de cimento portland (OPC) de 10% em peso com respeito ao RL. Como ativadores alcalinos usaram-se hidróxido de sódio (NaOH) de grau industrial e silicato sódico comercial (Na2SiO3). Os elementos construtivos foram caracterizados tanto física como mecanicamente de acordo com as normas técnicas colombianas (NTC). Planteou-se este processo como uma alternativa de utilização dos RL e um aporte à sustentabilidade ambiental.

Metaheuristic algorithms for building Covering Arrays: A review

Covering Arrays (CA) are mathematical objects used in the functional testing of software components. They enable the testing of all interactions of a given size of input parameters in a procedure, function, or logical unit in general, using the minimum number of test cases. Building CA is a complex task that involves lengthy execution times and high computational loads. The most effective methods for building CAs are algebraic, Greedy, and metaheuristic-based. The latter have reported the best results to date. This paper presents a description of the major contributions made by a selection of different metaheuristics, including simulated annealing, tabu search, genetic algorithms, ant colony algorithms, particle swarm algorithms, and harmony search algorithms. It is worth noting that simulated annealing-based algorithms have evolved as the most competitive, and currently form the state of the art.

Los Covering Arrays (CA) son objetos matemáticos usados en pruebas funcionales de componentes software. Los CA permiten probar todas las interacciones de un tamaño determinado, de los parámetros de entrada de un procedimiento, función o unidad lógica en general, usando el mínimo número de casos de prueba. La construcción de CA es una tarea compleja que requiere largos periodos de ejecución y gran capacidad computacional. Los métodos más efectivos para construir CA son los algebraicos, voraces y basados en metaheurísticas. Estos últimos son los que han arrojado mejores resultados hasta la fecha. Este artículo presenta una descripción de las contribuciones más importantes hechas por diferentes metaheurísticas, incluyendo el simulated annealing (recocido simulado), búsqueda tabú, algoritmos genéticos, algoritmo de la colonia de hormigas, algoritmo de enjambre de partículas y algoritmo de búsqueda armónica. Cabe anotar que los algoritmos basados en recocido simulado se han convertido en los más competitivos y actualmente son el estado del arte.

Os Covering Arrays (CA) são objetos matemáticos usados em provas funcionais de componentes software. Os CA permitem provar todas as interações de um tamanho determinado, dos parâmetros de entrada de um procedimento, função ou unidade lógica em geral, usando o mínimo número de casos de prova. A construção de CA é uma tarefa complexa que precisa longos períodos de execução e grande capacidade computacional. Os métodos mais efetivos para construir CA são os algébricos, vorazes e baseados em metaheurísticas. Estes últimos são os que têm produzido melhores resultados até esta data. Este artigo apresenta uma descrição das contribuições mais importantes feitas por diferentes metaheurísticas, incluindo o simulated annealing (recozimento simulado), busca tabu, algoritmos genéticos, algoritmo de colônia de formigas, algoritmo de enxame de partículas e algoritmo de busca harmônica. Deve-se observar que os algoritmos baseados em recozimento simulado têm-se convertido nos mais competitivos e atualmente são o estado da arte.

Electrolytic process applied with addition of salts for color removal in drinking water treatment

Se evaluó el proceso electrolítico como etapa de tratamiento para la potabilización de agua del lago del barrio Ipê (Ilha Solteira -São Paulo, Brasil-). Se determinó la eficiencia del tratamiento para la remoción de color aparente y verdadero sobre muestras a las que se adicionaron sustancias húmicas para alcanzar diversos niveles de color. Se evaluó el efecto individual de la adición de 1 g/L de NaCl y de TiO2. Para cada ensayo se calculó la eficiencia de remoción a partir de muestras tomadas del reactor electrolítico en intervalos de 10 minutos durante una hora. Para agua con color aparente inicial de 25 uH se redujo hasta 15uH -nivel máximo permitido por la norma brasilera de agua potable- en 30 minutos de reacción; para agua con 66 uH de color aparente, con adición de sal, se redujo hasta 13 uH en el término de una hora. En los ensayos con adición de sustancias húmicas, la remoción de color aparente para agua con 708 y 247 uH fue, respectivamente, de 87.3 y 84.2% después de 60 minutos de reacción. Los resultados mostraron el desempeño del tratamiento electrolítico con uso de sales como etapa de potabilización del agua, tanto para alcanzar los niveles de color aparente establecidos por la legislación, como para su remoción hasta ciertos niveles; etapa de tratamiento que ha de ser complementada por otras posteriores.

