Ingeniería

Un año al frente

Bibliometric Study of the Journal Ingeniería (2010-2017)

Resumen Context: Ingeniería is a scientific journal edited in Colombia by Universidad Distrital Francisco José de Caldas, publishing multi-disciplinary research across all fields of engineering. The aim of this paper is to conduct a bibliometric analysis of its scientific output during the period 2010-2017. Method: A corpus of 144 published papers were examined, their bibliographic metadata collected, and several bibliometric analysis were conducted, including productivity, authorship, citation, subject and geographic coverage, along with collaboration networks, thematic conceptual maps and impact metrics. Results: Some of our findings include: the average citations per article is 2.1, the collaboration index is 2.22, the output growth rate is 19 %, h-index of h = 10, g-index of g = 13, hi5-index of hi5 = 9, total cites are 298, there are 10 strongly connected cluster of authors, and 4 thematic clusters obtained from co-ocurrence analysis of the keywords and abstracts. Conclusions: The profile of the journal regarding citation and impact metrics is promising, although it needs to improve its visibility and recognition, as locality of coverage and authorship metrics as well as incipient thematic areas seem to suggest. Extending its authorship base to broader collaboration networks is also desirable.

Resumen Contexto: Ingeniería es una revista científica editada en Colombia por la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, que publica investigación multidisciplinaria en todos los campos de la ingeniería. El objetivo de este trabajo es realizar un análisis bibliométrico de su producción científica durante el período 2010-2017. Método: Se examinó un corpus de 144 artículos publicados, se recopilaron sus metadatos bibliográficos y se realizaron varios análisis bibliométricos, incluidos productividad, autoría, citas, cobertura geográfica y temática, redes de colaboración, mapas conceptuales temáticos y métricas de impacto. Resultados: Entre los resultados se encuentran: promedio de citas por artículo de 2.1, índice de colaboración de 2.22, tasa de crecimiento de publicación es 19 %, h-index de h = 10, g-index de g = 13, hi5-index de hi5 = 9, el total de citas es de 298, hay diez grupos de autores muy conectados y cuatro grupos temáticos obtenidos a partir del análisis de coincidencia de las palabras clave y los resúmenes. Conclusiones: El perfil de la revista con respecto a citaciones e impacto es prometedor, aunque requiere mejorar su visibilidad y reconocimiento, ya que las métricas de cobertura, autoría y áreas temáticas, parecen incipientes. También es deseable ampliar las redes de colaboración de su base de autores.

Determination of the Weightings of Hydroelectric Sustainability Criteria by Combining AHP and GP Extended Methods

Resumen Contexto: La hidroelectricidad es una tecnología madura y de larga duración que ha presentado problemas ambientales y sociales, para hacerle frente a estos problemas se crearon iniciativas de sustentabilidad hidroeléctrica desde hace más de dos décadas. En México los proyectos hidroeléctricos presentan problemas ambientales y sociales que ocasionan retrasos en su construcción o en su entrada a operación. El objetivo de este estudio fue determinar las ponderaciones de los criterios de sustentabilidad hidroeléctrica, mediante métodos multicriterio de toma de decisiones a un grupo de expertos. Método: A partir de la combinación de los métodos multicriterio Proceso Analítico Jerárquico y la Programación por Metas se consiguió la opinión de expertos en la planeación de proyectos hidroeléctricos. Resultados: Una vez aplicada la combinación de los métodos AHP-GP se ponderaron las perspectivas de sustentabilidad hidroeléctrica, con lo que se encontró que la solución más cercana a la opinión de los grupos fue la emitida por el grupo de expertos en gobernanza. Conclusiones: Los resultados indican que al cuestionar a un grupo heterogéneo de expertos se observó que se presentaron acuerdos significativos entre los grupos, lo cual llamó la atención por tratarse de grupos de expertos con especialidades diferentes.

Abstract Context: Hydroelectric is a mature and long-lasting technology, but it has presented environmental and social problems. To address these problems, hydroelectric sustainability initiatives have been created for more than two decades. In Mexico, hydroelectric projects present environmental and social problems that cause delays in their construction or delays in their entry into operation. The objective of this study was to define the weightings of the criteria of hydroelectric sustainability through multicriteria decision making methods to a group of experts. Method: Through the combination of the multicriteria Analytical Hierarchical Process and the Programming of Goals the opinion of a group of experts was obtained in the planning of hydroelectric projects. Results: Once the AHP-GP methods were applied to determine the weighting of the hydroelectric sustainability perspectives, it was found that the weights closest to the opinion of all the groups are those issued by the group of governance experts. Conclusions: The results indicate that, when questioning a heterogeneous group of experts, it was observed that significant agreements are presented between the groups, which is noteworthy because they are groups of experts that have different specialties.

