Ingeniería

El Niño y el platón

Evaluation of rheological and thermic properties of neat and modified asphalt with a waste of LDPE

Se reporta el resultado de un estudio de caracterización reológica y térmica ejecutado sobre un cemento asfáltico CA 60-70 convencional y uno modificado con un desecho de polietileno de baja densidad (PEBD). La modificación del asfalto se realizó por vía húmeda en una proporción de PEBD/CA=5% con respecto a la masa. Para tal fin, ensayos de reología usando un reómetro dinámico de corte (DSR), y técnicas de Termogravimetría (TGA) y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) fueron ejecutados sobre ambos asfaltos. El asfalto modificado con PEBD desarrolla un incremento notable en la rigidez y mejoramiento del grado de funcionamiento del asfalto a altas temperaturas. Adicionalmente, el asfalto modificado es más resistente a la oxidación y al envejecimiento por aumento de temperatura. Sin embargo, experimenta disminución de la resistencia al agrietamiento, bajo temperaturas bajas e intermedias de servicio.

The paper report results from rheological and thermal characterization on conventional 60-70 asphalt cement and 60-70 asphalt cement modified by introducing a waste of low density polyethylene (LDPE). Modification of the asphalt was performed by wet way in a proportion of LDPE/CA=5% with respect to the mass. Rheological (using DSR), Thermogravimetry (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) techniques were performed. The modified asphalt develops a remarkable increase in stiffness and improvement of the performance grade at high temperatures of service. Additionally, the modified asphalt is more resistant to oxidation and aging processes due to heat. However, the asphalt modified showed a decrease in crack resistance at low and intermediate temperatures of service.

Determination of Polymers Thermal Degradation by Color Change Analysis

Contexto: Se ha observado que la degradación térmica de polímeros termoplásticos, cuando son reprocesados por inyección, extrusión y extrusión/inyección, causa cambios de color en el producto, aunque no se ha establecido en qué medida produce este efecto. Método: Se analizó el efecto sobre la degradación térmica del tipo de polímero, tipo de procesamiento, grado del polímero, velocidad de giro del husillo en extrusión y el número de reprocesamientos, cuantificada a través del cambio de color mediante una ecuación empírica, empleando datos experimentales obtenidos por análisis en un colorímetro microcolor. Resultados: Se encontró que el análisis de cambio de color proporciona información del avance de la degradación y de la estabilidad térmica de polímeros termoplásticos al ser procesados en múltiples ciclos y procesos. Conclusiones: Se estableció que esta técnica se puede implementar como una medida simple y eficiente de control de calidad de productos termoplásticos, según su variación del color.

Context: It has been observed that thermal degradation of thermoplastic polymers, when they are reprocessed by injection, extrusion and extrusion / injection, undergo color changes in the product, although it not has been established as this change occurs. Method: It analyzed the effect on thermal degradation caused by polymer type, processing type, polymer grade, rotation speed of the extrusion screw and number of reprocessing, which is quantified by the color change using an empirical equation, with experimental data obtained by analysis through a microcolor colorimeter. Results: It was found that the color change analysis provides information about progress of the thermal degradation and stability of thermoplastic polymers, which are undergoing to multiple reprocessing events and processes. Conclusions: It was established that this technique can be implemented as a simple and efficient measure of thermoplastic products quality control, according to their color change.