In this paper the electrolytic process application as a water purification treatment stage from the Ipê neighborhood lake (Ilha Solteira -São Paulo, Brazil-) was evaluated. The treatment efficiency for apparent and true color removal, in samples by addition of humic substances, to reach different colors levels was determined. It was monitored the 1 g/L NaCl and TiO2 addition individual effect. The removal efficiency for each trial in samples taken from the electrolytic reactor each 10 minutes during one hour, were calculated. For the water sample with initial apparent color of 25 Hu, it was reduced up to 15 Hu -maximum permitted value according the Brazilian drinking water guidelines- after 30 reaction minutes. For the apparent water color with 66 Hu, with sodium chloride addition, a reduction up to 13 Hu was measured after one hour reaction. In the trials with humic substances addition, the apparent color removal for water with 708 and 247 Hu, were 87.3% and 84.2%, respectively, after 60 minutes of reaction. The results showed the electrolytic process performance with use of salts as a drinking water treatment stage, both for the apparent color reduction below the maximum permitted values defined by the legislation, as for its removal up to certain levels; treatment stage that should be complemented by additional stages.

Avaliou-se o processo eletrolítico como etapa de tratamento para a potabilização de água do lago do bairro Ipê (Ilha Solteira -São Paulo, Brasil-). Determinou-se a eficiência do tratamento para a remoção de cor aparente e verdadeira sobre amostras às que se adicionaram substâncias húmicas para alcançar diversos níveis de cor. Avaliou-se o efeito individual da adição de 1 g/L de NaCl e de TiO2. Para cada ensaio calculou-se a eficiência de remoção a partir de amostras tomadas do reator eletrolítico em intervalos de 10 minutos durante uma hora. Para água com cor aparente inicial de 25 uH reduziu-se até 15uH -nível máximo permitido pela norma brasileira de água potável- em 30 minutos de reação; para água com 66 uH de cor aparente, com adição de sal, reduziu-se até 13 uH no período de uma hora. Nos ensaios com adição de substâncias húmicas, a remoção de cor aparente para água com 708 e 247 uH foi, respectivamente, de 87.3 e 84.2% depois de 60 minutos de reação. Os resultados mostraram o desempenho do tratamento eletrolítico com uso de sais como etapa de potabilização da água, tanto para alcançar os níveis de cor aparente estabelecidos pela legislação, como para sua remoção até certos níveis; etapa de tratamento que tem de ser complementada por outras posteriores.

Degasification possibilities evaluation in Socotá coal mines (Boyacá, Colombia)

En la zona de la Peña de Socotá, en Boyacá (Colombia), se han reportado altos contenidos de gas asociado al carbón, por lo que se hicieron mediciones adicionales y se consideraron diferentes posibilidades de desgasificación. Para medir los contenidos de gas se utilizaron los sistemas de desorción de gas cánisters con control de presión y temperatura, siguiendo la metodología de USBM y GRI, y se determinaron gas perdido, desorbido y residual por separado; también se hicieron análisis inmediatos. En algunas de las muestras analizadas, los contenidos de gas alcanzaron los 100-200 pies³/t; estos contenidos presentan buenas posibilidades para aprovechar el gas como recurso energético comercial (CBM), por lo que se propone la perforación de pozos verticales para extraerlo. Esos pozos, a su vez, desgasificarían las zonas mineras donde se adelantaría la futura minería subterránea. La combinación de desgasificación y ventilación permitirá disminuir considerablemente el riesgo de explosiones. Las altas concentraciones de metano permiten plantear la posibilidad de utilizar ese gas en las minas para producir energía, o para conectarlo a la red de distribución de gas natural. La zona de Socotá tiene las condiciones ideales para adelantar un proyecto piloto que podría servir de referencia para otros proyectos de desgasificación en Colombia.