Direct Torque Control and Field Oriented Control for Permanent Magnet Synchronous Motor

Resumen Contexto: Los motores síncronos de imanes permanentes o Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM, por sus siglas en inglés) han mejorado rápidamente su rendimiento en cuanto a la densidad de potencia, eficiencia y mejor dinámica, gracias a los procesos de tecnología as empleadas en ellos tales como: la técnica de control y la tecnología de circuitos de accionamiento. Un PMSM puede operar tanto como motor y como generador, además se destacan por tener un reducido mantenimiento, ya que a diferencia de otro tipo de motores los PMSM no presentan anillos colectores ni escobillas. El algoritmo de control que se emplea generalmente en este tipo de motores es un control vectorial, divido en Control Directo del Par (DTC) y Control de Campo Orientado (FOC). Método: La plataforma computacional donde se realizan las simulaciones es en el software Matlab (R2017a) Simulink 8.9, donde se utilizan bloques predeterminados y funciones programas para los diagramas de control vectorial DTC y FOC. Resultados: En cuanto al control del par electromagnético, FOC presenta mayor rizado que el DTC,por lo que se determina que el DTC tiene mayor control de par en relación al FOC. Para el control del flujo magnético, de acuerdo con los valores obtenidos, el DTC tiene un mejor control que el FOC. Para el control de velocidad, tanto el control DTC como FOC tienen una rápida respuesta ante perturbaciones, sin embargo el DTC tiene un tiempo de respuesta menor cuando el PMSM se pone en movimiento desde el reposo, es decir que el DTC tiene una respuesta rápida en el estado transitorio y una vez que el motor se encuentra en movimiento, ante perturbaciones como la disminución de velocidad el FOC tiene mejor control. Conclusiones: Al analizar los aspectos más importantes para determinar cuál técnica de control es efectiva, se concluye que la técnica de control DTC tiene mayor efectividad de acuerdo con la técnica de control FOC, sin embargo, cabe mencionar que las dos técnicas de control son ampliamente utilizadas en el sector industrial en el accionamiento de motores eléctricos por lo que la selección de dichas técnicas dependerá del proceso a realizar.

Abstract Context: The permanent magnet synchronous motors (PMSM) have rapidly improved their performance in terms of power density, efficiency, and better dynamics, thanks to the technologies used in them, such as: the control technique and the drive circuit technology. A PMSM can operate both as a motor and as a generator. In addition, they stand out for having a low maintenance, since unlike other types of engines the PMSM does not have collector rings or brushes. The control algorithm that is generally used in this type of motor is a vector control, which is divided into Direct Torque Control (DTC) and Field Oriented Control (FOC). Method: The computational platform where the simulations are carried out is MatlabR software (R2017a) Simulink 8.9, where predetermined blocks and program functions are used for the DTC and FOC vector control diagrams. Results: Regarding the electromagnetic torque control, FOC presents higher ripple than the DTC, so that, it is concluded that the DTC has greater torque control in relation to the FOC. Regarding to the magnetic flux control, according to the obtained values, the DTC has better control performance than the FOC. For speed control, both the DTC and FOC control have a fast response to disturbances; however, the DTC has a fast control response when the PMSM starts moving from rest, which means that the DTC has a faster response in the transient state and when the engine is in motion FOC has better control performance to disturbance. Conclusions: When analyzing the most important aspects to determine which control technique is effective, it is concluded that the DTC control technique has greater effectiveness with respect to the FOC control technique. However, it is worth mentioning that the two control techniques are widely used in the industrial sector for driving electric motors, so that, the selection any of these techniques will depend on the process to be carried out.

Clustered Microcalcifications Candidates Detection in Mammograms

Resumen Contexto: Las microcalcificaciones mamarias son lesiones no palpables que están presentes aproximadamente en el 55% de los casos de cáncer de mama; son un hallazgo muy frecuente en mamografías y pueden ser un indicador de esta enfermedad en sus primeras fases. Método: Se implementó un método para el realce de microcalcificaciones mamarias basado en análisis multirresolución a través de la transformada wavelet. Posteriormente se realiza una segementación aproximada de candidatos utilizando los parámetros estadísticos de la distribución de coeficientes y se seleccionaron aquellos que cumplían con ciertos parámetros de longitud y distribución. Por último, se se emplea un modelo de clasifiación binaria utilizando maquinas de soporte vectorial para clasificar imagenes con microcalcificaciones mamarias agrupadas. Resultados: Se realizó la tarea de clasificación binaria entre imágenes con tejido mamario sano y con microcalcificaciones utilizando una máquina de soporte vectorial (Support-vector machine, SVM, por sus siglas en inglés) utilizando kernel lineal. Las métricas de evaluación para el algorítmo fueron: área bajo la curva (AUC) de 93.6 %, precisión de 89.4 %, sensibilidad de 88.4% y especificidad de 90.5 %. Conclusiones: En el presente trabajo se utilizó el tamaño y la distribución como criterios para la segmentación y caracterización de microcalcificaciones mamarias agrupadas, que en la evaluación clínica son medidas cuantitativas para la detección de cáncer de seno en sus primeras etapas. Dado que el tejido mamario presenta un bajo contraste se propuso un método de realce que logra desenmascarar algunas microcalcificaciones que son poco evidentes. Con el enfoque propuesto se logró clasificar correctamente la mayoría de imágenes de tejido mamario con microcalcificaciones agrupadas ya sea en distribuciones segmentarias, lineales o ramificadas.