Automatic classification of pathological shapes in human erythrocytes

Contexto: La clasificación de variaciones morfológicas de eritrocitos suele hacerse mediante la observación directa desde el microscopio por parte de un experto, con base en criterios cualitativos, lo cual conduce a diagnósticos subjetivos. Las propuestas para automatizar este proceso suelen clasificar los eritrocitos en normales o anormales, sin especificar el tipo de anormalidad que indique la presencia de alguna enfermedad. Desarrollamos una herramienta para apoyo diagnóstico que determina distintas formas patológicas de eritrocitos mediante características medidas desde la imagen microscópica. Método: Detectamos los eritrocitos aislados usando procesos de segmentación por color y medimos algunas características discriminantes en cada célula detectada, incluyendo una medida novedosa de palidez central. Estas características se usan como entrada a una red neuronal que etiqueta la célula de acuerdo con siete tipos de anormalidad. Resultados: El sistema resultante alcanza una alta tasa de aciertos (97,3%) en comparación con los resultados de clasificación binaria encontrados en la literatura. La medida de palidez central es altamente discriminante, pues permite distinguir perfectamente los esferocitos de los normocitos, cuando otras características morfológicas son muy semejantes entre ellos. Conclusiones: Nuestra contribución incluye la clasificación de múltiples clases de eritrocitos y la propuesta de una medida de palidez central altamente discriminante. Se verificó la utilidad de combinar técnicas de pre-procesamiento para extracción de características con redes neuronales para clasificación en el espacio de características. Para el trabajo futuro sería deseable disponer de un mayor número de imágenes con muestras estadísticamente significativas de otros tipos de eritrocitos para verificar las bondades de la metodología propuesta para un mayor número de tipos de células. Así mismo, con un mayor número de muestras clasificadas se podrían estudiar otras técnicas de clasificación de patrones para evaluar, comparar y seleccionar la más adecuada.

Context: Classification of erythrocyte morphological changes is usually done by an expert through direct observation from the microscope based on qualitative criteria, leading to subjective diagnosis. Proposals to automate this process usually classified erythrocytes in normal or abnormal, without specifying the type of abnormality that indicates the presence of some disease. We develop a tool for diagnostic support that determines different pathological forms of erythrocytes using characteristics measured from the microscopic image. Method: We detect isolated erythrocytes using a segmentation processes based on color. Then we measure some differentiating features in each cell, including a new measure of central pallor. These features are presented to a neural network that labels the cell according to seven types of abnormality. Results: The resulting system achieves a high success rate (97.3%) compared to binary classifications found in the literature. The measure of central pallor is highly discriminant because it allows a perfect distinction between normocytes and spherocytes, when other morphological characteristics are very similar between them. Conclusions: Our contribution includes the classification of multiple types of erythrocytes and the proposal of a highly discriminating measure of the central pallor. We verified the usefulness of combining pre-processing techniques for extracting features and neural networks for classification in feature space. For future work, it would be desirable to have a greater number of images with statistically significant samples of other types of erythrocytes to verify the goodness of the proposed methodology to classify more cell types. Also, with a greater number of classified samples, different pattern classification techniques could be studied in order to evaluate, compare and select the most appropriate technique.

Towards a New Generation of Passive Optical Networks

Context: Growth in bandwidth demand has boosted the development of new techniques for the transmission of information in telecommunication networks. Passive Optical Networks (PON) are presented as an alternative to conventional networks based on copper. This paper proposes and assesses the performance of an optical access network with TDM-WDM and wired-wireless convergence. Method: A teletraffic study was performed using a discrete event simulator. A simulation scenario was set up in order to obtain the packet loss and throughput of an optical access network under different load values, percentage of ONUs demanded bandwidth and number of wavelengths. Results: As the number of wavelengths used to cope with the exceeding traffic demanded by users, the results show that packet loss tends to decrease and throughput tends to increase in the network. Conclusions: The behavior of the variables analyzed in the results shows that when dimensioning a channel wavelength, which is required to determine the amount of resources needed to meet the bandwidth demand of the users, the proposed model positively influences the network behavior.