In the Socotá area in Boyacá, Colombia, high contents of coalbed methane have been reported. In order to prove it, additional gas measurements were done and different possibilities of degassing were considered. To measure the gas content, the canisters desorption system were used, with control of pressure and temperature, according to the USBM and GRI methodology. Lost, desorbed and residual gases were determined separately, and proximate analyses were also carried out. In some samples the content of gas reached the 100-200 SCF/t. These gas contents have good possibilities for energy production (CBM) by drilling vertical wells to extract it. Those wells would not only produce gas, but would also degas the future underground mining areas. The combination of degasification and ventilation would considerably allow a decrease in the explosions risk. The high coalbed methane content in the area could produce energy for the mining company or commercial gas for the natural gas distribution network. The Socotá area has the ideal conditions for a pilot project, which could be a model for other degasification projects in Colombia.

Na região da Peña de Socotá, em Boyacá (Colômbia), tem-se reportado altos conteúdos de gás associado ao carvão, pelo que foram feitas medições adicionais e se consideraram diferentes possibilidades de desgaseificação. Para medir os conteúdos de gás utilizaram-se os sistemas de dessorção de gás canisters com controle de pressão e temperatura, seguindo a metodologia de USBM e GRI, e determinaram-se gás perdido, dessorvido e residual por separado; também foram feitas análises imediatas. Em algumas das amostras analisadas, os conteúdos de gás alcançaram os 100-200 pés³/t; estes conteúdos apresentam boas possibilidades para aproveitar o gás como recurso energético comercial (CBM), pelo que se propõe a perfuração de poços verticais para extraí-lo. Esses poços, por sua vez, desgaseificariam as regiões mineiras onde se realizaria a futura mineração subterrânea. A combinação de desgaseificação e ventilação permitirá diminuir consideravelmente o risco de explosões. As altas concentrações de metano permitem sugerir a possibilidade de utilizar esse gás nas minas para produzir energia, ou para conectá-lo à rede de distribuição de gás natural. A região de Socotá tem as condições ideais para realizar um projeto piloto que poderia servir de referência para outros projetos de desgaseificação na Colômbia.

Acoustic lung signals analysis based on Mel frequency cepstral coefficients and self-organizing maps

This study analyzes acoustic lung signals with different abnormalities, using Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCC), Self-Organizing Maps (SOM), and K-means clustering algorithm. SOM models are known as artificial neural networks than can be trained in an unsupervised or supervised manner. Both approaches were used in this work to compare the utility of this tool in lung signals studies. Results showed that with a supervised training, the classification reached rates of 85% in accuracy. Unsupervised training was used for clustering tasks, and three clusters was the most adequate number for both supervised and unsupervised training. In general, SOM models can be used in lung signals as a strategy to diagnose systems, finding number of clusters in data, and making classifications for computer-aided decision making systems.

En este trabajo se realizó un análisis de anormalidades en señales acústicas de pulmón. La metodología incluyó el uso de coeficientes cepstrales de la escala Mel (MFCC), Mapas Auto-Organizados (SOM) y el algoritmo de agrupamiento K-means. Los modelos obtenidos con los mapas son conocidos como redes neuronales artificiales, que pueden ser entrenados en una forma supervisada o no supervisada. Ambos tipos de entrenamiento fueron usados para comparar el uso de este tipo de herramientas computacionales en estudios de señales respiratorias. Los resultados mostraron un 85% de acierto en la clasificación, cuando fue implementado un entrenamiento supervisado. Al realizar tareas de agrupamiento con entrenamiento no supervisado fue encontrado que el número de grupos más adecuado es de tres. En general, los modelos SOM pueden ser usados en este tipo de señales como una estrategia útil en sistemas de diagnóstico, encontrando información en los datos y realizando clasificación para sistemas de apoyo a decisión.