Abstract Context: Mammary microcalcifications are not-palpable lesions that are present in approximately 55% of breast cancer. These are a frequent findings in mammograms and may be an indicator of the disease in its early stages. Method: A method was implemented in order to get mammary microcalcifications enhancement based on multi-resolution analysis with Wavelet transform. Then, candidates were segmented using thresholding, in this technique, the threshold was determined with statistical parameters from Wavelet distribution coefficients. Later, a couple of Support Vector Machines models was used to classify images that contains mammary microcalcifications. Results: Classification task was performed using Support Vector Machines (SVM). The following evaluation metrics was achieved: AUC of 93.6 %, accuracy of 89.4 %, sensivity of 88.4%and specificity of 90.5% Conclusions: In this approach the length and distribution of microcalcifications was used as features to select candidates. These features are also used as criteria in clinical evaluation to detect mammary cancer in early stages. The proposed method to image enhancement can unmask microcalcifications that are not visible at naked eye. In most mammographies the proposed algorithm classify correctly microcalcifications in different distributions.

Generation of 3D Point Clouds with Terrestrial Laser Scanner. Georeferencing and Quality Evaluation

Resumen Contexto: La técnica LiDAR (siglas del inglés Light Detection and Ranging) permite el modelado 3D de estructuras con un nivel de resolución inédito y precisión milimétrica. Esta tecnología está naturalmente relacionada con la agrimensura, más aún cuando los modelos forman parte de espacios georreferenciados con respecto a sistemas de referencia geodésicos y verticales. Diferentes mediciones LiDAR deben ser vinculadas geométricamente con técnicas topográficas clásicas o geodésicas como GNSS (por sus siglas en inglés), lo que condiciona la calidad geométrica externa del modelo integrado. La comparación en el tiempo de modelos 3D de precisión milimétrica requiere de un conocimiento de los sistemas de referencia con, por lo menos, el mismo nivel de confianza. En consecuencia, la exactitud de las determinaciones debe ser validada. Método: Se relevaron dos edificios pertenecientes a la Universidad Nacional de la Plata mediante LiDAR terrestre estático, estos escáneres miden la superficie directamente visible y el relevamiento completo de un objeto requiere de varias estaciones de registro; el producto final resulta del empate de los diferentes escaneos. Para ello existen distintas técnicas, la utilizada en este trabajo es la de elementos comunes identificables desde estaciones aledañas; los resultados son expresados en un marco de referencia terrestre a partir de una poligonal de apoyo que involucró mediciones con estación total, nivel automático y equipos GNSS. La calidad de las nubes de puntos 3D obtenidas fue evaluada internamente a partir de los parámetros estadísticos del procesamiento y en forma externa, lo anterior mediante las coordenadas de puntos de control obtenidas con métodos independientes. Resultados: La calidad geométrica interna de los puntos de las nubes generadas por el LiDAR terrestre estático Trimble TX5 fue estimada en 1 a 3 mm (1RMS). Las técnicas topográficas clásicas utilizadas en la poligonal de apoyo arrojaron una coherencia de 3 mm en cada una de las componentes, mientras que para la georreferenciación obtenida mediante mediciones GNSS fue de 1 cm. Conclusiones: La calidad geométrica interna de los puntos de las nubes generadas muestran la capacidad de representación de estos modelos 3D y su potencial para el análisis de deformaciones internas (como ángulos y distancias). Las diferentes nubes LiDAR 3D, inicialmente desvinculadas entre sí, pueden ser integradas a través de métodos geodésicos-topográficos y georreferenciadas en un marco de referencia geodésico de calidad adecuada.

Abstract Context: LIDAR technique allows the 3D modeling of structures with an unprecedented resolution and millimetric precision. This technology is naturally related to Surveying, even more when models are linked to geodesic and vertical reference systems.Diverse LIDAR surveys should be geometrically linked with topographic classic techniques or with geodetic methods such as GNSS. Such linkage conditions the geometric external quality of the integrated model. In order to compare 3D models of millimetric quality through time, the accuracy of the geodetic determinations should be validated. Method: Two buildings that belong to the National University of La Plata were surveyed with TLS (terrestrial laser scanning). These scanners measure the visible surface. Therefore, the complete survey of any complex object requires a series of stations of registration. The final product results from the spatial vinculation of the different adjacent point clouds. In order to do that, there are different techniques.The one used in this case is that of common elements identified from neighboring stations. The results referred to a terrestrial geodetic frame were obtained through a polygonal based on measurements of total stations, automatic level and GNSS. The quality of the 3D final point clouds obtained was assessed internally considering the processing statistical parameters, and externally through the coordinates of control points obtained with independent methods. Results: The internal geometric quality of the point clouds generated with the TLS Trimble TX5, was estimated in 1 to 3 millimeters (1RMS). The classical topographic techniques used in the polygonal gave a coherence of 3 mm in each components, while for the georeferencing obtained with GNSS measurements was 1 cm. Conclusions: The internal geometric quality of the 3D models shows the capacity of representation of LIDAR and its potential for internal deformations’ analysis. The different 3D point clouds, initially dissociated,can be integrated through geodetic-topographic methods, and expressed in a suitable geodetic reference frame.