Contexto: El crecimiento en la demanda de ancho de banda ha impulsado el desarrollo de nuevas técnicas para la transmisión de información en redes de telecomunicaciones. Las redes ópticas pasivas se presentan como una alternativa a las redes de acceso basadas en cobre. Este artículo propone y evalúa el desempeño de un modelo de red óptica de acceso que tiene en cuenta TDM-WDM y la convergencia fija-inalámbrica. Método: A través de un estudio de teletráfico realizado haciendo uso de un simulador de eventos discretos, fue configurado un escenario de simulación con el fin de obtener la pérdida de paquetes y el volumen de tráfico de la red para diferentes valores de carga, porcentaje de ONUs con exceso de demanda de ancho de banda y el número de longitudes de onda. Resultados:A medida que se usa un mayor número de longitudes de onda para hacer frente al tráfico en exceso demandado por los usuarios, los resultados muestran que la pérdida de paquetes tiende a disminuir y el volumen de tráfico en la red tiende a aumentar en la red. Conclusiones: El comportamiento de las variables analizadas en los resultados muestra que al dimensionar los canales de longitud de onda, aspecto requerido para determinar la cantidad de recursos necesarios para hacer frente a las demandas de ancho de banda de los usuarios, el modelo propuesto influye positivamente en el comportamiento de la red.

Construction and evaluation of interactive services in TVDi environments

Contexto: Con el fin de ampliar el abanico de oportunidades de la educación virtual, es important e considerar dos aspectos tecnológicos relevantes: el gran potencial de la penetración de la televisión y el auge de servicios de la Web 2.0 en redes sociales y comunidades en Internet, espacios en los cuales los usuarios comparten y generan conocimiento alrededor de una temática. Así, se hace necesario definir la forma adecuada de implementar y desplegar dichos servicios interactivos en entornos de televisión, dadas las características particulares de este escenario. Método: Con el propósito de guiar el proceso de construcción de servicios interactivos de televisión, en este artículo se propone un esquema para el consumo de servicios para escenarios de televisión digital interactiva (TVDi), el cual fue adaptado a partir del estilo arquitectónico REST-JSON (Representational State Transfer - Javascript Object Notation). Resultados: Como resultados del uso del esquema propuesto, se construyeron los servicios de chat, tablón de mensajes y acceso a correo electrónico, en los escenarios de televisión digital terrestre (TDT) y TV Móvil del proyecto ST-CAV (Servicios de T-Learning para el soporte de Comunidades Académicas Virtuales). Asimismo, otro de los resultados del presente artículo fue la evaluación de los servicios implementados, mediante pruebas de tráfico de red y consumo de memoria. Conclusiones: De acuerdo a los tiempos de procesamiento y respuesta obtenidos en la evaluación de los servicios interactivos implementados, es posible concluir que el esquema planteado en este artículo puede considerarse como una alternativa adecuada para el diseño y construcción de servicios en escenarios de TVDi, permitiendo la convergencia con aplicaciones de Internet (Web 2.0).

Context: In order to expand the range of virtual education opportunities, it's important to consider two technological aspects: the great potential of TV penetration and the Web 2.0 services boom in social networks and Internet communities, spaces in which users share and generate knowledge around a topic. So, it's necessary to define how to implement and deploy these interactive services in television environments, given the particular characteristics of this scenario. Method: For the purpose of guiding the building process of interactive services, in this paper we propose a scheme of service consumption in scenarios of interactive digital television (iDTV), which has been adapted from the REST-JSON (Representational State Transfer - Javascript Object Notation) architectural style. Results: As a result of the use of the proposed scheme, we implemented the message board, chat and e-mail services, in the television scenarios of digital terrestrial television (DTT) and Mobile TV of the ST-CAV project (T-Learning services for the support of virtual academic communities). Likewise, another result obtained in the present paper, was the evaluation of the implemented services through network traffic and memory consumption tests. Conclusions: According to processing and response times obtained in the evaluation of implemented interactive services, the presented scheme can be considered as a viable alternative for the design and building of services in iDTV scenarios, allowing convergence with Internet applications (Web 2.0).