Neste trabalho realizou-se uma análise de anormalidades em sinais acústicos de pulmão. A metodologia incluiu o uso de coeficientes cepstrais da escala Mel (MFCC), Mapas Auto-Organizados (SOM) e o algoritmo de agrupamento K-means. Os modelos obtidos com os mapas são conhecidos como redes neurais artificiais, que podem ser treinados em uma forma supervisada ou não supervisada. Ambos os tipos de treinamento foram usados para comparar o uso deste tipo de ferramentas computacionais em estudos de sinais respiratórios. Os resultados mostraram um 85% de acerto na classificação, quando foi implementado um treinamento supervisado. Ao realizar tarefas de agrupamento com treinamento não supervisado foi encontrado que o número de grupos mais adequado é de três. Em geral, os modelos SOM podem ser usados neste tipo de sinais como uma estratégia útil em sistemas de diagnóstico, encontrando informação nos dados e realizando classificação para sistemas de apoio à decisão.

Fractographic classification in metallic materials by using 3D processing and computer vision techniques

Failure analysis aims at collecting information about how and why a failure is produced. The first step in this process is a visual inspection on the flaw surface that will reveal the features, marks, and texture, which characterize each type of fracture. This is generally carried out by personnel with no experience that usually lack the knowledge to do it. This paper proposes a classification method for three kinds of fractures in crystalline materials: brittle, fatigue, and ductile. The method uses 3D vision, and it is expected to support failure analysis. The features used in this work were: i) Haralick’s features and ii) the fractal dimension. These features were applied to 3D images obtained from a confocal laser scanning microscopy Zeiss LSM 700. For the classification, we evaluated two classifiers: Artificial Neural Networks and Support Vector Machine. The performance evaluation was made by extracting four marginal relations from the confusion matrix: accuracy, sensitivity, specificity, and precision, plus three evaluation methods: Receiver Operating Characteristic space, the Individual Classification Success Index, and the Jaccard’s coefficient. Despite the classification percentage obtained by an expert is better than the one obtained with the algorithm, the algorithm achieves a classification percentage near or exceeding the 60% accuracy for the analyzed failure modes. The results presented here provide a good approach to address future research on texture analysis using 3D data.

El análisis de falla tiene como objetivo recolectar información sobre cómo y porqué una falla es generada. El primer paso en este proceso consiste en una inspección visual en la superficie de la falla que revelará las características, marcas y textura que distinguen cada tipo de fractura. Esta inspección es generalmente llevada a cabo por personal que usualmente no cuenta con el suficiente conocimiento o experiencia necesaria. Este artículo propone un método de clasificación para tres modos de fracturas en materiales cristalinos: súbita frágil, progresiva por fatiga y súbita dúctil. El método propuesto usa visión en 3D, y busca ser un apoyo en el análisis de falla. Las características usadas en este estudio fueron i) las características de Haralick y ii) la dimensión fractal. La adquisición de imágenes 3D se realizó con un microscopio confocal de escaneo laser Zeiss LSM 700. Para llevar a cabo la clasificación, dos clasificadores fueron evaluados: Redes de Neuronas Artificiales y Máquinas de Vectores de Soporte. La evaluación de desempeño se logró extrayendo cuatro relaciones marginales de la matriz de confusión: exactitud, sensibilidad, especificidad y precisión, y los siguientes tres métodos de evaluación: Característica Operativa del Receptor o espacio ROC, el índice individual de éxito en la clasificación ICSI y el coeficiente de Jaccard. A pesar que el porcentaje de clasificación obtenida por un experto es mejor que la obtenida por el algoritmo, este último logra obtener porcentajes de clasificación cerca o superior al 60% en exactitud para los tres modos de falla analizados. Los resultados que aquí se presentan representan un buen acercamiento para estructurar investigaciones futuras en análisis de textura usando datos 3D.