Manual Battery Charger: an Academic Prototype

Context: The building process of a manual charger allows designers to guarantee an output power, but the efficiency of the process usually remains unknown. However, in the current context of preoccupation for the climate change, the selection of a device should regard the efficiency value. Method: This paper presents the input and output power estimation, as the efficiency computation requires. These estimations involve approximating angular speed and torque in a hand crank, as well as voltage and current in the battery, which depends on an experimental procedure and the use of a circuit designed for that purpose. Results: The design and building of a prototype allow authors to present an example of the efficiency measurement, which resulted in an input power approaching 12 W, whereas the output power is 3 W, thus the efficiency approximates 25%. Conclusions: The proposed method of measurement enables the estimation of efficiency for manual battery chargers. Thus, future works can focus efforts on improving the design of the chargers in order to increase the efficiency value.

Contexto: Cuando se construye un cargador manual de baterías se garantiza una potencia de salida, pero normalmente se omite la eficiencia a la cual se hace la carga. Sin embargo, en el contexto actual de preocupación por el cambio climático, la selección entre un equipo u otro debe hacerse en términos del valor de la eficiencia. Método: Se estiman las potencias de entrada y de salida, necesarias en el cálculo de la eficiencia. Estas estimaciones requieren la aproximación de la velocidad angular y del torque en una manivela, y del voltaje y la corriente en la batería, las cuales se realizan mediante un procedimiento experimental y el uso de un circuito diseñado para tal fin. Resultados: Se construye un prototipo para dar un ejemplo de la medición de eficiencia, y se encuentra que mientras la potencia de entrada se acerca a 12 W, la potencia de salida es de 3 W, por lo cual la eficiencia es aproximadamente 25%. Conclusiones: El método de medición propuesto permite estimar la eficiencia de dispositivos manuales cargadores de baterías. Así, trabajos futuros pueden enfocarse en mejorar el diseño de los cargadores, para incrementar el valor de la eficiencia.

Implementation of a short run chart in the auto parts industry

Contexto: La industria nacional tiene que adaptarse a las necesidades del mercado, lo que implica en algunos casos el cambio en la realización de sus procesos productivos. Uno de estos cambios tiene que ver con el tamaño de lote de producción, el cual ha pasado de un tamaño de miles de unidades a uno quizás, de algunos cientos. El seguimiento de estos procesos con métodos estadísticos, como las cartas de control, ha llevado al uso de las denominadas cartas de control para lotes pequeños. Método: En este artículo se presenta la propuesta de implementación de una carta de este tipo en un proceso de fabricación de una empresa del sector automotriz nacional. Inicialmente se plantea el estado actual del proceso, el cual se sigue con una carta de control ¯X-R, usada por la empresa para el seguimiento de la producción; luego se hace mención a algunas de las cartas de control para lotes pequeños, que han sido planteadas por diversos autores. Resultados: Con base en la información del estado actual del proceso se realiza la elección de la carta para lotes pequeños más adecuada. Conclusiones: Dadas las características de no homogeneidad de la varianza, determinada mediante una prueba no paramétrica para las referencias analizadas, se decide que la carta a ser usada es la normalizada. De las tres propuestas de carta presentadas la decisión de cuál usar depende de la varianza del proceso al fabricar las distintas referencias.

Context: The national industry has to adapt to market needs, which implies the change in the performance of their production processes. One of these changes has to do with the size of production lot, which has gone from a size of one thousand units of perhaps a few hundred. The monitoring of these processes using statistical methods such as control charts, has led to the use of so-called control charts for short runs. Method: This article presents the proposed implementation of a chart of this type in a manufacturing process of a company in the national automobile sector. Initially the current state of the process poses with the results shown in the control chart ¯X-R, used by the company to monitor production; then the mention of some of the control charts for short production runs that can be used for this type of variables which have been raised by various authors is made. Results: Based on the information of the current status process the election of the chart is made more suitable for short production runs. Conclusions: Given the characteristics of non-homogenity of variance, determined by a nonparametric test for references analyzed, it is decided that the letter to be used is the normalized chart. The decision of which chart to use depends on the variance of the process to manufacture the various references.