A análise de falha tem como objetivo recolher informação sobre como e por que uma falha é gerada. O primeiro passo neste processo consiste em uma inspeção visual na superfície da falha que revelará as características, marcas e textura que distinguem cada tipo de fratura. Esta inspeção é geralmente realizada por pessoas que usualmente não contam com o suficiente conhecimento ou experiência necessária. Este artigo propõe um método de classificação para três modos de fraturas em materiais cristalinos: súbita frágil, progressiva por fadiga e súbita dúctil. O método proposto usa visão em 3D, e busca ser um apoio na análise de falha. As características usadas neste estudo foram i) as características de Haralick e ii) a dimensão fractal. A aquisição de imagens 3D se realizou com um microscópio confocal de varredura laser Zeiss LSM 700. Para levar a cabo a classificação, dois classificadores foram avaliados: Redes de Neurônios Artificiais e Máquinas de Vetores de Suporte. A avaliação de desempenho logrou-se extraindo quatro relações marginais da matriz de confusão: exatidão, sensibilidade, especificidade e precisão, e os seguintes três métodos de avaliação: Característica Operativa do Receptor ou espaço ROC, o índice individual de êxito na classificação ICSI e o coeficiente de Jaccard. Apesar de que a porcentagem de classificação obtida por um experto é melhor que a obtida pelo algoritmo, este último logra obter porcentagens de classificação perto ou superior aos 60% em exatidão para os três modos de falha analisados. Os resultados que apresentam-se aqui representam uma boa aproximação para estruturar pesquisas futuras em análise de textura usando dados 3D.

Effect of rainfall infiltration on the hydraulic response and failure mechanisms of sandy slope models

This paper presents experimental results obtained from silty sand slope models subjected to an artificial rainfall. Four models were constructed to evaluate the effect of initial water content and rainfall intensity on the hydraulic behavior and failure mechanisms of the slopes. The models were instrumented with volumetric water content sensors to monitor the advance of the water front, and inclinometers to measure lateral movements of the slope. The models were subjected to rainfall intensities ranging from 25 to 50 mm/h, and durations from 19 to 152 minutes. The influence of low intensity rainfall events before a high intensity rainfall is discussed herein. The results showed that the time the slope models required to reach failure was influenced by the soil initial water content; being shorter at high initial water contents. These results are useful to understand the behavior of unsaturated natural slopes and embankments exposed to rainfall infiltration, and to complement the existing laboratory database existing in this subject.

Presenta los resultados experimentales obtenidos en modelos de taludes arenosos sometidos a lluvia. Se construyeron cuatro modelos para evaluar el efecto del contenido inicial de agua y de la intensidad de la lluvia en el comportamiento hidráulico y el mecanismo de falla en los taludes. Estos modelos fueron instrumentados con sensores de contenido volumétrico de agua, para monitorear el avance del frente húmedo y con inclinómetros para medir los movimientos laterales de talud. Los modelos fueron sometidos a intensidades de lluvia y duraciones que se encontraron entre 25 y 50 mm/h y 19 y 152 minutos, respectivamente. Adicionalmente, se discutió el efecto de un evento de lluvia de baja intensidad previo a una lluvia de alta intensidad. De los resultados, se observa que el tiempo requerido para alcanzar la falla del talud está influenciado por el contenido inicial de agua; siendo más corto el tiempo para contenidos de agua iniciales más altos. Los resultados presentados son útiles para entender el comportamiento de los taludes naturales y terraplenes parcialmente saturados y expuestos a infiltración de lluvias; así como para complementar la base de datos existente en este tema.

Apresentam-se os resultados experimentais obtidos em modelos de taludes arenosos submetidos à chuva. Construíram-se quatro modelos para avaliar o efeito do conteúdo inicial de água e da intensidade da chuva no comportamento hidráulico e o mecanismo de falha nos taludes. Estes modelos foram instrumentados com sensores de conteúdo volumétrico de água, para monitorar o avanço da frente úmida e com inclinômetros para medir os movimentos laterais de talude. Os modelos foram submetidos a intensidades de chuva e durações que se encontraram entre 25 e 50 mm/h e 19 e 152 minutos, respectivamente. Adicionalmente, discutiu-se o efeito de um evento de chuva de baixa intensidade prévio a uma chuva de alta intensidade. Dos resultados, observa-se que o tempo requerido para alcançar a falha do talude está influenciado pelo conteúdo inicial de água; sendo mais curto o tempo para conteúdos de água iniciais mais altos. Os resultados apresentados são úteis para entender o comportamento dos taludes naturais e aterros parcialmente saturados e expostos a infiltração de chuvas; assim como para complementar a base de dados existente neste tema.

Dual silent communication system development based on subvocal speech and Raspberry Pi

Presenta una metodología novedosa para establecer una comunicación silenciosa dual basada en habla subvocal; para ello se desarrollaron dos sistemas electrónicos que registran las señales bioeléctricas que llegan al aparato fonador, generadas al momento de realizar el proceso de lectura silenciosa por el individuo. Estos sistemas están basados en tres etapas fundamentales; la primera es la de adquisición, encargada de extraer, acondicionar, codificar y transmitir las señales electromiográficas del habla subvocal hacia la segunda etapa, denominada de procesamiento; en esta etapa, implementada en un sistema Raspberry Pi, se desarrollaron los procesos de almacenamiento, acondicionamiento, extracción de patrones y clasificación de palabras, utilizando técnicas matemáticas como: Entropía, análisis Wavelet y Máquinas de Soporte Vectorial de Mínimos Cuadrados, implementadas bajo el entorno libre de programación Python; finalmente, la última etapa del sistema se encargó de comunicar inalámbricamente los dos sistemas electrónicos, utilizando 4 clases de señales, para clasificar las palabras hola, intruso, ¿hola c ómo estaacute;s? y tengo frío. Adicionalmente, en este artículo se muestra la implementación del sistema para el registro de señales de habla subvocal. El porcentaje de acierto promedio general es de 72.5%. Se incluyen un total de 50 palabras por clase, es decir, 200 señales. Finalmente, se pudo demostrar que usando una Raspberry Pi es posible establecer un sistema de comunicación silenciosa a partir de las señales del habla subvocal.

This paper presents a novel methodology to develop a silent dual communication based on subvocal speech. Two electronic systems were developed for people's wireless communication. The system has 3 main stages. The first stage is the subvocal speech electromyographic signals acquisition, in charge to extract, condition, encode and transmit the system development. This signals were digitized and registered from the throat and sent to an embedded a raspberry pi. In this device was implemented the processing, as it is called the second stage, which besides to store, assumes conditioning, extraction and pattern classification of subvocal speech signals. Mathematical techniques were used as Entropy, Wavelet analysis, Minimal Squares and Vector Support Machines, which were applied in Python free environment program. Finally, in the last stage in charge to communicate by wireless means, were developed the two electronic systems, by using 4 signal types, to classify the words: Hello, intruder, hello how are you? and I am cold to perform the silent communication. Additionally, in this article we show the speech subvocal signals’recording system realization. The average accuracy percentage was 72.5%, and includes a total of 50 words by class, this is 200 signals. Finally, it demonstrated that using the Raspberry Pi it is possible to set a silent communication system, using subvocal. speech signals.

Apresenta-se uma metodologia nova para estabelecer uma comunicação silenciosa dual baseada em fala subvocal; para isso, foram desenvolvidos dois sistemas eletrônicos que registram os sinais bioelétricos que chegam ao aparelho fonador, gerados no momento de realizar o processo de leitura silenciosa pelo indivíduo. Estes sistemas estão baseados em três etapas fundamentais; a primeira é a de aquisição, encarregada de extrair, acondicionar, codificar e transmitir os sinais eletromiográficos da fala subvocal até a segunda etapa, denominada de processamento; nesta etapa, implementada em um sistema Raspberry Pi, desenvolveram-se os processos de armazenamento, acondicionamento, extração de padrões e classificação de palavras, utilizando técnicas matemáticas como: Entropia, análise Wavelet e Máquinas de Suporte Vetorial de Mínimos Quadrados, implementadas sob o ambiente livre de programação Python; finalmente, a última etapa do sistema se encarregou de comunicar com tecnologia wireless os dois sistemas eletrônicos, utilizando 4 classes de sinais, para classificar as palavras: olá, intruso, olá como estás? e tenho frio. Adicionalmente, neste artigo mostra-se a implementação do sistema para o registro de sinais de fala subvocal. A porcentagem de acerto médio geral é de 72.5%. Incluem-se um total de 50 palavras por classe, ou seja, 200 sinais. Finalmente, pôde-se demostrar que usando uma Raspberry Pi é possível estabelecer um sistema de comunicação silenciosa a partir dos sinais de fala subvocal.